Proceso de Transcripción y Traducción del ADN: Diferencias entre Eucariotas y Procariotas

1- Transcripción de la Información del ADN

El ADN se encuentra en el núcleo de la célula, mientras que la síntesis de proteínas ocurre en el citoplasma. Por lo tanto, la información del ADN debe transcribirse a una molécula de ARNm. En el núcleo, se sintetizan el ARNr (ribosómico) y el ARNt (transferencia), ambos esenciales para la síntesis de proteínas.

Transferencia en Eucariotas

Para cada gen, solo una de las dos cadenas del ADN se transcribe. Este proceso es catalizado por una enzima llamada ARN polimerasa.

INICIACIÓN

La ARN polimerasa reconoce una señal promotora, se une a este promotor y abre la doble hélice del ADN.

ELONGACIÓN

Se produce la adición de ribonucleótidos para formar el ARN, en dirección 5' -> 3'. Después de aproximadamente 30 nucleótidos, se añade en el extremo 5' la metil-guanosin-P, que tiene una señal de reconocimiento para la lectura y una función protectora frente a las exonucleasas.

TERMINACIÓN

La ARN polimerasa reconoce señales de terminación que indican el final de la transcripción. Una vez finalizada la síntesis de ARN, se añade una cola de PoliA en el extremo 3' por la enzima PoliA-polimerasa, interviniendo en el proceso de maduración del ARN.

MADURACIÓN DEL ARN TRANSCRITO

1. El ARNm precursor contiene exones e intrones, por lo que es necesario eliminar los intrones.
2. En el proceso de maduración, un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones.
3. Las ARN ligasas unen los exones, formando el ARN maduro. Este proceso se realiza en presencia de una enzima.
4. El ARNm maduro pasa al hialoplasma.

Transcripción en Procariotas: Diferencias con Eucariotas

• En procariotas, el ARNm no presenta caperuza ni cola de PoliA.
• No presenta intrones, por lo que no requiere un mecanismo de maduración.
• Solo existe una ARN polimerasa.
• El ARNm transcrito contiene información para varias proteínas.

5. Traducción o Síntesis de Proteínas

5.1 El Código Genético

El ARNm tiene una estructura primaria complementaria a una de las cadenas de ADN. La disposición de las bases en el ARNm es la que codifica la secuencia de aminoácidos en la proteína. Los aminoácidos en las proteínas están codificados por tripletes de bases nitrogenadas consecutivas en la cadena de ARNm, a partir de la secuencia de iniciación AUG. Cada secuencia de tres bases del ARNm que corresponde a un aminoácido se denomina codón.

Características del Código Genético

• Universal: Es el mismo en casi todos los organismos.
• Degenerado: Existen 64 codones o combinaciones de tres bases y solo 20 aminoácidos, por lo que varios tripletes pueden codificar para un mismo aminoácido.
• Tres codones no codifican ningún aminoácido y se denominan codones de terminación o stop (UAA, UAG, UGA), marcando el final de la proteína.
• AUG codifica el inicio de la región que se va a traducir y corresponde al aminoácido metionina (Met). Todas las proteínas comienzan con Met.
• No presenta imperfecciones: ningún codón codifica más de un aminoácido. No existen comas ni espacios, y la lectura se realiza en sentido 5' -> 3'.

5.2 Traducción

La traducción es el proceso de síntesis de una proteína. Para que se realice, se necesitan ribosomas, ARNm, aminoácidos, ARNt, enzimas y energía.

A) Activación de los Aminoácidos

Consiste en la unión de los aminoácidos al ARNt que les corresponde. Dos zonas son importantes para su función: el anticodón (tres bases complementarias al codón del ARNm) y el extremo 3'. La unión del aminoácido al ARNt la realiza la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa.

B) Iniciación

C) Elongación

Consiste en la alargación de la cadena proteica.

D) Terminación

El ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm hasta que llega a un codón de terminación (UAA, UAG, UGA), donde no codifica para ningún aminoácido. Se necesitan factores de terminación que hacen que la peptidil transferasa tenga otra actividad y separe por hidrólisis la cadena peptídica formada.

5.3 Regulación de la Expresión Genética

Aunque todas las células de un organismo pluricelular poseen la misma información genética, no todos los genes se expresan al mismo tiempo. Muchos genes no se expresan nunca, y otros lo hacen en determinados momentos.

Regulación en Procariotas

• A) Regulación de la actuación del operón lac:
• B) Regulación de la actuación de operones reprimibles: Existen operones donde el represor se sintetiza de forma inactiva. Los genes estructurales se transcriben, dando lugar a una proteína. Cuando los niveles de proteína son elevados, se une al represor, activándolo y haciendo que se una al operador, impidiendo la transcripción de los genes estructurales.

Regulación en Eucariotas

En eucariotas, existe una regulación hormonal. Las hormonas esteroides actúan como mensajeros químicos y controlan la expresión genética. La hormona atraviesa la membrana plasmática, se une a una proteína específica, y el complejo hormona-receptor entra en el núcleo, asociándose a la cromatina y activando la transcripción de determinados genes.