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Codón y código de ADN

Codón y código de ADN



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Trabajo como maestra de secundaria y creo que en la mayoría de los libros de texto de secundaria en mi país hay un problema de pérdida en la traducción que involucra algunos conceptos básicos de biología molecular. Se ha extendido hasta el punto en que uno comienza a dudar de sus conocimientos básicos, así que aquí va:

Por ejemplo, digamos que un triplete en el ARNm es: 5 'AUG 3'

Ese triplete se llama CODON. (no hay problema ahí)

El ADN que le corresponde tiene dos hebras. Uno es hebra codificante o codificante y contiene el triplete correspondiente 5 'ATG 3' El otro es hebra no codificante o antisentido y contiene el triplete 3 'TAC 5'

Los libros de texto de secundaria en mi país dicen que el triplete 3 'TAC 5', por lo tanto, la rama no codificante, es el CÓDIGO. No tiene ningún sentido para mí, pero me gustaría comprobarlo, ya que en la literatura inglesa el término código rara vez se usa de todos modos y el código genético generalmente se presenta como codones. A veces, cuando se da la lista de tripletes de ADN (y siempre está en la dirección 5 '-> 3' ya que la información se lee de esa manera) dice "codones de ADN". Entonces, para resumir, ¿el CÓDIGO de ADN es igual a los tripletes en la hebra codificante o no codificante?

¡Gracias de antemano!


La hebra no codificante no es de hecho la hebra codificante como sugiere el nombre. Es la hebra de la plantilla. La hebra molde sirve como hebra a partir de la cual se construye el ARNm. El ARNm contiene el complemento de la hebra molde y es, de hecho, el codón real. Esta es también la razón por la que la otra hebra se llama hebra de codificación, es el complemento de la hebra plantilla, lo que lo hace esencialmente igual que el ARNm, excepto que el uracilo es reemplazado por timina.

Sección de la hebra de ADN:

5 '--- A-T-G --- 3' => hebra de codificación::: 3 '--- T-A-C --- 5' => hebra de plantilla

Formación de ARNm:

5 '--- A-U-G --- 3' => hebra de ARNm::: 3 '--- T-A-C --- 5' => hebra de plantilla

En la literatura inglesa, una secuencia como su 3 'TAC 5' (cuando se considera como el complemento de un codón 5 'ATG 3' o 5 'AUG 3') se denomina típicamente anticodón. La mayoría de las veces, esto ocurre en el contexto de un ARNt que tiene un anticodón con respecto a un codón en un ARNm. Consulte, por ejemplo, esta página de Biología molecular de la célula o, de manera similar, esta página de Berg Bioquímica

Generalmente, código se utiliza en biología molecular para referirse al mapeo conceptual de una secuencia de codones a un aminoácido (o metafunción como STOP), o colectivamente al conjunto completo de tales mapeos. Es más probable que el último tipo de referencia utilice el nombre más largo el código genético.


Gráfico de codones

La continuidad de la vida es el resultado del almacenamiento, la replicación y la transcripción del código genético, de una generación de formas de vida a la otra, en forma de ADN y, en algunos casos, ARN. El tema de este artículo es la tabla de traducción de codones, que es una referencia importante para comprender la transcripción del ADN, así como la creación de los 20 aminoácidos.

La continuidad de la vida es el resultado del almacenamiento, la replicación y la transcripción del código genético, de una generación de formas de vida a otra, en forma de ADN y, en algunos casos, ARN. El tema de este artículo es la tabla de traducción de codones, que es una referencia importante para comprender la transcripción del ADN, así como la creación de los 20 aminoácidos.

Evidencia incontrovertible de la unidad de toda la vida

Los bloques de construcción básicos del código genético son universal. En esencia, cada forma de vida unicelular y multicelular que haya existido en la Tierra ha tenido un genoma, formado por las mismas subunidades de nucleótidos (A, T / U, C, G). Esto demuestra claramente el origen común de toda la vida en nuestro planeta.

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El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula que contiene todo el código genético de un organismo. Es el recetario, referido por células, para producir proteínas que posibilitan las funciones corporales. Este libro es único, en el sentido de que está escrito utilizando solo cuatro alfabetos, que son nucleótidos. Está escrito íntegramente con palabras de tres letras, llamadas codones. Adenina, Guanina, Citosina, y Timina (A, G, C, T) son los cuatro nucleótidos (o cartas) que forman codones (o palabras) en el ADN. En la molécula de ARN (ácido ribonucleico), el código genético se compone de cuatro letras, Adenina, Guanina, Citosina, y Uracil (A, G, C, U).

Los cuatro nucleótidos forman 64 (= 4 3) combinaciones de tripletes o codones. Entonces, todo el código genético está escrito usando solo 64 palabras diferentes. Cada uno de los codones codifica uno de los 20 aminoácidos diferentes. Para ser precisos, entre los 64 codones, 61 codifican aminoácidos (incluido el codón de iniciación en el ARN, que es AUG). El resto de tres actúan como codones de parada, que terminan el proceso de transcripción. Más de un codón puede traducirse en el mismo aminoácido, que es un componente básico de las proteínas. Aquí hay un traductor de codones de ARN / ADN, que le proporcionará directamente el aminoácido asociado con una combinación particular de tripletes de nucleótidos.

Traductor de codones de ARN / ADN
Ingrese la combinación de tripletes de nucleótidos
Compruebe el aminoácido

Un gen es un segmento de ADN, que es una serie de codones que contiene información sobre la síntesis de una o más proteínas. La transcripción es el proceso de leer un gen y extraer información de él para la síntesis de proteínas.

El inicio de la transcripción del ADN de un gen es señalado por el codón de inicio. Los codones de parada señalan el final de la transcripción. La información sobre la síntesis de cada gen se lee del ADN, en el núcleo celular y se transfiere en forma de segmentos de ARN mensajero (ARNm), al citoplasma exterior. Allí, con la ayuda del ARNt (moléculas de ARN de transporte), los ribosomas sintetizan proteínas, con las secuencias de aminoácidos adecuadas.

Las tablas de codones de ADN y ARN que se presentan a continuación, detallan las diversas combinaciones de nucleótidos que crean los 20 aminoácidos conocidos. Hay redundancia en la codificación, ya que más de una combinación de nucleótidos se asigna a la creación del mismo aminoácido.

Si está estudiando o planea estudiar bioquímica, eventualmente estudiará el papel del ARNm (ARN mensajero) en la transcripción del ADN de la célula. El codón de partida para el ARNm es AUG. Aquí hay una tabla que enumera las diversas combinaciones de nucleótidos que conducen a la creación de los 20 aminoácidos conocidos.

Aminoácido / Codón Start-Stop Codón (combinaciones de tripletes de nucleótidos)
Fenilalanina (Phe) (UUU, UUC)
Leucina (Leu) (UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG)
Metionina (Met) / Codón de inicio (AGO)
Valina (Val) (GUU, GUC, GUA, GUG)
Serina (Ser) (UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC)
Prolina (Pro) (CCU, CCC, CCA, CCG)
Treonina (Thr) (ACU, ACC, ACA, ACG)
Alanina (Ala) (GCU, GCC, GCA, GCG)
Tirosina (Tyr) (UAU, UAC)
Histidina (su) (CAU, CAC)
Glutamina (Gln) (CAA, CAG)
Asparagina (Asn) (AAU, AAC)
Lisina (Lys) (AAA, AAG)
Ácido aspártico (Asp) (GAU, GAC)
Ácido glutámico (Glu) (GAA, GAG)
Cisteína (Cys) (UGU, UGC)
Triptófano (Trp) (UGG)
Arginina (Arg) (CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG)
Glicina (Gly) (GGU, GGC, GGA, GGG)
Isoleucina (Ile) (AUU, AUC, AUA)
Detener el codón (UAA, UAG, UGA)

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La tabla de codones de ADN es diferente del ARN, ya que contiene timina (que se conoce como timidina, cuando se combina con desoxirribosa) en lugar de uracilo (que se conoce como uridina, cuando se combina con ribosa). Esta tabla de codones de ADN se obtiene sustituyendo 'T' en lugar de 'U' en la tabla de codones de ARN y es exactamente idéntica a ella. Si desea verificar su correspondencia con la tabla de ARN, primero sustituya cada T por U.

Aminoácido / Codón Start-Stop Codón (combinaciones de tripletes de nucleótidos)
Fenilalanina (Phe) (TTT, TTC)
Leucina (Leu) (TTA, TTG, CTT, CTC, CTA, CTG)
Metionina (Met) / Codón de inicio (ATG)
Valina (Val) (GTT, GTC, GTA, GTG)
Serina (Ser) (TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC)
Prolina (Pro) (CCT, CCC, CCA, CCG)
Treonina (Thr) (ACT, ACC, ACA, ACG)
Alanina (Ala) (GCT, GCC, GCA, GCG)
Tirosina (Tyr) (TAT, TAC)
Histidina (su) (GATO, CAC)
Glutamina (Gln) (CAA, CAG)
Asparagina (Asn) (AAT, AAC)
Lisina (Lys) (AAA, AAG)
Ácido aspártico (Asp) (GAT, GAC)
Ácido glutámico (Glu) (GAA, GAG)
Cisteína (Cys) (TGT, TGC)
Triptófano (Trp) (TGG)
Arginina (Arg) (CGT, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG)
Glicina (Gly) (GGT, GGC, GGA, GGG)
Isoleucina (Ile) (ATT, ATC, ATA)
Detener el codón (TAA, TAG, TGA)

Aparte de los dos conjuntos completos de ADN, que existen en cada célula del cuerpo humano, hay un componente genético heredado, que no está contenido en el núcleo celular, sino que reside en las mitocondrias. En los seres humanos, el ADN mitocondrial (ADNmt) se hereda directamente de madre a hijo / hija y está compuesto por aproximadamente 16.600 bases de nucleótidos y codifica 37 genes. La traducción del codón en este orgánulo difiere ligeramente del código estándar.

En las mitocondrias de mamíferos, los codones AGA y AGG actúan como codones de parada, en lugar de traducirse en arginina. Además, AUA se asigna a la metionina en el ADNmt, en lugar de a la isoleucina, y el codón UGA se traduce en triptófano, en lugar de actuar como un codón de terminación, como lo hace normalmente, en el ADN nuclear.

Estos gráficos son referencias útiles para cualquiera que esté estudiando la transcripción del ADN. Sin embargo, descifrar el código genético es un trabajo difícil. Los científicos se encuentran ahora en una etapa en la que tienen decodificada toda la secuencia de ADN humano, pero la mayor parte no tiene sentido. Es como tener un libro impreso en la mano pero no poder leer, ya que muchos de ellos suenan a galimatías. Queda mucho más por saber en genética humana, ya que es un territorio enormemente inexplorado. Esta es una buena noticia para aquellos de ustedes que están explorando este campo como una opción profesional.

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Un codón de inicio es el punto de partida de la traducción en una célula. Lea el siguiente artículo para obtener más información sobre este tema.

Los codones de parada también se conocen como codones sin sentido o codones de terminación. Este artículo establece todos los hechos relacionados con este tipo particular de codón.

Todos los organismos vivos necesitan energía para realizar diversas funciones. Esta energía se obtiene mediante un proceso conocido como glucólisis. Desplácese hacia abajo para familiarizarse con el proceso de glucólisis anaeróbica.


Los codones de ARN

Estos son los codones a medida que se leen en la cadena de sentido (5 'a 3') de ADN. Excepto que el nucleótido timidina (T) se encuentra en lugar de uridina (U), leen lo mismo que los codones de ARN. Sin embargo, el ARNm se sintetiza realmente utilizando la hebra antisentido de ADN (3 'a 5') como plantilla.

Esta mesa bien podría llamarse la Piedra Rosetta de la vida.

El código genético (ADN)

TTT Phe TCT Ser HACER ENCAJE Tyr TGT Cys
TTC Phe TCC Ser TAC Tyr TGC Cys
TTA Leu TCA Ser TAA PARADA TGA PARADA
TTG Leu TCG Ser ETIQUETA PARADA TGG Trp
CTT Leu CCT Pro GATO Su CGT Arg
CTC Leu CCC Pro CAC Su CGC Arg
CTA Leu CCA Pro CAA Gln CGA Arg
CTG Leu CCG Pro CAG Gln CGG Arg
ATT Ile ACTUAR Thr AAT Asn AGT Ser
ATC Ile ACC Thr CAA Asn AGC Ser
ATA Ile ACA Thr AAA Lys AGA Arg
ATG Reunió* ACG Thr AAG Lys AGG Arg
GTT Val GCT Ala REVÓLVER Áspid GGT Gly
GTC Val GCC Ala GAC Áspid GGC Gly
GTA Val GCA Ala GAA Glu GGA Gly
GTG Val GCG Ala MORDAZA Glu GGG Gly

* Cuando está dentro del gen al comienzo del gen, ATG señala dónde comenzará la traducción del ARN.


Codón secreto

El ADN se conoce como el código genético de la vida, porque contiene información sobre qué aminoácidos se unen para crear diferentes proteínas. Puede usar las abreviaturas de una letra para los aminoácidos para crear un mensaje secreto que le dará un nuevo significado a la descripción del ADN como cuentas en una cuerda.

Nota de aprendizaje COVID-19: Todos los seres vivos usan el mismo código genético, pero algunos virus, incluidos los coronavirus, usan ARN en lugar de ADN para almacenar su código. La decodificación de ARN funciona de la misma manera que la decodificación de ADN, con uracilo (U) intercambiando timina (T). La célula huésped traduce el ARN viral en aminoácidos que forman las proteínas virales. La detección de este ARN viral es la forma en que los médicos verifican si un paciente ha sido infectado con este coronavirus específico.

Herramientas y materiales

Montaje

Asigne cada color de cuentas de poni a una de las cuatro bases de ADN: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). La cadena que se muestra arriba usa esta clave de color:

Un rojo
T: amarillo
C: azul
G: verde

Para hacer y notar

Piense en una palabra o frase corta que desee codificar en su cadena de ADN. Asegúrese de que se pueda escribir o sonar sin usar las letras B, J, O, U, X, o Z. Estas letras no son abreviaturas de ninguno de los aminoácidos. Determina a qué aminoácidos corresponden las letras de tu frase buscando las abreviaturas de aminoácidos de una letra en la tabla de codones de aminoácidos. Luego, use la tabla para escribir la secuencia de ADN que codifica esos aminoácidos. Todas las proteínas comienzan con un residuo de aminoácido de metionina que está codificado por la secuencia de ADN ATG. Terminan cuando el ADN codifica uno de los tres codones de terminación. Agregue ATG al comienzo de su secuencia y elija uno de los tres codones de parada para el final de su secuencia. Haz tu hebra de ADN ensartando las cuentas de modo que los colores coincidan con el orden de la secuencia de ADN que anotaste. No olvide incluir los codones de inicio y parada adecuados en su secuencia. ¡Intercambien hilos con un amigo y vean si pueden decodificar el mensaje secreto del otro!

¿Qué pasa?

Las proteínas son largas cadenas de subunidades de aminoácidos individuales. El orden de los aminoácidos en la cadena está determinado por la secuencia de ADN del gen que lo codifica. Esto se conoce comúnmente como el codigo genetico.

El ADN es una cadena de cuatro nucleótidos diferentes (adenina, timina, citosina y guanina), a menudo abreviados A, T, C y G. Estos cuatro nucleótidos (a veces denominados bases) dan las instrucciones para los 20 aminoácidos diferentes que componen proteínas. Cada aminoácido está codificado por una secuencia de tres bases de ADN, llamada codón. Dado que se necesitan tres bases de ADN para designar un aminoácido, hay suficientes combinaciones de las cuatro bases diferentes para representar todos los aminoácidos, así como tres codones de terminación que indican cuándo termina la proteína. Cada base puede estar en cualquier posición, lo que produce 4 3 o 64 combinaciones posibles, por lo que existe cierta redundancia entre los 20 aminoácidos. Esto simplemente significa que un aminoácido dado puede ser codificado por más de una secuencia de codones de ADN.

Para simplificar, los aminoácidos individuales a menudo se abrevian usando abreviaturas de una o tres letras. Por ejemplo, el aminoácido arginina puede abreviarse como Arg o R. Las abreviaturas de aminoácidos de una sola letra proporcionan una forma divertida de escribir mensajes secretos utilizando el código genético. Dado que solo hay 20 aminoácidos diferentes, hay 6 letras del alfabeto que no representan un aminoácido específico. Sin embargo, con las 20 letras que sí lo hacen, puede usar el código genético para determinar la secuencia de ADN que corresponde a su mensaje de aminoácidos.

El mensaje se puede escribir con cuatro colores diferentes que representan las cuatro bases diferentes que componen el ADN. La cadena en la imagen en la parte superior de la página tiene esta secuencia:

La secuencia comienza con RYG. Usando la clave de color en la sección Ensamblaje, esto corresponde a las bases ATG, que es el codón de inicio de metionina que comienza cada secuencia de proteínas. ¿Puedes decodificar el resto del mensaje?

Ir más lejos

En 2008, los investigadores del Instituto J. Craig Venter anunciaron que habían construido todo el genoma de una pequeña bacteria desde cero, creando así el primer ejemplo de vida sintética. Para distinguir el genoma creado por el hombre del natural, los científicos insertaron "marcas de agua" en la secuencia de ADN. Estas secuencias fueron decodificadas con sus abreviaturas de aminoácidos de una letra y revelaron cinco marcas de agua que conmemoran a quienes habían trabajado en el proyecto: VENTERINSTITVTE, CRAIGVENTER, HAMSMITH, CINDIANDCLYDE, GLASSANDCLYDE.


Descifrando el código

La estructura de doble hélice del ADN se descubrió en 1953. Fueron necesarios ocho años más para descifrar el código genético. El científico principal responsable de descifrar el código fue el bioquímico estadounidense Marshall Nirenberg, que trabajó en los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos. Cuando Nirenberg inició la investigación en 1959, no se comprendía bien la forma en que las proteínas no se sintetizan en las células y aún no se había descubierto el ARN mensajero. En ese momento, los científicos ni siquiera sabían si el ADN o el ARN era la molécula utilizada como plantilla para la síntesis de proteínas. Nirenberg, junto con un colaborador llamado Heinrich Matthaei, ideó un ingenioso experimento para determinar qué molécula (ADN o ARN) tiene este importante papel. También comenzaron a descifrar el código genético.

Nirenberg y Matthaei agregaron el contenido de células bacterianas a cada uno de los 20 tubos de ensayo. El contenido de la célula proporcionó la & # 8220machinery & # 8221 necesaria para la síntesis de una molécula polipeptídica. Los investigadores también agregaron los 20 aminoácidos a los tubos de ensayo, con un aminoácido diferente & # 8220 etiquetado & # 8221 por un elemento radiactivo en cada tubo de ensayo. De esa manera, si se forma un polipéptido en un tubo de ensayo, podrían saber qué aminoácido contiene. Luego, agregaron ARN sintético que contenía solo una base de nitrógeno a los 20 tubos de ensayo. Usaron el uracilo base en su primer experimento. Descubrieron que una cadena de ARN que consta solo de bases de uracilo produce una cadena polipeptídica del aminoácido fenilalanina. Este experimento mostró que el ARN (en lugar del ADN) es la plantilla para la síntesis de proteínas, pero también mostró que una secuencia de bases de uracilo codifica el aminoácido fenilalanina. Era el año 1961 y fue una ocasión trascendental. Cuando Nirenberg presentó el descubrimiento en una conferencia científica más tarde ese año, recibió una ovación de pie. Como dice Nirenberg, & # 8220 & # 8230 durante los siguientes cinco años me convertí en una estrella de rock científica. & # 8221

Después de que Nirenberg y Matthaei descifraron la primera palabra del código genético, utilizaron experimentos similares para demostrar que cada codón consta de tres bases. En poco tiempo, habían descubierto los codones de los 20 aminoácidos. En 1968, en reconocimiento a este importante logro, Nirenberg fue nombrado co-ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina.


Función del código genético

El código genético permite que las células contengan una cantidad asombrosa de información.

Considere esto: un óvulo fertilizado microscópico, siguiendo las instrucciones contenidas en su código genético, puede producir un ser humano o un elefante que incluso tiene una personalidad y comportamientos similares a los de sus padres. ¡Hay mucha información ahí!

El desarrollo del código genético fue vital porque permitió a los seres vivos producir de manera confiable los productos necesarios para su supervivencia y transmitir instrucciones sobre cómo hacer lo mismo a la próxima generación.

Cuando una célula busca reproducirse, una de las primeras cosas que hace es hacer una copia de su ADN. Esta es la fase "S" del ciclo celular, que representa la "Síntesis" de una nueva copia del ADN de la célula.

La información codificada en el ADN se conserva mediante el emparejamiento específico de bases de ADN entre sí. La adenina solo se unirá a la timina, la citosina a la guanina, etc.

Eso significa que cuando una célula quiere copiar su ADN, todo lo que tiene que hacer es separar las dos hebras de la doble hélice y alinear los nucleótidos con los que las bases del ADN existente “quieren” emparejarse.

Este emparejamiento de bases específico asegura que la nueva cadena de socios contendrá la misma secuencia de pares de bases, el mismo "código" & # 8211 que la cadena de socios anterior. Cada doble hélice resultante contiene una hebra de ADN antiguo emparejada con una hebra de ADN nuevo.

Estas nuevas dobles hélices serán heredadas por dos células hijas. Cuando llega el momento de que esas células hijas se reproduzcan, cada hebra de estas nuevas hélices dobles actúa como plantillas para una nueva doble hélice.

Cuando llega el momento de que una célula "lea" las instrucciones contenidas en su ADN, utiliza el mismo principio de unión de pares específicos. El ARN es muy similar al ADN y cada base de ARN se une específicamente a una base de ADN. El uracilo se une a la adenina, la citosina a la guanina, etc.

Esto significa que, al igual que la replicación del ADN, la información del ADN se transfiere con precisión al ARN siempre que la cadena de ARN resultante esté compuesta por las bases que se unen específicamente a las bases del ADN.

A veces, la cadena de ARN en sí misma puede ser el producto final. Las estructuras hechas de ARN realizan funciones importantes en nosotros mismos, incluido el ensamblaje de proteínas, la regulación de la expresión génica y la catalización de la formación de proteínas.

De hecho, algunos científicos piensan que la primera vida en la Tierra podría estar compuesta principalmente de ARN. Esto se debe a que el ARN puede almacenar información en sus pares de bases al igual que el ADN, pero también puede realizar algunas funciones enzimáticas y reguladoras.

En la mayoría de los casos, sin embargo, el ARN se transcribe en una proteína. Usando los aminoácidos "componentes básicos de la vida", nuestras células pueden construir casi máquinas de proteínas para casi cualquier propósito, desde fibras musculares hasta neurotransmisores y enzimas digestivas.

En la transcripción de proteínas, los codones de ARN que se transcribieron a partir del ADN son "leídos" por un ribosoma. El ribosoma encuentra el ARN de transferencia apropiado (ARNt) con "anti-codones" que son complementarios a los codones en el ARN mensajero (ARNm) que se ha transcrito del ADN.

Los ribosomas catalizan la formación de enlaces peptídicos entre los aminoácidos a medida que "leen" cada codón del ARNm. Al final del proceso, tiene una cadena de aminoácidos según lo especificado por el ADN, es decir, una proteína.

Otros componentes básicos de la vida, como los azúcares y los lípidos, son a su vez creados por proteínas. De esta manera, la información contenida en el ADN se transforma en todos los materiales de la vida, ¡utilizando el código genético!


El dogma central: el ADN codifica el ARN El ARN codifica la proteína

El flujo de información genética en las células desde el ADN al ARNm y a la proteína se describe en el Dogma central (Figura ( PageIndex <2> )), que establece que los genes especifican la secuencia de los ARNm, que a su vez especifican la secuencia de las proteínas. . La decodificación de una molécula a otra se realiza mediante proteínas y ARN específicos. Debido a que la información almacenada en el ADN es tan fundamental para la función celular, tiene sentido intuitivo que la célula haga copias de ARNm de esta información para la síntesis de proteínas, mientras mantiene el ADN mismo intacto y protegido. La copia de ADN a ARN es relativamente sencilla, y se agrega un nucleótido a la cadena de ARNm por cada nucleótido leído en la cadena de ADN. La traducción a proteína es un poco más compleja porque tres nucleótidos de ARNm corresponden a un aminoácido en la secuencia polipeptídica. Sin embargo, la traducción a proteína sigue siendo sistemática y colineal, de modo que los nucleótidos 1 a 3 corresponden al aminoácido 1, los nucleótidos 4 a 6 corresponden al aminoácido 2, y así sucesivamente.

Figura ( PageIndex <2> ): Las instrucciones sobre el ADN se transcriben en el ARN mensajero. Los ribosomas son capaces de leer la información genética inscrita en una hebra de ARN mensajero y utilizar esta información para encadenar los aminoácidos en una proteína.


¿Cómo funciona el ADN?

Para continuar con nuestro ejemplo de la casa, una vez que la copia de trabajo del plano ha llegado al sitio, los trabajadores deben ensamblar los materiales de acuerdo con las instrucciones a este proceso se le llama traducción. En el caso de una proteína, los trabajadores son los ribosomas y moléculas especiales de ARN llamadas transferencia de ARN (ARNt). Los materiales de construcción son los aminoácidos.

Primero, veamos el ribosoma. El ribosoma está hecho de ARN llamado ARN ribosómico (ARNr). En los procariotas, el rRNA se produce en el citoplasma de los eucariotas, el rRNA se produce en el nucleolo. El ribosoma tiene dos partes, que se unen a ambos lados del ARNm. Dentro de la gran parte hay dos "cuartos" (sitios P ​​y A) que se ajustarán a dos codones adyacentes del ARNm, dos moléculas de ARNt y dos aminoácidos. Al principio, el sitio P contiene el primer codón del ARNm y el sitio A contiene el siguiente codón.

A continuación, veamos las moléculas de ARNt. Cada tRNA tiene un sitio de unión para un aminoácido. Debido a que cada ARNt es específico para un solo aminoácido, debe ser capaz de reconocer el codón del ARNm que codifica ese aminoácido en particular. Por lo tanto, cada ARNt tiene una secuencia específica de tres nucleótidos llamada anticodón que coincide con el codón de ARNm apropiado, como un candado y una llave. Por ejemplo, si un codón del ARNm tiene la secuencia . -uracilo-uracilo-uracilo-. (UUU) que codifica el aminoácido fenilalanina, entonces el anti-codón en el ARNt de fenilalanina será adenina-adenina-adenina (AAA) recuerde que A se une con U en el ARN. Las moléculas de ARNt flotan en el citoplasma y se unen a los aminoácidos libres. Una vez unidos a los aminoácidos, los ARNt (también llamados ARNt de amino-acilo) buscarán ribosomas.

Finalmente, veamos los eventos en la síntesis de nuevas proteínas. Por ejemplo, consideremos una pequeña molécula de ARNm con la siguiente secuencia:

Todas las moléculas de ARNm comienzan con AUG (el codón de inicio). UGA, UAA y UAG son codones de terminación. Los codones de terminación no tienen moléculas de ARNt correspondientes (las moléculas de ARNm reales tienen cientos de codones).

La secuencia correspondiente de anti-codones de ARNt será:

No hay tRNA correspondiente a los codones de terminación.

La secuencia de aminoácidos especificada por este pequeño ARNm es:

Conocemos esta secuencia de aminoácidos usando una tabla del código genético. La siguiente tabla de códigos genéticos es para ARNm y especifica las bases en la primera, segunda y tercera posiciones del codón con sus correspondientes aminoácidos.

Leamos el aminoácido especificado por el codón de ARNm, AUG. Primero, coloque su dedo izquierdo en el codón de primera posición (A), en la primera columna de la tabla. Mueva su dedo izquierdo a través de la fila debajo del codón de la segunda posición (U) en la primera fila. Ahora, coloque su dedo derecho sobre el codón de la tercera posición (G) en la misma fila de la última columna (G). Mueva su dedo derecho a lo largo de la fila hasta que se encuentre con su dedo izquierdo y lea el aminoácido (metionina).


15.1 El Código Genético

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Explicar el "dogma central" de la síntesis de proteínas de ADN
  • Describir el código genético y cómo la secuencia de nucleótidos prescribe la secuencia de aminoácidos y proteínas.

El proceso celular de transcripción genera ARN mensajero (ARNm), una copia molecular móvil de uno o más genes con un alfabeto de A, C, G y uracilo (U). La traducción de la plantilla de ARNm en los ribosomas convierte la información genética basada en nucleótidos en un producto proteico. Ese es el dogma central de la síntesis de proteínas de ADN. Las secuencias de proteínas constan de 20 aminoácidos comunes, por lo tanto, se puede decir que el alfabeto proteico consta de 20 “letras” (Figura 15.2). Los diferentes aminoácidos tienen diferentes químicas (como ácido frente a básico, o polar y apolar) y diferentes limitaciones estructurales. La variación en la secuencia de aminoácidos es responsable de la enorme variación en la estructura y función de las proteínas.

El dogma central: el ADN codifica el ARN El ARN codifica la proteína

El flujo de información genética en las células desde el ADN al ARNm y a la proteína se describe mediante el dogma central (figura 15.3), que establece que los genes especifican la secuencia de los ARNm, que a su vez especifican la secuencia de aminoácidos que componen todas las proteínas. La decodificación de una molécula a otra se realiza mediante proteínas y ARN específicos. Debido a que la información almacenada en el ADN es tan fundamental para la función celular, tiene sentido intuitivo que la célula haga copias de ARNm de esta información para la síntesis de proteínas, mientras mantiene el ADN mismo intacto y protegido. La copia de ADN a ARN es relativamente sencilla, y se agrega un nucleótido a la cadena de ARNm por cada nucleótido leído en la cadena de ADN. La traducción a proteína es un poco más compleja porque tres nucleótidos de ARNm corresponden a un aminoácido en la secuencia polipeptídica. Sin embargo, la traducción a proteína sigue siendo sistemática y colineal, de modo que los nucleótidos 1 a 3 corresponden al aminoácido 1, los nucleótidos 4 a 6 corresponden al aminoácido 2, y así sucesivamente.

El código genético es degenerado y universal

Cada aminoácido está definido por una secuencia de tres nucleótidos llamada codón triplete. Dado el diferente número de "letras" en el ARNm y los "alfabetos" de proteínas, los científicos teorizaron que los aminoácidos individuales deben estar representados por combinaciones de nucleótidos. Los dobletes de nucleótidos no serían suficientes para especificar cada aminoácido porque solo hay 16 combinaciones posibles de dos nucleótidos (4 2). En contraste, hay 64 posibles tripletes de nucleótidos (4 3), que es mucho más que el número de aminoácidos. Los científicos teorizaron que los aminoácidos estaban codificados por tripletes de nucleótidos y que el código genético estaba "degenerado". En otras palabras, un aminoácido dado podría estar codificado por más de un triplete de nucleótidos. Esto se confirmó más tarde de forma experimental: Francis Crick y Sydney Brenner utilizaron el mutágeno químico proflavina para insertar uno, dos o tres nucleótidos en el gen de un virus. Cuando se insertaron uno o dos nucleótidos, no se produjeron las proteínas normales. Cuando se insertaron tres nucleótidos, la proteína se sintetizó y fue funcional. Esto demostró que los aminoácidos deben estar especificados por grupos de tres nucleótidos. Estos tripletes de nucleótidos se denominan codones. La inserción de uno o dos nucleótidos cambió por completo el marco de lectura del triplete, alterando así el mensaje para cada aminoácido subsiguiente (Figura 15.5). Aunque la inserción de tres nucleótidos provocó la inserción de un aminoácido adicional durante la traducción, se mantuvo la integridad del resto de la proteína.

Los científicos resolvieron minuciosamente el código genético traduciendo ARNm sintéticos in vitro y secuenciando las proteínas que especificaban (Figura 15.4).

Además de los codones que instruyen la adición de un aminoácido específico a una cadena polipeptídica, tres de los 64 codones terminan la síntesis de proteínas y liberan el polipéptido de la maquinaria de traducción. Estos tripletes se denominan codones sin sentido, o codones de parada. Otro codón, AUG, también tiene una función especial. Además de especificar el aminoácido metionina, también sirve como codón de inicio para iniciar la traducción. El marco de lectura para la traducción lo establece el codón de inicio AUG cerca del extremo 5 'del ARNm. Después del codón de inicio, el ARNm se lee en grupos de tres hasta que se encuentra un codón de terminación.

La disposición de la tabla de codificación revela la estructura del código. Hay dieciséis "bloques" de codones, cada uno especificado por el primer y segundo nucleótidos de los codones dentro del bloque, por ejemplo, el bloque "AC *" que corresponde al aminoácido treonina (Thr). Algunos bloques se dividen en una mitad de pirimidina, en la que el codón termina con U o C, y una mitad de purina, en la que el codón termina con A o G. Algunos aminoácidos obtienen un bloque completo de cuatro codones, como la alanina (Ala). , treonina (Thr) y prolina (Pro). Algunos obtienen la mitad de pirimidina de su bloque, como la histidina (His) y la asparagina (Asn). Otros obtienen la mitad purina de su bloque, como el glutamato (Glu) y la lisina (Lys). Tenga en cuenta que algunos aminoácidos obtienen un bloque y medio bloque para un total de seis codones.

La especificación de un solo aminoácido por múltiples codones similares se denomina "degeneración". Se cree que la degeneración es un mecanismo celular para reducir el impacto negativo de las mutaciones aleatorias. Los codones que especifican el mismo aminoácido normalmente solo difieren en un nucleótido. Además, los aminoácidos con cadenas laterales químicamente similares están codificados por codones similares. Por ejemplo, el aspartato (Asp) y el glutamato (Glu), que ocupan el bloque GA *, están cargados negativamente. Este matiz del código genético asegura que una mutación de sustitución de un solo nucleótido podría especificar el mismo aminoácido pero no tener ningún efecto o especificar un aminoácido similar, evitando que la proteína se vuelva completamente no funcional.

El código genético es casi universal. Con algunas excepciones menores, prácticamente todas las especies usan el mismo código genético para la síntesis de proteínas. La conservación de codones significa que un ARNm purificado que codifica la proteína globina en caballos podría transferirse a una célula de tulipán, y el tulipán sintetizaría globina de caballo. El hecho de que solo haya un código genético es una evidencia poderosa de que toda la vida en la Tierra comparte un origen común, especialmente considerando que hay alrededor de 10 84 combinaciones posibles de 20 aminoácidos y 64 codones tripletes.

Enlace al aprendizaje

Transcriba un gen y traduzcalo en proteína mediante el emparejamiento complementario y el código genético de este sitio.


Transcripción y empalme

Transcripción: proceso de elaboración de pre-ARNm utilizando parte del ADN como plantilla.

  1. La enzima ADN helicasa hace que una pequeña sección del ADN se descomprima, exponiendo las bases de nucleótidos en esa región (la ADN helicasa se mueve delante de la ARN polimerasa).
  2. Las bases de nucleótidos en la hebra molde se emparejan con sus nucleótidos complementarios del conjunto que está presente en el núcleo.
  3. La enzima ARN polimerasa se mueve a lo largo de la hebra y une los nucleótidos para formar una molécula de pre-ARNm.
  4. A medida que la ARN polimerasa agrega los nucleótidos de uno en uno para construir una hebra de pre-ARNm, las hebras de ADN se vuelven a unir detrás de la ARN polimerasa. Solo se exponen a la vez unos 12 pares de bases en el ADN.
  5. Cuando la ARN polimerasa reconoce un codón de terminación, se desprende y se completa la producción de pre-ARNm.
  6. El pre-mRNA luego se somete a un empalme y el mRNA sale del núcleo a través de un poro nuclear.

Empalme: ocurre en células eucariotas. Las células procariotas no tienen intrones, por lo que no es necesario empalmar el ADN. El empalme es la eliminación de intrones y la reincorporación de exones. A veces, los exones pueden empalmarse de diferentes maneras, por lo que se puede producir más de una proteína a partir de un solo gen. Un empalme defectuoso puede causar mutaciones, lo que hace que las proteínas no sean funcionales.

¿En qué se diferencia la transcripción de la replicación del ADN?

  • La principal diferencia entre la transcripción y la replicación del ADN es que solo se produce una sola hebra de ARNm durante la transcripción.
  • Durante la replicación del ADN, es necesario copiar ambas hebras y la ADN polimerasa debe funcionar en ambas hebras al mismo tiempo. Debido a que la ADN polimerasa solo puede agregar nuevas bases en el extremo libre 3 'de una molécula, las dos cadenas no se pueden sintetizar de la misma manera. La cadena principal se sintetiza como una cadena continua. La hebra rezagada se sintetiza en pedazos. Por el contrario, la única molécula de ARNm se sintetiza como una hebra continua.
  • La otra diferencia entre los dos procesos es que durante la síntesis de ADN se copia todo el cromosoma. During transcription specific genes are transcribed in response to signals such as transcription factors.


Ver el vídeo: Como sacar los codones de una cadena de ADN (Agosto 2022).