El ácido desoxirribonucleico, abreviado como ADN, es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, o un código, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética. Desde el punto de vista químico, el ADN es un polímero de nucleótidos, es decir, un polinucleótido. Un polímero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre sí, como si fuera un largo tren formado por vagones. En el ADN, cada vagón es un nucleótido, y cada nucleótido, a su vez, está formado por un azúcar (la desoxirribosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina→A, timina→T, citosina→C o guanina→G) y un grupo fosfato que actúa como enganche de cada vagón con el siguiente. Lo que distingue a un vagón (nucleótido) de otro es, entonces, la base nitrogenada, y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando solo la secuencia de sus bases. La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es la que codifica la información genética: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadena de nucleótidos, en la que las dos hebras están unidas entre sí por unas conexiones denominadas puentes de hidrógeno. Para que la información que contiene el ADN pueda ser utilizada por la maquinaria celular, debe copiarse en primer lugar en unos trenes de nucleótidos, más cortos y con unas unidades diferentes, llamados ARN. Las moléculas de ARN se copian exactamente del ADN mediante un proceso denominado transcripción. Una vez procesadas en el núcleo celular, las moléculas de ARN pueden salir al citoplasma para su utilización posterior. La información contenida en el ARN se interpreta usando el código genético, que especifica la secuencia de los aminoácidos de las proteínas, según una correspondencia de un triplete de nucleótidos (codón) para cada aminoácido. Esto es, la información genética (esencialmente: qué proteínas se van a producir en cada momento del ciclo de vida de una célula) se halla codificada en las secuencias de nucleótidos del ADN y debe traducirse para poder funcionar. Tal traducción se realiza usando el código genético a modo de diccionario. El diccionario "secuencia de nucleótido-secuencia de aminoácidos" permite el ensamblado de largas cadenas de aminoácidos (las proteínas) en el citoplasma de la célula. Por ejemplo, en el caso de la secuencia de ADN indicada antes (ATGCTAGCATCG...), la ARN polimerasa utilizaría como molde la cadena complementaria de dicha secuencia de ADN (que sería TAC-GAT-CTA-GCG-...) para transcribir una molécula de ARNm que se leería AUG-CUA-GAU-CGC-...; el ARNm resultante, utilizando el código genético, se traduciría como la secuencia de aminoácidos metionina-leucina-ácido aspártico-arginina-... Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, física y funcional de la herencia se denominan genes. Cada gen contiene una parte que se transcribe a ARN y otra que se encarga de definir cuándo y dónde deben expresarse. La información contenida en los genes (genética) se emplea para generar ARN y proteínas, que son los componentes básicos de las células, los "ladrillos" que se utilizan para la construcción de los orgánulos u organelos celulares, entre otras funciones. Dentro de las células, el ADN está organizado en estructuras llamadas cromosomas que, durante el ciclo celular, se duplican antes de que la célula se divida. Los organismos eucariotas (por ejemplo, animales, plantas y hongos) almacenan la mayor parte de su ADN dentro del núcleo celular y una mínima parte en elementos celulares llamados mitocondrias, y en los plastos y los centros organizadores de microtúbulos o centríolos, en caso de tenerlos; los organismos procariotas (bacterias y arqueas) lo almacenan en el citoplasma de la célula y, por último, los virus ADN lo hacen en el interior de la cápside de naturaleza proteica. Existen multitud de proteínas, como por ejemplo las histonas y los factores de transcripción, que se unen al ADN dotándolo de una estructura tridimensional determinada y regulando su expresión. Los factores de transcripción reconocen secuencias reguladoras del ADN y especifican la pauta de transcripción de los genes. El material genético completo de una dotación cromosómica se denomina genoma y, con pequeñas variaciones, es característico de cada especie.

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Deoxyribonucleic acid (/diˈɒksiˌraɪboʊnjʊˌkliːɪk, -ˌkleɪɪk/; DNA) is a molecule that carries the genetic instructions used in the growth, development, functioning and reproduction of all known living organisms and many viruses. DNA and RNA are nucleic acids; alongside proteins, lipids and complex carbohydrates (polysaccharides), they are one of the four major types of macromolecules that are essential for all known forms of life. Most DNA molecules consist of two biopolymer strands coiled around each other to form a double helix. The two DNA strands are termed polynucleotides since they are composed of simpler monomer units called nucleotides. Each nucleotide is composed of one of four nitrogen-containing nucleobases—either cytosine (C), guanine (G), adenine (A), or thymine (T)—and a sugar called deoxyribose and a phosphate group. The nucleotides are joined to one another in a chain by covalent bonds between the sugar of one nucleotide and the phosphate of the next, resulting in an alternating sugar-phosphate backbone. The nitrogenous bases of the two separate polynucleotide strands are bound together (according to base pairing rules (A with T, and C with G) with hydrogen bonds to make double-stranded DNA. The total amount of related DNA base pairs on Earth is estimated at 5.0 x 1037, and weighs 50 billion tonnes. In comparison, the total mass of the biosphere has been estimated to be as much as 4 trillion tons of carbon (TtC). DNA stores biological information. The DNA backbone is resistant to cleavage, and both strands of the double-stranded structure store the same biological information. This information is replicated as and when the two strands separate. A large part of DNA (more than 98% for humans) is non-coding, meaning that these sections do not serve as patterns for protein sequences. The two strands of DNA run in opposite directions to each other and are thus antiparallel. Attached to each sugar is one of four types of nucleobases (informally, bases). It is the sequence of these four nucleobases along the backbone that encodes biological information. RNA strands are created using DNA strands as a template in a process called transcription. Under the genetic code, these RNA strands are translated to specify the sequence of amino acids within proteins in a process called translation. Within eukaryotic cells, DNA is organized into long structures called chromosomes. During cell division these chromosomes are duplicated in the process of DNA replication, providing each cell its own complete set of chromosomes. Eukaryotic organisms (animals, plants, fungi, and protists) store most of their DNA inside the cell nucleus and some of their DNA in organelles, such as mitochondria or chloroplasts. In contrast, prokaryotes (bacteria and archaea) store their DNA only in the cytoplasm. Within the eukaryotic chromosomes, chromatin proteins such as histones compact and organize DNA. These compact structures guide the interactions between DNA and other proteins, helping control which parts of the DNA are transcribed. DNA was first isolated by Friedrich Miescher in 1869. Its molecular structure was identified by James Watson and Francis Crick in 1953, whose model-building efforts were guided by X-ray diffraction data acquired by Rosalind Franklin. DNA is used by researchers as a molecular tool to explore physical laws and theories, such as the ergodic theorem and the theory of elasticity. The unique material properties of DNA have made it an attractive molecule for material scientists and engineers interested in micro- and nano-fabrication. Among notable advances in this field are DNA origami and DNA-based hybrid materials.

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