LA EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA:
DEL ADN A LAS PROTEÍNAS
(TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN)
LA EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICOLa información contenida en el ADN se encuentra organizada en genes
El ADN, al igual que un libro de cocina, se encuentra organizado en diferentes "páginas con recetas" o genes con la información necesaria para formar diferentes tipos de proteínas. Así, un gen es una secuencia o segmento de ADN necesario para la síntesis de un proteína
(aunque no todos los genes sirven para fabricar proteínas).
Esa información contenida en el ADN sirve para formar las diferentes proteínas que hay en las células.
Las proteínas son moléculas grandes (macromoléculas) con diferentes funciones en las células. Las proteínas son los "materiales de construcción" de las células (y por lo tanto de los organismos) y también "dirigen" el funcionamiento de las células (y por lo tanto de los organismos)(metabolismo).
Ejemplos de proteínas son la hemoglobina, los anticuerpos, el colágeno, la insulina o la hormona del crecimiento.
Estructura tridimensional de la hemoglobina (proteína).
La animación corresponde a la transición entre las formas oxigenada y desoxigenada.
También son proteínas las enzimas.
Las proteínas están formadas por combinación de otras moléculas menores denominadas aminoácidos. Existen 20 aminoácidos diferentes a partir de los cuales y por diferentes combinaciones se forman todas las proteínas.
ver fórmula química de los aminoácidos
Las diferencias entre unas proteínas y otras residen en el número y en el orden en que se unen los diferentes aminoácidos que las componen. Una proteína media está formada por unos 200-250 aminoácidos. Por ejemplo, la molécula de hemoglobina contiene unos 600 aminoácidos.
Veamos un ejemplo de proteína:
Ala-Glu-Gly-Phe- ( - - - - -- - - ) -Tyr-Asp-Gly
Se trataría de una proteína cuyo primer aminoácido es alanina (Ala) y cuyo aminoácido final es glicina (Gly).
Pregunta:
Si el ADN se encuentra en el núcleo de la célula y la síntesis de las proteínas se realiza en los ribosomas que se encuentran en el citoplasma
¿cómo llega la información genética al citoplasma?
El ARN (ÁCIDO RIBONUCLEICO)Para que la información del ADN llegue a los ribosomas, se hace una copia del ADN en otra molécula distinta: el ARN (ácido ribonucleico).
El ARN se diferencia del ADN en que es posee sólo una cadena, que tiene ribosa en vez de desoxirribosa y en que no tiene la base nitrogenada Timina, sino Uracilo (U).
Las pentosas en el ADN son desoxirribosas mientras que en el ARN son ribosas
Tipos de ARN
Existen tres tipos de ARN:
ARN mensajero (ARNm): Es la copia que se hace del ADN (transcripción) y que sale al citoplasma para que los ribosomas puedan leer la información genética (la receta) para fabricar las proteínas.
Transcripción del ARNm a partir de una de las hebras del ADN
ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas.
ARN de transferencia o transferente (ARNt): Posee forma de trébol o de L y es el que transporta los aminoácidos a los ribosomas, en la síntesis de proteínas (traducción).
Tipos de ARN
Así, a partir de la información proporcionada por el ADN, se va a producir la síntesis de proteínas (expresión génica). Este proceso se realiza en dos etapas: transcripción y traducción.
El dogma de la biología molecular explica como tiene lugar el flujo de la información genética, es decir, del ADN a proteínas
Dogma de la biología
El dogma central de la biología molecular, propuesto por Francis Crick en 1970, es un concepto que ilustra los mecanismos de transmisión y expresión de la herencia genética tras el descubrimiento de la codificación de ésta en la doble hélice del ADN.
Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula, es decir, que el ADN es transcrito a ARN mensajero y que éste es traducido a proteínas, compuestos que finalmente realizan la acción celular.
TRANSCRIPCIÓN
Es la copia de una de las cadenas del ADN en ARNm. El ARN mensajero forma una nueva cadena de nucleótidos complementarios (adenina-uracilo, citosina-guanina) a los de la cadena molde de ADN.
Transcripción de una de las cadenas de ADN (azul) en ARN (marrón)
Fases de la transcripción:1) Se abre la doble hélice del ADN
2) Se van añadiendo a una de las cadenas del ADN los nucleótidos complementarios a dicha cadena molde (recuerda que el ARN no tiene Timina sino Uracilo). Sólo se copia una de las dos cadenas del ADN.
3) Al final del proceso se obtiene una copia en ARNm de una de las cadenas del ADN con una secuencia de bases complementaria a la del ADN.
4) El ARNm que se acaba de formar sale del núcleo a través de los poros de la membrana nuclear para llegar hasta los ribosomas.
Transcripción del ARNm a partir de una de las cadenas de ADN
Transcripción del ARNm y salida al citoplasma para acoplarse a los ribosomas
Ejercicio: construir la cadena complementaria de la siguiente secuencia de ADN, en ARNm:
3' ACGTTTAACGACAAGTATTAAGACAAGACTTATTAA 5'
TRADUCCIÓN
Es el proceso que permite traducir la secuencia de bases del ARN mensajero en una secuencia de aminoácidos de una proteína.
Cada tres nucleótidos (tripletes) del ARN mensajero formado constituye una unidad de información que se denomina: codón.
Codones en un ARNm
Ejercicio: señala los codones existentes en la cadena de ARNm
que has realizado
En la traducción participa otro tipo de ARN, el ARN transferente que llega a los ribosomas con un aminoácido diferente. Existe un ARNt para cada uno de los aminoácidos. El ARN de transferencia (ARNt), necesita acoplarse al ARN mensajero (ARNm) para llevar el aminoácido adecuado al ribosoma. En uno de los extremos posee un triplete de bases denominado anticodón que es complementario de cada codón con sentido del ARNm.
ARN transferente con su aminoácido específico
Fases de la traducción
1) El ARNm tras salir del núcleo se dirige hacia los ribosomas, orgánulos citoplasmáticos que se encargan de sintetizar las proteínas.
Ribosomas sobre el retículo endoplasmático. Al microscopio eletrónico aparecen como puntitos.
2) El ARNt transporta los aminoácidos libres del citoplasma según el orden que indica la secuencia de bases del ARNm y se van acoplando al ribosoma según sea la secuencia complementaria codón (ARNm)-anticodón (ARNt).
Recordar que cada molécula de ARNt es específica para cada aminoácido (hay 20 tipos de ARNt diferentes)
3) Los ribosomas recorren la cadena de ARNm y van uniendo los aminoácidos en el orden adecuado según la secuencia de bases nitrogenadas.
Al final y tras leer el ARNm (que es la copia de un gen del ADN), los ribosomas acaban fabricando una proteína. Así, para cada proteína existe un ARNm distinto y por tanto un fragmento de ADN diferente con la información necesaria (un gen).
ver animación expresión génica (transcripción y traducción)
Resumen de la expresión génica: transcripción y traducción
EL CÓDIGO GENÉTICO
La relación o correspondencia entre la secuencia de nucleotidos del ARN mensajero (codones) y la secuencia de aminoácidos de una proteína es el denominado código genético. El código genético viene a ser como un diccionario que establece una equivalencia entre las bases nitrogenadas del ARN y el leguaje de las proteínas, establecido por los aminoácidos.
Características del código genético
Información organizada en tripletes: Son tres bases nitrogenadas consecutivas (triplete) las que codifican para cada uno de los aminoácidos. Los tripletes del ADN se denominan codógenos y los tripletes del ARN reciben el nombre de codones.
Código genético universal: correspondencia entre las bases del ARNm y el aminoácido que codifican
Convertidor entre codones y aminoácidos
Convertidor de secuencias de ADN y aminoácidos (en inglés)
Tiene un carácter universal: Podemos decir que es exactamente igual para cualquier organismo, desde las bacterias hasta la especie humana, incluyendo a los virus, lo cual se considera como una prueba más de que el origen de la vida sobre la Tierra es único.
Sólo se han encontrado excepciones al código genético universal en algunas mitocondrias, en las que algún triplete tiene un significado distinto.
No hay separaciones entre codones (sin comas): Si se añade o se quita alguna base (mutación), la lectura se verá alterada a partir de ese punto.
Ejercicio:
Determina la secuencia de aminoácidos a partir del siguiente ARNm:
5' AUGAUUGAUCCUCGA 3'
Ahora vuelve a determina la secuencia de aminoácidos a partir del mismo ARNm
en el que una de las bases se ha perdido por mutación (delección):5' AUGAUUAUCCUCGA 3'
Es un código degenerado: Un mismo aminoácido puede ser codificado por más de un codón.
Al haber más combinaciones que aminoácidos, a algunos aminoácidos les corresponden varias combinaciones, hasta seis tripletes para la Leucina y la Arginina, cuatro tripletes para la Valina, Alanina, Prolina, Glicina, etc.
En realidad sólo existen dos aminoácidos codificados por un único triplete, que son el Triptófano, un aminoácido de estructura peculiar, y la Metionina, que es el aminoácido de iniciación de todas las proteínas en el ribosoma.
Esta característica del código genético que hace que algunos aminoácidos estén codificados por un par de bases y no por un triplete es lo que se denomina como código degenerado.
Es unidireccional, pues los tripletes únicamente se leen en el sentido 5´-3´
El código genético es la clave, expresada en una secuencia de bases,
que permite la traducción del mensaje genético a proteínas.
Más vídeos y animaciones interesantes
Vídeo Expresión génica: Transcripción y Traducción (1)
Vídeo Expresión génica: Transcripción y traducción (2)
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