Transcripción

TEMA 15. LA EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS

1. Cómo se expresan los genes: hipótesis "un gen, una enzima".
2. La expresión del mensaje genético.
3. Transcripción: síntesis del ARN.
3.1 Transcripción en células procariotas.
3.2 Transcripción en células eucariotas.
4. El código genético.
4.1 Características del código genético.
5. Traducción:síntesis de proteínas.
5.1 Etapas del proceso de traducción.


1. CÓMO SE EXPRESAN LOS GENES: HIPÓTESIS "UN GEN, UNA ENZIMA".

Una vez que se estableció la estructura del ADN y el mecanismo de replicación del mismo, faltaba por descubrir cómo el mensaje genético del ADN se materializaba en unas características concretas del organismo.

Para ello hay que remontarse a 1902,cuando el médico inglés Garrod enunció que la alcaptonuria, enfermedad de algunas personas que presentan la orina negra, se debía a un gen recesivo. Mediante análisis químicos llegó a la conclusión de que las personas afectadas no consiguen catabolizar el ácido homogentísico o "alcaptón", que al excretarse en la orina, se oxida en contacto con el aire, tomando un color negro.

Se pudo pasarasí de un paralelismo entre gen y carácter, a un paralelismo entre gen y sustancia.

Posteriormente, en 1948, Beadle y Tatum fueron los primeros en establecer la existencia de una relación directa entre la molécula de ADN y la secuencia de aminoácidos de una enzima, y propusieron la hipótesis de "un gen, una enzima". Según la cual, un gen contiene la información para que los aminoácidos seunan en un determinado orden y formen una enzima.

Para establecer esta hipótesis trabajaron con el hongo común del pan, Neurospora crassa, al que sometieron a elevadas dosis de rayos ultravioleta con el fin de provocar alteraciones en su ADN. Aparecieron mutantes que ya sólo sobrevivían si además se añadía el aminoácido arginina, necesario para sintetizar sus proteínas. Habían perdido, portanto, la capacidad de sintetizar este aminoácido. Otros mutantes necesitaban o arginina o citrulina; y otros, o arginina o citrulina u ornitina. A partir de aquí se dedujo que la síntesis de arginina debía seguir la siguiente ruta metabólica:

Precursor --→ Ornitina --→ Citrulina --→ Arginina

Mediante análisis bioquímicos se pudo confirmar que los diferentes mutantes carecíande determinadas enzimas y que, en cada uno de ellos, aumentaba mucho uno de los componentes de la vía de la arginina. La conclusión era obvia: al faltar una enzima, el metabolismo queda bloqueado en aquella sustancia sobre la cual debía actuar. Los mutantes si podían vivir, si al medio se le añadía la sustancia que no podían sintetizar, o cualquiera de las sustancias derivadas de ellas, ya que sitenían el resto de las enzimas.

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Se estableció así un paralelismo entre genes y enzimas (un gen-una enzima). Al alterarse la secuencia de nucleótidos de un gen, falta una enzima.
Posteriormente, puesto que no todas las proteínas son enzimas, esta hipótesis se matizó pasando a "un gen-una proteína". Pero como muchas proteínas están formadas por varios polipéptidos, lahipótesis se transformó en "un gen-una cadena polipeptídica".

Por lo tanto, el gen se define como aquella región del ADN que contiene la información necesaria para sintetizar una molécula de polipéptido.


2. LA EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO.


Una vez establecido por Beadle y Tatum, en 1948, el paralelismo entre genes y enzimas, surgió otro problema: dado que la síntesis deproteínas se realiza en los ribosomas (situados en el citoplasma) y que el ADN se encuentra en el núcleo, del que no sale, se necesita alguna molécula que actúe como intermediario entre el ADN y los ribosomas. Este papel lo realiza un tipo de de ARN, el ARN mensajero. El proceso de formación de los ARN se denomina transcripción.

En los ribosomas se pasa de una secuencia de ribonucleótidos...