Fundamentos de Biología Molecular: Estructura de Proteínas y Mecanismos del Código Genético

Las Proteínas: Estructura y Función

Las Proteínas son macromoléculas esenciales formadas por unidades más pequeñas llamadas aminoácidos. Estos aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos para constituir la estructura proteica.

Organización Genética de las Proteínas

• Un gen lleva la información codificada para determinar la estructura primaria de una proteína.
• Una proteína puede estar codificada por varios segmentos del ADN. Cada segmento de información que codifica para una de las cadenas de la proteína se denomina Cistrón.

Niveles Estructurales de las Proteínas

La funcionalidad de una proteína depende directamente de su compleja estructura tridimensional, la cual se define en cuatro niveles:

1. Estructura Primaria: Se refiere a la secuencia lineal específica de aminoácidos que componen la cadena polipeptídica.
2. Estructura Secundaria: Ocurre cuando la estructura primaria se pliega sobre sí misma, formando patrones regulares como la hélice alfa (α-hélice) o la lámina beta (β-lámina).
3. Estructura Terciaria: Es el plegamiento tridimensional completo de la cadena polipeptídica, determinado por las interacciones entre las cadenas laterales (grupos R) de los aminoácidos.
4. Estructura Cuaternaria: Se presenta cuando hay más de dos cadenas polipeptídicas (subunidades) que se asocian para formar una proteína funcional compleja.

El Código Genético

El Código Genético es la clave que utiliza la célula para sintetizar las proteínas necesarias para el desarrollo y funcionamiento de un organismo, a partir de la información heredada.

Composición del Código

El código genético está conformado por símbolos que corresponden a las bases nitrogenadas del ARN (Adenina [A], Guanina [G], Citosina [C], Uracilo [U]). Estas cuatro bases se combinan en grupos de tres, formando las 'palabras' de la clave, que reciben el nombre de codones. Cada codón codifica para un aminoácido específico.

Definiciones Clave

• Codón: Tres bases nitrogenadas (b.n.) consecutivas en el ARN mensajero (ARNm) que codifican para un aminoácido.
• Anticodón: Tres bases nitrogenadas complementarias al codón, ubicadas en el ARN de transferencia (ARNt).

Propiedades del Código Genético

• Degenerado: Ocurre cuando codones diferentes codifican para el mismo aminoácido (redundancia).
• Ambigua: (Nota: Esta propiedad es teórica o un error en la traducción biológica. En la práctica, el código no es ambiguo.) Se refiere a la situación hipotética donde codones iguales codifican aminoácidos diferentes.
• Universal: Todos los seres vivos (con raras excepciones) usan la misma clave de codones para la síntesis proteica.
• Específico: En el momento de la síntesis, un codón codifica un solo aminoácido (no hay ambigüedad en la traducción).

Ejemplos de Codones y Aminoácidos

A continuación, se presentan ejemplos de codones y los aminoácidos que codifican, incluyendo el codón de terminación:

• UGA: Codón sin sentido (o de terminación).
• UCU: Serina
• UCC: Serina
• UUA: Fenilalanina
• UUG: Leucina
• GGU: Glicina
• GCU: Alanina

Un Codón sin sentido es aquel que no codifica ningún aminoácido. Indica el principio o el fin de la secuencia de una proteína.

Síntesis de Proteínas (Traducción)

La Síntesis de Proteínas, también conocida como Traducción, es el proceso de formación de una proteína dirigida por la información codificada en el ARNm.

Ejercicio de Secuencias (ADN → ARNm)

A continuación, se muestran secuencias de ADN y sus posibles transcripciones a ARNm:

• ADN: AAA UUU → ARNm: UUU AAA
• ADN: GAG CUC → ARNm: CUC GAG
• ADN: GGA CCU → ARNm: CCU GGA
• ADN: GCA CGU → ARNm: CGU GCA
• ADN: TTA AAU → ARNm: AAU UUA
• ADN: AGA UCU → ARNm: UCU AGA

Fases del Proceso de Traducción

El proceso de traducción ocurre en el citoplasma y sigue los siguientes pasos:

1. El ADN transcribe el mensaje genético al ARN mensajero (ARNm).
2. El ARNm sale del núcleo a través de los poros nucleares y se une a un ribosoma (la maquinaria de síntesis).
3. El ribosoma lee el mensaje codificado en el ARNm, avanzando codón por codón.
4. Los aminoácidos libres en la célula son conducidos al sitio indicado por el ARN de transferencia (ARNt). Los anticodones del ARNt se acoplan temporalmente a los codones del ARNm, y los aminoácidos son liberados.
5. Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. La proteína recién sintetizada pasa a formar parte de la función o estructura celular para la cual fue diseñada.