GUÍA: EL ADN NIVEL: 4º MEDIO La molécula de ADN está ...
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<strong>GUÍA</strong>: <strong>EL</strong> <strong>ADN</strong><br />
NIV<strong>EL</strong>: <strong>4º</strong> <strong>MEDIO</strong><br />
<strong>La</strong> <strong>molécula</strong> <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> <strong>está</strong> constituída por dos largas ca<strong>de</strong>nas <strong>de</strong> nucleótidos unidas entre sí<br />
formando una doble hélice. <strong>La</strong>s dos ca<strong>de</strong>nas <strong>de</strong> nucleótidos que constituyen una <strong>molécula</strong><br />
<strong>de</strong> <strong>ADN</strong>, se mantienen unidas entre sí porque se forman enlaces entre las bases<br />
nitrogenadas <strong>de</strong> ambas ca<strong>de</strong>nas que quedan enfrentadas.<br />
<strong>La</strong> unión <strong>de</strong> las bases se realiza mediante puentes <strong>de</strong> hidrógeno, y este apareamiento <strong>está</strong><br />
condicionado químicamente <strong>de</strong> forma que la a<strong>de</strong>nina (A) sólo se pue<strong>de</strong> unir con la Timina<br />
(T) y la Guanina (G) con la Citosina (C)<br />
<strong>La</strong> estructura <strong>de</strong> un <strong>de</strong>terminado <strong>ADN</strong> <strong>está</strong> <strong>de</strong>finida por la “secuencia” <strong>de</strong> las bases<br />
nitrogenadas en la ca<strong>de</strong>na <strong>de</strong> nucleótidos, residiendo precisamente en esta secuencia <strong>de</strong><br />
bases la información genética <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>. El or<strong>de</strong>n en el que aparecen las cuatro bases a lo<br />
largo <strong>de</strong> una ca<strong>de</strong>na en el <strong>ADN</strong> es, por tanto, crítico para la célula, ya que este or<strong>de</strong>n es el<br />
que constituye las instrucciones <strong>de</strong>l programa genético <strong>de</strong> los organismos.
Conocer esta secuencia <strong>de</strong> bases, es <strong>de</strong>cir, secuenciar un <strong>ADN</strong> equivale a <strong>de</strong>scifrar su<br />
mensaje genético<br />
<strong>La</strong> estructura en doble hélice <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>, con el apareamiento <strong>de</strong> bases limitado ( A-T; G-C ),<br />
implica que el or<strong>de</strong>n o secuencia <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> una <strong>de</strong> las ca<strong>de</strong>nas <strong>de</strong>limita automáticamente<br />
el or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> la otra, por eso se dice que las ca<strong>de</strong>nas son complementarias. Una vez conocida<br />
la secuencia <strong>de</strong> las bases <strong>de</strong> una ca<strong>de</strong>na ,se <strong>de</strong>duce inmediatamente la secuencia <strong>de</strong> bases <strong>de</strong><br />
la complementaria.<br />
El mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> la doble hélice <strong>de</strong> Watson y Crick ha supuesto un hito en la historia <strong>de</strong> la<br />
Biología.<br />
Empaquetamiento <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong><br />
<strong>La</strong>s proteínas asociadas al <strong>ADN</strong> se conocen colectivamente con el nombre <strong>de</strong> histonas. Son<br />
polipéptidos relativamente cortos cargados positivamente (básicos) y por lo tanto son<br />
atraídos por las cargas negativas <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> (ácido) <strong>La</strong>s histonas son sintetizadas en cantidad<br />
durante la fase S ( S por síntesis) <strong>de</strong>l ciclo celular. Una <strong>de</strong> las funciones <strong>de</strong> esas proteínas<br />
<strong>está</strong> relacionada con el empaquetamiento <strong>de</strong>l<br />
<strong>ADN</strong> en la forma <strong>de</strong>l cromosoma: los 2<br />
metros <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> <strong>de</strong> la célula humana son<br />
empaquetados en 46 cromosomas <strong>de</strong> un largo<br />
combinado <strong>de</strong> aproximadamente 200 nm. <strong>La</strong><br />
célula tiene unas 90 millones <strong>de</strong> <strong>molécula</strong>s <strong>de</strong><br />
histonas siendo la mayoría perteneciente a un<br />
tipo conocido como H 1 .<br />
Secuencia que va <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el <strong>ADN</strong> hasta<br />
el cromosoma:<br />
El número 1 correspon<strong>de</strong> a la <strong>molécula</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>ADN</strong>,<br />
En el número 2 , vemos el <strong>ADN</strong> unido a<br />
proteínas globulares, formando una estructura<br />
<strong>de</strong>nominada “collar <strong>de</strong> perlas”, formado por<br />
la repetición <strong>de</strong> unas unida<strong>de</strong>s que son los<br />
“nucleosomas”, que correspon<strong>de</strong>rían a cada<br />
perla <strong>de</strong>l collar.<br />
En el número 3 se pasa a una estructura <strong>de</strong><br />
or<strong>de</strong>n superior formando un “solenoi<strong>de</strong>”.<br />
En el número 4, se consigue aumentar el<br />
empaquetamiento, formando la fibra <strong>de</strong><br />
cromatina, nuevos “bucles”.<br />
En el número 5, llegamos al grado <strong>de</strong> mayor espiralización y compactación, formando<br />
un <strong>de</strong>nso paquete <strong>de</strong> cromatina, que es en realidad, un cromosoma.<br />
REPLICACIÓN D<strong>EL</strong> <strong>ADN</strong><br />
Es la capacidad que tiene el <strong>ADN</strong> <strong>de</strong> hacer copias o replicar su <strong>molécula</strong>. Este proceso es<br />
fundamental para la transferencia <strong>de</strong> la información genética <strong>de</strong> generación en generación.
<strong>La</strong>s <strong>molécula</strong>s se replican <strong>de</strong><br />
un modo semiconservativo. <strong>La</strong><br />
doble hélice se separa y cada<br />
una <strong>de</strong> las ca<strong>de</strong>nas sirve <strong>de</strong><br />
mol<strong>de</strong> para la síntesis <strong>de</strong> una<br />
nueva ca<strong>de</strong>na complementaria.<br />
El resultado final son dos<br />
<strong>molécula</strong>s idénticas a la<br />
original<br />
MECANISMO DE REPLICACIÓN D<strong>EL</strong> <strong>ADN</strong><br />
En el momento <strong>de</strong> la replicación <strong>de</strong> <strong>ADN</strong>, la doble hélice se abre (por actuación <strong>de</strong>l enzima<br />
helicasa, que rompe los puentes <strong>de</strong> hidrógeno entre las dos hebras <strong>de</strong> <strong>ADN</strong>), formando la<br />
horquilla <strong>de</strong> replicación. A medida que la helicasa abre la ca<strong>de</strong>na, se replican sus dos<br />
hebras. Cada hebra nueva <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> empieza a partir <strong>de</strong> un cebador <strong>de</strong> ARN sintetizado por<br />
la primasa, mediante la <strong>ADN</strong> polimerasa III.<br />
También actúan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la<br />
torsión en el <strong>de</strong>senrrollamiento. A<strong>de</strong>más actúan las proteínas SSB que se unen a las hebras<br />
mol<strong>de</strong> para que no vuelva a enrollarse.<br />
<strong>La</strong> enzima <strong>ADN</strong> polimerasa aña<strong>de</strong> los nuevos nucleótidos en dirección 5' 3' pero ambas<br />
ca<strong>de</strong>nas son antiparalelas. En una <strong>de</strong> las ca<strong>de</strong>nas la enzima actúa a medida que se abre la<br />
horquilla (ca<strong>de</strong>na continua), sin embargo en la otra ca<strong>de</strong>na (ca<strong>de</strong>na discontinua) la adición<br />
<strong>de</strong> los nuevos nucleótidos no pue<strong>de</strong> llevarse a cabo <strong>de</strong> forma continua ya que tiene el<br />
sentido 3' 5'. A medida que la helicasa abre la doble hélice original, <strong>de</strong>be agregarse un<br />
cebador en el extremo 3' <strong>de</strong> la ca<strong>de</strong>na discontinua, luego sintetizar <strong>ADN</strong> hasta el ARN<br />
cebador anterior. Esta función la ejerce la ARN primasa. <strong>La</strong> ARN primasa es un tipo <strong>de</strong><br />
ARN polimerasa, una enzima que sintetiza pequeños fragmentos <strong>de</strong> ARN, <strong>de</strong> unos 10<br />
nucleótidos, conocidos como cebadores, complementarios a la hebra <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> que se copia<br />
durante la replicación. Estos cebadores son necesarios para que la <strong>ADN</strong> polimerasa III
tenga un punto <strong>de</strong> partida en la síntesis 5' a 3' <strong>de</strong> la hebra mol<strong>de</strong> y agregue los<br />
<strong>de</strong>soxinucleótidos.<br />
<strong>La</strong> ARN primasa tiene la particularidad <strong>de</strong> no necesitar cebador para comenzar la síntesis.<br />
Los cebadores son retirados o <strong>de</strong>gradados por la <strong>ADN</strong> polimerasa I, gracias a su capacidad<br />
<strong>de</strong> exonucleasa, y rellenados con fragmentos <strong>de</strong> <strong>ADN</strong>, gracias a su capacidad <strong>de</strong><br />
polimerasa.<br />
Una vez han sido retirados los cebadores <strong>de</strong> ARN, la <strong>ADN</strong> ligasa une los extremos <strong>de</strong> los<br />
fragmentos <strong>de</strong> Okazaki y da lugar a una ca<strong>de</strong>na continua <strong>de</strong> <strong>ADN</strong>. Los fragmentos <strong>de</strong><br />
Okazaki son ca<strong>de</strong>nas cortas <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> recién sintetizadas en la hebra discontinua. Éstos se<br />
sintetizan en dirección 5’→ 3’ a partir <strong>de</strong> cebadores <strong>de</strong> ARN que <strong>de</strong>spués son eliminados.<br />
Están formados por 1000 a 2000 nucleótidos en Escherichia coli y entre 100 y 200<br />
nucleótidos en eucariotas. Están separados por cebadores <strong>de</strong> ARN <strong>de</strong> aproximadamente 10<br />
nucleótidos <strong>de</strong> longitud.<br />
SÍNTESIS PROTEICA<br />
<strong>La</strong>s reacciones bioquímicas <strong>está</strong>n controladas por enzimas. <strong>La</strong>s enzimas, <strong>está</strong>n a menudo<br />
involucradas en ca<strong>de</strong>nas <strong>de</strong> reacciones conocidas como vías. <strong>La</strong> pérdida <strong>de</strong> actividad <strong>de</strong> una<br />
enzima pue<strong>de</strong> inactivar todo el ciclo.<br />
<strong>La</strong> biosíntesis <strong>de</strong> aminoácidos (los ladrillos que forman las proteínas) es un complejo<br />
proceso con muchas reacciones químicas mediadas por enzimas que si mutan, tornándose<br />
inactivas, <strong>de</strong>tendrán la vía biosintética y por lo tanto el crecimiento.<br />
Beadle y Tatum propusieron la hipótesis “un gen una enzima” y, dado que un gen codifica<br />
para la producción <strong>de</strong> una proteína. “Un gen una enzima” ha sido modificado a “un gen un<br />
polipéptido” dado que muchas proteínas (como la hemoglobina) <strong>está</strong>n formadas por mas <strong>de</strong><br />
un polipéptido.<br />
<strong>La</strong> información fluye <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> al ARN por vía <strong>de</strong>l proceso llamado transcripción, y luego a<br />
la proteína por el proceso <strong>de</strong> traducción.<br />
Transcripción es el proceso <strong>de</strong> fabricación <strong>de</strong> ARN usando el <strong>ADN</strong> como mol<strong>de</strong>.<br />
Traducción es la construcción <strong>de</strong> una secuencia <strong>de</strong> aminoácidos (polipéptido) con la<br />
información proporcionada por la <strong>molécula</strong> <strong>de</strong> ARN.<br />
El esquema <strong>de</strong> este “dogma” ha sido encontrada repetidamente y se consi<strong>de</strong>ra una regla<br />
general (salvo en los retrovirus).<br />
El Ácido RiboNucleico mensajero (ARNm) es el mol<strong>de</strong> para la construcción <strong>de</strong> la<br />
proteína.<br />
El Ácido RiboNucleico<br />
ribosómico (ARNr) se<br />
encuentra en el sitio don<strong>de</strong><br />
se construye la proteína: el<br />
ribosoma.<br />
El Ácido RiboNucleico <strong>de</strong><br />
transferencia (ARNt) es el<br />
transportador que coloca el<br />
aminoácido apropiado en el<br />
sitio correspondiente.<br />
El ARN tiene el azúcar<br />
ribosa en vez <strong>de</strong> <strong>de</strong>soxirribosa. <strong>La</strong> base uracilo (U) reemplaza a la timina (T) en el ARN. El
ARN tiene una sola hebra, si bien el ARNt pue<strong>de</strong> formar una estructura <strong>de</strong> forma <strong>de</strong> trébol<br />
<strong>de</strong>bido a la complementariedad <strong>de</strong> sus pares <strong>de</strong> bases.<br />
<strong>La</strong> transcripción: haciendo una copia <strong>de</strong> ARNm <strong>de</strong> la secuencia <strong>de</strong> <strong>ADN</strong><br />
<strong>La</strong> ARN polimerasa <strong>de</strong>pendiente <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> abre la parte <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> a ser transcripta. Solo una<br />
<strong>de</strong> las hebras <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> (la hebra codificante ) se transcribe. Los nucleótidos <strong>de</strong> ARN se<br />
encuentran disponibles en la región <strong>de</strong> la cromatina (este proceso solo ocurre en la<br />
interfase) y se unen en un proceso <strong>de</strong> síntesis similar al <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>.<br />
El Código Genético: Traducción <strong>de</strong>l ARN en proteína<br />
Fue el astrónomo George Gamow quien señaló que el código que representa a los<br />
aminoácidos <strong>de</strong>bía consistir en grupos <strong>de</strong> al menos tres <strong>de</strong> las cuatro bases <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>.<br />
En efecto, los 20 aminoácidos <strong>está</strong>n representados en el código genético por la<br />
agrupación <strong>de</strong> tres letras (triplete) <strong>de</strong> las cuatro existentes.<br />
Si uno consi<strong>de</strong>ra las posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> arreglo <strong>de</strong> cuatro letras agrupadas <strong>de</strong> a tres (4 3 ) resulta<br />
que tenemos 64 posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> palabras a codificar, o 64 posibles codones (secuencia <strong>de</strong><br />
tres bases en el ARNm que codifica para un aminoácido específico o una secuencia <strong>de</strong><br />
control).
El código genético fue “roto” por Marshall Nirenberg y Heinrich Matthaei (<strong>de</strong>l NIH), 10<br />
años <strong>de</strong>spués que Watson y Crick “rompieran” el misterio <strong>de</strong> la estructura <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>.<br />
Nirenberg <strong>de</strong>scubrió que el ARNm, in<strong>de</strong>pendientemente <strong>de</strong>l organismo <strong>de</strong> don<strong>de</strong> proviene,<br />
pue<strong>de</strong> iniciar la síntesis proteica cuando se lo mezcla con el contenido <strong>de</strong>l homogenado <strong>de</strong><br />
Escherichia coli.<br />
Adicionando poli-U (un ARNm sintético) a cada uno <strong>de</strong> 20 tubos <strong>de</strong> ensayo (cada uno <strong>de</strong><br />
los cuales tenía un aminoácido diferente) Nirenberg y Matthaei <strong>de</strong>terminaron que el codón<br />
UUU , el único posible en el poli-U, codificaba para el aminoácido fenilalanina.<br />
Gradualmente se fue confeccionando una lista completa <strong>de</strong>l código genético.<br />
El código genético consiste en 61 codones para aminoácidos y 3 codones <strong>de</strong> terminación,<br />
que <strong>de</strong>tienen el proceso <strong>de</strong> traducción. El código genético es por lo tanto redundante, en el<br />
sentido que tiene varios codones para un mismo aminoácido. Por ejemplo, la glicina es<br />
codificada por los codones GGU, GGC, GGA, y GGG. Si un codón muta por ejemplo <strong>de</strong><br />
GGU a CGC, se especifica el mismo aminoácido.<br />
Los ribosomas son los organelos <strong>de</strong> la célula don<strong>de</strong> se sintetizan la proteínas. Los<br />
ribosomas <strong>está</strong>n formados por una subunidad liviana (30S) y una pesada (50S), el ARNr<br />
difiere en cada uno <strong>de</strong> ellos.<br />
<strong>La</strong> subunidad 30S tiene un ARNr 16S y 21 proteínas diferentes.<br />
<strong>La</strong> subunidad 50S consiste en ARNr 23S y 5S y 34 proteínas diferentes.<br />
<strong>La</strong> subunidad liviana tiene el sitio para que se<br />
pegue el ARNm. Tiene un rol crucial en la<br />
<strong>de</strong>codificación <strong>de</strong>l ARN pues monitorea el<br />
apareamiento <strong>de</strong> bases entre el codón <strong>de</strong>l<br />
ARNm y el anticodón <strong>de</strong> ARNt.<br />
<strong>La</strong> subunidad pesada tiene dos sitios para el<br />
ARNt. (el sitio A y el Sitio P). Cataliza la<br />
formación <strong>de</strong> la unión peptídica.<br />
Existen 61 ARNt diferentes, cada uno posee un sitio diferente para pegar el aminoácido y<br />
un anticodón diferente. Para el codón UUU, el codón anticomplementario es AAA.<br />
El ARNt tiene forma <strong>de</strong> trébol y es el<br />
que lleva el aminoácido apropiado al<br />
ribosoma cuando el codón lo "llama".<br />
En la parte terminal <strong>de</strong>l brazo más largo<br />
<strong>de</strong>l ARNt se encuentran tres bases, el<br />
anticodón, que son complementarias con<br />
el codón.<br />
<strong>La</strong> unión <strong>de</strong>l aminoácido apropiado al ARNt esta controlado por una enzima: la aminoacil-<br />
ARNt sintetasa.<strong>La</strong> energía para la unión <strong>de</strong>l aminoácido al ARNt proviene <strong>de</strong> la conversión<br />
<strong>de</strong> ATP (a<strong>de</strong>nosín-trifosfato) a AMP (a<strong>de</strong>nosín-monofosfato).<br />
<strong>La</strong> traducción es el proceso <strong>de</strong> convertir las secuencias <strong>de</strong>l ARNm en una secuencia <strong>de</strong><br />
aminoácidos. El código <strong>de</strong> iniciación es el AUG que codifica para el aminoácido metionina
(Met). <strong>La</strong> traducción no ocurre si no <strong>está</strong> el codón AUG, por lo tanto la metionina (en<br />
realidad la formil-metionina, f-Met ) es siempre el primer aminoácido <strong>de</strong> la ca<strong>de</strong>na<br />
polipeptídica, y frecuentemente se elimina al final <strong>de</strong>l proceso. El complejo formado por<br />
ARNt/ARNm/subunidad ribosómica pequeña es llamado “complejo <strong>de</strong> iniciación”. <strong>La</strong><br />
subunidad gran<strong>de</strong> se pega al complejo <strong>de</strong> iniciación. Luego <strong>de</strong> esta fase el mensaje progresa<br />
durante la elongación <strong>de</strong> la ca<strong>de</strong>na polipeptídica.<br />
Un nuevo ARNt lleva otro aminoácido al sitio P vacío <strong>de</strong>l complejo ribosoma /ARNm y<br />
posteriormente se forma un enlace peptídico con el aminoácido <strong>de</strong>l sitio ocupado. El<br />
complejo se mueve a lo largo <strong>de</strong>l ARNm hasta el próximo triplete, liberando el sitio A. El<br />
nuevo ARNt entra en el sitio A y se repite el proceso. Cuando el codón es un codón <strong>de</strong>
terminación, un factor <strong>de</strong> liberación se pega al sitio, parando la traducción y liberando al<br />
complejo ribosómico <strong>de</strong>l ARNm.<br />
A menudo muchos ribosomas leen el mismo mensaje y forman una estructura conocida<br />
como polisoma. De esta manera la célula pue<strong>de</strong> rápidamente fabricar varias proteínas<br />
similares. <strong>La</strong> secuencia <strong>de</strong> los aminoácidos <strong>de</strong>termina la interacción entre los mismos y por<br />
lo tanto <strong>de</strong>fine la manera en que la proteína recientemente formada se pliega y adopta su<br />
conformación en el espacio.<br />
ACTIVIDAD:<br />
I) Formar grupos <strong>de</strong> 4 alumnos como máximo<br />
II) Contestar en hoja or<strong>de</strong>nada, sin borrones y con una sola letra.<br />
1.-¿Qué se entien<strong>de</strong> por replicación <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>?<br />
2.-¿Por qué se dice que la replicación <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> es semiconservativa?<br />
3.-Nombre las enzimas que participan en el proceso <strong>de</strong> replicación <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> e indique las<br />
funciones <strong>de</strong> cada una.<br />
4¿Qué son los fragmentos <strong>de</strong> Okasaki?<br />
5.-¿Qué es un gen?<br />
6.-Indique dos diferencias entre transcripción y traducción.<br />
7.-Haga un cuadro comparativo(semejanzas y diferencias) entre <strong>ADN</strong> y ARN.<br />
8.-Explique el significado <strong>de</strong> los codones <strong>de</strong> terminación.<br />
9.-¿Qué diferencias pue<strong>de</strong> establecer entre las dos subunida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l ribosoma?<br />
10.-Explique el papel <strong>de</strong> la enzima llamada Aminoacil-ARNt sintetasa.<br />
11.-¿De dón<strong>de</strong> proviene la energía que permite la unión <strong>de</strong>l aminoácido con el ARNt<br />
respectivo?<br />
12.-Defina los siguientes conceptos:<br />
a) codón <strong>de</strong> iniciación<br />
b) codón<br />
c) anticodón<br />
d) complejo <strong>de</strong> iniciación<br />
e) codón <strong>de</strong> terminación<br />
f) polisoma
El código genético<br />
Des<strong>de</strong> que se <strong>de</strong>mostró, que las proteínas eran producto <strong>de</strong> los genes, y que cada<br />
gen estaba formado por fracciones <strong>de</strong> ca<strong>de</strong>nas <strong>de</strong> <strong>ADN</strong>, los científicos llegaron a<br />
la conclusión <strong>de</strong> que, <strong>de</strong>be haber un código genético, mediante el cual, el or<strong>de</strong>n <strong>de</strong><br />
las cuatro bases nitrogenadas en el <strong>ADN</strong>, podría <strong>de</strong>terminar la secuencia <strong>de</strong><br />
aminoácidos en la formación <strong>de</strong> polipéptidos. En otras palabras, <strong>de</strong>be haber un<br />
proceso mediante el cual las bases nitrogenadas transmitan la información que<br />
dicta la síntesis <strong>de</strong> proteínas. Este proceso podría explicar cómo los genes<br />
controlan las formas y funciones <strong>de</strong> las células, tejidos y organismos. Como en el<br />
<strong>ADN</strong> sólo hay cuatro tipos <strong>de</strong> nucleótidos, y, sin embargo, las proteínas se<br />
constituyen con 20 clases diferentes <strong>de</strong> aminoácidos, el código genético no podría<br />
basarse en que un nucleótido especificara un aminoácido. <strong>La</strong>s combinaciones <strong>de</strong><br />
dos nucleótidos sólo podrían especificar 16 aminoácidos (42 = 16), <strong>de</strong> manera que<br />
el código <strong>de</strong>be estar formado por combinaciones <strong>de</strong> tres o más nucleótidos<br />
sucesivos. El or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> los tripletes, o como se han <strong>de</strong>nominado, codones, podría<br />
<strong>de</strong>finir el or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> los aminoácidos en el polipéptido.Diez años <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> que<br />
Watson y Crick <strong>de</strong>terminaran la estructura <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>, el código genético fue<br />
<strong>de</strong>scifrado y verificado. Su solución <strong>de</strong>pendió en gran medida <strong>de</strong> las<br />
investigaciones llevadas a cabo sobre otro grupo <strong>de</strong> ácidos nucleicos, los ácidos<br />
ribonucleicos (ARN). Se observó que la obtención <strong>de</strong> un polipéptido a partir <strong>de</strong>l<br />
<strong>ADN</strong> se producía <strong>de</strong> forma indirecta a través <strong>de</strong> una <strong>molécula</strong> intermedia conocida<br />
como ARN mensajero (ARNm). Parte <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> se <strong>de</strong>senrolla <strong>de</strong> su<br />
empaquetamiento cromosómico, y las dos ca<strong>de</strong>nas se separan en una porción <strong>de</strong><br />
su longitud. Una <strong>de</strong> ellas actúa como plantilla sobre la que se forma el ARNm (con
la ayuda <strong>de</strong> una enzima <strong>de</strong>nominada ARN polimerasa). El proceso es muy similar<br />
a la formación <strong>de</strong> una ca<strong>de</strong>na complementaria <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> durante la división <strong>de</strong> la<br />
doble hélice, salvo que el ARN contiene uracilo (U) en lugar <strong>de</strong> timina como una<br />
<strong>de</strong> sus cuatro bases nucleótidas, y el uracilo (similar a la timina) se une a la<br />
a<strong>de</strong>nina en la formación <strong>de</strong> pares complementarios.<br />
Por esta razón, una secuencia <strong>de</strong> a<strong>de</strong>nina-guanina-a<strong>de</strong>nina-timina-citosina<br />
(AGATC) en la ca<strong>de</strong>na codificada <strong>de</strong> <strong>ADN</strong>, origina una secuencia <strong>de</strong> uracilocitosina-uracilo-a<strong>de</strong>nina-guanina<br />
(UAUAG) en el ARNm.<br />
Transcripción<br />
<strong>La</strong> formación <strong>de</strong> una ca<strong>de</strong>na <strong>de</strong> ARN mensajero por una secuencia particular <strong>de</strong><br />
<strong>ADN</strong> se <strong>de</strong>nomina transcripción. Antes <strong>de</strong> que termine la transcripción, el ARNm<br />
comienza a <strong>de</strong>spren<strong>de</strong>rse <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong>. Finalmente un extremo <strong>de</strong> la <strong>molécula</strong> nueva<br />
<strong>de</strong> ARNm, que ahora es una ca<strong>de</strong>na larga y <strong>de</strong>lgada, se inserta en una estructura<br />
pequeña llamada ribosoma, <strong>de</strong> un modo parecido a la introducción <strong>de</strong>l hilo en una<br />
cuenta. Al tiempo que el ribosoma se <strong>de</strong>splaza a lo largo <strong>de</strong>l filamento <strong>de</strong> ARNm,<br />
su extremo se pue<strong>de</strong> insertar en un segundo ribosoma, y así sucesivamente.<br />
Utilizando un microscopio <strong>de</strong> alta <strong>de</strong>finición y técnicas especiales <strong>de</strong> tinción, los<br />
científicos pue<strong>de</strong>n tomar fotografías <strong>de</strong> las <strong>molécula</strong>s <strong>de</strong> ARNm con sus unida<strong>de</strong>s<br />
<strong>de</strong> ribosomas asociados. Los ribosomas <strong>está</strong>n formados por una proteína y ARN.<br />
El grupo <strong>de</strong> ribosomas unidos a un ARNm recibe el nombre <strong>de</strong> polirribosoma o<br />
polisoma. Como cada ribosoma pasa a lo largo <strong>de</strong> toda la <strong>molécula</strong> <strong>de</strong> ARNm,<br />
“lee” el código, es <strong>de</strong>cir, la secuencia <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> nucleótidos <strong>de</strong>l ARNm. <strong>La</strong><br />
lectura, que se <strong>de</strong>nomina traducción, tiene lugar gracias a un tercer tipo <strong>de</strong><br />
<strong>molécula</strong> <strong>de</strong> ARN <strong>de</strong> transferencia (ARNt), que se origina sobre otro segmento <strong>de</strong>l<br />
<strong>ADN</strong>. Sobre un lado <strong>de</strong> la <strong>molécula</strong> <strong>de</strong> ARNt hay un triplete <strong>de</strong> nucleótidos y al otro<br />
lado una región a la que pue<strong>de</strong> unirse un aminoácido específico (con la ayuda <strong>de</strong><br />
una enzima específica). El triplete <strong>de</strong> cada ARNt es complementario <strong>de</strong> una<br />
secuencia <strong>de</strong>terminada <strong>de</strong> tres nucleótidos —el codón— en la ca<strong>de</strong>na <strong>de</strong> ARNm.
Debido a esta complementariedad, el triplete es capaz <strong>de</strong> “reconocer” y adherirse<br />
al codón. Por ejemplo, la secuencia uracilo-citosina-uracilo (UCU) sobre la ca<strong>de</strong>na<br />
<strong>de</strong> ARNm atrae al triplete a<strong>de</strong>nina-guanina-a<strong>de</strong>nina (AGA) <strong>de</strong>l ARNt. El triplete <strong>de</strong>l<br />
ARNt recibe el nombre <strong>de</strong> anticodón.Como las <strong>molécula</strong>s <strong>de</strong> ARNt se <strong>de</strong>splazan a<br />
lo largo <strong>de</strong> la ca<strong>de</strong>na <strong>de</strong> ARNm en los ribosomas, cada uno soporta un<br />
aminoácido. <strong>La</strong> secuencia <strong>de</strong> codones en el ARNm <strong>de</strong>termina, por tanto, el or<strong>de</strong>n<br />
en que los aminoácidos son transportados por el ARNt al ribosoma. En asociación<br />
con el ribosoma, se establecen enlaces químicos entre los aminoácidos en una<br />
ca<strong>de</strong>na formando un polipéptido. <strong>La</strong> nueva ca<strong>de</strong>na <strong>de</strong> polipéptidos se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>l ribosoma y se repliega con una forma característica <strong>de</strong>terminada por la<br />
secuencia <strong>de</strong> aminoácidos. <strong>La</strong> forma <strong>de</strong> un polipéptido y sus propieda<strong>de</strong>s<br />
eléctricas, que <strong>está</strong>n también <strong>de</strong>terminadas por la secuencia <strong>de</strong> aminoácidos,<br />
dictarán si el polipéptido permanece aislado o se une a otros polipéptidos, así<br />
como qué tipo <strong>de</strong> función química <strong>de</strong>sempeñará <strong>de</strong>spués en el organismo.En las<br />
bacterias, los virus y las algas ver<strong>de</strong>azuladas, el cromosoma se encuentra libre en<br />
el citoplasma, y el proceso <strong>de</strong> la traducción pue<strong>de</strong> empezar incluso antes <strong>de</strong> que<br />
el proceso <strong>de</strong> la transcripción (formación <strong>de</strong> ARNm) haya concluido. Sin embargo,<br />
en los organismos más complejos los cromosomas <strong>está</strong>n aislados en el núcleo y<br />
los ribosomas sólo se observan en el citoplasma. Por esta razón, la traducción <strong>de</strong>l<br />
ARNm en una proteína sólo pue<strong>de</strong> producirse <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> que el ARNm se ha<br />
<strong>de</strong>sprendido <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> y se ha <strong>de</strong>splazado fuera <strong>de</strong>l núcleo.<br />
Intrones<br />
Un <strong>de</strong>scubrimiento reciente e inesperado es que, en los organismos superiores,<br />
los genes <strong>está</strong>n interrumpidos. A lo largo <strong>de</strong> una secuencia <strong>de</strong> nucleótidos que<br />
codifican un polipéptido, en particular, pue<strong>de</strong> haber una o más interrupciones<br />
formadas por secuencias sin codificar. En algunos genes pue<strong>de</strong>n encontrarse 50 o<br />
más <strong>de</strong> estas secuencias, o intrones. Durante la transcripción, los intrones son<br />
copiados en el ARN junto con las secuencias codificadas, originando una <strong>molécula</strong>
<strong>de</strong> ARN extra larga. En el núcleo, las secuencias que correspon<strong>de</strong>n a los intrones<br />
son eliminadas <strong>de</strong>l ARN por unas enzimas especiales para formar el ARNm, que<br />
se exporta al citoplasma.<strong>La</strong>s funciones <strong>de</strong> los intrones (si existen) son<br />
<strong>de</strong>sconocidas, aunque se ha sugerido que el procesamiento <strong>de</strong>l ARN mediante la<br />
eliminación <strong>de</strong> las secuencias interrumpidas tal vez esté implicado en la regulación<br />
<strong>de</strong> la cantidad <strong>de</strong> polipéptidos producidos por los genes. También se han<br />
encontrado intrones en genes que codifican ARNs especiales, como los que<br />
forman parte <strong>de</strong> los ribosomas. El <strong>de</strong>scubrimiento <strong>de</strong> los intrones ha sido posible<br />
gracias a nuevos métodos que <strong>de</strong>terminan la secuencia exacta <strong>de</strong> nucleótidos en<br />
las <strong>molécula</strong>s <strong>de</strong> <strong>ADN</strong> y ARN, métodos <strong>de</strong>sarrollados por el biólogo molecular<br />
británico Fre<strong>de</strong>rick Sanger, quien recibió en 1980 por este trabajo el segundo<br />
Premio Nobel <strong>de</strong> Química.<br />
Secuencias repetidas<br />
Los estudios directos <strong>de</strong>l <strong>ADN</strong> han <strong>de</strong>mostrado también que en los organismos<br />
superiores ciertas secuencias <strong>de</strong> nucleótidos se repiten muchas veces en todo el<br />
material genético. Algunas <strong>de</strong> estas secuencias repetidas representan copias<br />
múltiples <strong>de</strong> genes que codifican polipéptidos, o <strong>de</strong> genes que codifican ARNs<br />
especiales (casi siempre existen muchas copias <strong>de</strong> genes que producen el ARN<br />
<strong>de</strong> los ribosomas). Parece que otras secuencias que se repiten no codifican<br />
polipéptidos o ARNs, y su función se <strong>de</strong>sconoce. Entre ellas existen secuencias<br />
que, al parecer, son capaces <strong>de</strong> saltar <strong>de</strong> una zona a otra <strong>de</strong> un cromosoma, o <strong>de</strong><br />
un cromosoma a otro. Estos “transposones”, o elementos que se transponen,<br />
pue<strong>de</strong>n originar mutaciones en los genes adyacentes a sus puntos <strong>de</strong> partida o<br />
llegada.