CODIGO GENETICO

CODIGO GENETICO

El código genético viene a ser como un diccionario que establece una equivalencia entre las bases nitrogenadas del ARN y el leguaje de las proteinas, establecido por los aminoácidos.Después de muchos estudios (1955 Severo Ochoa y Grumberg; 1961 M.Nirenberg y H. Mattaei) se comprobó que a cada aminoácido la corresponden tres bases nitrogenadas o tripletes (61 tripletes codifican aminoácidos y tres tripletes carecen de sentido e indican terminación de mensaje).El código genético tiene una serie de características:- Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias.- No es ambigüo, pues cada triplete tiene su propio significado- Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien indican terminación de lectura.- Está degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoácido, es decir hay codones sinónimos.- Carece de solapamiento,es decir los tripletes no comparten bases nitrogenadas.- Es unidireccional, pues los tripletes se leen en el sentido 5´-3´.La información con la que se fabrican las moléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones celulares está guardada en una molécula de ácido nucleico llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). En este apartado describiremos su estructura y explicaremos cómo se almacena dentro del núcleo celular.En la década de los cincuenta, el campo de la biología fue convulsionado por el desarrollo del modelo de la estructura del ADN. James Watson y Francis Crick en 1953 demostraron que consiste en una doble hélice formada por dos cadenas.El ADN es un ácido nucleico formado por nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres elementos:un azúcar: desoxirribosa en este caso (en el caso de ARN o ácido ribonucleico, el azúcar que lo forma es una ribosa),un grupo fosfato yuna base nitrogenadaSi la molécula tiene sólo el azúcar unido a la base nitrogenada entonces se denomina nucleósido.Las bases nitrogenadas que constituyen parte del ADN son: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Estas forman puentes de hidrógeno entre ellas, respetando una estricta complementariedad: A sólo se aparea con T (y viceversa) mediante dos puentes de hidrógeno, y G sólo con C (y viceversa) mediante 3 puentes de hidrógeno.Los extremos de cada una de las hebras del ADN son denominados 5’-P (fosfato) y 3’–OH (hidroxilo) en la desoxirribosa. Las dos cadenas se alinean en forma paralela, pero en direcciones inversas (una en sentido 5’ → 3’ y la complementaria en el sentido inverso), pues la interacción entre las dos cadenas está determinada por los puentes de hidrógeno entre sus bases nitrogenadas. Se dice, entonces, que las cadenas son antiparalelas.

REPLICACION DEL DNA
La replicación del dna es el proceso por el cual el dna es perpetuado. Es un proceso semiconservativo, esto quiere decir que las moléculas finales contienen una hebra nueva, recién sintetizada, y la complementaria, hebra antigua, que sirvió como templado (molde).HEBRA DEDNA ORIGINALHEBRAS DE DNAREPLICADOREPLICACION SEMICONSERVATIVA El dna es replicado por dna polimerasas, esta utilizan una hebra como templado, sobre la cual realizan la síntesis de la hebra complementaria utilizando los desoxinucleótidos trifosfatos adecuados. La cadena de dna naciente siempre crece en sentido 5’®3’, es decir, el nucleótido que se agrega une su a-fosfato al grupo 3’-OH libre de la cadena en síntesis, este enlace ocurre entre las pentosas que componen los nucleótidos.Durante el proceso de replicación se forman diferentes estructuras:1. Ojo De Replicación.2. Fragmentos De Okazaki.3. Hebra Líder.4. Hebra Discontinua.Este proceso se lleva adelante por una variedad de enzimas:1. DNA Polimerasa I.2. DNA polimerasa II.3. DNA polimerasa III.4. Girasa.5. Primasa.6. Helicasa.Ligasa.Estructuras Formadas Para La Replicación Del Dna· OJO DE REPLICACION:Es la estructura se forma al separase la doble hebra de DNA durante la replicación. En ella se pueden distinguir los llamados tenedores de replicación, esto pueden ocurrir en una o ambas hebras y es donde esta ocurriendo la síntesis de DNA.· Fragmentos de okazaki:Estos son los Fragmentos de RNA-DNA que son resultados de la síntesis de DNA en la hebra discontinua. Estos son sintetizados en dirección 5’®3’ pero discontinuamente, luego de la remoción de los primers (RNA) son unidos por la DNA Ligasa.· HEBRA LIDER:Es la hebra donde la síntesis de DNA esta ocurriendo en forma continua.· HEBRA DISCONTINUA:Es la hebra donde la síntesis de DNA, en esta podemos encontrar los fragmentos de OKAZAKI.ENZIMAS DE LA REPLICACION· DNA POLIMERASA I:Esta enzima cuenta con tres actividades. Tiene actividad polimerasa, de síntesis en dirección 5’®3’. Una actividad 3’®5’ exonucleasa, remoción de nucleótidos erróneos o conocida como proofreading o revisora. Y finalmente, una actividad 5’®3’ exonucleasa, que a partir de un nick (rompimiento del enlace entre dos nucleótidos vecinos) resintetiza una porción de DNA removiendo la ya existente. Esta enzima no lleva a cabo el proceso de replicación. Estaría involucrada en la síntesis de los primers.· DNA POLIMERASA II:Con actividad exonucleasa 3’®5’ esta involucrada en procesos de reparación de DNA.· DNA POLIMERASA III:Esta es la enzima que realiza el proceso replicativo, su función es la síntesis de DNA. También cuenta con actividad revisora, 3’®5’ exonucleasa.· DNA GIRASA:La DNA Girasa esta encargada de desempaquetar el DNA, en eucariontes se encuentra unido a proteínas y sufre procesos de enrollamiento que lo hacen inaccesibles para la DNA Pol III, por esta razón es necesario su desenrollamiento para que la replicación se pueda llevar a cabo.· PRIMASA:Enzima en cargada de la síntesis de los primers (partidores) para la síntesis del DNA en E. coli. Esta inicia los fragmentos de okazaki. En eucariontes este proceso lo llevaría acabo la DNA pol I.· HELICASA:Esta enzima esta encargada de separar la doble hebra de tal forma que se puedan formar los primers y luego se lleve a cabo la replicación.· LIGASA:La Ligasa va a unir los fragmentos de okasaki o aquellas zonas del dna donde se hayan producidos nicks

LA TRANSCRIPCIÓN DEL DNA: EL RNALa transcripción del DNA es un mecanismo fundamental para el control celular y para la expresión de la información genética. Este mecanismo permite que la información del DNA llegue al resto de orgánulos celulares y salga del núcleo en el caso de los eucariotas. Para ello esa información debe copiarse en forma de RNA.La TRANSCRIPCIÓN es el proceso de copia de un gen o fragmento de DNA utilizando ribonucléotidos y originándose diferentes tipos de RNA.El proceso es similar al de la replicación, con la diferencia de las enzimas y los precursores necesarios.Elementos que intervienenPara que se lleve a cabo la transcripción del DNA en las células se requieren los siguientes elementos: DNA original que servirá de molde para ser copiado.RNA-polimerasa: sintetiza el RNA a partir del molde del DNA.Ribonucleótidos trifosfato para llevar a cabo la copia.Poli-A polimerasa, ribonucleoproteína pequeña nuclear, RNA-ligasa.MecanismoAl igual que en la replicación, existen diferencias entre procariotas y eucariotas, siendo las principales, la existencia de varias RNA-polimerasas en eucariotas y, sobre todo, la necesidad de que se produzca una "maduración", un procesamiento de algunos RNAs debido a la existencia de los intrones. El proceso se divide en tres etapas:Iniciación: La RNA-polimerasa se une a una zona del DNA previa al DNA que se quiere transcribir. A continuación se corta la hebra de DNA y se separan las dos cadenas, iniciándose el proceso de copia del DNA a transcribir; esta copia no requiere ningún cebador. Los ribonucleótidos se añaden en sentido 5'-3'. En el caso de la transcripción de un gen que codifica para una proteína, la RNA-polimerasa se une a una zona de control denominada PROMOTOR, que regula la actividad de la RNA-polimerasa y, por tanto, regula la expresión del gen.Elongación: La RNA-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios al DNA hasta que se llega a una determinada secuencia que indica a la polimerasa el final de la zona a transcribir. Cuando ya se han añadido unos 30 ribonucleótidos, en el extremo 3’ se une un nucléotido modificado de 7-metil guanosina, que forma lo que se denomina la “caperuza”, el “casquete” o el extremo “Cap”.Terminación: La transcripción finaliza, y al RNA recién formado se le añade una cola de unos 200 nucleótidos de adenina, la cola de poli-A, agregada por la enzima poli-A polimerasa, que sirve para que el RNA no sea destruido por las nucleasas celulares.Maduración de los productos de la trancripción: Se da en el núcleo de eucariotas y la realiza la enzima ribonucleoproteína pequeña nuclear (RNPpn), eliminando los intrones del RNA y quedando los exones libres para ser unidos por una RNA-ligasa.Tras estos procesos se habrá formado un RNA, mensajero, transferente, ribosómico o nucleolar, que se desplazará hasta el lugar donde llevan a cabo su función, que generalmente es en el citoplasma.Translación del DNAUna vez que el m-RNA maduro pasa al citoplasma, la información contenida es convertida en una proteína durante el proceso de translación. Este se inicia cuando unos factores de iniciación (iF1 ) y una fuente de energía, el GTP, se unen a RNA de transferencia (t-RNA) del primer aminoacido que se incorporará a la proteína (suele ser la metionina). Al mismo tiempo, las dos subunidades ribosómicas se unen al m-RNA maduro formando un complejo con dos puntos de anclaje P y A. El primer aminoácido se fija en el punto de anclaje A y se liberan los factores de iniciación, mientras se hidroliza el GTP. El segundo aminoacido es conducido por su correspondiente t-RNA al punto de anclaje A. Se produce entonces la transferencia del primer aminoácido que se une al aminoácido entrante. El primer t-RNA (ya vacío) se desprende y el segundo t-RNA con el péptido creciente se fija al anclaje P, mientras que el ribosoma se desplaza un codón y un nuevo t-RNA llega para anclarse a A. La síntesis proteíca finaliza cuando un codón de terminaciòn del m-RNA (UAG) hace que el últmino t-RNA se hidrolice del ribosoma y se separen las dos subunidades ribosómicas SÍNTESIS de las proteínasAl estudiar la transcripción del ADN al ARN ya hicimos referencia a la síntesis de las proteínas. Las instrucciones para la síntesis de las proteínas esta codificadas en el ADN del núcleo. Sin embargo, el ADN no actúa directamente, sino que transcribe su mensaje al ARN que se encuentra en las células.

La síntesis de las proteínas ocurre como sigue:El ADN del núcleo transcribe el mensaje codificado al ARN. Una banda complementaria de ARN.El ARN mensajero formado sobre el ADN del núcleo, sale a través de los poros de la membrana nuclear y llega al citoplasma donde se adhiere a un ribosoma. Allí será leído y descifrado al código o mensaje codificado que trae el ADN del núcleo.El ARN de transferencia selecciona un aminoácido específico y lo transporta al sitio donde se encuentra el ARN mensajero. Allí engancha otros aminoácidos de acuerdo a la información codificada, y forma un polipéptido. Varias cadenas de polipéptidos se unen y constituyen las proteínas. El ARNt, queda libre.Las proteínas formadas se desprenden del ribosoma y posteriormente serán utilizados por las células. Igualmente el ARN de transferencia, es "descargado" y el ARN mensajero, se libera del ribosoma y puede ser destruido por las enzimas celulares o leído por una o más ribosomas.Las síntesis de las proteínas comienza, por consiguiente, en el núcleo, ya que allí el ADN tiene la información, pero se efectúa en el citoplasma a nivel de los ribosomas.regulación genética.Modelo de Jacob y MonodLa célula realiza una serie de procesos químicos muy complejos en los que intervienen muchas enzimas ¿Cómo y quien sigue éstos procesos? ¿Cómo se sintetizan las proteínas en función de las necesidades del organismo o de las condiciones del medico?.Las síntesis de enzimas está dirigida y regulada por los genes. ¿Cómo se efectúa esta regulación?. El modelo genético propuesto por Jacob y Monod explica este mecanismo.Estos autores distinguen varios tipos de genes:Los genes estructurales: Ocupan una función del ADN y tienen la función de explicar la función de aminoácidos en las moléculas de proteínas.El operon: Está formado por varios genes estructurales y el gen operado que están ubicado en el extremo inicial. Este gen actúa como interruptor de corriente.El gen regulador: Produce una determinada sustancia que al combinarse con el producto final, actúa como represor del operon. Esta sustancia produce un bloqueo de la acción del operon ya que se combinaron con el operador, el cual como dijimos anteriormente.La teoría de Un gen – una enzimaLa teoría más ampliamente aceptada sobre la manera de actuar los genes proviene de los trabajos de loa genetistas G. W. Beadle y E. L. Fatom, con el moho rojo del pan, Neurospora Crassa, perteneciente a los hongos asoomicetos. Neurospora es particularmente un organismo apropiado para llevar adelante estudios genéticos.La Neurospora puede crecer en tubos de ensayo que contengan un medio de cultivo muy simple compuesto de: sacarosa, unas pocas sales y una vitamina, la biotina que proporciona todos los requerimientos nutricionales que necesita Neurospora para crecer, vivir y reproducirse. A partir de éstas sustancia relativamente complejas requeridas para su vida, tales como proteínas y ácidos nucleicos.Beadle y Tatum expusieron a la acción de los rayos ultravioletas algunas esporas sexuales provenientes de cierto tipo de apareamiento de Neurospora. Lego dejaron que éstas esporas germinaran en un medio "completo", es decir, enriquecidos con vitaminas y aminoácidos. Una vez que se hubo desarrollado el micelio, se hicieron cruces con otros tipos de apareamiento. Las ascosporas producidas fueron retiradas individualmente y luego colocadas separadamente en medios de cultivos completos.Una vez que crecieron, se colocaron porciones de micelio de cada cultivo en un medio mínimo. A veces el crecimiento continuaba, a veces se suspendía, cuando esto último ocurría la raza particular recibía varias vitaminas, aminoácidos, etc. hasta lograr que se produjera crecimiento. Finalmente se pudo establecer que cada raza deficientemente era capaz de crecer en un medio mínimo, al cual se había agregado una sustancia accesoria, por ejemplo, la tiamina. Beadle y Tatum supusieron que la radiación ultravioleta había producido una mutación del gen, que posibilita la síntesis de la tiamina, y lo había transformado en un alelo que no es capaz de hacerlo.La síntesis de tiamina a partir de las sustancias simples presentes en el medio mínimo no ocurre mediante una sólo reacción química, sino a través de una serie completa de reacciones. Como todas las reacciones químicas en los seres vivos, cada una requiere la presencia de una enzima específica mediante la adición de compuestos intermedios (precursores) al medio en el cual crecía el moho.Los investigadores concluyeron que el cambio de un precursor a otro estaba bloqueado por cuanto la enzima específica requerida estaba ausente.Sobre ésta base, crearon la teoría de "Un gen – una enzima" referente a la acción del gen, que puede formularse en los siguientes términos: cada gen en un determinado organismo regula la producción de una enzima específica.Son éstas enzimas las que pueden llevar a cabo todas las actividades metabólicas del organismo, de las cuales a la vez depende el desarrollo de una estructura y su fisiología característica, es decir, el fenotipo del organismo.