El ADN (ácido desoxirribonucleico) es el material genético de toda la vida conocida, desde las bacterias unicelulares más simples hasta el elefante más magnífico de cinco toneladas en la llanura africana. El "material genético" se refiere a las moléculas que contienen dos conjuntos importantes de instrucciones: una para hacer proteínas para las necesidades actuales de la célula y la otra para hacer copias de sí mismas o replicarlas, de modo que el futuro mismo código genético pueda ser utilizado por el futuro generaciones de células.
Mantener la célula viva el tiempo suficiente para reproducirse requiere una gran cantidad de estos productos proteicos, que el ADN ordena a través del ARNm (ácido ribonucleico mensajero) que crea como un enviado a los ribosomas, donde las proteínas están en realidad sintetizado.
La codificación de la información genética por el ADN en ARN mensajero se llama transcripción, mientras que la fabricación de proteínas en base a las instrucciones del ARNm se llama traducción.
La traducción implica el engorde de proteínas a través de enlaces peptídicos para formar largas cadenas de aminoácidos o los monómeros en este esquema. Existen 20 aminoácidos diferentes, y el cuerpo humano necesita algo de cada uno de estos para sobrevivir.
La síntesis de proteínas en la traducción implica una reunión coordinada de ARNm, complejos de aminoacil-ARNt y un par de subunidades ribosómicas, entre otros jugadores.
Ácidos nucleicos: una visión general
Los ácidos nucleicos consisten en subunidades repetitivas, o monómeros, llamados nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres componentes distintos: un ribosa Cada ácido nucleico tiene una de las cuatro bases posibles en cada nucleótido, dos de las cuales son purinas y dos de las cuales son pirimidinas. Las diferencias en las bases entre los nucleótidos es lo que le da a los diferentes nucleótidos su carácter esencial. Los nucleótidos pueden existir fuera de los ácidos nucleicos, y de hecho, algunos de estos nucleótidos son fundamentales para todo el metabolismo. Los nucleótidos adenosina difosfato (ADP) y adenosina trifosfato (ATP) están en el centro de las ecuaciones en las que la energía para uso celular se extrae de los enlaces químicos de los nutrientes. Sin embargo, los nucleótidos en los ácidos nucleicos tienen solo un fosfato, que se comparte con el siguiente nucleótido en la cadena de ácido nucleico. Diferencias básicas entre ADN y ARN A nivel molecular, el ADN difiere del ARN de dos maneras. Una es que el azúcar en el ADN es desoxirribosa, mientras que en el ARN es ribosa (de ahí sus respectivos nombres). La desoxirribosa difiere de la ribosa en que, en lugar de tener un grupo hidroxilo (-OH) en la posición de carbono número 2, tiene un átomo de hidrógeno (-H). Así, la desoxirribosa es un átomo de oxígeno corto de ribosa, por lo tanto, "desoxi". La segunda diferencia estructural entre los ácidos nucleicos reside en la composición de sus bases nitrogenadas. El ADN y el ARN contienen las dos bases de purina adenina (A) y guanina (G), así como la base de pirimidina citosina (C). Pero mientras que la segunda base de pirimidina en el ADN es timina (T) en el ARN, esta base es uracilo (U). Como sucede, en los ácidos nucleicos, A se une y solo a T (o U, si el molécula es ARN), y C se une y solo a G. Esta disposición de emparejamiento de bases complementarias específica y única es necesaria para la transmisión adecuada de la información de ADN a la información de ARNm en la transcripción y la información de ARNm a la información de ARNt durante la traducción. En un nivel más macro, el ADN es bicatenario mientras que el ARN es monocatenario. Específicamente, el ADN toma la forma de una doble hélice, que es como una escalera torcida en diferentes direcciones en ambos extremos. Las cadenas están unidas en cada nucleótido por sus respectivas bases nitrogenadas. Esto significa que un nucleótido portador de "A" solo puede tener un nucleótido portador de "T" en su nucleótido "asociado". Esto significa que, en suma, las dos cadenas de ADN son complementarias entre sí. Las moléculas de ADN pueden tener miles de bases (o más adecuadamente, pares de bases Además, el ADN se encuentra principalmente en los núcleos de los eucariotas, pero también en las mitocondrias y los cloroplastos. La mayor parte del ARN, por otro lado, se encuentra en el núcleo y el citoplasma. Además, como pronto verá, el ARN viene en varios tipos. El ARN viene en tres tipos principales. El primero es el ARNm, que está hecho de una plantilla de ADN durante la transcripción en el núcleo. Una vez completa, la cadena de ARNm sale del núcleo a través de un poro en la envoltura nuclear y termina dirigiendo el espectáculo en el ribosoma, el sitio de la traducción de proteínas . El segundo El tipo de ARN es ARN de transferencia (ARNt). Esta es una molécula de ácido nucleico más pequeña y viene en 20 subtipos, uno para cada aminoácido. Su propósito es transportar su aminoácido "asignado" al sitio de traducción en el ribosoma para que pueda agregarse a la cadena de polipéptidos en crecimiento (proteína pequeña, a menudo en progreso). El tercer tipo de ARN es ARN ribosómico (ARNr). Este tipo de ARN constituye una fracción significativa de la masa de los ribosomas con proteínas específicas de los ribosomas que forman el resto de la masa. El "dogma central" citado con frecuencia "de biología molecular es ADN a ARN a proteína Este proceso comienza con el desenrollado de la molécula de ADN en cadenas individuales para que las enzimas y nucleótidos que participan en la transcripción tengan espacio para pasar a la escena. Luego, a lo largo de una de las cadenas de ADN, se ensambla una cadena de ARNm con la ayuda de la enzima ARN polimerasa. Esta cadena de ARNm tiene una secuencia de bases complementaria a la de la cadena de plantilla, excepto por el hecho de que U aparece donde T aparezca en el ADN. Cuando se sintetiza una cadena de ARNm, ciertas longitudes de ADN, llamadas intrones, eventualmente se separan de la secuencia de ARNm porque no codifican ningún producto proteico. Solo las porciones de la cadena de ADN que realmente codifican algo, llamados exones, contribuyen a la molécula de ARNm final. Se necesitan varias estructuras en el sitio de síntesis de proteínas para una traducción exitosa. El ribosoma: cada ribosoma está formado por una subunidad ribosómica pequeña y una subunidad ribosómica grande. Estos solo existen como un par una vez que la traducción comienza Contienen una gran cantidad de ARNr y proteínas. Estos son uno de los pocos componentes celulares que existen tanto en procariotas como en eucariotas. ARNm: esta molécula lleva instrucciones directas del ADN de la célula para fabricar una proteína específica. Si se puede pensar que el ADN es el modelo de todo el organismo, una cadena de ARNm contiene suficiente información para formar un componente decisivo de ese organismo. ARNt: este ácido nucleico forma enlaces con aminoácidos en uno base uno a uno para formar los llamados complejos aminoacil-ARNt. Esto solo significa que el taxi (el ARNt) transporta actualmente su único tipo de pasajero (el aminoácido específico) entre los 20 "tipos" de personas en las cercanías. Aminoácidos: estos son ácidos pequeños con un grupo amino (-NH 2), un grupo ácido carboxílico (-COOH) y una cadena lateral unida a un átomo de carbono central junto con un átomo de hidrógeno. Es importante destacar que los códigos para cada uno de los 20 aminoácidos se transportan en grupos de tres bases de ARNm llamados tripletas codones. La traducción se basa en un método relativamente simple. código de triplete Considere que cualquier grupo de tres bases consecutivas puede incluir una de las 64 combinaciones posibles (por ejemplo, AAG, CGU, etc.), porque cuatro elevadas a la tercera potencia son 64. Esto significa que hay más de suficientes combinaciones para generar 20 aminoácidos. De hecho, sería posible que más de un codón codifique para el mismo aminoácido. Este es, de hecho, el caso. Algunos aminoácidos se sintetizan a partir de más de un codón. Por ejemplo, la leucina se asocia con seis secuencias de codones distintas. El código de triplete es este "degenerar". Es importante destacar que, sin embargo, no es redundante. El sitio físico de traducción en todos los organismos es el ribosoma. Algunas porciones del ribosoma también tienen propiedades enzimáticas. La traducción en procariotas comienza con la iniciación a través de una señal del factor de iniciación de un codón apropiadamente llamado codón START. Esto está ausente en los eucariotas, y en su lugar, el primer aminoácido seleccionado es la metionina, codificada por AUG, que funciona como una especie de codón START. Como cada tira adicional de tres segmentos de ARNm está expuesta en el En la superficie del ribosoma, un ARNt que contiene el aminoácido solicitado entra en escena y deja a su pasajero. Este sitio de unión se llama el sitio "A" del ribosoma. Esta interacción ocurre a nivel molecular porque estas moléculas de ARNt tienen secuencias de bases complementarias al ARNm entrante y, por lo tanto, se unen fácilmente al ARNm. En la fase de elongación de la traducción, el ribosoma se mueve por tres bases, un proceso llamado traducción. Esto expone el sitio "A" de nuevo y conduce al polipéptido, cualquiera que sea su longitud en este experimento mental, que se desplaza al sitio "P". Cuando un nuevo complejo de aminoacil-ARNt llega a la "A" sitio, toda la cadena de polipéptidos se elimina del sitio "P" y se une al aminoácido que se acaba de depositar en el sitio "A", a través de un enlace peptídico. Por lo tanto, cuando la translocación del ribosoma por la "vía" de la molécula de ARNm se repita, se habrá completado un ciclo y la cadena de polipéptidos en crecimiento ahora es más larga por un aminoácido. En la fase de terminación, el ribosoma encuentra uno de los tres codones de terminación, o codones STOP, que se incorporan al ARNm (UAG, UGA y UAA). Esto hace que no se acumule tRNA sino sustancias llamadas factores de liberación en el sitio, y esto conduce a la liberación de la cadena de polipéptidos. Los ribosomas se separan en sus subunidades constituyentes, y la traducción se completa. El proceso de traducción crea una cadena de polipéptidos que aún necesita ser modificada antes de que pueda funcionar correctamente como una nueva proteína. La estructura primaria de una proteína, su secuencia de aminoácidos, representa solo una pequeña parte de su función final. La proteína se modifica después de la traducción al doblarla en formas específicas, un proceso que a menudo ocurre espontáneamente debido a la electrostática. interacciones entre aminoácidos en puntos no vecinos a lo largo de la cadena polipeptídica. Los ribosomas son excelentes trabajadores, pero no son ingenieros de control de calidad. Solo pueden crear proteínas a partir de la plantilla de ARNm que reciben. No pueden detectar errores en esa plantilla. Por lo tanto, los errores de traducción serían inevitables incluso en un mundo de ribosomas que funcionan perfectamente. Las mutaciones que cambian un solo amino pueden alterar la función de las proteínas, como la mutación que causa la anemia falciforme. Las mutaciones que agregan o eliminan un par de bases pueden eliminar el código de triplete completo, de modo que la mayoría o todos los aminoácidos posteriores también estarán equivocados. Las mutaciones podrían crear un codón de DETENCIÓN temprano, lo que significa que solo una parte de la proteína se sintetiza . Todas estas condiciones pueden ser debilitantes en varios grados, e intentar conquistar errores innatos como estos representa un desafío continuo y complejo para los investigadores médicos.
azúcar (cinco carbonos), uno a tres grupos fosfato
y una base nitrogenada
.
Otras diferencias Entre ADN y ARN
) de largo . De hecho, un cromosoma humano no es más que una sola cadena muy larga de ADN junto con una buena cantidad de proteínas. Las moléculas de ARN de todos los tipos, por otro lado, tienden a ser relativamente pequeñas.
Tipos de ARN
Antes de la traducción: Crear una plantilla de ARNm
. Con una frase aún más sucinta, se podría poner transcripción en traducción
. La transcripción es el primer paso definitivo hacia la síntesis de proteínas y es una de las necesidades continuas de cualquier célula.
Qué implica la traducción
¿Cómo funciona la traducción?
Es decir, el mismo
mRNA codon no puede
código para más de un aminoácido.
Mecánica de la traducción
Construcción de la cadena de polipéptidos
Qué sucede después de la traducción
Cómo afectan las mutaciones genéticas a la traducción
