La expresión génica.
En esta segunda publicación del tema 5 vamos a ver el punto 3 del libro.
Tras estudiar los dos tipos de ácidos nucléicos (ADN y ARN) ahora ya sabemos que el ADN lleva la información genética (los genes) y que a partir de él se fabrican las proteínas pero que por sí mismo no es capaz de interaccionar con las estructuras celulares que actúan de "fábricas" de las proteínas (porque el ADN está en el núcleo y no puede salir de allí y las fábricas de proteínas, que son los ribosomas, están en el citoplasma) por lo que necesita el ARN para “ayudarle” mediante los procesos de transcripción y la traducción que vamos a ver en esta publicación.
Se llama expresión génica al proceso por el cual los organismos transforman en proteínas la información contenida en los ácidos nucleicos.
¿Qué es una proteína?
Antes de entrar en detalle sobre cómo el ADN y el ARN realizan la síntesis o fabricación de proteínas vamos a ver qué es una proteína.
Las proteínas son macromoléculas que realizan diferentes funciones o trabajos en el cuerpo humano. Están formadas por "ladrillos" que se llaman aminoácidos cuya combinación da lugar a las distintas proteínas. Los aminoácidos se unen formando péptidos y los péptidos, proteínas.
Existen alrededor de 20 tipos de aminoácidos que se clasifican en esenciales (porque el cuerpo humano no es capaz de fabricarlos y deben tomarse con los alimentos) y no esenciales (porque el cuerpo los fabrica).
*La histidina y arginina son esenciales solamente durante la fase de crecimiento y en mujeres embarazadas..
Para que os hagáis una idea de las funciones y la importancia de las proteínas debéis saber que los músculos están formados esencialmente por proteínas, el pelo también, las hormonas son proteínas, la saliva está llena de proteínas, la sangre coagula por la acción de ellas también…
En el siguiente vídeo podemos repasar los conceptos de aminoácido, proteína, ADN y ARN y la relación entre ellos.
¿Qué tipos de ARN existen?
Para desarrollar los conceptos de transcripción y traducción, debemos conocer que existen varios tipos de ARN:
La transcripción
Es el proceso en el que se sintetiza una molécula de ARN mensajero (ARNm) tomando como molde un fragmento de ADN. Este proceso tiene lugar en el núcleo de la célula y el ARNm sale al citoplasma a través de los poros de la membrana nuclear.
El ADN está en el núcleo celular de las células eucariotas, pero aunque contiene la información necesaria para fabricar proteínas y enzimas, éstas se sintetizan en el citoplasma. Como el ADN no puede salir del núcleo, tiene que haber una molécula intermediaria que transmita la información de un trozo de la cadena de ADN, atraviese la membrana nuclear y llegue al citoplasma, donde se fabrican las proteínas. El ARNm o ARN mensajero es la molécula que se encarga de copiar la información del ADN del núcleo y llevarla hasta el citoplasma, más concretamente a los ribosomas para poder sintetizar las proteínas.
Por lo tanto la transcripción o síntesis de ARN consiste en la formación de una molécula de ARNm cuya secuencia de bases nitrogenadas es complementaria a la secuencia de bases nitrogenadas de una de las dos cadenas de ADN que forma la doble hélice. Es decir:
- Si la base nitrogenada en el ADN es una C (citosina), la complementaria en el ARNm es un G (guanina).
- Si la base nitrogenada en el ADN es una G (guanina), la complementaria en el ARNm es un C (citosina).
- Si la base nitrogenada en el ADN es una T (timina), la complementaria en el ARNm es un A (adenina).
- Si la base nitrogenada en el ADN es una A (adenina), la complementaria en el ARNm es el U (uracilo). Recuerda que el ARN tiene U (uracilo) en lugar de T (timina).
Este ARNm contiene la información necesaria para sintetizar la proteína en el citoplasma.
Los pasos de la transcripción son:
1. Se abre la doble hélice del ADN.
2. Los nucleótidos complementarios se sitúan enfrente de una de las dos cadenas (cadena molde).
3. Solamente se copia una de las dos cadenas de ADN
4. Se obtiene una cadena de ARN con una secuencia de bases complementaria a la del ADN.
5. El ARNm recién formado saldrá del núcleo celular.
La traducción y el código genético
Una vez en el citoplasma, el ARNm se unirá a los ribosomas para que se realice la traducción del ARN a proteínas.
Pero el ARN está escrito en un "lenguaje de nucleótidos", de sólo cuatro bases nitrogenadas (A, U, C, G), y las proteínas necesitan un "lenguaje de 20 aminoácidos".
El paso de un lenguaje a otro (la traducción) se realiza gracias a un código, el código genético, en el que se relaciona la secuencia de bases nitrogenadas del ARNm y la secuencia de aminoácidos de la proteína.
El código genético, en cuyo descifrado participó en 1955 el español Severo Ochoa, es la relación que determina qué aminoácido le corresponde a cada tres bases nitrogenadas del ARNm.
- Cada tres bases sucesivas del ARNm forma un triplete o codón que determinan un aminoácido de la nueva proteína que se va sintetizar.
- Un mismo aminoácido puede ser codificado por más de un codón.
- Como hay 20 aminoácidos y cuatro bases nitrogenadas (A,C,G,U) hay 64 codones distintos (agrupaciones de 3 en 3 bases), de los que 61 forman aminoácidos (siendo uno de ellos el que indica siempre el inicio de la traducción y además codifica para meteonina, ver cuadro de abajo) y tres indican finalización de traducción de la proteína.
- Es una secuencia lineal de bases nitrogenadas.
- Es un código universal, en todas las especies los mismos tripletes codifican para los mismos aminoácidos, no en vano todos los organismos del planeta tienen un origen común.
En esta tabla se puede ver la relación entre cada codón y el aminoácido que codifica. Por ejemplo, el codón o triplete UUU se traduce en el aminoácido Phe que si lo buscamos en la tabla de abreviaturas de abajo es Fenilalanina. En verde se señala el codón de inicio y en rojo los de finalización.
Abreviaturas de los 20 aminoácidos
La traducción es, por lo tanto, el mecanismo de síntesis de una proteína a partir de la información contenida en el ARNm y tiene lugar en los ribosomas.
Los ribosomas "leen" el ARNm en grupos de tres en tres nucleótidos llamados codones. El ribosoma va recorriendo el ARNm traduciendo cada codón al aminoácido correspondiente, pero necesita la ayuda de otro ARN, el ARNt o ARN de transferencia. Cada ARNt está unido a un aminoácido específico, el correspondiente a cada triplete de ARNm. El ARNt tiene un triplete, llamado anticodón, que es el que se une al codón del ARNm.
Así, la secuencia de bases del ARNm es la que establece el orden en el que se van añadiendo aminoácidos a la cadena peptídica que formará la proteína.
Los aminoácidos que van llegando, unidos al ARNt, se unen mediante enlaces peptídicos formado la proteína.
Los pasos de la traducción serían:
1. El ARNm sale del núcleo con la información copiada del fragmento de ADN.
2. El ARNm se sitúa sobre los ribosomas.
3. El ARNt transporta los aminoácidos que están dispersos por el citoplasma hasta los ribosomas según el órden indicado en el mensaje del ARNm.
4. Los ribosomas recorren la cadena de ARNm y van uniendo aminoácidos en el orden adecuado, según la secuencia de bases nitrogenadas: el ARNm es leído por los ribosomas, que lo traducen en una proteína.
5. La proteína formada se libera del ribosoma.
Por último, para repasar todo lo visto hasta ahora, puedes ver este vídeo donde se explica todo el proceso de síntesis de proteínas.
TAREA DE ESTA PARTE DEL TEMA
- Lee la publicación completa intentando entender todo lo que en ella se explica y visualiza los vídeos.
- Toma tus propios apuntes o haz un resumen de esta publicación.
- Haz los siguientes ejercicios del libro: 11, 12, 16, 20 y 21.
- Si tienes dudas déjalas en comentarios y las resolveré para tod@s.
Deberéis entregar esta tarea en AULES bien mediante una foto a vuestro cuaderno o subiendo el archivo si la habéis hecho en formato digital.
Fecha límite de entrega viernes 3 de abril. Posteriormente subiré en AULES las soluciones a los ejercicios para que los podáis autocorregir.
Feliz semana!!
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