Estructura y principios básicos
Aunque el portador original de la información es el ADN, el código genético se representa tradicionalmente en forma de codones del ARN mensajero (ARNm). La unidad básica de este sistema es el triplete (o codón), que es una combinación de tres nucleótidos.
La capacidad total del código genético es de 64 combinaciones posibles. De estas, la gran mayoría —61 codones— son codificantes (sentido). Se encargan de incorporar uno de los 20 aminoácidos estándar a la cadena proteica: alanina, arginina, asparagina, ácido aspártico, valina, histidina, glicina, glutamina, ácido glutámico, isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina, serina, tirosina, treonina, triptófano, fenilalanina y cisteína.
Los 3 tripletes restantes (UAA, UGA, UAG) no codifican ningún aminoácido. Actúan como signos de puntuación específicos: los codones de parada (codones de terminación), que envían la señal para finalizar la síntesis de proteínas.
Propiedades principales del código genético
El desciframiento del código genético fue uno de los mayores avances biológicos del siglo XX. Hoy en día se distinguen varias propiedades fundamentales de este sistema que garantizan la precisión en la transmisión de la información hereditaria:
- Tripletismo. Cada aminoácido está codificado siempre por una secuencia de tres nucleótidos.
- Degeneración (redundancia). Puesto que hay muchos más codones con sentido (61) que aminoácidos codificados (20), muchos aminoácidos están codificados por dos o más codones. Por ejemplo, existen 4 codones para la glicina y hasta 6 para la serina. La excepción a esta regla la constituyen la metionina y el triptófano; a cada uno de estos aminoácidos le corresponde un único triplete específico.
- Especificidad. A pesar de la redundancia, cada triplete individual codifica estrictamente un único aminoácido determinado y nunca puede codificar otro.
- No solapamiento. Durante la síntesis proteica, la lectura de los codones en el ARNm se realiza de forma estrictamente secuencial. Un mismo nucleótido no puede formar parte simultáneamente de dos codones adyacentes.
- Presencia de signos de puntuación. La traducción está estrictamente regulada: el codón de inicio AUG pone en marcha el proceso de ensamblaje y los codones de parada lo detienen.
- Universalidad. El código es absolutamente idéntico para la gran mayoría de los organismos vivos del planeta, lo que demuestra el origen común de la vida. Las raras excepciones se encuentran únicamente en el ADN mitocondrial y en algunas especies específicas.
El papel del codón de inicio
El codón AUG desempeña un doble papel en la célula. En primer lugar, funciona como el codón de inicio (iniciador): situado al principio mismo del gen, da la orden de arrancar la traducción. En segundo lugar, este triplete es un codón sentido y codifica el aminoácido metionina.
Es importante señalar que si el codón AUG aparece en el centro de un gen y no al principio, pierde su función de señal de inicio y simplemente codifica la incorporación de metionina en la cadena polipeptídica en formación.
Historia del descubrimiento y desciframiento
El camino hacia la comprensión de cómo los ácidos nucleicos controlan la síntesis de proteínas requirió unas dos décadas de intenso trabajo por parte de científicos de todo el mundo:
- En la década de 1950, el físico G. A. Gamow formuló la propuesta teórica de que el sistema debía ser en tripletes. Demostró matemáticamente que para codificar 20 aminoácidos utilizando 4 tipos de nucleótidos era necesario emplear combinaciones de al menos tres elementos.
- En la década de 1960, un grupo de investigadores (F. Crick, S. Brenner, G. Wittmann y otros) confirmó experimentalmente la teoría de Gamow. Demostraron que el código es efectivamente de tripletes y que la molécula de ARNm es leída por la maquinaria celular de forma continua.
- En 1966, los investigadores M. Nirenberg, S. Ochoa y H. G. Khorana completaron el desciframiento definitivo del código genético, estableciendo la correspondencia exacta de todos los tripletes con sentido para los veinte aminoácidos.
Etapas de la expresión génica
El código genético se expresa a través de una compleja cascada de procesos. En los eucariotas, este camino consta de las siguientes etapas:
- Transcripción (síntesis de ARN a partir de una plantilla de ADN).
- Procesamiento (maduración de la molécula de ARN).
- Traducción (ensamblaje directo del polipéptido en el ribosoma).
- Modificaciones postraduccionales de la proteína (adquisición de la configuración funcional por parte de la proteína).
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿En qué estructuras o qué organismos se encuentran excepciones a la propiedad de universalidad del código genético?
Las excepciones a la propiedad de universalidad del código genético se encuentran en el ADN mitocondrial. En la fuente también se indica que existen «algunas otras» excepciones, sin especificar organismos o estructuras concretas.
¿Qué tipos de ARN participan en el proceso de traducción, además del ARN mensajero?
En el proceso de traducción, además del ARN mensajero, participan el ARN de transferencia y el ARN ribosomal.
- El ARN de transferencia posee un anticodón y un aminoácido; en su extremo 3' contiene una secuencia específica —CCA a la que se une el aminoácido.
- El ARN ribosomal forma el centro activo del ribosoma y asegura la interacción entre el ribosoma y el ARNt.
¿Qué enzimas llevan a cabo el proceso de transcripción durante la expresión de la información genética?
El proceso de transcripción es realizado por las enzimas ARN polimerasas, que catalizan la síntesis de ARN moldeada por una cadena de ADN. En las células eucariotas funcionan tres tipos de esta enzima:
- ARN polimerasa I: responsable de la síntesis de los ARN ribosomales (ARNr).
- ARN polimerasa II: sintetiza los ARN mensajeros (ARNm).
- ARN polimerasa III: lleva a cabo la síntesis de los ARN de transferencia (ARNt).
Para recordar fácilmente los tres codones de parada (UAA, UGA, UAG), observe que todos empiezan con Uracilo (U) y constan únicamente de Adenina (A) y Guanina (G).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué significa el término «degeneración» del código genético?
La degeneración, o redundancia, significa que un mismo aminoácido puede estar codificado por varios tripletes diferentes. Esto se debe a que existen 61 codones con sentido y solo 20 aminoácidos.
¿Existen aminoácidos que estén codificados por un solo codón?
Sí, se trata de la metionina (codificada por el triplete AUG) y el triptófano. Para el resto de los aminoácidos existen entre dos y seis codones sinónimos.
¿En qué consiste la propiedad de no solapamiento?
El no solapamiento significa que el marco de lectura se desplaza estrictamente de tres en tres nucleótidos por paso. Un nucleótido no puede ser al mismo tiempo el final del primer codón y el principio del segundo.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de transcripción de la información genética
- Procesamiento y corte y empalme (splicing) del pre-ARNm en eucariotas
- Traducción: iniciación, elongación y terminación
- Estructura y funciones de los ARN de transferencia (ARNt)
- Tipos de modificaciones postraduccionales de las proteínas
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