1) Características del Código Genético
Las características del código genético fueron establecidas experimentalmente por Francis Crick, Sydney Brenner y colaboradores en 1961. Las principales características son:
- El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido.
- El código genético es degenerado: existen más tripletes o codones que aminoácidos, por lo que un aminoácido puede estar codificado por más de un triplete.
- El código genético es no solapado o sin superposiciones: un nucleótido pertenece a un único triplete.
- La lectura es «sin comas»: la lectura de los tripletes se realiza de forma continua, sin espacios en blanco.
- El código genético nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido, con la principal excepción del código genético mitocondrial.
2) Importancia
El código genético, casi siempre correspondiente a la molécula de ADN (aunque en organismos primitivos puede ser ARN), es fundamental. Es una gran molécula que contiene genes, cada uno de los cuales puede servir para crear una parte del organismo. En términos simples, existen genes para la formación de brazos, ojos, etc. Los caracteres evidentes, como el color de piel o el tipo de cabello, son determinados por los genes. Estos caracteres pueden ser debidos a genes «dominantes», como el color oscuro del iris, que es dominante sobre los colores claros. Una falla en el ADN, o genes defectuosos, pueden provocar enfermedades genéticas. La posibilidad de sufrir estas enfermedades se potencia si los progenitores son genéticamente muy próximos, razón por la cual se objeta el incesto.
3) Transcripción y Traducción del Mensaje
La biosíntesis de las proteínas comienza cuando un cordón de ARN, con la ayuda de enzimas, se forma frente a un segmento de uno de los cordones de la hélice del ADN. El ARN se forma a lo largo del cordón del ADN siguiendo la regla del apareamiento de bases, con la excepción de que en el ARN el uracilo sustituye a la timina. El cordón de ARN, una vez completado, lleva una transcripción fiel del mensaje del ADN y se traslada al citoplasma, donde se encuentran los aminoácidos, enzimas especiales, moléculas de ATP, ribosomas y moléculas de ARN de transferencia.
En el citoplasma, la molécula de ARN se une a un ribosoma. Cada tipo de ARNt se engancha por un extremo a un aminoácido particular, proceso que implica una enzima especial y una molécula de ATP. La traducción es el proceso por el cual la información contenida en el ARN dirige la secuencia en que deben unirse los aminoácidos para la síntesis de proteínas.
A medida que el cordón de ARN se desplaza por el ribosoma, la siguiente molécula de ARNt con su aminoácido se sitúa en su lugar. La primera molécula de ARNt se desengancha del ARN, y la energía de enlace que la mantenía unida al aminoácido se utiliza para formar el enlace peptídico entre los dos aminoácidos. Las moléculas de ARNt pueden reutilizarse varias veces, mientras que el ARN mensajero tiene una vida más breve.
De esta manera, los cromosomas bacterianos mantienen un control rígido de las actividades celulares, evitando la producción de proteínas anormales.
Descifrando el Código
La existencia del ARN fue postulada en 1961 por Francois Jacob y Jacques Monod. Marshall Niremberg comprobó la hipótesis del ARN añadiendo estratos brutos de ARN de diversas fuentes celulares a extractos de E.coli, que contenían aminoácidos, ribosomas, ATP y ARNt. Todos estos extractos estimulaban la síntesis proteínica.
El código parecía tener un lenguaje universal. Niremberg razonó que si E.coli podía leer y traducir un mensaje extraño, podría leer un mensaje sintético. Utilizó una molécula de ARN construida a base de un solo ribonucleótido repetido.
Niremberg, Ochoa y colaboradores elaboraron posibles códigos para todos los aminoácidos utilizando ARN sintético. Actualmente, se han identificado 61 de las 64 combinaciones posibles de trinucleótidos. Los tres restantes se consideran signos de puntuación, indicando el inicio o final de un mensaje concreto. Dado que 61 combinaciones codifican 20 aminoácidos, existen cordones «sinónimos».
4) La Síntesis de Proteínas
La síntesis de proteínas o traducción ocurre en los ribosomas del citoplasma celular. Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia (ARNt), específico para cada uno, y llevados hasta el ARN mensajero (ARNm). El codón del ARNm y el anticodón del ARNt se aparean por complementariedad de bases, situando los aminoácidos en la posición correcta.
Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARNm queda libre y puede ser leído de nuevo. Es frecuente que antes de que finalice una proteína, otra comience, utilizando la misma molécula de ARNm simultáneamente por varios ribosomas. Los ARNt desempeñan un papel central en la síntesis de proteínas.
La síntesis proteica tiene lugar en el ribosoma, que se arma en el citosol a partir de dos subunidades ribonucleoproteicas del nucléolo. En el ribosoma, el ARN mensajero (ARNm) se traduce en una proteína, con la intervención de los ARN de transferencia (ARNt). El trabajo de los ARNt es tomar los aminoácidos del citosol y conducirlos al ribosoma en el orden marcado por los nucleótidos del ARNm, que son los moldes del sistema.