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Código genético y traducción
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Código genético y traducción

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  • 1. EL CÓDIGO GENÉTICO: FUNDAMENTO Y CARACTERÍSTICAS .El RNA mensajero lleva la información proveniente del DNA en un códigogenético de tres letras.- Los ácidos nucleicos son polímeros lineales compuestos por cuatro unidadesde mononucleótidos. EL RNA contiene ribonucleótidos de adenina, citidina, guanina yuridina; el DNA contiene desoxirribonucleótidos de adenina, citidina, guanina ytimidina. Los cuatro nucleótidos no pueden especificar la ordenación lineal de los 20aminoácidos posibles en un modelo uno por uno, se necesitará un grupo denucleótidos para simbolizar cada aminoácido.El código que se emplee debe ser capaz de especificar por lo menos 20 “palabras”. Si se usaran dos nucleótidos por cada aminoácido sólo se podrían formar 16 o 2(4 ) palabras codificadas, lo que sería un número insuficiente. Pero, si para cada 3palabra codificada se usa un grupo de tres nucleótidos, se pueden formar 64 (o 4 )palabras codificadas.Cualquier código que use grupos de tres o más nucleótidos tendrá unidades más quesuficientes para codificar 20 aminoácidos. Muchos códigos de este tipo son matemáticamente posibles, incluyendosistemas que contengan “signos de puntuación”.El sistema que utilizan las células es un código de tripletes “sin comas”. Cada tripletese denomina codón; 61 de los 64 codones posibles codifican aminoácidosindividuales.El significado de cada codón es el mismo en casi todos los organismos conocidos -unargumento fuerte a favor de que la vida sobre la tierra (evolucionó) sólo una vez-. Sólose encontraron diferencias en unos pocos codones del código genético en lasmitocondrias y en los protozoos ciliados.Como hay 61 codones para 20 aminoácidos en el código general, muchos 1aminoácidos tienen más de un codón ; Los diferentes codones para un aminoácidodado se denominan sinónimos .1 Leucina, serina y arginina tienen cada una seis codones.
  • 2. Al código genético se le denomina degenerado, lo que quiere decir, simplemente,que contiene redundancias.El codón de “arranque” (iniciador ) AUG especifica el aminoácido metionina; todas lasproteínas de las células procariotas y eucariotas empiezan con este aminoácido.Los tres codones UAA,UGA y UAG no especifican aminoácidos sino que constituyenseñales de “stop” o fin de traducción (terminador) en el extremo de las cadenasproteícas.• Por lo tanto una ordenación precisa de ribonucleótidos en grupos de tres en un mRNA especifica una secuencia lineal precisa de aminoácidos en una proteína y también señales de dónde comenzar y dónde acabar la síntesis de la cadena de proteína.El anticodón del RNA de transferencia descodifica el mRNA porapareamiento de bases con un codón.- El sistema sintetizador de proteínas usa el tRNA como molécula adaptadorapara traducir la información de cada triplete de mRNA, de modo que se agregue a lacadena el aminoácido apropiado. Cada molécula de tRNA debe ser reconocida poruna de las 20 enzimas llamadas aminoacil- tRNA sintetasas . Cada una de estas enzimas puede agregar uno de los 20 aminoácidos altRNA. Una vez que se le ha unido su aminoácido especifico, el tRNA reconoce elcodón en el mRNA y agrega su aminoácido al polipéptido en formación. El lazo del anticodón posee tres nucleótidos que se apareancomplementariamente con los nucleótidos de un codón especifico del mRNA. Los tresnucleótidos de tRNA se llaman anticodón que son complementarios a los tresnucleótidos del codón del mRNA. Si el apareamiento de bases entre el codón y anticodón fuera de tipo deWatson –Crick se necesitarían 61 tipos de tRNA (uno por cada codón que específicacada aminoácido) . Sin embargo esto no sucede:Algunos tRNA pueden incorporar su aminoácido específico en respuesta a varioscodones distintos por cierto relajamiento en los emparejamientos de bases posiblesentre los extremos del codón y del anticodón, Este emparejamiento se denominatambaleo.
  • 3. TRADUCCIÓNDescripción del proceso. Papel del ARNm, ARNt y ribosomas. Diferenciasentre procariotas y eucariotas.Las proteínas son los componentes activos, es decir, los que realizan el trabajo en elinterior de la maquinaria celular. Mientras el DNA almacena la información para lasíntesis de proteínas y el RNA lleva a cabo las instrucciones codificadas en el DNA, lamayor parte de las actividades biológicas son llevadas a cabo por las proteínas; susíntesis está en el corazón del funcionamiento celular.Dado que el orden lineal de los aminoácidos en cada proteína determina su función, elmecanismo que mantiene este orden durante la síntesis de proteínas es crítico. Eldiseño y la función del aparato sintetizador de proteínas es similar en todas las células:tres clases de RNA juegan tres papeles diferentes pero cooperativos. EL RNA mensajero (mRNA)Codifica la información genética copiada del DNA en forma de una secuencia de basesque especifica una secuencia de aminoácidos.Está formado por largas cadenas de polinucleótidos de tamaño variables. Sólopresentan estructura primaria, por lo que tienen aspecto filamentoso.Su nombre hace referencia a la función que desempeña consistente en transportar lainformación desde el núcleo al citoplasma celular para que se sinteticen las proteínas.Cada mRNA contiene la información necesaria para la síntesis de una proteínadeterminada. Tienen una vida muy efímera y sus bases integrantes no presentan 2prácticamente modificaciones químicas . Representa un 3% del total de RNA.El RNA de transferencia (tRNA)Es la clave para el código; los aminoácidos especificados por la secuencia de basesde una molécula de mRNA son transportados en el extremo creciente de una cadena2 En procariotas, los mRNA poseen en el extremo 5 un grupo trifosfato. En los eucaritoas, por su parte, la mayoría delos mRNA poseen en el extremo 5 una especie de "caperuza" compuesta por un residuo de metilguanosina unida algrupo tirfosfato, y en el extremos 3 presentan una "cola" formada por un fragmento de unos 200 nucleótidos deadenina, denominada poli A; además, estos mRNA contienen secuencias de bases que codifican para la síntesis deproteínas (exones) intercaladas con otras secuencias que no contienen información para la síntesis de proteínas(intrones); es decir, la información genética aparece fragmentada, por lo que requieren un proceso de maduraciónantes de convertirse en mRNA funcionales.
  • 4. polipeptídica por moléculas específicas de tRNA. Esta clase de RNA se compone de 3moléculas pequeñas (80-100 nucleótidos).Algunas regiones presentan estructura secundaria, ya que contienen secuencias debases complementarias que permiten el apareamiento y la consiguiente formación deuna doble hélice, mientras las zonas que no se aparean adoptan el aspecto de bucles,como una hoja de trébol, aunque, en realidad, el plegamiento es mucho más complejoy la conformación real de los RNA, ofrece una imagen tortuosa y retorcida, que ennada se parece a una hoja de trébol; manifiesta estructura terciaria con forma de L,como un bumerang. • Se conocen unas cincuenta especies diferentes tRNA, y aunque las secuencias de bases sean distintas, todos ellos presentan una serie de estructuras características: • El extremo 5, que en todos lo tRNA contiene un nucleótido de guanina con su grupo fosfato libre. • El bucle o brazo D, cuya secuencia es reconocida de manera especifica por uno de los veinte enzimas, llamados aminoacil- ARN- sintetasas , encargados de unir cada aminoácido con su correspondiente molécula de ARNr. • El extremo 3; que en todos los tRNA, posee la secuencia CCA, cuyo grupo - OH terminal sirve de lugar de unión con el aminoácido. • El bucle o brazo T ΨC, que actúa como lugar de reconocimiento del ribosoma. • El bucle situado en el extremo del brazo largo que contiene una secuencia de tres bases llamada anticodón. Cada tRNA cargado con su correspondiente aminoácido se une, mediante la región del anticodón, con tripletes de bases del mRNA en el proceso de la traducción del código genético que conduce a la síntesis de proteínas.3 El tRNA representa el 15% del total de RNA celular.
  • 5. EL RNA ribosómico (rRNA).Se combina con un grupo de proteínas para formar los ribosomas, que tienen sitios deunión para todas las moléculas necesarias para la síntesis de proteínas (mRNA, tRNAy factores proteícos). Los ribosomas, que llevan tRNAs y proteínas especiales, puedenmoverse físicamente a lo largo de la cadena de mRNA para traducir su informacióngenética codificada.Lo constituyen moléculas de diferentes tamaños, con estructura secundaria en algunasregiones de la molécula, que participan en la formación de las subunidadesribosómicas, cuando se unen a más de setenta proteínas distintas. EL rRNA contribuye a que los ribosomas posean una estructura acanalada, conhendiduras o sitios capaces de albergar simultáneamente a una molécula de mRNA ya los diferentes aminoácidos unidos a los tRNA que participan en la síntesis de unacadena polipeptídica.Como criterio de clasificación se adopta el peso molecular medio de las cadenas derRNA, cuyo valor se deduce de la velocidad con que se sedimentan las moléculassometidas a un campo centrífugo. El peso molecular y, por tanto, las dimensiones de 4la molécula se expresan en cantidades Svedberg(S) .La traducción se refiere a todo el proceso mediante el cual la secuenciade bases del mRNA se usa para ordenar y unir a los aminoácidos en unaproteína. ¿Cómo se une, de entrada, la molécula del tRNA al aminoácidoadecuado?.Se necesitan veinte enzimas diferentes para que reconozcan específicamente al losaminoácidos y a sus tRNAs compatibles o afínes. Cada enzima puede unir la moléculade un aminoácido en particular al extremo de un tRNA compatible y puede reconocerdiferentes tRNAs para el mismo aminoácido. Estas enzimas acopladoras, llamadasaminoacil- tRNA sintetasas, unen el aminoácido al hidroxilo 3 llibre de la ribosa dela adenosina terminal del tRNA.El aminoacil-tRNA resultante retiene la energía del ATP y se dice que el residuoaminoacídico está activado. La reacción global es:4 Su concentración celular es la más elevada un 71%. Completar información con los apuntes de citología.
  • 6. Aminoácido + ATP + tRNA → aminoacil-tRNA +AMP +2Pi enzimaTanto en los procariotas como en los eucariotas, el mecanismo de la síntesis deproteínas se puede considerar dividido en tres etapas sucesivas: iniciación, elongacióny terminación. Iniciación de la síntesis de proteinas.-El primer acontecimiento en la iniciación de la síntesis de proteinas es la unión de una metmolécula de metionina libre en el extremo de un tRNA por medio de unaaminoacil- t RNA-sintetasa específica. met metHay dos tipos de tRNA pero sólo uno llamado tRNA i puede iniciar la síntesis de 5proteínas . metEl met-tRNA junto con una molécula de GTP y la subunidad pequeña del ribosomase unen al m RNA con la ayuda de unas proteínas denominadas factores deiniciación, en un lugar específico localizado cerca del codón de iniciación AUGLa traducción se realiza en sentido 5→3 a lo largo del mRNA.Al final de la etapa de iniciación se liberan los factores de iniciación y dejan paso a lasubunidad mayor del ribosoma, que se acopla con el complejo de iniciación paraformar un ribosoma completo y funcional dotado de tres hendiduras o sitios de fijación: metel sitio P,(peptidil) que queda ocupado con el tRNA , y el sitio A,(aminoacil) que estálibre para recibir a un segundo tRNA cargado con su correspondiente aminoácido, y elsitio E ,( salida=exit). Elongación de la cadena peptídica.-Para que empiece el crecimiento de la cadena peptídica, es necesario que un segundoRNA unido a un aminoácido se coloque en la posición apropiada en el ribosoma.tDos sitios del ribosoma están ocupados por moléculas de tRNA:Esta fase puede considerarse como una repetición de procesos cíclicos que sesuceden mientras dura la traducción del ARNm, pero a su vez cada ciclo de elongaciónconsta de tres fases sucesivas. B 1 ) El sitio P está ocupado inicialmente por el tRNA y en el sitio A, que estávacio se introduce el tRNA cargado con su correspondiente aminoácido, cuyo5 En bacterias el grupo amino de la metionina está modificado por el grupo formil, y se le denomina como N- f-metformilmetionil-tRNA i .
  • 7. anticodón es complementario al triplete siguiente. En esta etapa interviene el factorde elongación y la energía suministrada por la hidrólisis del GTP. B 2 ) La metionina unida con su grupo carboxilo al tRNA, rompe su enlace y sevuelve a asociar mediante un enlace peptídico con el grupo amino (-NH2) del siguienteaminoácido que continua enlazado a su tRNA. Esta reacción está catalizada por el enzima peptidil-transferasa, que seencuentra, a su vez, firmemente asentado en el centro del edificio ribosomal. Elresultado es la formación de un dipéptido unido al tRNA alojado en el sitio A. B 3) Intervienen ahora en segundo factor de elongación que, utilizando laenergía suministrada por el GTP, obliga al ribosoma a desplazarse exactamente tresnucleótidos a lo largo del ARNm (en sentido 5’→3’). Este desplazamiento provoca la expulsión del tRNA de la metionina del sitio Pal E y la traslocación de todo el complejo peptídil del sitio A y el sitio P. Deesta forma el sitio P queda ocupado por el péptido en formación unido al tRNA, y elsitio A está vacante y dispuesto para recibir a otro tARN cargado con otro aminoácido.Terminación.-La síntesis de la cadena polipeptídica se detienen cuando, en el momento deproducirse la última traslocación, aparece en el sitio A uno de los tres codones determinación en el ARNm (UAA,UAG,UGA).En este momento, un factor proteico de terminación se une al codón de terminación eimpide que algún aminoacil-tRNA se aloje en el sitio A, por lo que el peptidiltransferasa se ve obligado a catalizar la transferencia de la cadena polipeptídica, no aotro aminoácido, puesto que está vacio el sitio A, sino a una molécula de agua, seproduce la hidrólisis del enlace entre el péptido y el t RNA y la cadena proteica,separándose las dos subunidades ribosomales.
  • 8. Fuente: Editorial S.M.