Dogma central de la biología molecular: transcripción, traducción y replicación del ADN

Dogma Central de la Biología Molecular

El dogma central de la biología molecular describe el flujo de información genética dentro de un sistema biológico. Este proceso fundamental se divide en dos etapas principales: transcripción y traducción.

Transcripción

La transcripción es el proceso mediante el cual la información contenida en el ADN se copia en una molécula intermediaria llamada ARN. Este proceso se inicia en el núcleo celular y finaliza en el citoplasma.

Las enzimas encargadas de la transcripción "leen" la secuencia de ADN contenida en un gen y sintetizan una molécula de ARN complementaria. Este proceso se divide en las siguientes fases:

Inicio

En la fase de inicio, la doble hélice de ADN se desenrolla y se abre. Este proceso comienza con la unión de proteínas reguladoras de la transcripción a una secuencia específica del gen, conocida como promotor, que se encuentra adyacente al sitio de inicio de la transcripción. La ARN polimerasa se une al promotor, específicamente a una secuencia conocida como caja TATA, que es una secuencia principal en muchos promotores. El sitio donde comienza la codificación se identifica con la secuencia TAC.

Elongación

Durante la elongación, la ARN polimerasa comienza a añadir nucleótidos de manera complementaria y antiparalela a la hebra molde de ADN, extendiendo la cadena de ARN.

Terminación

La transcripción finaliza cuando la ARN polimerasa alcanza una secuencia de terminación específica, como ATT-ACT-ATC, lo que provoca la liberación del ARN. Si este ARN codifica para una proteína, será exportado al núcleo y transportado al citosol, donde tendrá lugar la traducción en los ribosomas.

Código Genético

El código genético define cómo las secuencias de nucleótidos en el ARNm especifican la secuencia de aminoácidos en las proteínas. Cada aminoácido está codificado por una secuencia de tres nucleótidos en el ARNm, llamada codón (1 codón = 1 aminoácido).

Traducción

La traducción es la síntesis de proteínas que ocurre en el citoplasma, a partir de la lectura del ARNm (una vez que ha sido madurado en el núcleo).

Maduración del ARN

La maduración del ARN es un proceso que ocurre antes de la traducción y consiste en la eliminación de segmentos no codificantes (intrones) del ARN precursor. Los segmentos que sí codifican para la proteína se denominan exones. El ARN maduro es, por lo tanto, más corto que el ARN precursor.

Después de la maduración, el ARN mensajero se dirige a los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas. Los ribosomas están compuestos por proteínas y ARN ribosomal (ARNr). Al leer cada codón en el ARNm, se añade un nuevo aminoácido a la cadena polipeptídica en crecimiento.

La traducción comienza con la lectura del codón de inicio (AUG), que es complementario a la secuencia TAC en el ADN. Este codón codifica para el aminoácido metionina. La traducción finaliza cuando el ribosoma encuentra uno de los codones de terminación (UAA, UGA, UAG).

La molécula encargada de traducir el mensaje de los codones para la síntesis de proteínas es el ARN de transferencia (ARNt). Los ARNt se unen a codones específicos a través de un anticodón complementario.

Replicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se crea una copia idéntica de la molécula de ADN original. Este proceso asegura la continuidad de la información genética y ocurre durante el ciclo celular.

Existen tres modelos teóricos de replicación: conservativa, semiconservativa y dispersiva. Sin embargo, solo el modelo semiconservativo es aceptado. En este modelo, cada nueva molécula de ADN está formada por una cadena nueva y una cadena antigua.

La replicación comienza en un punto específico del ADN, conocido como origen de replicación. Las dos cadenas de ADN se replican simultáneamente y de forma bidireccional, formando una estructura de lazo cuyos extremos se denominan horquillas de replicación.

La síntesis de ADN se desarrolla en dirección 5' a 3', ya que en el extremo 3'-OH se puede unir un nuevo nucleótido. La replicación es semidiscontinua: una cadena nueva se sintetiza de forma continua (cadena conductora), mientras que la otra se sintetiza de forma discontinua (cadena retrasada), mediante la formación de los fragmentos de Okazaki.

Proceso de Replicación

1. Descondensación de la cromatina: El ADN se separa de sus histonas.
2. Separación de las hebras de ADN: Las enzimas girasas (topoisomerasas) alivian la tensión del superenrollamiento, y las helicasas separan las hebras.
3. Formación de las horquillas de replicación.
4. La enzima principal es la ADN polimerasa, que actúa gracias a una serie de pequeños segmentos de ARN llamados cebadores. Existen diferentes tipos de ADN polimerasas.
5. Otras enzimas y proteínas participan en el proceso:

• Proteínas fijadoras de ADN: Estabilizan las cadenas separadas uniéndose a ellas.
• Primasas: Sintetizan el cebador (corto fragmento de ARN), que posteriormente será eliminado y sustituido por un fragmento de ADN.
• ADN ligasas: Unen los fragmentos de Okazaki, formando una cadena continua de ADN.