ARN, Genes, Codones y Anticodones: Transcripción, Traducción y Replicación en Procariotas

Conceptos Clave de Biología Molecular

ARN Transferente (ARNt)

El ARN transferente (ARNt) presenta estructura primaria y secundaria. La estructura primaria está constituida por la secuencia de los ribonucleótidos en la cadena. La secundaria tiene forma de hoja de trébol, debido a la existencia en la molécula de regiones de doble hélice formadas por apareamiento mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias. Los distintos tipos de ARNt se sintetizan en el núcleo y realizan su función en el citoplasma.

El ARNt es el encargado de transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para situarlos sobre el ARNm y formar la cadena polipeptídica de acuerdo con el mensaje genético de este último. Este proceso se basa en cada uno de los diferentes tipos de ARNt, que posee en uno de sus lazos una región denominada anticodón, compuesta por tres nucleótidos específicos que son complementarios de algunos tripletes del ARNm que representan el llamado codón.

Definiciones Fundamentales

• Gen: Un gen es un segmento de ADN (ARN en algunos virus) que constituye la unidad hereditaria de un ser vivo. Funcionalmente es el segmento de ADN con información precisa para dirigir la síntesis de un polipéptido.
• Codón: Un codón es cada grupo de tres nucleótidos del ARN mensajero que codifica para un aminoácido y, durante la traducción, se corresponde con un anticodón del ARN transferente poseedor de tres nucleótidos cuyas bases nitrogenadas son complementarias del codón. El codón también se denomina triplete.
• Anticodón: Un anticodón es un grupo de tres nucleótidos del ARN transferente, cuyas bases nitrogenadas son complementarias de las de un codón del ARNm. El anticodón determina, por tanto, la especificidad de reconocimiento de la codificación durante la traducción.

Transcripción y Traducción

La transcripción y traducción tienen lugar en todas las células. La síntesis de ARN o transcripción constituye la primera etapa de la síntesis proteica o expresión del material hereditario. Consiste en la formación de una molécula de ARN tomando como molde una de las dos hebras del ADN nuclear.

La síntesis de ARN o transcripción necesita:

1. Cadena de ADN que actúe como molde.
2. Ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U.
3. ARN-polimerasas:
   • No necesita cebadores, inicia por sí sola la transcripción.
   • No corrige errores (tasa de error: 10^-5 – 10^-6).
   • Velocidad: 50 nucleótidos/seg.

Proceso de Transcripción

La transcripción consiste en tres procesos generales:

1. Iniciación: La ARN-polimerasa reconoce los centros promotores del proceso. Luego abre la doble hélice para que los ribonucleótidos se unan a la cadena molde.
2. Elongación: La ARN-polimerasa avanza en sentido 3’-5’ y sintetiza el ARN en sentido 5’-3’. La enzima selecciona los ribonucleótidos complementarios.
3. Terminación: La ARN-polimerasa reconoce en el ADN unas señales de terminación que indican el final de la transcripción. En procariontes son secuencias palindrómicas de G, C y T que generan un bucle. En eucariontes la señal de corte es AAUAAA y se añade una serie de 200 nucleótidos, la cola poli-A.

Replicación en Procariotas: Elongación

La ADN polimerasa se encarga de este proceso con una doble función:

• Función polimerasa: Recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’ uniendo los nuevos nucleótidos complementarios en el extremo 3’. La energía necesaria se obtiene de la hidrólisis de los dos grupos fosfato del nucleótido entrante.
• Función exonucleasa: Repara los errores cuando hay nucleótidos mal apareados.

Etapas de la Elongación en la Replicación de Procariotas

Se puede explicar en seis etapas:

1. La primasa sintetiza un cebador en cada hebra de la burbuja de replicación.
2. Las ADN polimerasas comienzan la síntesis de la hebra conductora por el extremo 3’ de cada cebador.
3. La primasa sintetiza un nuevo cebador sobre cada hebra retardada.
4. La ADN polimerasa comienza a sintetizar un fragmento de ADN a partir del nuevo cebador.
5. Cuando la ADN polimerasa llega al cebador de ARN, lo elimina y lo reemplaza por ADN.
6. La ligasa une los fragmentos de ADN.