SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: Además de una copia de material genético materno, las nuevas células necesitan proteínas para organizarsu estructura y poder funcionar. El lugar en donde se realiza la síntesis proteica es en los ribosomas, éstos se encuentran distribuidos en el citoplasma, en diversas organelas celulares. La molécula de ADN es también responsable de este proceso, pero no puede de manera sola y aislada realizar la síntesis de estos compuestos orgánicos, que son las proteínas, por varias cuestiones, una de ellas es que el ADN nunca sale del núcleo celular y la síntesis de proteínas se realiza fuera del mismo. Para salvar esta situación necesita de la colaboración del ARN. Existen tres tipos de ARN: ARN ribosómico (ARNr): es el que compone a los ribosomas. En los ribosomas se lleva a cabo la síntesis de proteínas. ARN mensajero (ARNm): está formado por una sola cadena de nucleótidos. Tiene como función identificar la secuencia de aminoácidos que tendrá la futura proteína. ARN de transferencia (ARNt): la cadena de nucleótidos adopta una forma de hoja de trébol. Su misión es transportar aminoácidos específicos hacia los ribosomas, en donde se sintetiza la proteína, colocándolo en el lugar indicado por el ARNm. Existe un ARNt para cada tipo de aminoácidos. El ADN posee la información para la secuencia de aminoácidos, pero para que la proteína se forme, primero debe trasmitir su mensaje al ARNm (trascripción). Tres nucleótidos de ARNm llamados codón o triplete, codifican a un aminoácido. Los codones se complementan con sus respectivos anticodones del ARNt para insertar, de a uno, los aminoácidos de la proteína, proceso denominado traducción. TRANSCRIPCIÓN Tiene por objetivo sintetizar moléculas de ARNm. Se realiza en el núcleo durante la interfase. La doble hélice de ADN se abre y se utiliza solo una de sus cadenas como molde para la síntesis de ARNm, por eso esta cadena posee una sola cadena de nuclétidos a diferencia del ADN que es bicatenario. Cuando termina la transcripción de ADN a ARNm, la cadena de ADN vuelve a su estado original. Existen 64 codones que codifican a los aminoácidos y que en conjunto reciben el nombre de código genético. Por ejemplo el triplete GGC codifica para el aminoácido glicina, mientras que el AGA codifica para el aminoácido arginina. 1 TRADUCCIÓN: Una vez que se produjo la síntesis de ARNm, este sale del núcleo y se dirige hacia los ribosomas para que su mensaje sea interpretado por el ARNt. La proteína no empieza a sintetizar hasta que ingresa en el ribosoma el codón de iniciación AUG que posee el ARNt. Para ello esta molécula presenta una zona que se denomina anticodón que es un triplete de nucléotidos complementario al codón del ARNm. La formación de la cadena polipeptídica termina cuando aparecen los tripletes UAA UAG UGA, presentes en el ARNm y que no codifican ningún aminoácido. Como verás en el código genético que está en las fotocopias de las actividades a estos codones los llama “sin sentidos”. RESUMIENDO: La primera etapa de la síntesis de proteínas ocurre en el núcleo, cuando las cadenas enrolladas de ADN se desenrollan. Una de esas cadenas se copia pero no a nucleótidos de ADN sino a nucleótidos de ARN. Así el nucleótido de adenina se unirá a un nucleótido que lleve la base nitrogenada uracilo. La molécula resultante es el ARNm, complementario del ADN, que transporta el código genético impreso en su estructura. El ARNm puede abandonar el núcleo y penetrar en el citoplasma. Allí se dirige a los ribosomas (ARNr) y se sitúa en uno o más de ellos. La siguiente etapa consiste en la “interpretación” del mensaje del ARNm (transcripción). Cada triplete de bases en el mensajero o codón, es identificado por un triplete de bases complementarias o anticodón de un ARNt. Cada ARNt lleva en uno de sus extremos un aminoácido particular. Cuando dos ARNt se colocan sucesivamente (se “enchufan” en la cadena de ARNm), una enzima específica produce la unión entre sus aminoácidos. La suma de aminoácidos continúa hasta que en el ARNm aparece alguno de los codones “mudos” con las bases UAA, UAG, UGA que señalan el final. Las instrucciones para la síntesis de proteínas están codificadas en la molécula de ADN. La autoduplicación del ADN, previa a la división celular, hace posible la transmisión de esas instrucciones de la célula madre a las células hijas y de generación en generación. De este modo, cada nueva célula y cada nuevo individuo heredan la información necesaria para la construcción de sus propias proteínas. Son las proteínas las que dan al individuo sus características (color de ojos, forma de la nariz, tipo de pelo, etc) tanto de estructura como de funcionamiento, es decir, sus caracteres. Estas instrucciones se denominan en general Código Genético 2 Aunque algunos genes puedan ser iguales en dos individuos, éstos nunca tendrán toda la secuencia de nucleótidos de sus ADN idénticas, excepto en el caso de los gemelos. Los principios básicos de la síntesis de proteínas son los mismos tanto en células procariotas como en eucariota. Código genético Serie de codones en un segmento de ARN. Cada codón se compone de tres nucleótidos que codifican un aminoácido específico. ¿Qué es entonces el Código Genético? El código genético es el conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. Un codón se corresponde con un aminoácido específico. RECORDEMOS…..La secuencia del material genético se compone de cuatro bases nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras en el código genético: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C) en el ARN. Debido a esto, el número de codones posibles es 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, de la transcripción, AUG) y los tres restantes son sitios de parada o codones stop (UAA, llamado ocre; UAG, llamado ámbar; UGA, llamado ópalo). La secuencia de codones determina la secuencia aminoacídica de una proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específicas. Es decir que determina la forma y función de la proteína en ese organismo vivo. El código genético es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo virus y organelas, aunque pueden aparecer pequeñas diferencias. Así, por ejemplo, el codón UUU codifica para el animoácido fenilalanina tanto en bacterias, como en arqueobacterias, como en Células Eucariotas. Este hecho indica que el código genético ha tenido un origen único en todos los seres vivos conocidos. Gracias a la genética molecular, se han distinguido 22 códigos genéticos, que se diferencian del llamado código genético estándar por el significado de uno o más codones. La mayor diversidad se presenta en las mitocondrias, orgánulos de las células eucariotas que se originaron evolutivamente a partir de miembros del dominio Bacteria a través de un proceso de endosimbiosis. El genoma nuclear de los eucariotas sólo suele diferenciarse del código estándar en los codones de iniciación y terminación. Una prueba más de la Evolución. 3 El Código Genético: Serie de Codones con los aminoácidos para los cuáles codifica La siguiente tabla inversa indica qué codones codifican cada uno de los aminoácidos con sus nombres. Codón Ala (A) Alanina Arg (R) Argenina Asn (N) Asparagina Asp (D) Acido Aspártico Cys (C) Cisteina Gln (Q) Aminoácido GCU, GCC, GCA, GCG CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG AAU, AAC GAU, GAC UGU, UGC CAA, CAG Codón Lys (K) Lisina Met (M) Metionina Phe (F) Fenilalanina Pro (P) Prolina Sec (U) Selenocisteína Ser (S) Aminoácido AAA, AAG AUG UUU, UUC CCU, CCC, CCA, CCG UGA UCU, UCC, UCA, 4 Glutamina Glu (E) Acido Glutámico Gly (G) Glicina His (H) Histidina Ile (I) Isoleucina Leu (L) Leucina Bibliografía: GAA, GAG GGU, GGC, GGA, GGG CAU, CAC AUU, AUC, AUA UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG Serina Thr (T) Treonina Trp (W) Triptofano Tyr (Y) Tirosina Val (V) Valina Comienzo AUG UCG, AGU, AGC ACU, ACC, ACA, ACG UGG UAU, UAC GUU, GUC, GUA, GUG Parada UAG, UGA, UAA Curtis, Helena-N. Sue Barnes. 2008. Biología 7ma edición. Editorial Médica Panamericana 5