Biosíntesis de Proteínas: Del ADN al ARN y el Código Genético

Los genes contienen inserciones de ADN o segmentos removibles, denominados intrones o secuencias intercaladas, que no pertenecen al ARNm maduro. Los segmentos que sí permanecen en el ARNm maduro se llaman exones. El ARNm que posee intrones no pasa al citoplasma hasta que se eliminan todos sus intrones, lo que asegura una traducción correcta de la proteína. Este proceso ocurre en el núcleo.

ADN: exón A - intrón - exón B - intrón - exón C - intrón - exón D (transcripción)
ARN: A - - B - - C - - D (procesamiento y empalme)
ARN maduro: A-B-C-D (traducción)
Proteína

Procesamiento del ARN

El procesamiento del ARN permite realizar diferentes combinaciones de exones, por lo que puede originar entre 15 y 20 proteínas diferentes a partir de una única unidad transcripcional.

Traducción (biosíntesis de proteínas)

La traducción equivale a la síntesis de proteínas y es un proceso irreversible. Forma parte del dogma central de la biología molecular, que describe el flujo de la información genética en tres etapas:

Replicación → ADN → transcripción → ARN → traducción → Proteínas
↑ retroalimentación

Información genética

La información genética se organiza en el ADN mediante cuatro nucleótidos: A, G, C y T. En el ARN, la timina (T) es reemplazada por uracilo (U). La información del ADN necesaria para formar una proteína específica pasa al ARN mediante la transcripción.

Ejemplo:
ADN: TAC-TAA-TTG-TCC-TGA-TAA-TT
ARNm: AUG-AUU-AAA-CAG-GAC-UAU-UAA

El ARN y el código genético

El ARN organiza cuatro nucleótidos (A, U, C, G). Su unidad funcional es el codón, formado por un triplete de nucleótidos (por ejemplo, AAA). Existen un máximo de 64 codones. El conjunto de estos codones constituye el código genético, responsable de codificar los 20 aminoácidos que existen en la naturaleza.

Todos los organismos utilizan los mismos codones, con excepción de las mitocondrias, donde algunos codones tienen un significado distinto.

De los 64 codones, 3 son “sin sentido”: no determinan ningún aminoácido y señalan el término de la traducción (codones de stop). Los 61 restantes determinan los 20 aminoácidos. Además, existen sinónimos, lo que se conoce como ambigüedad o degeneración del código genético.

ARN de transferencia (ARNt)

El ARN de transferencia tiene entre 75 y 85 nucleótidos de longitud y actúa como adaptador molecular durante la síntesis proteica. Los aminoácidos no reconocen por sí solos los codones del ARNm, por lo que el ARNt posee un triplete de nucleótidos llamado anticodón, que establece puentes de hidrógeno con el codón del ARNm. De este modo, un aminoácido específico es llevado al ribosoma en el codón adecuado.

La estructura secundaria del ARNt tiene forma de hoja de trébol. Antes de cumplir su función, el ARNt debe cargar su aminoácido correspondiente en el citoplasma, proceso que requiere ATP.

Ribosomas

Los ribosomas son partículas esferoidales formadas por cantidades aproximadamente iguales de ARNr y proteínas. Se encuentran en todas las células y sirven como andamio para la interacción ordenada de las moléculas que intervienen en la síntesis proteica, principalmente el ARNm y el ARNt. Los ribosomas se generan en el nucléolo.

Relaciones entre moléculas

• ADN molde = ADN complementario (T-A, C-G) = ARNm (A-U, C-G, T-A)
• ARNm → ARNt → Péptido

Mutaciones

Existen cambios que no afectan al codón ni al péptido, como los codones sinónimos; en estos casos, la mutación no produce ningún efecto. Sin embargo, basta con que cambie un solo nucleótido para que se altere la proteína y esta no cumpla con su función.