Código genético

 

x
Un cromosoma. El ADN, en el interior del núcleo, está contenido en los llamados cromosomas.

Empecemos por algo simple y quizás obvio: el código genético es justamente eso, un código. Según define la Real Academia Española (RAE), un código es “una combinación de signos que tiene un determinado valor dentro de un sistema establecido”, o también, “un cifrado para formular y comprender mensajes secretos".

Durante muchos años el hombre se ha interesado por descubrir los secretos de la herencia.

Mediante largos y difíciles estudios se descubrió la existencia del ADN y del ARN y su importancia para la genética. Desde entonces, al hablar de estos ácidos nucleicos se los relaciona con la síntesis de las proteínas que van a determinar las características genotípicas y fenotípicas de un organismo.

A modo de ejemplo, en un organismo humano existen entre 80.000 y 90.000 proteínas diferentes. La síntesis de cada una de estas proteínas está comandada por un gen, y existiría un gen especifico para la síntesis de cada una de ellas.

x
Cada una con los genes de sus padres.

Las proteínas están constituidas por una cadena de unidades más pequeñas llamadas aminoácidos, que se unen como los eslabones de una cadena. Las 80.000 o más proteínas que necesita sintetizar el ser humano son todas diferentes entre sí ya que desempeñan diferentes funciones.

El largo de la cadena de aminoácidos es variable, como también es diferente la secuencia en que se ordenan los diferentes aminoácidos en ella. Es así como cada proteína es diferente a otra y ella es codificada por un gen especifico para cada una.

Para comprender qué es la síntesis de proteínas, es necesario conocer las estructuras moleculares de los protagonistas: ácidos nucleicos y proteínas. Ambos son polímeros macromoleculares, grandes moléculas constituidas por la unión de otras moléculas más pequeñas, los monómeros. Los monómeros de los ácidos nucleicos son los nucleótidos y los de las proteinas son los aminoácidos.

Todo comienza con la brillante tarea científica de descubrir la estructura del ADN y saber cómo este se duplica o reproduce. Luego se descubre que el ADN es el responsable de la transmisión de la información genética, por lo tanto debe ser capaz no solo de reproducirse, con lo cual se consigue conservar esta información de padres a hijos, sino que también debe contar con un mecanismo para transmitirla.

Entonces, ¿cuál es el mecanismo por el cual el ADN dirige la síntesis de las sustancias del organismo? En particular ¿Cómo controla la síntesis de las proteínas, las más complicadas e importantes de todas?

Intentando dilucidar estas interrogantes, y sabiendo que todo empieza con la información contenida en el ADN y cuyo flujo llega hasta la síntesis de proteínas, los científicos comenzaron a usar el término "código genético" para referirse  a este verdadero "código de la vida".

El ADN es un ácido nucleico formado por nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres elementos:

1.- Un azúcar: desoxirribosa en este caso (en el caso de ARN o ácido ribonucleico, el azúcar que lo forma es una ribosa),

2.- Un grupo fosfato y

3.- una base nitrogenada

x
Esquema de un nucleótido.

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.

El código genético es, entonces, la clave para la traducción de la información o mensaje genético contenido en los genes y que se ha de traspasar a las proteínas, y está contenida dentro de la cadena de ADN formado por la combinación de esas cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).

Así, se comprueba que el código genético establece la relación existente entre las cuatro bases nitrogenadas, presentes en los nucleótidos que constitutyen los ácidos nucleicos, y los veinte aminoácidos en que se basan las proteínas.

Lo misterioso del código consiste  en averiguar (entender, mejor dicho) cómo se establece dicha relación.

En el código genético, cada gen es un segmento del ácido desoxirribonucleico (ADN) con información para un carácter o rasgo de un ser vivo.

Al ser la molécula de ADN muy grande y llevar muchos genes en ella, el mensaje se transcribe en ARNm (ácido ribonucleico mensajero), que es una molécula pequeña capaz de sintetizar los aminoácidos que constituyen las proteínas.

Código organizado en tripletes o codones

Como ya vimos, la información genética almacenada en el ADN se trascribe en el ARNm a partir de las cuatro letras, que corresponden a las bases nitrogenadas, pero aquí en el ARNm se agrupan de tres en tres.

Cada grupo de tres de estas bases nitrogenadas ahora incorporadas en el ARNm se llama  triplete o codón y está encargado de codificar un aminoácido específico.

Aquí es factible que nos preguntemos ¿por qué las bases nitrogenadas se agrupan en tripletes o codones?

x
Cada característica, un gen responsable.

Veamos. Dijimos que cada triplete o codón está encargado de codificar un aminoácido específico. Ahora, si cada aminoácido estuviera codificado sólo por dos bases habría un total de 42 = 16 posibilidades, pero esto no puede ser así, ya que los aminoácidos encontrados en las proteínas son 20.

Entonces, es necesario combinar más bases para aumentar las posibilidades. Así, si combinamos tres bases (tripletes) para codificar un aminoácido, obtenemos un total de 64 combinaciones (43 = 64)… pero ahora “sobran” 44 tripletes, ya que sólo existen 20 aminoácidos.

¿Cuá es la explicación?

En la década de 1960 los científicos demostraron que hay 61 tripletes o codones que codifican aminoácidos, que son solo 20, pero muchos de los cuales son codificados por más de un codón, por lo que se dice que el código está degenerado.

Los distintos aminoácidos son codificados por un número diferente de codones (algunos por 1, otros por 2, o por 3), e incluso existen tres tripletes que no codifican para ningún aminoácido.

En resumen: de los 64 codones, 61 codifican aminoácidos y los tres restantes no son codificantes sino que son utilizados como señales de terminación.

Además, y esto es lo más importante, cada uno de esos 64 codones tiene un significado. Este puede ser "Empezar", "Parar", o el "nombre" de un aminoácido.

Mientras el ribosoma "lee" el ARN(m), llamado ahora "de transferencia", o ARN(t), va tomando los aminoácidos especificados por los codones uniéndolos para formar proteínas, que son, en definitiva, las que construyen nuestro cuerpo.

x
Tripletes o codones incorporados en el ARNm. Cada tres bases en el ARN, forman un codón correspondiente a un aminoácido.

Código común pero configuración genética distinta

Una vez descifrado el código genético, se pudo observar que es común para todas las especies vivas de la Tierra. Sea ésta una bacteria, una levadura, un insecto, una planta, un mamífero incluso el hombre.

Más aún, al conocerse la información genética de diversas especies (bacterias, levaduras, gusanos y mamíferos) se ha podido observar que no sólo el código es común, sino también el mensaje que éste encierra.

Así, por ejemplo, se ha podido observar que el 40 por ciento de la información del ADN del pez es común con el hombre o que el 98 por ciento del ADN del chimpancé es semejante al del hombre. Es decir, sirve en ambos casos para sintetizar las mismas proteínas. Con ello se demuestra que la vida tiene un origen común y por un proceso evolutivo, en función del tiempo, éstas se han ido diferenciando.

x
Molécula de ADN.

Conclusión: El código genético nuclear es universal, de manera que un determinado triplete o codón lleva información para el mismo aminoácido en las diferentes especies.  

Sin embargo, el código genético mitocondrial es diferente del nuclear y se transmite de manera independiente.

Pero, un punto importante, el código es universal pero las secuencias de ADN que corresponden a los genes se reparten (no coinciden en cantidad) entre un organismo y otro (ya vimos que en ciertos porcentajes son comunes en las distintas especies), lo cual implica que expresan proteínas distintas.

Esto significa que no todos los organismos tienen o expresan los mismos genes. De este modo se explican las diferencias entre individuos de especies distintas, además de la variabilidad fenotípica entre individuos de la misma especie.

Sin embargo, pueden encontrarse secuencias de ADN y genes que a lo largo del proceso evolutivo se han conservado, debido a que desempeñan funciones importantes en términos de regulación, o bien porque codifican proteínas esenciales.

De modo muy resumido, podemos decir que el código genético consiste en el sistema de tripletes de nucleótidos en el ARNm (copiado a partir de ADN) que especifica el orden de los aminoácidos en una proteína.

Para hacerlo, el ARN "extrae" (transcribe) la información existente en el ADN con la secuencia necesaria (en forma de tripletes o codones) para ensamblar (sintetizar) en los ribosomas los aminoácidos correspondientes a cada proteína.

Ver: PSU: Biología; Pregunta 04_2010

Ver: Ácidos nucleicos

Ver: Genética

Fuente Internet:

http://www.genciencia.com/matematicas/el-codigo-genetico

 

Es propiedad: www.profesorenlinea.cl - Registro N° 188.540