Índice de esta clase: -
Cronograma celular -
Transcripción del ADN -
Traducción del ARN -
Expresión del ADN
mitocondrial -
El
producto: las proteínas.
Todas las
actividades bioquímicas de la célula viva, incluyendo la multitud de
reacciones sintéticas que producen sus moléculas constituyentes
(carbohidratos, lípidos y proteínas) dependen de diferentes enzimas
específicas; aún la síntesis de enzimas depende de enzimas[1], cuya especificidad es el resultado de su estructura primaria: la
secuencia líneal de aminoácidos en la molécula. El cómo y cuándo se construye
esa estructura es responsabilidad del ADN[2].
Cuando una
parte de la información contenida en la molécula de ADN debe ser utilizada en
el citoplasma de la célula para la construcción de las proteínas, ella es
transcrita bajo la forma de una pequeña cadena de ácido ribonucléico: el ARN
mensajero (ARNm) utilizando las mismas correspondencias de base que el ADN
visto anteriormente, pero con la diferencia ya señalada de que la timina es
reemplazada por el uracilo. Uno a uno se van añadiendo los ribonucleótidos
trifosfato en la dirección 5´a 3´, usando de molde sólo una de las ramas de la
cadena de ADN y a la ARN polimerasa como catalizador.
La
operación de trascripción no puede tener lugar salvo que dos secuencias
particulares estén presentes en el ADN: la promotora al comienzo de la
secuencia, que es distinta en las eucariotas y en los procariotas, y la de
corte propiamente dicha -conocida como cola de poli A (compuesto de hasta 200
nucleótidos de adenina)-, que en las procariotas sólo existe al final de la
secuencia. Las eucariotes presentan en esta región una señal que induce la
cópula de un precursor más grande.
Puesto que los pares de bases se asocian
asimétricamente (tomando como referencia el esqueleto de fosfato-azúcar), un
surco entre los hilos es más ancho que el otro.
Éstos se llaman: el surco principal y el de menor
importancia. Ambos proporcionan oportunidades para las interacciones de las
base-específicas, pero el surco principal satisface mejor esa tarea y se
observa más a menudo como el sitio obligatorio y primario para comenzar las
transcripciones.
La
información genética llevada por el ARNm deberá ser traducida en el citoplasma
por una fábrica de proteínas: el ribosoma (éste está compuesto por varios
tipos de proteínas más una forma de ARN, denominado ARN ribosómico). En el
ribosoma no se podrá comenzar la lectura de un mensajero mas que por una
secuencia particular, distinta en las eucariotes y en las procariotas. Asido
el ARNm en el ribosoma, el tercer tipo de ARN -ARN de transferencia (ARNt)-
entra en acción.
Existen
muchos tipos de ARNt y cada uno es capaz de reconocer determinados grupos de
tres bases (codones) del ARNm. A cada triplete de nucleótidos, los ARN de
transferencia hacen corresponder uno de los veinte aminoácidos[3] que constituyen las mayores cadenas polipéptidas, las proteínas. La
información es inscripta de un trazo en el ADN bacteriano[4], pero en los organismos superiores se ha descubierto hace una decena
de años que la información genética constituye un mosaico en los que la
información útil es interrumpida por secuencias no codificantes, aparentemente
inútiles, llamadas intrones (las secuencias codificantes son llamadas exones).En
la célula eucariote, en principio, el ARNm transcribe todo, intrones incluídos.
Las
secuencias supernumerarias formarán los lazos que serán cortados al mismo
tiempo que los pedazos útiles del ARN serán recolectados. Este proceso es
llamado engrosado (el cual puede dar origen a más de una forma diferente de
empalme o empalmes alternativos de los que puede resultar la formación de más
de un polipéptido funcional, a partir de una trascripción inicialmente
idéntica[5]); recién entonces, la molécula engrosada de ARN mensajero maduro
atraviesa la membrana nuclear por los poros nucleares, ayudada por proteínas
particulares de ribo-núcleo-proteínas (RNP´s m).
En resumen, hasta
aquí ...
Expresión del ADN mitocondrial
El genoma mitocondrial contiene un total de
37 genes de los cuales
Ø
13 genes que codifican para ARNs mensajeros, y por lo tanto
para 13 proteínas.
Ø 22
genes que codifican para 22 tARNs (ARNs de transferencial) y 2 genes que
codifican para dos rRNAs mitocondriales (RNAs ribosómicos).
Además de las proteínas que la mitocondria
puede sintetizar por si misma, necesita importar algunas otras sintetizadas en
el núcleo.
De igual forma, los lípidos que forman las
membranas externa e interna de la mitocondria son importadas.
[ver próxima clase
ADN mitocondrial]
El código
genético consiste en 64 combinaciones de triples (codones) y sus aminoácidos
correspondientes. A continuación se detallan los codones que aparecerían en
una molécula de ARN mensajero: 61 codifican para aminoácidos y 3 son señales
de detención. Como los aminoácidos son sólo veinte, existen tripletes
“sinónimos” [ver
Cuadro 1]
Asimismo,
a este fenónemo llamado degeneración del código (expresión para describir los
estados múltiples de los tripletes) que, de hecho, puede producir cierta
ambigüedad en la lectura de los codones, debe agregarse la existencia de las
secuencias no codificantes, y, en las eucariotes, las secuencias repetidas,
las interacciones y las recombinaciones espontáneas entre los genes. Luego de
la iniciación, la traducción -que siempre se llevará a cabo por la lectura de
un triplete o codón (tres bases) por vez- no trae problemas de especie, el
código genético es universal y determina la relación que existe en el ámbito
de la traducción entre series de nucleótidos o codones y los aminoácidos (vale
siempre para el ADN citoplásmico). El flujo de información va del ADN al ARN
mensajero y de allí, finalmente, a formar la proteína, con la importante
diferencia –ya apuntada- entre las procariotas y las eucariotes.
Las
proteínas están configuradas por cadenas polipéptidas, esto es aminoácidos
asociados químicamente y plegados de manera específica. [ver Cuadro 2]
Las
proteínas han tenido una significativa importancia, como guía del diseño
genético, en el momento del cartografiado del genoma de los organismos.
El primer genoma cuya
secuencia completa de nucleótidos fue conocida, fue la del ADN del
bacteriófago j X174, descubierto por
Frederick Sanger, lo que le valió su segundo premio Nóbel, en 1980. Cuando
comenzó, los enunciados básicos eran:
|
Gráfico 4 Código genético de
bacteriofago j X174 |
|
Un segmento de
ADN de un
j
X174, mostrando una porción de los genes para las proteínas D
y E. El gen completo para E está dentro del gen de D,
que no tiene ninguna relación con la anterior
|
Øa cada triplete corresponde un aminoácido de la cadena
correspondiente a cada proteína;
Øse sabía que el ADN del
j X174 contenía 5.375 nucleótidos;
Øse sabía que este ADN codificaba
para nueve proteínas, y también
Øse conocía el número de aminoácidos de cada una de
ellas.
Según el código de tripletes,
la cantidad de ADN era insuficiente para codificar todas sus proteínas;
las leyes básicas de la biología molecular parecían ser refutadas. Sin
embargo la teoría quedó confirmada por el hecho, desconocido hasta
entonces, de la superposición de genes, en otras palabras las mismas
regiones del ADN codifican para distintas proteínas pero usando diferentes
pautas de lecturas. [Ver Gráfico 4].
  
NOTAS:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[Ver Cuadro2 -en el texto- para sus
fórmulas químicas] |
|
