CODIGO GENETICO

DESARROLLO

• CODIGO GENETICO

El código genético es un lenguaje que tienen los genes y que informa sobre como se han de sintetizar las proteínas, es decir, del orden en el que se han de unir los aminoácidos. Ese lenguaje se tiene que hacer con cuatro letras, las cuatro bases del DNA.

Es necesario codificar a 20 aminoácidos, por tanto no llegan palabras de una letra, ya que sólo se podría a cuatro aminoácidos, si se utilizaran palabras de 2 letras se podrían hacer 16 palabras distintas; tienen que ser palabras de 3 letras, con lo cual se pueden hacer 64 palabras distintas, pero ahora sobran. Tres de esas combinaciones de 4 letras no codifican a aminoácidos, son palabras que significan fin del mensaje.

Las 61 palabras restantes codifican a aminoácidos. Hay dos aminoácidos que son codificadas por sólo un triplete de bases (Metionina y Triptófano); los 18 restantes están codificados por más de una palabra, pero no es un código ambiguo porque cada palabra significa un aminoácido.

A las palabras del código genético se les llama tripletes de bases y a esos tripletes codificantes, en los genes se les llama codógeno; pero el DNA no interviene en la síntesis proteica, sino que la información de los genes es transcrita al RNA, y los genes codifican para proteínas, el mensaje se transcribe en una molécula de RNAm: entonces los codógenos se transcriben en los codones del mensajero, los codones del RNA son complementarios a los codógenos del DNA.

El código genético que se maneja es el código de codones. Pero después el mensaje del mensajero tiene que ser traducido en los ribosomas, y como consecuencia de la traducción se sintetizan las proteínas.

Las moléculas encargadas de la traducción son las de RNAT, y concretamente su anticodón, que va a unirse a su codón complementario, pero en esta unión tiene que ser en un ribosoma. Los anticodones son complementarios.

Los anticodones llevan a un aminoácido concreto para que tenga lugar la unión de aa mediante enlaces peptídicos, según la secuencia que indicaba el DNA, pero esa información se transcribió en el RNAm, que es que se sitúa en el ribosoma para que tenga lugar la traducción. El mensajero, una vez traducido, se degrada, aunque puede ser traducido varias veces (polisomas).

CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO GENÉTICO.

Es un código con palabras de tres letras, de tripletes de bases.

Es un lenguaje “sin comas”, no hay señales que separen palabras.

Se lee sin superposiciones

Es un código “universal”; que es igual en todos los seres vivos, de ahí la posibilidad de hacer transferencia de genes. Pero ya se han encontrado excepciones esa “universalidad”: La primera se encontró en el paramecio. También en el DNA - mitocondrial.

Es un código degenerado (pero no es ambiguo, porque cada triplete codifica un aminoácido) porque sobran tripletes, es decir, que todos los aminoácidos, menos dos, están codificados por más de un triplete. Los tripletes que codifican al mismo aminoácido son sinónimos. Muchas veces los sinónimos coinciden en las primeras bases y se diferencian sólo en la última. Si hay más de 4 sinónimos, esto ya no es posible, tienen que diferenciarse en dos bases.

Un aminoácido va a estar codificado por tripletes parecidos, lo que minimiza el efecto de muchas mutaciones. Por otra parte, aminoácidos químicamente parecidos están codificados por tripletes parecidos, lo que también minimiza el efecto de las mutaciones.

• TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN DEL MENSAJE.

La biosíntesis de las proteínas comienza cuando un cordón de ARN, con la ayuda de ciertas enzimas, se forma frente a un segmento de uno de los cordones de la hélice del ADN.

El ARN se forma a lo largo del cordón del ADN de acuerdo con la misma regla del apareamiento de las bases que regula la formación de un cordón de ADN, excepto en que en el ARN el uracilo sustituye a la timing debido al mecanismo de copia, el cordón del ARN, cuando se ha completado lleva una transcripción fiel del mensaje del ADN. Entonces el cordón de ARN se traslada al citoplasma en el cual se encuentran los aminoácidos, enzimas especiales, moléculas de ATP, ribosomas y moléculas de ARN de transferencia.

Una vez en el citoplasma, la molécula de ARN se una a un ribosoma. Cada tipo de ARNt engancha por un extremo a un aminoácido particular y cada uno de estos enganches implica una enzima especial y una molécula de ATP.

El proceso por el cual la información contenida en el ARN dirige o controla la secuencia en que deben unirse los aminoácidos para la síntesis de las proteínas se denomina traducción.

A medida que el cordón de ARN se desplaza a lo largo del ribosoma, se sitúa en su lugar la siguiente molécula de ARNt con su aminoácido. En este punto, la primera molécula de ARNt se desengancha de la molécula de ARN. La energía de enlace que mantienen a la molécula de ARNt unida al aminoácido se utiliza ahora para forjar el enlace peptídico entre los dos aminoácidos, y el ARNt desprendido queda de nuevo disponible. Aparentemente, estas moléculas de ARNc pueden utilizarse muchas veces.

El ARN mensajero parece tener una vida mucho mas breve.

De esta manera, los cromosomas bacterianos mantienen un control muy rígido de las actividades celulares, evitando la producción de proteínas anormales que pudiera ocurrir por el posible desgaste de la molécula de ARN.

• DESCIFRANDO EL CÓDIGO.

La existencia del ARN fue postulada en 1961 por los científicos franceses Francois Jacob y Jacques Monod. Casi inmediatamente Marahall Niremberg, del Public Healt Service de los EE.UU., emprendió la comprobación de la hipótesis del ARN. Añadió varios estratos brutos de ARN de una cierta variedad de fuentes celulares a extractos de E.coli, es decir, materia que contenía aminoácidos, ribosomas, ATP y ARNt extractados de las células de E.coli y encontró que todos ellos estimulaban la síntesis proteínica.

El código parecía tener un lenguaje universal. Niremberg razonó que si E.coli podía leer un mensaje extraño y traducirlo en una proteína, quizás podría leer un mensaje totalmente sintético. Deseaba conocer el contenido exacto de cualquier mensaje que dictase.

Una solución simple para éste problema aparentemente difícil se le ocurrió súbitamente; utilizar una molécula de ARN construida a base de uno sólo ribonucleótico repetido muchísimas veces.

Durante el año siguiente al descubrimiento de Niremberg, publicado en 1961, Niremberg y Ochoa y muchos colaboradores, elaboraron posibles códigos para todos los aminoácidos utilizando ARN sintético.

En la actualidad se han identificado todos menos tres trinucleótidos; 61 de las 64 combinaciones posibles. Estos tres se consideran en la actualidad signos de puntuación, significando el comienzo o el final de un mensaje concreto. Debido a que 61 combinaciones codifican 20 aminoácidos, está claro que hay cierto número de cordones "sinónimos".

• SINTESIS DE PROTEINAS

Se conoce como síntesis de proteínas al proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales. En estre proceso, se transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas situados en el citoplasma celular.

En el proceso de síntesis, los aminoácidos son transportados por ARN de transferencia correspondiente para cada aminoácido hasta el ARN mensajero donde se unen en la posición adecuada para formar las nuevas proteínas.

Aminoacidos en sintesis de proteínas

Al finalizar la síntesis de una proteína, se libera el ARN mensajero y puede volver a ser leido, incluso antes de que la síntesis de una proteína termine, ya puede comenzar la siguiente, por lo cual, el mismo ARN mensajero puede utilizarse por varios ribosomas al mismo tiempo.

• REGULACION GENETICA MODELO FR JACO Y MENOT

Hasta el año 1960 se pensaba que todos los moldes necesarios para la síntesis proteíca se encontraban en el RNA ribosómico (rRNA). Sin embargo, los pesos moleculares de las proteínas varían hasta en dos órdenes de magnitud respecto de los pesos de los rRNA (5S, 16S, y 23S). Este hecho fue puesto de manifiesto por François Jacob y Jacques L. Monod, quienes ya predijeron la existencia del RNA mensajero (mRNA), el cual se sintetizaría a partir de un DNA molde.

Jacob y Monod decidieron estudiar la degradación de la lactosa en E. coli, de la cual se sabía que estaba controlada por tres enzimas cuyos genes se encuentran adyacentes en el cromosoma bacteriano. Una de estas enzimas era la β-galactosidasa, que hidroliza la lactosa. Cuando cultivaban bacterias en glucosa como fuente de carbono podían observar cómo la concentración de β-galactosidasa era muy baja. Al sustituir glucosa por lactosa se observaba un rápido aumento en los niveles de β-galactosidasa y de las otras dos enzimas. Al retirar de nuevo la lactosa, los niveles de las tres enzimas disminuían rápida y drásticamente. Este hecho sugería que los moldes para la síntesis de estas enzimas eran muy inestables, sintetizándose y degradándose rápidamente, lo cual no encajaba con la elevada estabilidad de los rRNAs.

Tras analizar numerosos mutantes de E. coli que presentaban un control defectuoso en la inducción de estas enzimas (inducción en ausencia de lactosa, no inducción en presencia de lactosa,...) propusieron la existencia de un represor que, uniéndose a una secuencia operadora específica del DNA, regularía la concentración de mRNA.

• LA TEORÍA DE UN GEN – UNA ENZIMA

La teoría más ampliamente aceptada

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