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Cdigo gentico (pgina 2)

Primeramente se constituira las clulas madres por medio de la fecundacin.Este tipo de clulascontienen todos los elementos celulares que el ser vivo necesita para construirse.

Cada cromosoma toma una lnea de desarrollo o clula madre y sobre ella comienza a emitir susgenes los cuales alimentarn y desarrollaran solo a los elementos de la clula madre que sean tilespara este rgano concreto.

As pues con solo alimentar (energticamente) y desarrollar los elementos propios de cada rganocelular es suficiente para crear a este rgano pues los dems elementos desaparecern al no seralimentados.

Por tanto la esencia del desarrollo de un ser vivo est en la alimentacin energtica coordinada decada uno de sus elementos celulares includo los elementos inductores de la reproduccin celular.

Y esta coordinacin estar determinada por el ordenamiento de los genes en cada cromosoma y delos cromosomas en el conjunto o cuerpo gentico.

Entonces podemos decir que: "La funcionalidad gentica consiste en el reparto adecuado de losfactores energticos del crecimiento y desarrollo (o genes) mediante un cdigo particular de accesopara cada elemento que estar insertado tanto en el gen".Por tanto el Cdigo Gentico representadiferentes posiciones de acoplamiento con otros rganos celulares. Por otra parte, el proceso dedesarrollo desde la clula madre hasta el rgano a construir sera el.La Duplicacin (D) de las clulasseguida de la Transformacin T de las mimas, como se ve en el dibujo.La duplicacin se llevara acabo por medio de un paquete de inductores (x D) de reproduccin con objeto de conseguir el tamaoadecuado del rgano

ET SAPIENCE (http://www.monografias.com/usuario/perfiles/jose_laura) Indice

La transcripcin y la traduccin (del mensaje)La transcripcin y la traduccin de la informacin gentica que contiene el ADN, se produce por el dogmacentral de la biologa molecular :

Hay que tener en cuenta que en las clulas procariotas, la transcripcin y la traduccin son dos procesosacoplados, de manera que a medida que se forman las cadenas de ARNm y se separan del molde, losribosomas proceden a su traduccin. En eucariota, sin embargo, son dos procesos independientesseparados en el tiempo y en el espacio, ya que la transcripcin se produce en el ncleo y la traduccin seproduce en el hialoplasma.

La biosntesis de las protenas comienza cuando un cordn de ARN, con la ayuda de ciertas enzimas, seforma frente a un segmento de uno de los cordones de la hlice del ADN. El ARN se forma a lo largo delcordn del ADN de acuerdo con la misma regla del apareamiento de las bases que regula la formacin de uncordn de ADN, excepto en que en el ARN el uracilo sustituye a la timina debido al mecanismo de copia, elcordn del ARN, cuando se ha completado lleva una transcripcin fiel del mensaje del ADN. Entonces elcordn de ARN se traslada al citoplasma en el cual se encuentran los aminocidos, enzimas especiales,molculas de ATP, ribosomas y molculas de ARN de transferencia.

Una vez en el citoplasma, la molcula de ARN se una a un ribosoma. Cada tipo de ARNt engancha por unextremo a un aminocido particular y cada uno de estos enganches implica una enzima especial y unamolcula de ATP.

El proceso por el cual la informacin contenida en el ARN dirige o controla la secuencia en que deben unirselos aminocidos para la sntesis de las protenas se denomina traduccin.

A medida que el cordn de ARN se desplaza a lo largo del ribosoma, se sita en su lugar la siguientemolcula de ARNt con su aminocido. En este punto, la primera molcula de ARNt se desengancha de lamolcula de ARN. La energa de enlace que mantienen a la molcula de ARNt unida al aminocido se utilizaahora para forjar el enlace peptdico entre los dos aminocidos, y el ARNt desprendido queda de nuevodisponible. Aparentemente, estas molculas de ARNc pueden utilizarse muchas veces.

El ARN mensajero parece tener una vida mucho ms breve.

De esta manera, los cromosomas bacterianos mantienen un control muy rgido de las actividades celulares,evitando la produccin de protenas anormales que pudiera ocurrir por el posible desgaste de la molcula deARN. Descifrando el cdigo.

La existencia del ARN fue postulada en 1961 por los cientficos franceses Francois Jacob y JacquesMonod. Casi inmediatamente Marahall Niremberg, del Public Healt Service de los EE.UU., emprendi lacomprobacin de la hiptesis del ARN. Aadi varios estratos brutos de ARN de una cierta variedadde fuentes celulares a extractos de E.coli, es decir, materia que contena aminocidos, ribosomas, ATPy ARNt extractados de las clulas de E.coli y encontr que todos ellos estimulaban la sntesisprotenica.

El cdigo pareca tener un lenguaje universal. Niremberg razon que si E. coli poda leer un mensajeextrao y traducirlo en una protena, quizs podra leer un mensaje totalmente sinttico. Deseabaconocer el contenido exacto de cualquier mensaje que dictase.

Una SOLUCION simple para ste problema aparentemente difcil se le ocurri sbitamente; utilizaruna molcula de ARN construida a base de uno slo ribonucletico repetido muchsimas veces.

Durante el ao siguiente al descubrimiento de Niremberg, publicado en 1961, Niremberg y Ochoa ymuchos colaboradores, elaboraron posibles cdigos para todos los aminocidos utilizando ARNsinttico.En la actualidad se han identificado todos menos tres trinucletidos; 61 de las 64combinaciones posibles. Estos tres se consideran en la actualidad signos de puntuacin, significandoel comienzo o el final de un mensaje concreto. Debido a que 61 combinaciones codifican 20aminocidos, est claro que hay cierto nmero de cordones "sinnimos".

SNTESIS de las protenas: Al estudiar la transcripcin del ADN al ARN ya hicimos referencia a lasntesis de las protenas. Las instrucciones para la sntesis de las protenas esta codificadas en elADN del ncleo. Sin embargo, el ADN no acta directamente, sino que transcribe su mensaje al ARNque se encuentra en las clulas.

- La sntesis de las protenas ocurre como sigue:

-El ADN del ncleo transcribe el mensaje codificado al ARN. Una banda complementaria de ARN.

-El ARN mensajero formado sobre el ADN del ncleo, sale a travs de los poros de la membrana nuclear yllega al citoplasma donde se adhiere a un ribosoma. All ser ledo y descifrado al cdigo o mensajecodificado que trae el ADN del ncleo.

-El ARN de transferencia selecciona un aminocido especfico y lo transporta al sitio donde se encuentra elARN mensajero. All engancha otros aminocidos de acuerdo a la informacin codificada, y forma unpolipptido. Varias cadenas de polipptidos se unen y constituyen las protenas. El ARNt, queda libre. Lasprotenas formadas se desprenden del ribosoma y posteriormente sern utilizados por las clulas.Igualmente el ARN de transferencia, es "descargado" y el ARN mensajero, se libera del ribosoma y puede serdestruido por las enzimas celulares o ledo por una o ms ribosomas.

Las sntesis de las protenas comienza, por consiguiente, en el ncleo, ya que all el ADN tiene lainformacin, pero se efecta en el citoplasma a nivel de los ribosomas.

LA TRANSCRIPCIN:

la mayor parte del ADN se encuentra en el ncleo de la clula, y la sntesis de protenas tiene lugar en elhialoplasma, por lo que la informacin que contiene el DNA debe de transcribirse a una molcula de ARNm (en el ncleo tambin se sintetizan el ARNr y el ARNt, los cuales tambin son necesarios para la sntesis deprotenas ). Por lo tanto, los procesos de sntesis de ARN a partir del ADN constituyen la transcripcin de lainformacin gentica. Pero antes de ver el mecanismo de la transcripcin, veremos la estructura del materialhereditario, es decir vamos a ver la estructura de los GENES.

Estructura de los genesLa mayor parte de los genes son fragmentos del ADN que determinan la sntesis de una protena, aunqueexisten otros que realizan funciones reguladoras (como por ejemplo los Operones ) y de los cuales no nosocuparemos este curso.

La secuencia de nucletidos que constituyen un gen, y los genes entre s no se disponen linealmente, sinoque estn espaciados por fragmentos de ADN que no poseen informacin que pueda ser transcrita.

Adems, en todo gen distinguimos las siguientes regiones:

1. Regin promotora.

2. Regin codificadora.

3. Regin terminadora.

1. Regin promotora: Es una porcin o zona del ADN que no codifica ningn aminocido, pero que sirve paraque los enzimas que realizan la transcripcin reconozcan el principio del gen.

2. Regin codificadora: Es la parte del gen que contiene la informacin para la sntesis de protenas, es deciresta zona s codifica aminocidos. Dentro de esta regin existen fragmentos de ADN que s contieneninformacin y que se llaman EXONES, y existen fragmentos que no contienen informacin y que se llamanINTRONES.

El principio de esta regin codificadora viene determinado por la secuencia de bases TAC y su final por lostripletes ATT, ATC, o ACT, y que reciben el nombre de tripletes sin sentido, de paro o de stop.

3. Regin terminadora: Es la regin que marca el final del gen.

MECANISMO DE LA TRANSCRIPCIN:

Hay que destacar que para cada gen SLO se transcribe una de las dos cadenas de ADN, y estatranscripcin se realiza de la siguiente manera:

1. Iniciacin :

El enzima ARN polimerasa ( existen tres tipos de ARN polimerasa : ARN polimerasa 1 que transcribe el ARNr,ARN polimerasa 2 que transcribe el ARNm, y la ARN polimerasa 3 que transcribe el ARNt y el ARNr 5S ) se fijaa la regin promotora del gen y provoca que la doble hlice se abra en la zona que se va a realizar latranscripcin.

2. Alargamiento:

El ARN polimerasa reconoce la secuencia de inicio TAC de la regin codificadora y comienza la sntesis deun ARNm precursor en direccin

5' ? 3', de manera que toma como molde una cadena de ADN que va en direccin 3' ? 5' y empieza a formarel ARN a partir de ATP, CTP, GTP y UTP ( son ribonucletidos complementarios trifosfato ), de manera que lareaccin que se produce es la siguientes:

Adems cuando el enzima lleva ledo unos 30 nucletidos se aade al ARN que se est formando unacabeza lder en el extremo 5" ( son unos 20-200 nucletidos que van a servir para posteriormente en latraduccin unir el ARNm a la subunidad menor del ribosoma y para que el ARNm no se degrade.

3. Procesado:

El ARNm precursor sufre una serie de transformaciones ( el ARNr y el ARNt tambin las sufren ). Los dosaspectos esenciales del procesado son dos:

Eliminacin de los intrones.

Modificacin del extremo 3'.

El ARNm precursor contiene tanto los exones como los intrones, por lo cual se trata todava de una ARNmque no es apto para que la informacin que contiene sea traducida y se sintetice la correspondienteprotena.

De manera que el ARNm precursor sufre la supresin de los intrones por una Ribonucleoprotena pequeanuclear ( RNPpn ) y adems se le aade una cola en el extremo 3' formada por unos 200 nucletidos y todosestos nucletidos tienen a la Adenina como base nitrogenada, y por eso esta cola se le llama cola POLI A.Una vez ocurrido esto, ya tenemos el ARNm maduro que en eucariota suele ser monocistrnico.

Nota: En el ARNr y en el ARNt tiene mucha importancia las modificaciones de las bases.

Recordar que todos estos procesos ( formacin de los ARN ) se han producido en el ncleo celular. Ahora elARNm maduro, que a partir de ahora lo llamaremos simplemente ARNm, pasar al hialoplasma a travs delos poros nucleares, donde conjuntamente con los ribosomas y el ARNt se sintetizarn las protenas, esdecir se producir la traduccin del mensaje gentico.

Maduracin del ARNm (Visin de conjunto).

LA TRADUCCIN

Es la sntesis de protenas, y para que se produzca los aminocidos han de disponerse en el orden quedefine la secuencia de codones del ARNm.

La sntesis de protenas se realiza en los ribosomas en el citoplasma de la clula y participan como yasabemos los tres tipos de ARN. El ARNm lleva la informacin del ADN desde el ncleo hasta el hialoplasma,el ARNt lleva los aminocidos que se encuentran en el hialoplasma a los ribosomas y al ARNm, y el ARNrforma parte de los ribosomas.

NOTAS RECORDATORIAS:

1. Cada triplete de bases del ARNm se llama codn.

2. Las tres bases del ARNt reciben el nombre de anticodn.

3. Cdigo gentico: Relaciona la secuencia de bases del ADN o del ARNm, con la secuencia de aminocidosde las protenas, y sus caractersticas ms importantes son:

Es degenerado.

Se lee sin comas.

Existen tripletes de paro. .

Todas las protenas empiezan por Metionina ( Met ) ( AUG ), pero posteriormente despus de lasntesis de protenas la Met se puede eliminar

MECANISMO DE LA TRADUCCIN:

Se realiza siempre en direccin 5' ? 3', y consta de cuatro etapas:

ACTIVACIN DE LOS AMINOCIDOS.INICIACIN.ELONGACINTERMINACIN

Activacin de los aminocidosEs la unin de los aminocidos en el citoplasma con su correspondiente ARNt por la accin de un enzimaespecfico para los distintos aminocidos. Recordar que la unin del aminocido con su correspondienteARNt se produce en el extremo 3' de ste.

ANIMACIN DE LA ACTIVACIN DE LOS AMINOCIDOS

INICIACIN:La subunidad pequea del ribosoma se une a la regin lder del ARNm y va a ir recorriendo la molcula. Alllegar al codn de iniciacin AUG que codifica el principio de la sntesis de las protenas, se les une elcomplejo formado por el ARNt-Met ( UAC ). Por ltimo se une la subunidad mayor a la menor del ribosomacompletando el complejo de iniciacin.

ANIMACIN DE LA INICIACIN:

MECANISMO DE LA TRADUCCIN :

ELONGACIN:Esta etapa a su vez la podemos dividir en tres:

1. Unin del ARNt-Met reconocido por el codn.

2. Formacin del enlace peptdico.

3. Translocacin.

El ribosoma posee dos zonas a las que se puede unir el ARNt-aminocido reconocido por el codn : El lugarP o PEPTIDIL, donde se une el ARNt-aminocido y el lugar A o AMINOACIL que inicialmente estdesocupado.

El proceso en esta etapa ocurre de la siguiente manera:

Unin del ARNt-Met reconocido por el codn: Entra el segundo aminocido con su correspondienteARNt (ARNt-aminocido 2) con el anticodn correspondiente al codn del ARNm, y se sita en laregin aminoacil del ribosoma (este aminocido antes lgicamente se tuvo que activar para unirse asu correspondiente ARNt).

Formacin del enlace peptdico : Se forma el enlace peptdico y la Met ( recordar que es el primeraminocido que entra ) se une al siguiente aminocido.

Translocacin: El ribosoma se traslada hacia el codn siguiente ( en realidad es el ARNm el que sedesplaza y no el ribosoma ) y el ARNt que lleva la Met se libera y sale fuera del ribosoma, de maneraque el complejo ARNt-aminocido 2-Met queda situado en la regin peptidil del ribosoma y la reginaminoacil est libre para que entre el tercer aminocido con su correspondiente ARNt , el cuallgicamente tambin ha tenido que ser activado previamente. As, sucesivamente se van aadiendoaminocidos que constituyen la protena hasta que se llega a un codn de paro de manera que se unea ste un Factor de Terminacin ( RF ) que impide que se una al codn un nuevo aminocil-ARNt.

ANIMACIN DE LA ELONGACIN

TERMINACIN:Cuando el ribosoma llega a uno de los codones sin sentido, la protena se libera, las subunidades delribosoma se disocian y se separan del ARNm.

Hay que destacar que varios ribosomas, de 4-6, incluso 100, pueden estar traduciendo al mismo tiempo unamisma cadena de ARNm, y estos ribosomas reciben el nombre de polisomas o polirribosomas.

ANIMACIN DE LA TERMINACIN

Por lo que vemos la funcin de los ribosomas ser la de recibir las instrucciones genticas y traducirlas enprotenas para lo cual es necesario que se una al ARNm y procesar la informacin.

Tambin hay que decir, que las protenas segn se sintetizan van adquiriendo espontneamente suestructura 3.

REGULACION DE LA GENETICA

Modelo de Jacob y Monod

La clula realiza una serie de procesos qumicos muy complejos en los que intervienen muchas enzimasCmo y quien sigue stos procesos? Cmo se sintetizan las protenas en funcin de las necesidades delorganismo o de las condiciones del medico? Las sntesis de enzimas est dirigida y regulada por los genes.Cmo se efecta esta regulacin?. El modelo gentico propuesto por Jacob y Monod explica estemecanismo.

Estos autores distinguen varios tipos de genes:

Los genes estructurales: Ocupan una funcin del ADN y tienen la funcin de explicar la funcin deaminocidos en las molculas de protenas.

El operon: Est formado por varios genes estructurales y el gen operado que estn ubicado en el extremoinicial. Este gen acta como interruptor de corriente.

El gen regulador: Produce una determinada sustancia que al combinarse con el producto final, acta comorepresor del operon. Esta sustancia produce un bloqueo de la accin del operon ya que se combinaron conel operador, el cual como dijimos anteriormente.

La teora de Un gen - una enzima

La teora ms ampliamente aceptada sobre la manera de actuar los genes proviene de los trabajos de loagenetistas G. W. Beadle y E. L. Fatom, con el moho rojo del pan, Neurospora Crassa, perteneciente a loshongos asoomicetos. Neurospora es particularmente un organismo apropiado para llevar adelante estudiosgenticos.

La Neurospora puede crecer en tubos de ensayo que contengan un medio de cultivo muy simple compuestode: sacarosa, unas pocas sales y una vitamina, la biotina que proporciona todos los requerimientosnutricionales que necesita Neurospora para crecer, vivir y reproducirse. A partir de stas sustanciarelativamente complejas requeridas para su vida, tales como protenas y cidos nucleicos.

Beadle y Tatum expusieron

la accin de los rayos ultravioletas algunas esporas sexuales provenientes de cierto tipo de apareamiento deNeurospora. Lego dejaron que stas esporas germinaran en un medio "completo", es decir, enriquecidos convitaminas y aminocidos. Una vez que se hubo desarrollado el micelio, se hicieron cruces con otros tipos deapareamiento. Las ascosporas producidas fueron retiradas individualmente y luego colocadasseparadamente en medios de cultivos completos.

Una vez que crecieron, se colocaron porciones de micelio de cada cultivo en un medio mnimo. A veces elcrecimiento continuaba, a veces se suspenda, cuando esto ltimo ocurra la raza particular reciba variasvitaminas, aminocidos, etc. hasta lograr que se produjera crecimiento. Finalmente se pudo establecer quecada raza deficientemente era capaz de crecer en un medio mnimo, al cual se haba agregado unasustancia accesoria, por ejemplo, la tiamina. Beadle y Tatum supusieron que la radiacin ultravioleta habaproducido una mutacin del gen, que posibilita la sntesis de la tiamina, y lo haba transformado en un aleloque no es capaz de hacerlo.

La sntesis de tiamina a partir de las sustancias simples presentes en el medio mnimo no ocurre medianteuna slo reaccin qumica, sino a travs de una serie completa de reacciones. Como todas las reaccionesqumicas en los seres vivos, cada una requiere la presencia de una enzima especfica mediante la adicin decompuestos intermedios (precursores) al medio en el cual creca el moho.

Los investigadores concluyeron que el cambio de un precursor a otro estaba bloqueado por cuanto laenzima especfica requerida estaba ausente.

Sobre sta base, crearon la teora de "Un gen una enzima" referente a la accin del gen, que puedeformularse en los siguientes trminos: cada gen en un determinado organismo regula la produccin de unaenzima especfica.

Son stas enzimas las que pueden llevar a cabo todas las actividades metablicas del organismo, de lascuales a la vez depende el desarrollo de una estructura y su fisiologa caracterstica, es decir, el fenotipo delorganismo.

CDIGO GENTICO: CARACTERSTICAS Y DESCIFRAMIENTO

Severo Ochoa Marshall W. Nirenberg Har Gobind Khorana Sydney Brenner

Caractersticas del cdigo gentico.

Desciframiento del cdigo gentico.

Universalidad del cdigo gentico.

Una vez que Crick (1958) propuso la Hiptesis de la Secuencia ("existe una relacin entre la ordenacinlineal de nucletidos en el ADN y la ordenacin lineal de aminocidos en los polipptidos"), la comunidadcientfica la admiti y se plantearon dos preguntas:

La primera pregunta conlleva el estudio del desciframiento del cdigo gentico y el estudio de suscaractersticas. La segunda pregunta consiste en el estudio de los procesos genticos de la sntesis deprotenas: la transcripcin y la traduccin.

Caractersticas del cdigo genticoLas caractersticas del cdigo gentico fueron establecidas experimentalmente por Fancis Crick, SydneyBrenner y colaboradores en 1961. Las principales caractersticas del cdigo gentico son las siguientes:

Francis Crick Sydney Brenner

El cdigo est organizado en tripletes o codones: cada tres nucletidos (triplete) determinan unaminocido.

El cdigo gentico es degenerado: existen ms tripletes o codones que aminocidos, de forma que undeterminado aminocido puede estar codificado por ms de un triplete.

El cdigo gentico es no solapado o sin superposiciones: un nucletido solamente pertenece a unnico triplete.

La lectura es "sin comas": el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua "sincomas" o sin que existan espacios en blanco.

El cdigo gentico nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para elmismo aminocido. La principal excepcin a la universalidad es el cdigo gentico mitocondrial.

CDIGO ORGANIZADO EN TRIPLETES O CODONES

Si cada nucletido determinara un aminocido, solamente podramos codificar cuatro aminocidosdiferentes ya que en el ADN solamente hay cuatro nucletidos distintos. Cifra muy inferior a los 20aminocidos distintos que existen.

Si cada dos nucletidos codificarn un aminocido, el nmero total de dinucletidos distintos quepodramos conseguir con los cuatro nucletidos diferentes (A, G, T y C) seran variaciones con repeticin decuatro elementos tomados de dos en dos VR4,2 = 42 = 16. Por tanto, tendramos solamente 16 dinucletidosdiferentes, cifra inferior al nmero de aminocidos distintos que existen (20).

Si cada grupo de tres nucletidos determina un aminocido. Teniendo en cuenta que existen cuatronucletidos diferentes (A, G, T y C), el nmero de grupos de tres nucletidos distintos que se pueden obtenerson variaciones con repeticin de cuatro elementos (los cuatro nucletidos) tomados de tres en tres: VR4,3= 43 = 64. Por consiguiente, existe un total de 64 tripletes diferentes, cifra ms que suficiente para codificarlos 20 aminocidos distintos.

El CDIGO GENTICO ES DEGENERADO

Como hemos dicho anteriormente existen 64 tripletes distintos y 20 aminocidos diferentes, de manera queun aminocido puede venir codificado por ms de un codn. Este tipo de cdigo se denomina degenerado.Wittmann (1962) induciendo sustituciones de bases por desaminacin con nitritos, realiz sustituciones deC por U y de A por G en el ARN del virus del mosaico del tabaco (TMV), demostrando que la serina y laisoleucina estaban determinadas por ms de un triplete.Las molculas encargadas de transportar los

aminocidos hasta el ribosoma y de reconocer los codones del ARN mensajero durante el proceso detraduccin son los ARN transferentes (ARN-t). Los ARN-t tienen una estructura en forma de hoja de trbol con varios sitios funcionales:

Extremo 3': lugar de unin al aminocido (contiene siempre la secuencia ACC).

Lazo dihidrouracilo (DHU): lugar de unin a la aminoacil ARN-t sintetasa o enzimas encargadas deunir una aminocido a su correspondiente ARN-t.

Lazo de T ? C: lugar de enlace al ribosoma.

Lazo del anticodn: lugar de reconocimiento de los codones del mensajero.

Normalmente el ARN-t adopta una estructura de hoja de trbol plegada en forma de L o forma deboomerang.

Estructura ARN transferente Estructura ARN transferente Estructura ARN transferente

Los ARN-t suelen presentar bases nitrogenadas poco frecuentes como son la pseudouridina (?),metilguanosina (mG), dimetilguanosina (m2G), metilinosina (mI) y dihidrouridina (DHU, UH2).

El que realiza el reconocimiento del codn correspondiente del ARN-m es el anticodn del ARN-t y no elaminocido. Mediante un experimento se demostr que era posible transformar el cisteinil-ARN-t mediantetratamiento con hidruro de nquel en alanil-ARN-t. Este tratamiento convierte la cistena en alanina. De estamanera se consigui un ARN-t especfico de cisteina que en lugar de llevar unida cisteina llevaba unidaalanina. Cuando se empleo este ARN-t hbrido para sintetizar protenas se pudo comprobar que en el lugaren el que deba aparecer cisteina en la secuencia del polipptido apareca alanina. Por tanto, el que llevaba acabo el reconocimiento del codn del ARN-m era el anticodn del ARN-t y no el aminocido.

La degeneracin de l cdigo se explica teniendo en cuenta dos motivos:

Algunos aminocidos pueden ser transportados por distintas especies moleculares (tipos) de ARNtransferentes (ARN-t) que contienen distintos anticodones.

Algunas especies moleculares de ARN-t pueden incorporar su aminocido especfico en respuesta avarios codones, de manera que poseen un anticodn que es capaz de emparejarse con varioscodones diferentes. Este emparejamiento permisivo se denomina Flexibilidad de la 3 base del

anticodn o tambaleo.

Flexibilidad de la 3 base del anticodn, tambaleo: La tercera base del anticodn, la que ocupa la posicin 5'no est especialmente confinada de forma que en algunos casos puede emparejarse con distintas bases delcodn. En la siguiente grfica se observa que cuando en la posicin 5' del anticodn hay una G, esta guaninapuede emparejarse con un uracilo (U) de la posicin 3' del codn o con una citosina (C).

Flexibilidad de la tercera base del anticodn, tambaleo

En la siguiente tabla se indican los emparejamientos codn-anticodn permitidos por la regla del tambaleo:

En la siguiente tabla se indican tres ARN-t de serina que pueden leer cada uno de ellos dos codonesdiferentes en el ARN-m. Estos tres ARN-t se denominan isoaceptores porque se unen (aceptan) al mismoaminocido pero estn codificados por genes distintos.

EL CDIGO GENTICO ES NO SOLAPADO O SIN SUPERPOSICIONES

Un nucletido solamente forma parte de un triplete y, por consiguiente, no forma parte de varios tripletes, loque indica que el cdigo gentico no presenta superposiciones. Por tanto, el cdigo es no solapado.Wittmann (1962) induciendo mutaciones con cido nitroso en el ARN del virus del mosaico del tabaco (TMV)pudo demostrar que las mutaciones habitualmente producan un cambio en un solo aminocido. El cidonitroso produce desaminaciones que provocan sustituciones de bases, si el cdigo fuera solapado y unnucletido formar parte de dos o tres tripletes, la sustitucin de un nucletido dara lugar a dos o tresaminocidos alterados en la protena de la cpside del TMV.

Diferencias entre un cdigo solapado y uno nosolapado

Cdigo solapado: restricciones en la secuencia deaminocidos

Otra forma de comprobar que el cdigo es sin superposicin es que no hay ninguna restriccin en lasecuencia de aminocidos de las protenas, de manera, que un determinado aminocido puede ir precedidoo seguido de cualquiera de los 20 aminocidos que existen. Si dos codones sucesivos compartieran dosnucletidos, cualquier triplete solamente podra ir precedido o seguido por cuatro codones determinados.Por consiguiente, si el cdigo fuera superpuesto, un aminocido determinado solamente podra ir precedidoo seguido de otros cuatro aminocidos como mucho.

LA LECTURA DEL CDIGO GENTICO ES "SIN COMAS"

Teniendo en cuenta que la lectura se hace de tres en tres bases, a partir de un punto de inicio la lectura selleva a cabo sin interrupciones o espacios vacos, es decir, la lectura es seguida "sin comas". De manera, quesi aadimos un nucletido (adicin) a la secuencia, a partir de ese punto se altera el cuadro de lectura y semodifican todos los aminocidos. Lo mismo sucede si se pierde (delecin) un nucletido de la secuencia. Apartir del nucletido delecionado se altera el cuadro de lectura y cambian todos los aminocidos. Si laadicin o la delecin es de tres nucletidos o mltiplo de tres, se aade un aminocido o ms de uno a lasecuencia que sigue siendo la misma a partir del la ltima adicin o delecin. Una adicin y una delecinsucesivas vuelven a restaurar el cuadro de lectura.

En la siguiente tabla se da un ejemplo con una frase que contiene solamente palabras de tres letras. A partirde la adicin de una letra cambia la pauta de lectura y el significado de la frase, lo mismo sucede cuando sepierde una letra. Una adicin y una delecin sucesivas recuperan el significado de la frase. Una adicin detres letras aade una palabra pero despus se recupera la pauta de lectura y el sentido de la frase.

Desciframiento del cdigo genticoLa asignacin de un aminocido a cada triplete o el desciframiento de la clave gentica, se llev a cabofundamentalmente gracias al esfuerzo de tres grupos de investigacin, el grupo de M. W. Nirenberg, el grupode S. Ochoa y el equipo de H. G. Khorana. Parece lgico pensar que el desciframiento del cdigo gentico sedebera haber realizado comparando las secuencia de nucletidos de un gen y la de aminocidos delpolipptido codificado por dicho gen. Sin embargo, en la poca en la que se realizaron estos trabajos no eraposible todava obtener la secuencia de los cidos nucleicos.

Severo Ochoa Marshall W. Nirenberg Har Gobind Khorana

La mayora de los trabajos realizados por estos tres grupos de investigacin consistieron en sintetizar ARNmensajeros (ARN-m) para utilizarlos posteriormente como mensajeros artificiales en un sistema acelular detraduccin "in vitro". Estos sistemas acelulares de traduccin "in vitro" procedan de la bacteria E. coli ycontenan todo lo necesario para llevar a cabo la traduccin: ribosomas, todos los ARN transferentes,aminocidos, enzimas, etc. Sin embargo, a estos sistemas acelulares se les quitaban los ARN mensajeros deE. coli y se les aada un ARN sintetizado artificialmente. En estos sistemas acelulares se sintetizaba unpolipptido.

Posteriormente, se comparaba la secuencia del ARN -m sinttico utilizado en el experimento con lasecuencia de aminocidos del polipptido producido.

La puesta a punto de estas tcnicas requera poder sintetizar ARN-m de forma enzimtica (grupo de Ochoa)o de forma qumica (grupo de Khorana) y conseguir un sistema acelular estable para sintetizar protenas(grupo de Nirenberg).

En esencia, los grupos de investigacin anteriormente mencionados realizaron los siguientes tipos deesperimentos:

Utilizacin de homopolmeros.

Uso de copolmeros.

Empleo de polmeros de secuencia conocida.

Tcnica de incorporacin de ARN transferente.

Utilizacin de homopolmerosUn homopolmero es un ARN sinttico que solamente contiene un tipo de ribonucletido. Por ejemplo, elARN sinttico UUUUUUUUUUUUU.......

Gruberg-Manago y Ochoa (1955) aislaron a partir de timo de ternera un ezima denominadaPolirribonucletido fosforilasa que tena la capacidad de sintetizar ARN a partir de ribonuclesidos difosfatoy sin necesidad de molde. Este enzima iba tomando al azar los ribonuclkeosidos del medio para originar unARN.

Matthei y Nirenberg (1961) consiguieron sintetizar polipptidos "in vitro" aadiendo un ARN sinttico desecuencia conocida a un sistema acelular estable de traduccin. Usando la Polirribonucletido fosforilasasintetizaron poli-uridlico (poli-U: UUUUUUUUUUUUUU...). Cuando emplearon este ARN sinttico en susistema acelular de traduccin daba lugar a la formacin de un polipptido que solamente contena elaminocido fenilalanina (Poli-fenilalanina: phe-phe-phe-phe-..). Por tanto, el triplete UUU codificaba parafenilalanina (phe). Tambin comprobaron que el ARN snttico Poli C (Poli-citidlico: CCCCCCCCCC....) dabalugar a un polipptido que contena solamente prolina (Poli-prolina: pro-pro-pro-pro-pro-...), por tanto, elcodn CCC significaba prolina (pro).

Poco tiempo despus, Ochoa sintetiz Poli-adenlico (Poli-A: AAAAAAAAA....) y observ que el polipptidoque apareca solamente tena el aminocido lisina (Poli-lisina: lys-lys-lys-lys-....). Por consiguiente eltriplete AAA codificaba para el aminocido lisina (lys). Tambin corrobor que el Poli-C daba lugar a Poli-prolina. El ARN Poli-guanlico no produca protena alguna, probablemente debido a que adquira unaestructura terciara helicoidal que impeda su traduccin a protena.

Uso de copolmerosEl siguiente paso fue la utilizacin de copolmeros, es decir, de ARN sintticos que contenan ms de un msde un ribonucletido distinto. Para ello emplearon la Polirribonucletido fosforilasa y pusieron en el mediodos ribonuclesidos distintos. Por ejemplo, U y G, de manera que haba 5 veces ms U que G en el medio(5U:1G). Debido a que el enzima toma los ribonuclesidos difosfato del medio al azar, la probabilidad de quetome un U del medio es 5/6, mientras< que la probabilidad de que tome una G es 1/6. El ARN sintticoformado presentaba una secuencia al azar de uracilos y guaninas y aparecan en l ocho tripletes diferentescon las siguientes probabilidades:

Cuando se analiz el polipptido que se sintetizaba con este mensajero sinttico, se observ que contenafenilalanina (phe), cisteina (cys), valina (val), glicina (gly) y triptfano (trp). Tomando como valor 100 el de elaminocido ms frecuente, cys y val presentaban un valor de 20 mientras que trp y gly mostraban un valorde 4 a 5. Se confirmaba que UUU significaba fenilalanina y se deduca que 2U y 1G (UUG, UGU y GUU)codificaban para cistena y valina. Tambin se deduca que 1U y 2G (UGG, GUG y GGU) codificaban paratriptfano y glicina. Sin emabrgo, no era posible asignar un triplete concreto para cistena y valina, o paratriptfano y glicina. Parece raro, que en estos experimentos no detectaran el aminocido leucina (leu) queesta codificado por el triplete UUG, tampoco dedujeron que el aminocido valina estaba codificado por 1U y2 G (GUG). Uno e los problemas, de estos experimentos radica en asignar el valor 100 al aminocido msfrecuente y comparar las proporciones de aminocidos obtenidas de esta manera con las de los distintostripletes del mensajero, ya que el aminocido ms frecuente puede estar codificado por ms de un triplete.Oto inconveniente es que los mensajeros sintticos producidos no presenten la frecuencia de codonesesperada por azar.Este tipo de experimentos fueron realizados por los grupos de Nirenberg y de Ochoa y norindieron grandes resultados.

Empleo de polmeros de secuencia conocidaLa siguiente forma de abordar el desciframiento de la clave gentica fue utilizar ARN mensajeros sintticosde secuencia conocida obtenidos por mtodos de sntesis qumica o enzimtica. Estos mtodos fueronempleados por Khorana y col. (1965).

Utilizando el Poli-UCde 116 residuos de longitud, ARN mensajero sinttico en el que se repite muchas vecesseguidas el dinucletido UC (UCUCUCUCUCUCUC...) obtuvieron un polipptido que contena los residuos deserina y leucina en secuencia alternada (ser-leu-ser-leu-ser-leu-ser-leu-....). El Poli-UC contiene dostripletes diferentes, UCU y CUC, por consiguiente uno de ellos codifica serina y el otro leucina, pero no sepuede determinar cul a cul.

Tambin se emplearon los mensarejos sintticos Poli-AC, Poli-AG y Poli-UG que codificacban para lossiguientes aminocidos:

En 1965, Nishimura y colaboradores utilizaron el Poli-AAG, mensajero sinttico en el que se repite muchasveces seguidas el trinucletido AAG (AAGAAGAAGAAGAAG...) y encontraron la aparicin de tres polipptidosdistintos en el sistema acelular de traduccin, detectaron Poli-lisina (lys-lys-lys-lys-...), Poli-arginina (arg-arg-arg-arg-..) y Poli-glutamato (glu-glu-glu-glu-..). Estos resultados adems de confirmar que el cdigogentico se compone de grupos de tres bases o codones, indican que en los sistemas acelulares detraduccin, la iniciacin de la traduccin del mensajero puede realizarse por cualquier ribonucletido. Sicomienza por la primea A, se repite AAG-AAG-AAG-.., si la traducin comienza por la segunda A, se repiteAGA-AGA-AGA-AGA-..., y si la traduccin comienza por la G, se repite el triplete GAA-GAA-GAA-GAA-GAA-....

Naturalmente, en este experimento no se sabe cul de los tres aminocidos corresponde a cada uno de lostres tripletes

TCNICA DE INCORPORACIN DE ARN TRASNFERENTES

En esta tcnica se utilizan ARN mensajeros sintticos de secuencia conocida con la siguiente estructura: losgrupos de Khorana y Nirenberg emplearon trinucletidos, mientras que el equipo de Matthei utilizabaoligonucletidos del tipo ABCCCCCCCCCCC.... (el tercer nucletido estaba repetido 100 veces). En esteltimo caso solamente se analiza en primer triplete, ABC.En todos los casos, en lugar de analizar lospolipptidos sintetizados, se analiza la especificidad con que el ARN transferente (ARN-t) con o sin suaminocido correspondiente se incorpora al ribosoma. Dicha especificidad viene determinada por lasecuencia de ribonucletidos del ARN-m sinttico empleado.Para averiguar el ARN-t que es capaz de unirseen el ribosoma al trinucletido analizado, es necesario marcar radiactivamente uno de los ARN-t de todoslos utilizados. Se lleva a cabo esta operacin marcadndo radiactivamente cada vez un ARN-t distinto.

Con este sistema fue posible descifrar todos los tripletes que an no haban sido descifrados.

EL CDIGO GENTICO ES UNIVERSAL

El desciframiento del cdigo gentico se ha realizado fundamentalmente en la bacteria E. coli, por tanto,cabe preguntarse si el cdigo gentico de esta bacteria es igual que el de otros organismos tantoprocariticos como eucariticos. Los experimentos realizados hasta la fecha indican que el cdigo genticonuclear es universal, de manera que un determinado triplete o codn lleva informacin para el mismoaminocido en diferentes especies. Hoy da existen muchos experimentos que demuestran la universalidaddel cdigo nuclear, algunos de estos experimentos son:

Utilizacin de ARN mensajeros en diferentes sistemas acelulares. Por ejemplo ARN mensajero yribosomas de reticulocitos de conejo con ARN transferentes de E. coli. En este sistema se sintetiza unpolipptido igual o muy semejante a la hemoglobina de conejo.

Las tcnicas de ingeniera gentica que permiten introducir ADN de un organismo en otro de maneraque el organismo receptor sintetiza las protenas del organismo donante del ADN. Por ejemplo, lasntesis de protenas humanas en la bacteria E. coli. El desciframiento del cdigo gentico dio como

resultado la siguiente asignacin de aminocidos a los 64 tripletes.

El cdigo gentico nos indica que aminocido corresponde a cada triplete o codn del ARN mensajero.El triplete de iniciacin suele ser AUG que codifica para Formil-metionina. Tambin pueden actuarcomo tripletes de iniciacin GUG (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia.

Existen tres tripletes sin sentido o codones de terminacin (FIN) que no codifican para ningnaminocido: UAA (ocre), UAG (ambar) y UGA (palo).

La mayora de los aminocidos estn determinados por ms de un triplete, excepto la metionina(AUG) y el triptfano (UGG) que son los nicos que poseen un solo triplete.

Cuando un aminocido est codificado por varios tripletes suele variar la tercera base, por ejemplo, laglicina es GGX, la alanina es GCX, la valina es GUX, la treonina es ACX. Sin embargo, hay variasexcepciones en las que tambin puede variar la primera base, por ejemplo, la arginina es AGPu y CGX,la leucina es CUX y UUPu y la serina es UCX y AGPi.

El cdigo gentico mitocondrial es la nica excepcin a la universalidad del cdigo, de manera que enalgunos organismos los aminocidos determinados por el mismo triplete o codn son diferentes en elncleo y en la mitocondria.

Excepciones a la Universalidad del Cdigo

ConclusinEl cdigo gentico se transfiere desde el ncleo hasta el citoplasma a travs del ARN y ARNt donde seproducen las protenas especficas que determinan al organismo.

Se hicieron muchas investigaciones en el ao 1961, y se descubrieron todos los trinucletidos y suimportancia.

Finalmente se pudo establecer la teora de un gen una enzima que establece que cada gen en determinadoorganismo regula la produccin de una enzima especifica.

De all la importancia del cdigo gentico en la determinacin de todas las caractersticas de losorganismos.

BibliografaRobert K. Murray

Daryl K. Granner

Vctor W. Rodwell, Harper. Bioqumica Ilustrada- "El manual moderno"

Mxico: editorial "El manual Moderno".17 a edicin 2007.

Gerald Karp. Biologa celular y molecular. Mxico: Editorial mexicana. 5 edicin. 2009.

Crespo Xavier, Volney tovar

Nuria Currel, Jordi Currell. Anatoma Humana y Salud Corporal. Bogot: Zamora editores. 2008.

Autor:

Jos Laura

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