TEMA 2: ÁCIDOS NUCLEICOS Y ENZIMAS ASOCIADAS

1. ÁCIDOS NUCLEICOSSon macromoléculas poliméricas encargadas de almacenar, transmitir y expresar la información genética de los seres vivos. Estas biomoléculas se encuentran en los seres vivos bajo 2 formas:• El ácido desoxirribonucleico (ADN) que constituye el

depósito en que se almacena la información hereditaria y controla su transmisión a la descendencia. 

• El ácido ribonucleico (ARN) que se encarga de la expresión de esta información mediante la síntesis de proteínas. 

En el flujo de la información genética intervienen una serie de enzimas que hacen posible que estos procesos se lleven a cabo. El conocimiento de estas enzimas que han sido aisladas de todo tipo de organismos (virus, bacterias y células eucariotas) ha supuesto un gran avance y un papel decisivo en todas las técnicas de biología molecular. 

1.1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICAEl ADN y ARN se diferencian en su estructura y composición química, pero ambos están formados por largas cadenas de monómeros, denominados nucleótidos. Los nucleótidos son, por tanto, las unidades estructurales

que se repiten en los ácidos nucleicos y que van a intervenir en la transmisión de la información genética.Los nucleótidos son unidades monoméricas constituidas por una base nitrogenada, una pentosa (glúcido de 5 átomos de carbono) y una molécula de ácido fosfórico en forma de anión fosfato. Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.

• Base nitrogenada. Son compuestos de C y N con diferentes radicales. Podemos encontrar 2 tipos:◦ Bases púricas: Derivan de la purina y son la

Adenina y la Guanina.◦ Bases pirimidínicas: Derivan de la pirimidina y son

la Timina, Citosina y Uracilo.◦ La A, G y C están presentes tanto en el ADN como

en el ARN. La timina sólo se encuentra en el ADN pero no en el ARN, siendo su base complementaria el U.

• Pentosa: Glúcido de 5 C que forma parte de la estructura de un nucleótido. Puede ser de 2 tipos:◦ Ribosa: En nucleótidos que componen el ARN.◦ Desoxiribosa: En los nucleótidos que componen el

ADN.• Ácido fosfórico: Se encuentra en forma de anión

fosfato o grupo fosfato PO43-. Tiene un átomo de

fósforo en posición central y 4 átomos de oxígeno ocupando los vértices. Tiene carga negativa y es el responsable de que los ácidos nucleicos también tengan carga neta negativa.

1.2. PROPIEDADES FISICO-QUÍMICASLas moléculas de ácidos nucleicos constituidas por largas cadenas de nucleótidos se caracterizan por las siguientes propiedades físico-químicas:• Son fuertemente ácidos en solución acuosa debido a

los grupos fosfato. • Presentan una elevada viscosidad incluso a baja

concentración. • Muestran un característico pico de absorbancia de luz

UV a una longitud de onda de 260nm, lo que resulta útil para determinar la concentración de ácidos nucleicos midiendo la absorbancia de una solución a 260nm. 

• Las 2 cadenas de nucleótidos que forman la doble hélice de la molécula de ADN se pueden separar elevando la Tª o el pH (alcalino). Este proceso se denomina desnaturalización y en él se produce la rotura de los puentes de hidrógeno entre las BN complementarias. 

• La renaturalización es la desnaturalización es reversible de manera que al disminuir la temperatura lentamente o el pH hasta valores neutros, se vuelven a formar los puentes de hidrógeno entre bases complementarias y la molécula de ADN recupera su conformación nativa en doble hélice.

• La hibridación es la unión mediante puentes de hidrógeno de 2 cadenas de ácidos nucleicos con una

secuencia de BN complementarias en condiciones de Tª, pH y fuerza iónica concretas. 

2. EL ADNEl ácido desoxirribonucleico almacena la información genética de un individuo, la transmite a la descendencia y dirige la síntesis de proteínas. Una molécula de ADN se caracteriza por:• Tamaño: Viene determinado por el numero de

desoxirribonucleótidos que contiene. Las moléculas de ADN que forman los ribosomas son de gran tamaño y contienen varios millones de pares de bases. Los plásmidos y las moléculas de ADN mitocondrial, en cambio tienen un tamaño de unos pocos miles de pares de bases. 

• Composición: Referida a la proporción de cada desoxirribonucleótido. Los ADN aislados de diferentes especies de organismos varían en la proporción de desoxirribonucleótidos que contienen. 

• La secuencia de bases nitrogenadas (BN): En los ADN aislados de diferentes especies también varía el orden o la secuencia en que se sitúan las BN, de hecho, una molécula de ADN se representa abreviadamente para su secuencia de BN colocadas en dirección 5’�3’, lo que constituye su estructura primaria. La estructura primaria de una molécula de ADN es la secuencia de BN en el esqueleto de su cadena de desoxinucleótidos (Ej: 5’-ATCGCTAGCTAG-3’).

A pesar de las variaciones que hay en el tamaño, la composición de bases y la secuencia de las moléculas de ADN de diferentes especies, todos los nucleótidos de ADN

bicatenario tienen una característica común: la proporción de %A=%T y %C=%G. La explicación se encuentra en el principio de complementariedad y en la estructura secundaria del ADN.2.1. ESTRUCTURA DEL ADN Principio de complementariedadCuando algunos nucleótidos se enfrentan, se mantienen unidos mediante puentes de hidrógeno entre los grupos polares de sus BN. Esto solo se produce entre BN complementarias en función de su tamaño y su estructura. Concretamente, son complementarias:La A y T, entre las cuales se forman 2 puentes de hidrógeno. La C y G, entre las cuales se forman 3 puentes de hidrógeno. Ninguna otra combinación de bases presenta complementariedad en el ADN. Esta propiedad de los nucleótidos se conoce como principio de complementariedad. Para que la unión sea estable, es necesario además que los 2 nucleótidos que portan las bases complementarias sitúen sus grupos fosfato en posiciones opuestas.La doble hélice

En 1953 James Watson y Francis Crick propusieron un modelo para describir la estructura del ADN, que permite explicar el principio de complementariedad, que sostiene

que el ADN es una doble hélice. La configuración en doble hélice del ADN constituye su estructura secundaria y sostiene que el ADN está formado por 2 cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice alrededor de un eje central. Las moléculas de ADN de los seres vivos son bicatenarias, es decir, están constituidas por 2 cadenas polinucleotídicas que cumplen las siguientes condiciones:• Las 2 cadenas son antiparalelas: Los enlaces 5’-3’

están orientados en sentidos opuestos, de manera que el extremo 5’ de una cadena se enfrenta al extremo 3’ de la otra. 

• La secuencia de BN de ambas cadenas es complementaria, es decir, si se conoce la secuencia de una de las cadenas, se puede deducir la secuencia de la otra. Ambas cadenas se mantienen unidas por puentes de H entre las bases complementarias. 

• Forman una doble hélice. Las 2 cadenas se enrollan alrededor de un eje imaginario formando una doble hélice.

• El enrollamiento es dextrógiro (gira hacia la derecha) y plectonémico (para separar las cadenas hay que desenrollarlas o bien aplicar energía previamente).

• El diámetro de la doble hélice es de 2nm. • Las BN se encuentran en el interior mientras que en el

exterior quedan orientados las cadenas de los grupos fosfato y desoxirribosa. 

• Las BN se sitúan en el interior como si fuesen los peldaños de una escalera de caracol, de manera que cada peldaño estaría formado por 2 BN complementarias enfrentadas y unidas por puentes de

H y situadas perpendicularmente al eje de la hélice y paralelas entre sí. 

• Un giro de la doble hélice equivale a 10 nucleótidos (una vuelta completa de la hélice contiene 10 pares de bases) y tiene una longitud de 3.4 nm (10-9m). 

2.2. ORGANIZACIÓN DE LAS MOLÉCULAS DE ADNSegún la procedencia de la molécula podemos encontrar distintas organizaciones en el ADN:• Virus: Los que contienen ADN, presentan una única

molécula que puede ser lineal, circular, bicatenaria o monocatenaria (y sus respectivas combinaciones).

• Bacterias: El ADN se encuentra anclado a la membrana y en su mayor parte como una única molécula bicatenaria y circular de gran tamaño, formado por un único cromosoma y en una menor proporción, en forma de pequeños fragmentos llamados plásmidos. 

Los plásmidos se replican de manera independiente al cromosoma bacteriano y habitualmente contienen genes de resistencia a antibióticos y factores de virulencia. Los plásmidos son también de ADN doble bicatenario.• Eucariotas: El ADN principalmente se encuentra en el

núcleo (99%) como parte de los cromosomas (ADN cromosómico nuclear) pero también existen pequeñas cantidades (1%) dentro de las mitocondrias (ADN mitocondrial) y en los cloroplastos (ADN cloroplastidial). ◦ ADN cromosómico nuclear: La mayor parte del

ADN de las células eucariotas se encuentra en el núcleo en forma de largas moléculas lineales

bicatenarias. El ADN no se encuentra libre sino asociado a proteínas básicas (pH<7) de 2 tipos:▪ Histonas: Proteínas con función estructural. ▪ No histonas: Proteínas muy heterogéneas con

funciones estructurales, enzimáticas y reguladores. 

▪ El complejo formado por el ADN+histonas constituye la cromatina, que vista al ME tiene un aspecto de un collar en el que cada cuenta es un nucleosoma. 

▪ Un nucleosoma es una estructura cilíndrica formada por un octámero de histonas sobre las que se enrolla la doblé hélice de ADN. La molécula de ADN asociadas a las histonas se denomina fibra de cromatina. La configuración tridimensional de la molécula de ADN formando las fibras de cromatina representa la estructura 3ª del ADN. 

▪ La fibra de cromatina, a su vez, se enrolla sobre sí misma formando un solenoide. En el momento de la división celular, el solenoide sufre varios superenrrollamiento hasta formar el cromosoma metafásico. 

◦ ADN mitocondrial: El ADN mitocondrial consiste en una molécula bicatenaria y circular de ADN de unos miles de nucleótidos. Contiene genes para ARNr, ARNt y enzimas que participan en procesos metabólicos que tienen lugar en la mitocondria. El ADN mitocondrial se replica de manera independiente al nuclear y su nº de copias es variable (pudiendo llegar a cientos). El ADN mitocondrial siempre es de herencia materna. 

◦ ADN cloroplastidial: De manera análoga al mitocondrial, las células vegetales también tienen ADN en los cloroplastos, en forma de molécula bicatenaria y circular que codifica enzimas específicas de este orgánulo (típicas de la fotosíntesis). 

◦  ADN copia o ADNc: Es un tipo de ADN especial obtenido in vitro. No existe como tal en la naturaleza sino que se obtiene en el laboratorio a partir de ARN aislado de una célula mediante una enzima denominada retrotranscriptasa que es capaz de sintetizar ADN utilizando ARN como molde. Esta enzima permite obtener una copia de ADN de todas las moléculas de ARN presentes en una célula en un estado metabólico concreto, lo que constituye una herramienta muy útil para conocer la información almacenada en el ADN con los estudios de expresión génica. 

 3. EL ARNEl ácido ribonucleico controla la síntesis de proteínas a partir de la información contenida en el ADN. En los organismos eucariotas se encuentra en el núcleo, citoplasma y en los ribosomas del citoplasma. Algunos virus solo contienen ARN, mientras que otros tipos de virus solo contienen ADN. 3.1. ESTRUCTURA

El ARN es un polímero formado por largas cadenas de ribonucleótidos (la pentosa es siempre ribosa) de adenina, guanina, citosina y uracilo (no contiene timina). Algunas moléculas de ARN (ARNt) pueden contener pequeñas cantidades de otras bases nitrogenadas, que normalmente son derivados metilados de las 4 bases mayoritarias (BN-CH3). El ARN de los seres vivos es monocatenario y lineal. Sin embargo, algunas zonas de la molécula pueden tener secuencias complementarias de manera que la cadena puede plegarse para formar regiones de doble hélice denominadas horquillas. Si las regiones complementarias están separadas por una secuencia no complementaria, en el extremo de la horquilla se forma un bucle. En el ARN, las bases complementarias son, por un lado A-U entre los que se forman 2 pdH y por otro lado C-G entre los que se forman 3 pdH.(Hay excepciones a esta organización. En algunos virus, como los reovirus, el material genético es ARN bicatenario)

 3.2. Tipos de ARNA. ARNmEstá constituido por múltiples moléculas lineales de diferentes tamaños, cada una de las cuales porta la información para la síntesis de una proteína. Supone entre el 2-5% del ARN total de la célula. Su secuencia de bases nitrogenadas (tránscrito de la secuencia de un gen de ADN) determina la ordenación secuencial de los aminoácidos que constituyen la proteína (un codón constituido por 3 bases codifica un aminoácido). En consecuencia, el ARNm transmite la información genética contenida en el ADN a la maquinaria celular de síntesis de proteínas. Las moléculas de ARN, procariota son policistrónicas (portan información para la síntesis de varias proteínas diferentes). Por el contrario, las moléculas de ARNm eucariota son monocistrónicas (portan información para la síntesis de una única proteína). B. ARNrEs el mayoritario en las células (80%). Combinado con proteínas forma los ribosomas, orgánulos citoplásmicos responsables de la síntesis de proteínas. Los ARNr se clasifican según su coeficiente de sedimentación de Svedberg. • En la células procariotas hay 3 tipos: 5S, 16S y 23S.• En las células eucariotas hay 4 tipos: 5S, 5.8S, 18S y

28S. Presentan múltiples regiones complementarias, por lo que tienen una estructura 2ª muy compleja, con numerosas horquillas y bucles. C. ARNtTransportan los aas hasta los ribosomas para su incorporación en la cadena proteína que se está

sintetizando. Consisten en cadenas cortas de 70-90 nucleótidos con una estructura 2ª en forma de hoja de trébol constituida por horquillas y 3 bucles o brazos. Esta estructura 2ª se pliega tridimensionalmente en una estructura 3ª en forma de L o bumerán.El extremo 3’ de todos los ARNt termina con la secuencia CCA y es el sitio de unión del aminoácido que transportan. Otra característica es que contienen hasta un 10% de bases nitrogenadas diferentes a las habituales. Los 3 lazos son regiones funcionales de la molécula. 

• Brazo D: Sitio de unión de la aminoacil ARNt sintetasa encargada de unir el aminoácido correspondiente al extremo 3’.

• Brazo T: Sitio de unión al ribosoma. • Brazo anticodón: Contiene las 3 bases

complementarias del codón del ARNm que codifica para el aa que porta. 

D. ARN con función reguladoraSe conocen varios tipos de ARN que toman parte en la regulación de la expresión génica. Son moléculas pequeñas con secuencias complementarias de regiones específicas de ARNm. Podemos distinguir:  • ARN interferente pequeño (ARNsi). • Micro ARN (ARNmi).

Estas moléculas se unen a regiones complementarias del ARNm y bloquean la traducción a proteínas o activan enzimas que degradan el ARNm. E. Otros tipos de ARN • ARN heterogéneo nuclear (ARNhn): se encuentra en

el núcleo de la célula y tras un proceso de maduración da lugar al ARNm, que sale al citoplasma. 

• ARN pequeño nuclear (ARNsn): Es un conjunto de pequeñas moléculas de ARN que se localizan en el núcleo y se unen a proteínas dando lugar a ribonucleoproteínas con actividad enzimática. Concretamente intervienen en la maduración del ARNm.

• ARN pequeño nucleolar (ARNsno): Se localiza en el nucléolo y es el precursor de varios ARNr. Tiene un 45S y cuando se fragmenta da lugar a los ARNr 5.8S, 18S y 28S. 

4. FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

Podemos  esquematizar el flujo de la información genética desde el ADN hasta su última etapa, que es la síntesis de proteínas de la siguiente manera:

 4.1. La replicación del ADNEs el proceso por el cual una molécula de ADN se duplica para dar lugar a 2 moléculas hijas idénticas, que conservan la misma secuencia de bases que la molécula inicial. Por lo tanto, mediante la replicación, el ADN se copia para transmitirse a la descendencia. A. Características generales de la replicación• Semiconservativa: En cada molécula hija, una de las

cadenas procede de la molécula original que se replica y la otra cadena es de nueva síntesis. 

• Comienza en un origen de replicación: La replicación comienza en unos puntos de iniciación concretos denominados orígenes de replicación. El cromosoma bacteriano de procariotas tiene un único origen de replicación, mientras que en los cromosomas eucariotas hay muchos, por lo que la replicación se inicia de manera simultánea en varios puntos de cada cromosoma. 

• Es bidireccional y secuencial: A partir del origen de replicación, las 2 cadenas de ADN molde se separan y las síntesis de las nuevas cadenas se produce en ambas direcciones, lo que da lugar a 2 horquillas de replicación. 

• Es semidiscontinua: La síntesis de las cadenas nuevas se produce siempre en dirección 5’�3’ por lo que la cadena molde tiene que leerse en dirección 3’�5’. Al ser bidireccional desde el origen de replicación, se plantea un problema en uno de los sentidos, ya que la cadena nueva puede crecer de manera continua a medida que avanza la horquilla de replicación puesto que la hebra molde se lee en la dirección correcta 3’�5’. Sin embargo, en el sentido contrario, la cadena nueva no se puede sintetizar de manera continua porque se tendría que leer la hebra molde en la dirección incorrecta 5’�3’; por ello, esta cadena se sintetiza de manera discontinua, en forma de fragmentos de Okazaki. 

• La hebra que se sintetiza de manera continua se denomina hebra conductora mientras que la que se sintetiza de forma discontinua se denomina hebra retardada. 

B. Enzimas de la replicación

La replicación es un proceso complejo en el que intervienen múltiples enzimas:• Helicasa: Desenrolla y separa las 2 cadenas de la

doble hélice. Empieza en el origen de replicación continua en ambos sentidos a medida que avanzan las horquillas de replicación. 

• Proteínas SSB (Single Strand Binding proteins): Se unen a las cadenas desenrolladas evitando así que se vuelva a formar la doble hélice. 

• Girasa y topoisomerasa: La separación de las 2 cadenas de ADN en la burbuja de replicación genera un superenrrollamiento en ele resto de la doble hélice. Estas 2 enzimas relajan la tensión de la doble hélice mediante cortes y empalmes de la cadena de ADN. 

• ADN pol III: Es la responsable de la síntesis de la nueva cadena, añadiendo desoxinucleótidos al extremo 3’ de una cadena en crecimiento. No puede iniciar una cadena, solo puede elongar una preexistente de ADN o ARN añadiendo desoxinucleótidos a la posición del OH libre del extremo 3’. La secuencia de desoxinucleótidos que incorpora es complementaria de la secuencia de la cadena molde que se está leyendo. En procariotas existen 3 tipos de ADN pol (ADN pol I, ADNpol II y ADN pol III). En eucariotas existen 5 tipos: α, β, γ, γ, δ y ε. Además de la función polimerasa, estas enzimas tienen también actividad exonucleasa, es decir, son capaces de eliminar nucleótidos uno a uno desde un extremo de la cadena. Esta actividad es muy útil para corregir y reparar errores. 

• Primasa: Es una enzima con función ARN pol que sintetiza fragmentos cortos de ARN (unos 10

nucleótidos aproximadamente) denominados cebadores o “primers”, complementarios de zonas concretas de la cadena de ADN que se está replicando. De esta manera, sobre la cadena molde se forman cortas regiones de híbridos ARN-ADN que son reconocidos por la ADN pol para iniciar su función de elongación. Para la síntesis de la hebra conductora se requiere un único cebador mientras que para la hebra retardada se requiere un cebador por cada fragmento de Okazaki. 

• Ligasa: Es la enzima responsable de unir los fragmentos de Okazaki entre sí. 

C. FASES DE LA REPLICACIÓNEn procariotas se divide en 2 fases. • Iniciación:

◦ La replicación se inicia cuando proteínas específicas reconocen el origen de replicación y se unen a el. Esta unión activa a las helicasas, que rompen los puentes de Hidrógeno entre bases complementarias y separan las 2 cadenas de ADN, con lo que se forma una burbuja de replicación. 

◦ Las proteínas SSB se unen a las cadenas separadas e impiden que se vuelvan a formar los puentes de hidrógeno y que la hélice se mantenga abierta, simultáneamente se activan las girasas y topoisomerasas que relajan la tensión de la zona de la doble hélice próxima a la burbuja de replicación. 

◦ La acción de la helicasa permite que la burbuja de replicación se extienda en los 2 sentidos a lo largo del cromosoma, generándose dos regiones en forma de Y en los extremos de la burbuja denominados “horquilla de replicación” donde se van a sintetizar las nuevas cadenas de ADN.

• Elongación:◦ La primasa sintetiza el cebador en dirección

5’�3’. En la hebra conductora solo se requiere 1 cebador inicial mientras que en la retardada se requiere 1 cebador/fragmento Okazaki. La primasa se separa de la cadena molde y entra la ADNpol III que inicia la elongación del cebador mediante la incorporación de desoxinucleótidos en la posición 3’ libre. 

◦ La ADN pol III se va desplazando sobre la cadena molde, leyendo su secuencia e incorporando los desoxinucleótidos complementarios. En la cadena retardada la ADN pol III se separa de la cadena molde cuando la elongación de la cadena alcanza el primer del fragmento de Okazaki anterior. 

◦ La ADN pol I se une a la cadena a nivel de cebadores, los elimina mediante su actividad exonucleasa 5’�3’ y los sustituye por ADN mediante su actividad polimerasa. La ligasa une

los fragmentos de Okazaki consecutivos, dando continuidad a la hebra retardada. 

◦ Los posibles errores en la incorporación de bases se reparan gracias a la actividad exonucleasa de la ADN pol III. 

• Replicación en eucariotas: es muy parecida a procariotas, con las siguientes diferencias:◦ Los orígenes de replicación son múltiples en

eucariotas, por lo que se inicia simultáneamente en varios puntos del cromosoma. 

◦ Hay 5 tipos de ADN pol en lugar de 3. ◦ El ADN de eucariotas se encuentra unido a

histonas, por lo que durante  la replicación se van estructurando también los nucleosomas. 

4.2. TRANSCRIPCIÓN Es el proceso por el cual se sintetiza una molécula de ARN utilizando como molde una cadena de ADN. Respecto a las enzimas del proceso de transcripción solo se requiere una, la ARN polimerasa. En procariotas solo existe un tipo de ARN pol mientras que en eucariotas existen 3 tipos:• ARN pol I: Responsable de la síntesis de la mayor

parte del ARNm. • ARN pol II: Responsable de la síntesis del ARNm.• ARN pol III: Responsable de la síntesis del ARNt y de

la subunidad 5S del ARNr. A. FASES DE LA TRANSCRIPCIÓN: 

1. Iniciación: La transcripción se realiza cuando la ARN pol reconoce una zona de la molécula de ADN denominada promotor, uniéndose a ella, (caja TATA)

que se localiza inmediatamente antes de la región del ADN que se va a transcribir y que contiene una secuencia de bases específica. La secuencia de bases del promotor es muy rica en T y A y por ello al promotor también se denomina caja TATA. La unión de la ARN pol al promotor determina que las dos cadenas de la doble hélice se separen y se pueda iniciar la síntesis de una cadena de ARN mediante la incorporación de nucleótidos.  

2. Elongación: Consiste en la adición secuencial de ribonucleótidos catalizada por la ARN pol. De las 2 cadenas de ADN, solo se transcribe una de ellas, llamada cadena molde o codificadora. La cadena que no se transcribe se llama cadena no molde, informativa o sin sentido. Durante la fase de elongación la ARNpol se desplaza a lo largo de la cadena molde en dirección 3’�5’, leyendo la secuencia de bases, seleccionando el ribonucleótido que tiene una BN complementarioa de la del ADN e incorporándoolo a la cadena de ARN en crecimiento mediante la formación de un enlace fosfodiester. En consecuencia el crecimiento de la cadena de ARN tiene lugar en dirección 5’�3’.

3. Terminación: La síntesis termina cuando la ARN pol alcanza una secuencia específica en la molécula de ADN denominada secuencia de terminación. En ese punto la cadena de ARN se separa del ADN y de la enzima, la ARNpol se separa del ADN y la molécula de ADN recupera su estructura de doble hélice. 

B. Maduración del ARNEs el proceso que requiere las cadenas de ARN transcritas para dar lugar a los tipos principales de ARN

(ARNm, ARNt y ARNr). El proceso es diferente en procariotas y eucariotas:• En procariotas: Los ARNt y ARNr se sintetizan en

forma de largas moléculas de ARN, denominadas tránscritos primarios que contienen numerosas copias de cada uno de ellos. Estos tránscritos son posteriormente cortados por enzimas específicas para dar lugar a los diferentes tipos de ARNt y ARNr. Por el contrario, el ARNm transcrito no quiere ninguna modificación posterior, de hecho, la traducción a proteína se inicia incluso antes de que termine la transcripción. 

• En eurocariotas: La maduración de los ARNt y ARNr es similar a como sucede en procariotas pero por el contrario el ARNm requiere un complejo proceso de maduración antes de producirse la traducción a proteínas. Esto es debido a que en la mayoría de los genes eucariotas se alternan 2 tipos de secuencias, denominadas exones (expresan la información) e intrones (no expresan la información).  Los exones son secuencias que se transcriben y se traducen ya que portan información para la síntesis de una región de una proteína. Los intrones sin embargo son secuencias que se transcriben pero no se traducen, puesto que no codifican para una cadena de aminoácidos y por tanto hay que eliminarlos antes de la traducción. Por ello, el ARN sintetizado directamente mediante el proceso de transcripción se denomina ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) o pre ARNm. Este pre-ARN además de contener intrones no codificantes, no puede salir del núcleo para ir al

citoplasma, que es donde se encuentra la maquinaria de síntesis de proteínas. 

La maduración del ARNm tiene los siguientes pasos:1. Adición de la caperuza en 5’: La caperuza (CAP en

inglés) consiste en la incorporación de una metilguanosina-trifosfato en la posición 5’ que impide al ARN de su degradación. 

2. Adición de la cola poli-A en 3’: Una enzima llamada poli A polimerasa añade una cola de poliA al extremo 3’ de la cadena de ARN. El número de A varía desde unas decenas a unos cientos. Esta cola permite al ARNm maduro salir del núcleo al citoplasma. 

3. Eliminacion de intrones: Tiene lugar mediante un proceso de corte y empalme denominado “splicing” (corte y empalme en inglés). En este proceso intervienen unas proteínas llamadas ribonucleoproteinas pequeñas nucleares (RNPsn) que se sitúan en los extremos de los intrones y se agrupan formando un complejo de corte y empalme que recibe el nombre de espliceosoma, de manera que la secuencia intrónica forma un bucle. Finalmente la cadena de ARN recorta en la base del bucle y se

empalman los exones para dar lugar al ARNm maduro. 

 4.3. TRADUCCIÓNEs el proceso por el cual a partir del ARNm se sintetiza una o varias proteínas. Durante la traducción, los aminoácidos se van incorporando secuencialmente de manera precisa a la cadena polipetídica en crecimiento de acuerdo con la información contendía en el ARNm. El paso de un lenguaje de 4 letras a un lenguaje de 20 (aminoácidos) se hace gracias a lo que llamamos código genético. A. EL CÓDIGO GENÉTICOEs el diccionario que permite traducir una secuencia de BN a una secuencia de aminoácidos. Se basa en que una secuencia de 3BN codifica un aminoácido. Cada triplete de BN que codifica un aminoácido se denomina codón. De los 64 codones que se pueden formar por variaciones con repetición de 4 bases tomadas de 3 en 3, 61 codificarían aminoácidos y 3 son codones de terminación o codones de stop. Todas las secuencias de ARNm que van a traducir empiezan con el codón de inicio AUG, que codifica para la metionina (Met). Los codones UAA, UAG y UGA son codones de terminación (stop).

• EL código genético presenta las siguienes características: 

4. Es universal: Significa que el código genético es el mismo para todos los organismos, es decir, un codón específico codifica el mismo aminoácido en un organismo eucariota, procariota y en un virus. Una excepción es el código genético mitocondrial, en el que algunos codones concretos codifican aminoácidos diferentes. 

5. No es ambiguo: Cada codón codifica un aminoácido. 6. Es degenerado: Dado que hay 20 aminoácidos y 61

codones codificantes, es evidente que el código es redundante. La mayor parte de los aminoácidos están codificados por mas de un codón. Los diferentes

codones que codifican un mismo aminoácido se denominan codones sinónimos. 

7. Es continuo y no solapado: En la cadena de ARNm los codones se disponen de manera secuencial, uno a uno a continuación de otro y sin espacios ni comas y sin compartir ninguna base.  

B. FASES DE LA TRADUCCIÓNPara que se lleve a cabo la síntesis de proteínas se requiere: 

• Una molécula de ARNm que contiene la información de la secuencia de aminoácidos. Los 20 aminoácidos que son los componentes de las proteínas. 

• Los ribosomas que son los orgánulos en los que se realiza el proceso y están constituidos por ARNr y proteínas. 

• Los ARNt, que transportan los aminoácidos hasta los ribosomas. 

• Las enzimas, responsables de la unión entre los aminoácidos para formar las proteínas (peptidil transferasa)

• Los ribosomas constan de 2 subunidades de diferente tamaño: 

◦ Subunidad menor que tiene un sitio de unión al ARNm.

◦ Subunidad mayor que tiene 2 sitios de unión al ARNt:

• El sitio P o sitio peptidil, donde se situa el ARNt que porta la proteína que va creciendo. 

• El sitio A o sitio aminoacil, donde se situa el ARNt que porta el siguiente aminoácido que se va a incorporar a la cadena naciente. 

Cada aminoácido se une a su respectivo ARNt por la acción de una enzima llamada aminoacil ARNt-sintetasa, que es específica para cada aminoácido. Cada ARNt tiene en el lazo anticodón un triplete de BN (anticodón) complementarias al codón que codifica el aminoácido que porta. 1. Iniciación:• El proceso se inicia con la unión de la subunidad

menor del ribosoma a un ARNm a la altura del codón de inicio AUG.

• A continuación un ARNt con un anticodón UAC (complementario al codón AUG) se incorpora al conjunto formando puentes de hidrógeno entre las bases del codón-anticodón. 

• Este ARNt transporta la Met y a este complejo se le denomina complejo de iniciación. 

• Posteriormente se incorpora la subunidad grande del ribosoma, de manera que el ARNt-Met se sitúa en el sitio P. 

2. Elongación:• Comienza con la incorporación al sitio A de un

segundo aminoacil ARNt que tiene un anticodón complementario al 2º codón del ARNm.

• A continuación la enzima peptidil-transferasa cataliza la formación de un enlace peptídico entre la Met del sitio P y el aminoácido que se encuentra en el sitio A. De esta manera, el ARNt del sitio P queda sin aminoácido y el ARNt del sitio A con un dipéptido. Una vez formado el enlace peptídico, el ribosoma se desplaza a lo largo de la molécula de aRNm en dirección 5’3’ en un movimiento denominado translocación. 

• De esta manera el primer ARNt ahora sin aminoácido se separa del complejo. El ARNt que porta el dipéptido se traslada al sitio P y en el sitio A entra un nuevo aminoacil-ARNt con un anticodón complementario al 3º codón del ARNm. Este ciclo se repite y en cada ciclo se incorpora un nuevo aminoácido a la proteína naciente. 

3. Terminación:  • Se produce cuando el ribosoma alcanza en el ARNm

un codón de terminación (UAA, UGA o UAG). No existe ningún ARNt que tenga un anticodón complementario de estos codones de terminación. Por el contrario existen unas proteínas llamadas factores de liberación que se reconocen estas secuencias y que van a provocar la disociación del complejo quedan la cadena polipeptídica libre, separada del ARNt