En materias como biología, los detalles de un fenómeno o proceso… …se pueden comprender mejor si se exponen de manera lógica, transitando oportunamente… …de lo abstracto a lo concreto; o viceversa. Todo en un contexto coherente Haré un esfuerzo por lograr lo anterior exponiendo de manera básica el proceso… de transcripción del ADN y la traducción o síntesis de proteínas Empecemos a explicar este tema por lo que sabemos… …sabemos que el ADN contiene instrucciones para construir un ser vivo, ¿cierto? Pero… ¿cómo se convierte el ADN en un ser vivo? Los detalles al respecto abruman incluso a los científicos, sin embargo… …el principio fundamental es el siguiente: Un fragmento del ADN se copia o transcribe en una molécula llamada ácido ribonucleico o ARN para abreviar… es a partir de esta copia que se sintetizan o producen las proteínas Las proteínas son como los bloques básicos con los que se construye un ser vivo… como el gato Wally, o como tú o como yo La copia o transcripción del ADN en ARN se realiza en el núcleo celular… …en el núcleo con membrana de la célula eucariota y en el núcleo sin membrana de la célula procariota… …pero la traducción o síntesis de proteínas sucede en una estructura celular llamada ribosoma Aquí apreciamos un par de ribosomas en el citoplasma Parecido quizá a una bellota, el ribosoma se compone de dos partes: una menor y otra mayor Aquí hay un montón de ribosomas en la célula procariota El ADN se aloja en el núcleo y se organiza en cromosomas como el de esta célula eucariota Por razones que no voy a enumerar aquí… …el ADN del núcleo no puede pasar directamente al citoplasma… …pero los fragmentos de ADN transcritos en forma de ARN sí pueden salir del núcleo… … y llevar la información o mensaje al citoplasma Está muy claro por qué a este ácido ribonucleico se le llama ARN mensajero o ARNm A diferencia del ADN que se compone de dos hebras, el ARN es una molécula de una sola hebra o cadena de nucleótidos Recordemos que cada nucleótido de ADN está formado por un azúcar desoxirribosa… …una base nitrogenada y un grupo fosfato La desoxirribosa es un azúcar de 5 átomos de carbono Los estoy señalando con el indicador láser En química numeramos estos carbonos a partir del que se une a la base nitrogenada ¿Ves? Tenemos 5 El quinto y tercer carbono son dos extremos importantes… A estos extremos se les llama 5 prima fosfato y 3 prima hidroxilo He aquí el esquema de un nucleótido. Tiene sus extremos cinco prima fosfato y tres prima hidroxilo En estos extremos se encadenan otros nucleótidos para formar una hebra del ADN De esta forma, tenemos una hebra en sentido 5 prima – 3 prima Por su estructura molecular la otra hebra de ADN forzosamente tendrá… …un sentido inverso. Las hebras del ADN son antiparalelas Para copiar un fragmento de ADN en forma de ARN, basta con usar… …una de las hebras del primero como molde El ARN forma sus nucleótidos con un azúcar ribosa …y por esta razón –molecular– una de sus cuatro bases nitrogenadas difiere a las del ADN El ARN emplea el uracilo como base nitrogenada en lugar de la timina del ADN Pero ambas bases son, digamos… equivalentes Además del número de hebras, ahora conoces otras diferencias moleculares entre el ADN y el ARN Te he expuesto algunos conceptos preliminares
Transcripción del ARN mensajero
Pero, ¿cómo se sintetiza el ARN mensajero a partir de una hebra molde de ADN? El proceso de transcripción es más complejo en células eucariotas que en células procariotas… …pero para simplificarlo, lo explicaré de manera general… …. es decir, con los puntos esenciales válidos en ambos casos En la transcripción siempre hay una enzima ARN-polimerasa… …que se desplaza en dirección 3 prima-5 prima sobre la hebra molde Espero que ahora tenga más sentido… por qué primero te expliqué qué diablos era eso de «3 prima-5 prima» En su recorrido por la hebra molde, la ARN-polimerasa construye la hebra del ARN mensajero ¿Cómo lo hace? ¡No te preocupes! Aquí te lo mostraré Te prometo que ya viene la explicación, es que me engolosiné con la musiquita… …y la enzima bailadora. Pero antes, te advierto que esta enzima puede formar… …diferentes tipos de ARN Todos estos tipos de ARN son importantes para construir seres vivos a partir de proteínas Pero en la transcripción, el protagonista es el ARN mensajero La trascripción o formación de ARN mensajero tiene tres etapas: iniciación elongación y terminación La iniciación consiste en indicar a la ARN-polimerasa en qué punto de la secuencia… de ADN debe iniciar la transcripción o síntesis de ARN Existen secuencias de bases nitrogenadas –en el ADN– llamadas centros promotores que… …que indican a esta enzima donde iniciar la transcripción o copia en forma de ARN A continuación, ¡veámoslo con más detalle! La ARN-polimerasa se une a estos centros promotores y forma una burbuja… …de transcripción, donde –en cooperación con otras enzimas– comienza… …a desenrollar parcialmente la molécula del ADN Aquí vemos las hebras desenrolladas en la burbuja de transcripción y he agregado las letras de cada base nitrogenada… …para representarlas mejor Recordemos que en el ADN cada una de las bases nitrogenadas de una hebra hace pareja con una base específica de la otra En el ADN las parejas siempre son adenina y timina; guanina y citosina Las bases se unen a través de puentes de hidrógeno, pero en la transcripción… …estos se rompen por la acción enzimática En la burbuja de transcripción se construye la cadena única de ARN… …en sentido inverso a la del molde, es decir… …en una dirección de 5 prima a 3 prima, dado que es una especie de negativo de la hebra molde de ADN En la etapa de iniciación, la ARN polimerasa ensambla los primeros ribonucleótidos o nucleótidos de ARN… …porque usa ribosa –recuerden– y éstos se encuentran por allí en el núcleo La enzima selecciona aquellos que correspondan… a cada una de las base nitrogenadas del molde Antes expliqué que en el ARN el uracilo sustituye a la timina… …esto significa que cuando la ARN-polimerasa encuentra una adenina en la hebra molde… …coloca un ribonucleótido que tenga uracilo en la hebra del ARN Cuando hay suficientes ribonucleótidos y la cadena de ARN no se rompe… … la ARN-polimerasa se libera del promotor… …y sucede la elongación En esta fase, la ARN-polimerasa continúa su recorrido por la hebra molde mientras ensambla… …de igual forma el resto de ribonucleótidos En la parte posterior de la burbuja de transcripción, la hebra molde de ADN… …se reúne de nuevo con su compañera original para volver a… …formar la doble hélice, como si fuera el extremo de un «cierre» La transcripción continúa hasta que la ARN-polimerasa se topa con una señal de terminación en el ADN… …entonces la burbuja de transcripción se… …desmonta y se liberan la ARN-polimerasa y el ARN mensajero recién formado
Traducción del ARN mensajero
¿Y ahora qué sucede con el ARN mensajero? El ARN mensajero lleva esta información a los ribosomas Los ribosomas utilizan el ARN mensajero… …para sintetizar proteínas en cooperación con el ARN de transferencia El mensaje del ARN está cifrado… …en el famoso código genético, que es como un lenguaje biológico… Las –entre comillas– palabras del código genético están cifradas en una… …secuencia de bases nitrogenadas Para formar una palabra de este código se requiere un mínimo de tres bases nitrogenadas A esta unidad de tres bases nitrogenadas o triplete se le llama «codón» En la síntesis de proteínas un codón se puede traducir en un aminoácido o en una señal de inicio… …o terminación del proceso de traducción Varios tripletes o codones pueden codificar el mismo aminoácido y por eso se dice que hay codones sinónimos La traducción se inicia con la unión del ARN mensajero al ribosoma… …a partir de un triplete o codón de iniciación que usualmente es adenina, uracilo y guanina… …y que también se traduce en el aminoácido «metionina» Observa que el ribosoma abarca dos codones del ARN mensajero que se van a… …acoplar a dos ARN de transferencia El ARN de transferencia es –digamos– como una pieza de rompecabezas En un extremo coincide con un codón del ARN mensajero… …y en el otro lleva un aminoácido específico Es así: un transporte de aminoácidos Cada aminoácido que transporta el ARN de transferencia se une o encadena con el siguiente… mediante un enlace peptídico Cuando eso ocurre el ARN de transferencia que lo transportó… …queda libre y puede ser utilizado para transportar el mismo tipo de aminoácido …en otra síntesis de proteínas Observamos como el proceso continúa y se siguen encadenando o enlazando… …aminoácidos transportados por el ARN de transferencia El ribosoma hace un recorrido por los codones del ARN mensajero en el… …sentido 5 prima-3 prima El proceso de traducción terminada hasta topar con un… …codón de finalización al que no le corresponde ningún aminoácido, es decir… …no se traduce en ningún aminoácido sólo es una señal de fin En este punto el ribosoma se separa del ARN mensajero y también la cadena de… …aminoácidos queda libre. Y así termina el proceso de traducción o síntesis… …porque una proteína es una cadena larga de aminoácidos que está plegada… o doblada ¡Bien! Has llegado al final de este vídeo. Si tienes dudas con algo de lo expuesto… …puedes regresar al vídeo, repetirlo o pausarlo cuando lo necesites… …mi exposición ha sido general y básica. Para profundizar y abarcar más detalles …se requiere tu participación. Por ejemplo, puedes investigar las… …diferencias de estos procesos en células eucariotas y procariotas… …otros factores o enzimas que participan en la transcripción o la traducción y que no… …incluí en el vídeo, así como los 20 aminoácidos principales que componen… …las proteínas y los codones que los codifican. Espero haber sido de ayuda ¡Nos vemos en otra oportunidad!