El Viaje del ADN a la Proteína: Un Vistazo a la Transcripción y Traducción
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Transcripción: El Primer Paso de la Expresión Génica
La transcripción es el proceso fundamental mediante el cual la información genética contenida en el ADN se copia en una molécula de ARN. Este proceso vital para la expresión génica se divide en tres fases principales:
Iniciación
La transcripción se inicia cuando la ARN polimerasa reconoce y se une a una región específica de la molécula de ADN, denominada promotor. Este promotor se localiza inmediatamente antes de la secuencia de ADN que se va a transcribir y posee una secuencia de bases característica. La unión de la ARN polimerasa al promotor provoca la separación de las dos cadenas de la doble hélice del ADN, permitiendo así el inicio de la síntesis de una cadena de ARN a través de la incorporación de ribonucleótidos.
Elongación
Esta fase consiste en la adición secuencial de ribonucleótidos, catalizada por la ARN polimerasa. De las dos cadenas de la molécula de ADN, solo una de ellas se transcribe; esta se conoce como cadena molde o antisentido. La cadena que no se transcribe se denomina cadena no molde o codificante. Durante la elongación, la ARN polimerasa se desplaza a lo largo de la cadena molde en dirección 3'→5', "leyendo" la secuencia de bases. Selecciona el ribonucleótido que posee una base nitrogenada complementaria a la del ADN y lo incorpora a la cadena de ARN en crecimiento mediante la formación de un enlace fosfodiéster. En consecuencia, el crecimiento de la cadena de ARN siempre ocurre en dirección 5'→3'.
Terminación
La síntesis de ARN finaliza cuando la ARN polimerasa alcanza una secuencia específica en la molécula de ADN, conocida como secuencia de terminación. En este punto, la cadena de ARN se disocia del ADN y de la enzima. Consecuentemente, la ARN polimerasa se libera del ADN y la molécula de ADN recupera su conformación original de doble hélice.
Traducción: La Síntesis de Proteínas
La traducción es el proceso por el cual la información genética codificada en el ARNm se utiliza para sintetizar proteínas. Este complejo mecanismo celular también se divide en tres fases:
Iniciación
El proceso de traducción se inicia con la unión de la subunidad menor del ribosoma a la molécula de ARNm, específicamente a la altura del codón de inicio AUG. A continuación, se establecen puentes de hidrógeno entre el codón AUG y el anticodón UAC del ARNt que transporta el aminoácido metionina. Este conjunto se denomina complejo de iniciación. Posteriormente, se incorpora la subunidad grande del ribosoma, de modo que el ARNtMet se posiciona en el sitio P del ribosoma.
Elongación
La elongación comienza con la incorporación al sitio A de un segundo aminoacil-ARNt, cuyo anticodón es complementario al segundo codón del ARNm. La enzima peptidil transferasa cataliza la formación de un enlace peptídico entre la metionina (situada en el sitio P) y el aminoácido que se encuentra en el sitio A. De esta manera, el ARNt del sitio P queda sin aminoácido, y el ARNt del sitio A ahora está unido a un dipéptido. El ribosoma se desplaza a lo largo de la molécula de ARNm en dirección 5'→3', un movimiento conocido como translocación. El primer ARNt, ya sin aminoácido, se separa del complejo; el ARNt que porta el dipéptido se traslada al sitio P, y un nuevo aminoacil-ARNt complementario del tercer codón del ARNm entra en el sitio A. Cada vez que este ciclo se repite, se incorpora un nuevo aminoácido a la cadena polipeptídica en crecimiento.
Terminación
La terminación se produce cuando el ribosoma alcanza en el ARNm uno de los codones de terminación (UAA, UGA o UAG). No existe ningún ARNt que posea un anticodón complementario a estos codones de terminación, lo que señala el fin de la síntesis proteica.
Modificaciones Post-Traduccionales
Una vez sintetizada, la proteína requiere de un correcto plegamiento y, en ocasiones, la formación de puentes disulfuro. Además, existen diversas modificaciones químicas post-traduccionales que son esenciales para que la proteína pueda realizar su función biológica. Dichas modificaciones suelen ocurrir en los extremos amino y carboxilo de la proteína, siendo las más frecuentes:
- Glucosilación: Adición de cadenas de carbohidratos.
- Hidroxilación: Adición de grupos hidroxilo.
- Fosforilación: Adición de grupos fosfato.