El Código Genético Desvelado: De Secuencias de ADN a la Síntesis de Proteínas

El Código Genético: Conceptos y Descubridores

Investigadores Clave en el Desciframiento

El desciframiento del código genético, es decir, la tarea de averiguar cómo la molécula de ADN con sus cuatro bases nitrogenadas puede dirigir la síntesis de proteínas organizando la disposición de los aproximadamente 20 aminoácidos (AA) que las conforman, fue un hito científico. Los investigadores fundamentales que lograron relacionar cada triplete de bases (codón) con su respectivo aminoácido incluyen a:

• Marshall Nirenberg
• Heinrich Matthaei
• Har Gobind Khorana
• Francis Crick

Conceptos Fundamentales del Código Genético

¿Qué es un Codón?

Un codón es un triplete de bases nitrogenadas en la molécula de ARN mensajero (ARNm) que codifica para un aminoácido específico o una señal de terminación durante la síntesis de proteínas.

¿Qué es un Anticodón y dónde se ubica?

El anticodón es una secuencia de tres nucleótidos adyacentes en una molécula de ARN de transferencia (ARNt). Estos tres nucleótidos son complementarios a los tres nucleótidos de un codón específico en una molécula de ARN mensajero (ARNm).

¿Cómo se enlazan entre sí el codón y el anticodón?

Se enlazan mediante puentes de hidrógeno, siguiendo las reglas de apareamiento de bases complementarias (Adenina con Uracilo, Guanina con Citosina).

Combinaciones Posibles de Bases

Considerando las cuatro bases nitrogenadas (A, U, G, C en el ARN) y que los codones son tripletes, el número de combinaciones diferentes posibles que se podrían formar es de 4³ = 64 combinaciones.

Péptidos y Proteínas

¿A qué se llama péptido y en qué se diferencia de una proteína?

Un péptido está formado por la unión de dos o más aminoácidos mediante enlaces peptídicos. Las proteínas son polipéptidos más largos y complejos, generalmente constituidos por 50 o más aminoácidos (el texto original menciona 100 o más), que adoptan una estructura tridimensional específica para ser funcionales.

Justificación de los Tripletes Sobrantes y Degeneración del Código

Si hay más combinaciones de tripletes (codones) que aminoácidos constituyentes de proteínas, ¿cómo se justifican los tripletes sobrantes?

Esto se justifica porque varios aminoácidos pueden ser codificados por más de un codón. Es decir, existen aminoácidos que cuentan con más de una combinación de bases que los especifican.

¿Por qué se dice que el código genético es Degenerado?

Se dice que el código genético es degenerado (o redundante) porque un mismo aminoácido puede ser codificado por varios tripletes (codones) distintos. Algunos aminoácidos pueden ser especificados hasta por seis codones diferentes, mientras que otros, como la metionina y el triptófano, son codificados por un solo codón.

La esencia del código genético radica en que distintas combinaciones de las cuatro bases nitrogenadas son específicas para cada aminoácido.

Tripletes sin Sentido (Codones de Terminación)

¿Qué es un triplete sin sentido y cuál es su función?

Un triplete sin sentido, también conocido como codón de terminación o codón de parada (stop codon), es un codón que no codifica para ningún aminoácido. Su función es crucial: señalar el final del mensaje genético, indicando la terminación de la síntesis de la cadena polipeptídica.

Teoría del Código con Superposición de Bases (Descartada)

Una hipótesis temprana, propuesta por George Gamow, sugería que el código genético podría tener superposición de bases. Esto implicaría que cada base nitrogenada podría participar en la formación de hasta tres codones distintos, siendo leída tres veces en diferentes marcos de lectura ("el sujiere que cada base puede participar en 3 lecturas distintas, es decir una base puede ser leida 3 veces en 3 diferentes formas"). Sin embargo, esta idea fue rechazada porque se demostró experimentalmente que los codones se leen de manera secuencial y sin solapamiento; es decir, ningún triplete comparte bases con el que le antecede ni con el que le precede en el marco de lectura principal ("ningún triplete comparte bases con la que antecede si no con el que precede").

Codón de Inicio

El código que indica el inicio de la síntesis de proteínas es el codón AUG.

• Anticodón correspondiente en el ARNt iniciador: UAC.
• Aminoácido que comprende (codificado por AUG): Metionina (en eucariotas) o formilmetionina (en procariotas).

Universalidad del Código Genético

¿A qué se refiere la universalidad del código genético?

La universalidad del código genético se refiere a que, con muy pocas excepciones, el mismo código genético (es decir, la misma correspondencia entre codones y aminoácidos) se aplica a la gran mayoría de los organismos, desde bacterias hasta plantas y animales. Esto sugiere un origen evolutivo común para toda la vida en la Tierra. El texto original menciona que "se aplica a las dos ramas, animal y vegetal, aunque estuvieron distantemente separados en la escala evolutiva" (corregido de "escala auditiva").

El Fenómeno de Bamboleo (Wobble) de Francis Crick

¿A qué llamó Francis Crick "Bamboleo"?

Francis Crick propuso el fenómeno de bamboleo (wobble) para explicar la flexibilidad en el apareamiento de bases entre la tercera base de un codón del ARNm y la primera base del anticodón del ARNt. Esta flexibilidad permite que una misma molécula de ARNt pueda reconocer y unirse a más de un codón que difiera únicamente en su tercera base, sin necesidad de que el ARNt lea solo las dos primeras bases para determinar el aminoácido, como sugería la explicación original ("fenómeno mediante el cual el arn-t con leer las 2 primeras bases nitrogenadas de una vez codifica el aminoácido correspondiente"). El bamboleo reduce el número de ARNt necesarios para traducir todos los codones.

De Aminoácidos a Proteínas: Niveles de Estructura

Las proteínas cuentan con cuatro niveles jerárquicos de estructura: primaria (1^aria), secundaria (2^aria), terciaria (3^aria) y cuaternaria (4^aria).

¿De qué manera se van conformando cada una de estas estructuras?

• Estructura Primaria (1^aria): Es la secuencia lineal y específica de aminoácidos que compone la cadena polipeptídica. Esta secuencia está determinada genéticamente y es fundamental, ya que dicta los niveles superiores de estructura. ("Las proteínas tienen una estructura 1ria la secuencia aminoácidos que la compone")
• Estructura Secundaria (2^aria): La cadena polipeptídica (estructura primaria) se pliega localmente en patrones regulares debido a los puentes de hidrógeno formados entre los átomos del esqueleto del enlace peptídico (no las cadenas laterales). Las formas más comunes son la hélice alfa y la lámina beta. ("esta estructura local se pliega formando la estructura 2aria")
• Estructura Terciaria (3^aria): Describe el plegamiento tridimensional completo y la forma global de una única cadena polipeptídica. Resulta del plegamiento de las estructuras secundarias sobre sí mismas y de las interacciones entre las cadenas laterales (grupos R) de los aminoácidos (incluyendo puentes disulfuro, interacciones hidrofóbicas, puentes de hidrógeno, interacciones iónicas). Es a este nivel que una proteína de una sola cadena polipeptídica se vuelve funcional. El texto original menciona de forma simplificada: "La 3aria: se enrrosca de nuevo".
• Estructura Cuaternaria (4^aria): Se presenta solo en proteínas compuestas por más de una cadena polipeptídica (también llamadas subunidades). Describe el ensamblaje y la disposición espacial de estas subunidades para formar una proteína funcional compleja. El texto original alude a esto al mencionar: "algunas proteínas ... están conformadas por mas de una cadena péptica al unirse varias cadenas y conformar la estructura la proteína se vuelve funcional."