Expresión de la información genética

nadas complementarias que les permiten plegarse y aparearse. La estructura molecular del ARN es muy similar a la del ADN, pero tiene como azúcar a la ribosa en lugar de la desoxirribosa y en vez de timina contiene a la base nitrogenada uracilo.

EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

Cuando un gen codificador de una proteína se expresa, se hace una copia en el ARN de la información contenida en el ADN. Este proceso se asemeja a la duplicación del ADN en que la secuencia de bases nitrogenadas en la cadena de ARN está determinada por el apareamiento de bases complementarias con una de las cadenas de ADN. El proceso por el cual una célula expresa su información genética está dividido en dos etapas. En la primera, denominada transcripción, una de las cadenas del ADN funciona a la manera de molde o plantilla para sintetizar otra molécula de bases complementarias a la del ADN original. En esta etapa interviene el ARN. Existen tres tipos de ARN: el mensajero (ARNm), el ribosomal y el de transferencia (ARNt). Cada uno de ellos cumple una función particular en el proceso de síntesis de proteínas. La mayor parte del ARN es sintetizado por unas enzimas presentes en todas las células a las que se denominan ARN polimerasas. Estas enzimas requieren de ADN como plantilla o molde. El ARN mensajero es el encargado de llevar el mensaje genético (copiado del fragmento de ADN que corresponde a un gen) hasta el sitio de la síntesis proteica: el ribosoma, una organela ubicada fuera del núcleo. Este tipo de ácido nucleico representa aproximadamente el 5 % del total del ARN. El ARN mensajero se forma a partir de ARN nuclear, cuya molécula posee un tamaño muy grande. Para producir el ARN mensajero se utiliza solamente el 20 % del ARN nuclear, el resto es degradado.

Transcripción de la información contenida en una de las cadenas del ADN en ARN mensajero. En el ribosoma se inicia la segunda etapa, la traducción, en la cual la secuencia de bases nitrogenadas del ARN mensajero se "traduce" en la unión secuencial de distintos aminoácidos. Tres nucleótidos (un codón) codifican, por medio de la secuencia de sus bases, un aminoácido determinado. Existen en total 64 codones, 61 de los cuales sirven para codificar aminoácidos y 3 para marcar el cese de la traducción (uracilo-adenina-guanina o UAG, uracilo-adenina-adenina o UAA y uraciloguanina-adenina o UGA). Debido a que existen más codones que aminoácidos esenciales, que son sólo 20, la mayor parte de estas sustancias son codificadas por más de un codón. Los codones que codifican a un mismo aminoácido se parecen entre sí, por ejemplo, el aminoácido alanina es codificado indistintamente por cada uno de los siguientes codones: GCU, GCC, GCA y GCG. Solamente dos aminoácidos, el triptófano y la metionina, son codificados cada uno por un solo codón, que contienen nucleótidos con las bases UGG y AUG respectivamente.

El ARN de transferencia está formado por moléculas de menor tamaño que el ARN mensajero. A medida que el ribosoma “lee” los codones del ARN mensajero, el ARN de transferencia trae los aminoácidos correspondientes. Cada molécula de ARN de transferencia puede unirse a un aminoácido específico y también reconocer el codón apropiado del ARN mensajero para ese aminoácido. El reconocimiento de codones es posible gracias a que cada molécula de ARN de transferencia tiene una secuencia de tres bases, llamada anticodón, que se asocia con el codón del ARN mensajero por apareamiento de bases complementarias. Los aminoácidos se unen en los ribosomas y forman, de acuerdo con su cantidad y el orden en que se hallen dispuestos, las diferentes proteínas del organismo. Es decir que, el orden en que están ubicados los nucleótidos en el ARN mensajero (que a su vez depende de la secuencia del ADN) brinda la información que la célula requiere para conocer el orden en que deben ir unidos los aminoácidos. De esta forma se sintetizan las diferentes proteínas.

Esquema de la síntesis de una cadena polipeptídica en un ribosoma.

Para la traducción también se requiere que los aminoácidos se unan en el orden correcto. Esto lo realizan los ribosomas, organelas formadas por dos unidades distintas, cada una de las cuales contiene varias proteínas y ARN ribosómico. Los ribosomas se unen al extremo del ARN mensajero y lo recorren, lo que permite que los ARN de transferencia descodifiquen el mensaje de manera que los aminoácidos se coloquen en forma adecuada y se unan en la secuencia correcta para formar una proteína. Si por algún motivo como, por ejemplo, agentes químicos o radiaciones entre otras, se produce un cambio en la secuencia de las bases nitrogenadas del ADN se genera así una mutación que puede provocar el cambio de un aminoácido por otro o la ausencia de alguno de ellos. Una secuencia de tres bases, por ejemplo CGA (citosina-guanina-adenina), codifica el aminoácido arginina; si por alguna circunstancia una de las bases se modifica (G pasa a A) el código se altera. Ahora en vez de CGA queda formado CAA. Esta última secuencia de bases codifica un aminoácido distinto, llamado glutamina. De esta manera, si en la cadena de aminoácidos que forman una proteína especifica uno de los constituyentes cambia (arginina es reemplazada por glutamina) la falla modifica la proteína y puede alterar sus propiedades. En algunos casos este cambio puede modificar la organización anatómica o fisiológica del ser vivo. El ARN ribosomal constituye el 80 % del ARN contenido en cada célula. En los ribosomas, este ARN está unido a proteínas. Más del 55 % de la masa de los ribosomas corresponde a ARN ribosomal; el resto a proteínas.