BIOLOGÍA y GEOLOGÍA

MATERIAL DIDÁCTICO ESO BACHILLERATO

UD 02 LA EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO Y EL CICLO CELULAR

INTRODUCCIÓN

El núcleo, rodeado por una  envoltura nuclear, se encuentra solamente en las células eucariotas, y es la localización de la mayoría de los diferentes tipos de ácidos nucleicos.

¿Qué moléculas podemos encontrar en el núcleo de la célula?

El tamaño del núcleo es de unas 5 µm de diámetro, más grande que una simple bacteria. En su interior encontramos toda la información genética de la célula en forma de ADN, que presenta diversas organizaciones a lo largo de la vida celular. También encontramos ARN, molécula que es una copia de una de las hebras de ADN. El ARN es capaz de salir del núcleo para ser traducido a proteínas.

¿Cómo se ve el núcleo y los cromosomas al microscopio? Observa las imágenes. ¿Sabes diferenciar las imágenes de microscopía óptica y electrónica?

La envoltura nuclear está constituida por:

  • La membrana externa, que está en comunicación con la membrana del retículo endoplasmático.
  • El espacio perinuclear, que es prácticamente igual al citosol.
  • La membrana interna: presenta proteínas transmembranosas que sirven de anclaje para las otras proteínas que constituyen la lámina nuclear.
  • La lámina nuclear: está constituida por proteínas fibrilares que se anclan en la membrana interna y se unen a las fibras de cromatina. Hacen de soporte de la envoltura, y se despolimerizan durante la mitosis produciendo la pérdida de la envoltura.
  • Los poros nucleares: perforan la envoltura, siendo contiguas ambas membranas en estos puntos. Están compuestos por gran cantidad de proteínas. Regulan el paso de las proteínas del citoplasma hacia el núcleo y de los ARN en el sentido inverso.

01 EL NÚCLEO Y SUS COMPONENTES EN LAS DISTINTAS ETAPAS DEL CICLO CELULAR

El núcleo, rodeado por una  envoltura nuclear, se encuentra solamente en las células eucariotas, y es la localización de la mayoría de los diferentes tipos de ácidos nucleicos. Puede medir unas 5 µm de diámetro, más grande que una simple bacteria. En su interior encontramos toda la información genética de la célula en forma de ADN, que presenta diversas organizaciones a lo largo de la vida celular. También encontramos ARN, molécula que es una copia de una de las hebras de ADN. El ARN es capaz de salir del núcleo para ser traducido a proteínas.

El ciclo celular

La célula la mayor parte del tiempo no está en división, se encuentra en INTERFASE. Durante este tiempo, en el núcleo, no se observa ninguna estructura cromosómica al microscopio óptico. El ADN no se encuentra compactado y además encontramos distintos tipos de ARN. En el núcleo se están produciendo diversos procesos:

  1. la duplicación del ADN, previa a la división.
  2. control de la síntesis proteica producida fuera del núcleo
  3. La transcripción (formación de ARN) y ensamblaje de las porciones ribosómicas
mitosis

Cuando la célula entra en una división, FASE MITÓTICA, el ADN se asocia a unas proteínas llamadas HISTONAS y se compacta en unas estructuras que conocemos como CROMOSOMAS.

El núcleo interfásico. La cromatina.

En el interior nuclear se diferencia un material consistente que se colorea intensamente: CROMATINA y el NUCLEOPLASMA, casi líquido. En un núcleo interfásico la cromatina se localiza principalmente en las regiones periféricas. Se halla compuesta principalmente por ADN y proteínas, y poca cantidad de ARN. Hay varios tipos de ARN.

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El ADN es el soporte físico de la herencia, con la excepción del ADN de mitocondrias y cloroplastos, todo el ADN esta confinado al núcleo. El ARN, se forma en el núcleo a partir del molde del ADN. El ARN formado se mueve por los poros nucleares hacia el citoplasma.

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Para que la cromatina sea funcional debe estar extendida para que las enzimas puedan actuar sobre ella.

La heterocromatina es la forma condensada de la cromatina, no activa. Se visualiza delineando la membrana nuclear, sin embargo se rompe por las áreas claras de los poros para permitir que se lleve a cabo el transporte.

La eucromatina presenta menor densidad porque son las regiones de ADN que deben ser transcritas o duplicadas. El ADN se desenrolla y abre su doble cadena antes de que las enzimas se acoplen. Es más abundante en las células más activas.

El nucléolo

Es una gran estructura del núcleo eucariota donde tiene lugar la síntesis y procesamiento del ARNr (ARN ribosómico).

En el nucléolo se forman unos  filamentos electrodensos, pars fibrosa (PF), formada por ARN ribosómico recién transcrito y  carente de proteínas.
Luego el ARNr se une a proteínas, es la pars granulosa (PG). Estas partículas forman los dos tipos de unidades ribosomales (la grande y la pequeña), las cuales serán transportadas hacia fuera por los poros nucleares, en forma separada. Los nucléolos aumentan en número y se agrandan cuando la célula es estimulada o está activamente involucrada en la síntesis de proteínas.

Los nucléolos desaparecen durante la división celular. Los poros no permiten el pasaje de  ribosomas ensamblados, por lo que no pueden reentrar. Esto significa que la traducción del ARN y la síntesis de proteínas ocurren fuera del núcleo.

Las subunidades ribosómicas, se ensamblan en el citoplasma y pueden unirse al retículo endoplásmico. Las subunidades tienen una unión para el ARN mensajero (RNAm). Si las subunidades se unen al retículo endoplásmático rugoso las subunidades forman un poro que mueve las proteínas recién sintetizadas hacia su interior.

El núcleo en división. Los cromosomas

Los cromosomas son estructuras con apariencia de hilo ubicadas dentro del núcleo de las células de animales y plantas. Cada cromosoma está compuesto de proteínas combinadas con una sola molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN). Pasado de padres a descendientes, el ADN contiene las instrucciones específicas que hacen único a cada tipo de ser vivo.

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La estructura única de los cromosomas mantiene al ADN enrollado apretadamente alrededor de proteínas con apariencia de carretes, de hilo llamadas histonas. Sin dicho compactación las moléculas de ADN formarían una  larga maraña de hilos de ADN imposibles de separar en la división celular. La longitud de todas las moléculas de ADN en una sola célula humana en su forma desenrollada y estirada, sería de 1.8 metros.

Para que un organismo crezca y funcione adecuadamente, las células deben dividirse constantemente y producir nuevas células que reemplacen a las células viejas y desgastadas. Durante la división celular, es esencial que el ADN permanezca intacto y distribuido uniformemente entre las células. Los cromosomas son una parte clave del proceso que asegura que el ADN se copie y distribuya fielmente en la gran mayoría de las divisiones celulares. Aún así, se producen algunos errores en raras ocasiones.

02 ESTRUCTURA DEL CROMOSOMA. EL CARIOTIPO.

Los cromosomas varían en número y forma entre los seres vivos. La mayoría de las bacterias (Procariotas) tienen uno o dos cromosomas circulares. Los Eucariotas, tienen cromosomas lineales que se ordenan en pares dentro del núcleo de la célula. El número total de cromosomas por célula es específico para cada especie y se denomina dotación cromosómica.

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Las únicas células humanas que no contienen pares de cromosomas son las células reproductoras, o gametos, que portan solamente una copia de cada cromosoma. Cuando dos células reproductoras se unen, se convierten en una sola célula que contiene dos copias de cada cromosoma. A continuación, estas células y sus sucesoras se dividen numerosas veces. El resultado final es un individuo maduro portador de un complemento cromosómico completo en prácticamente todas las células de su cuerpo.

Además de los cromosomas lineales, los eucariotas portan un tipo mucho más pequeño de cromosoma similar a aquellos vistos en las bacterias. Este cromosoma circular se encuentra en las mitocondrias y cloroplastos.

Los científicos piensan que, en un pasado muy distante, las mitocondrias eran bacterias que vivían independientemente, y que fueron asimiladas por otras células que carecían de la capacidad para aprovechar la energía del oxígeno. Con el tiempo, las bacterias atrapadas evolucionaron para convertirse en las mitocondrias de las células de hoy en día (Teoría Endosimbiótica).

Los cromosomas lineales presentan una constricción que se denomina centrómero, aunque habitualmente no se encuentra localizada exactamente en el centro del cromosoma y, en algunos casos, se encuentra casi en el extremo del cromosoma. Las regiones a ambos lados del centrómero se conocen como los brazos del cromosoma.

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Los centrómeros ayudan a mantener a los cromosomas correctamente alineados durante la división celular. A medida que se copian los cromosomas en preparación para la producción de una nueva célula, el centrómero funciona como un sitio de unión para las dos mitades de cada cromosoma duplicado, conocidas como cromátidas hermanas.

Los telómeros son tramos repetitivos de ADN ubicados en los extremos de los cromosomas lineales. Protegen los extremos de los cromosomas impidiendo que los cromosomas se «desenreden» o desorganicen.

En muchos tipos de células, los telómeros pierden un poco de su ADN, acortándose cada vez que una célula se divide. Al final, cuando todo el ADN del telómero ha desaparecido, la célula ya no puede duplicarse y muere.

Los glóbulos blancos, y otros tipos de células con la capacidad para dividirse con mucha frecuencia, tienen una enzima especial que impide que sus cromosomas pierdan sus telómeros. Debido a que éstas retienen a sus telómeros, dichas células por lo general viven más tiempo que otras células.

Los telómeros también desempeñan una función en el cáncer. Los cromosomas de células malignas normalmente no pierden sus telómeros, lo cual ayuda a impulsar el crecimiento descontrolado que hace que el cáncer sea tan agresivo.

Dependiendo de la ubicación del centrómero estaremos en presencia de:

  • Cromosomas metacéntricos. Tienen el centrómero casi a la mitad exacta de la estructura, formando brazos de longitud muy parecida.
  • Cromosomas submetacéntricos. Tienen el centrómero desplazado del centro, pero no totalmente hacia ningún extremo. Poseen brazos inexactos y asimétricos, claramente distinguibles.
  • Cromosomas acrocéntricos. Tienen el centrómero cerca de un extremo, alejado del centro, formando brazos enormemente desiguales.
  • Cromosomas telocéntricos. El centrómero está en el extremo de ambas cromátidas y parece formar sólo dos brazos.
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Cada especie tiene un número fijo de cromosomas. Una mosca de la fruta (Drosophila), por ejemplo, tiene un complemento cromosómico de 4 pares de cromosomas, mientras que una planta de arroz tiene 12, y un perro, 39 pares.

Los seres humanos tienen 23 pares de cromosomas, constituyendo un complemento cromosómico total de 46 cromosomas. 22 pares de cromosomas son iguales, denominados autosomas, y 1 par de cromosomas diferentes según el sexo del individuo, los cromosomas sexuales o heterocromosomas.

Los cromosomas de cada especie poseen una serie de características, como la forma, el tamaño, la posición del centrómero y el bandeado de la tinción. Este conjunto de particularidades, que permite identificar los cromosomas de las distintas especies, recibe el nombre de cariotipo, y su representación gráfica, ordenada por parejas de cromosomas homólogos, se denomina cariograma.

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Presta atención a éste cariograma de la especie humana. ¿Qué sucede en el cromosoma 21?

Para determinar el cariotipo de un individuo, es necesario llevar a cabo un cultivo de células y, cuando estas comienzan a dividirse, teñirlas y hacer una preparación microscópica para fotografiar los cromosomas.

En un feto, las células se pueden obtener por amniocentesis, es decir, efectuando una punción en el vientre de la madre para obtener líquido amniótico o bien por punción directa del cordón umbilical para extraer sangre del feto. En un individuo adulto se utilizan los glóbulos blancos de la sangre. El último paso para determinar el cariotipo es ordenar y emparejar los cromosomas.

03 EL CICLO CELULAR. MITOSIS Y MEIOSIS

Casi todas las células, pasado un tiempo más o menos largo, se reproducen originando nuevas células hijas.
El tiempo que tarda una célula en reproducirse es variable. En las personas hay células que no se reproducen nunca, como los eritrocitos, las células musculares estriadas o las neuronas. Por el contrario, otras células, como las del epitelio intestinal, tardan solo unas ocho horas en hacerlo.
La reproducción de las células se realiza mediante división celular, en la que se originan dos células hijas idénticas a la célula madre.

En el ciclo celular de las células eucariotas se diferencian dos fases:
Interfase o fase de no división. Fase inicial de larga duración en la
que se puede observar el núcleo celular, es el denominado núcleo interfásico. Durante esta fase, la célula crece y realiza muchas funciones.
Al final de esta fase tiene lugar la duplicación o replicación del ADN,
necesaria para que tras la división, cada célula hija pueda recibir la misma cantidad de ADN que tenía la célula madre.
Fase de división o fase M. Fase final de corta duración en la que el núcleo desaparece y los cromosomas se hacen visibles. Comprende la división del núcleo o mitosis y la división del citoplasma o citocinesis.

La división celular en las células eucariotas

En las células eucariotas, la división celular comprende dos procesos: división del núcleo o mitosis y división del citoplasma o citocinesis.

Mitosis o división del núcleo
Antes de iniciarse la división del núcleo, el ADN se duplica, pero los cromosomas no pueden verse debido a que la cromatina aún no se ha condensado. También se duplica el centrosoma, y los centríolos si la célula es animal.
Aunque la mitosis es un proceso continuo, para facilitar su estudio se
puede dividir en cuatro fases.

Citocinesis o división del citoplasma
Una vez concluida la división del núcleo tiene lugar la división del citoplasma y el reparto de los orgánulos entre las dos nuevas células hijas. El proceso ocurre de forma diferente en células animales y vegetales.
• En las células animales se realiza por estrangulación del citoplasma a nivel del ecuador de la célula.
• En las células vegetales se forma entre las células hijas un tabique de separación denominado fragmoplasto.

La Meiosis

En todos los vertebrados, la meiosis tiene lugar en las gónadas y las células que se forman son los gametos.
Durante la meiosis se producen dos divisiones nucleares sucesivas, por lo que al final se forman cuatro células hijas haploides, genéticamente diferentes entre sí y distintas a la célula madre.

Los sucesos que se producen en la meiosis se parecen a los que ocurren en la mitosis. Sin embargo, entre ambos procesos existen diferencias.

Mediante la meiosis se originan gametos haploides. Al producirse la fecundación, el cigoto resultante es diploide. Así, la meiosis es un mecanismo indispensable para asegurar el número constante de cromosomas en los organismos con reproducción sexual.
Además, asegura la variabilidad genética de la descendencia gracias al intercambio de información genética que ocurre en la meiosis entre cada par de cromosomas homólogos. También se producen nuevas combinaciones como resultado del proceso de segregación independiente, ya que los cromosomas maternos y paternos se combinan de forma aleatoria en cada gameto.

04 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Y SUS COMPONENTES

Ácidos nucleicos

Son compuestos formados siempre por C, H, O, N y P. Los ácidos nucleicos son polímeros de monómeros llamados nucleótidos.

Nucleótidos: Un nucleótido es una molécula formada por tres moléculas menores: una base nitrogenada, un monosacárido y una molécula de ácido fosfórico.

Una base nitrogenada es una molécula cíclica que posee nitrógeno además de carbonos en el anillo. La base nitrogenada puede ser de dos tipos, bien púrica o bien pirimidínica, según su estructura sea derivada de la purina o de la pirimidina respectivamente.

En el ADN y ARN hay 2 bases púricas ADENINA o GUANINA. Las bases pirimidínicasCITOSINA, TIMINA (exclusiva del ADN) o URACILO (exclusiva del ARN)

El monosacárido siempre es una pentosa (5 carbonos), existiendo dos diferentes: RIBOSA y DESOXIRRIBOSA.

¿Qué molécula es la desoxirribosa? Se diferencia de la ribosa en que posee un oxígeno menos (El carbono 2´ posee un hidrógeno en lugar de un –OH).

La molécula de ácido fosfórico, H3PO4 es, en general, única pero algunos nucleótidos pueden tener hasta tres.

Estructura del NUCLEÓTIDO:

La pentosa se encuentra unida por el carbono 1´ la base nitrogenada y al carbono 5´ la molécula de á. fosfóricoLos carbonos de la pentosa se nombran con el número correspondiente seguido de una comilla para diferenciarlos de los carbonos y nitrógenos de la base nitrogenada que no la llevan evitando así confusiones.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN.

El ADN es un polinucleótido formado por cuatro bases: A, T, C, G, no apareciendo en ningún caso uracilo; además presenta como monosacárido la desoxirribosa y una molécula de ácido fosfórico. Por lo tanto existen 4 nucleótidos diferentes. La molécula de ADN suele ser muy larga, con un gran peso molecular y está formada por una doble cadena de nucleótidosLos nucleótidos que forman la cadena, se unen entre sí a través del ácido fosfórico y de la desoxirribosa, quedando las bases nitrogenadas dispuestas lateralmente. Las dos cadenas son antiparalelas, lo cual quiere decir que están enfrentadas en orden opuesto y las bases se emparejan de modo que siempre a la A le corresponde una T; a C le corresponde una G y viceversa (T-A; G-C).

Esta doble cadena está replegada en el espacio formando una estructura que llamamos doble hélice.

Al igual que las proteínas, El ADN es una molécula tridimensional en la que se pueden distinguir varios niveles de organización: estructura primaria, dada por la secuencia de bases; estructura secundaria, que representa el modo en que se pliega la estructura primaria dando lugar a la doble hélice; estructura terciaria, la doble hélice se encuentra exquisitamente replegada en torno a unas proteínas especiales llamadas histonas.

La estructura de plegamiento con histonas collar de perlas se pliega aún más en la estructura de solenoide y ésta a su vez se vuelve a plegar todavía más. Todos esto tiene un doble propósito: hacer que el ADN ocupe menos espacio y, según las condiciones celulares, deberán permitir que la información de esta molécula pueda ser “leída” o por el contrario que no lo sea.

Como hemos visto, el ADN no se encuentra en forma pura. En el núcleo se encuentra más o menos plegado y combinado con proteínas histonas.

La heterocromatina y la eucromatina son las dos formas o niveles de compactación que presenta la cromatina durante la interfase, entre el final de una división y el comienzo de la siguiente.

La conformación de la cromatina interfásica es dinámica, lo que permite que la cromatina tenga un papel central en la modulación de la expresión genética en función de la conformación que adopte:

  • Eucromatina: conformación más laxa y frecuentemente asociada a ARN polimerasas que permite la expresión genética. Es la forma más abundante durante la interfase superando el 90% de toda la cromatina.
  • Heterocromatina: conformación más compacta que no permite la expresión genética. Se pueden distinguir dos tipos de heterocromatina, la constitutiva y la facultativa; la constitutiva nunca se expresa, la facultativa puede pasar a eucromatina y expresarse.
Núcleo interfásico mostrando la cromatina. Imagen de MET (Microscopio Electrónico de Transmisión)

El grado máximo de replegamiento se da sólo cuando la célula va a dividirse, en cuyo caso la cromatina se transforma en los llamados cromosomas.

La función del ADN es contener la información genética de la célula. Esta información puede ser traducida en proteínas, habiendo sido previamente transcrita a ARN. Se localiza en el núcleo celular en las células eucariotas. ARN Es un polinucleótido de nucleótidos con ribosa, á. fosfórico y bases que pueden ser A, U, C, G (nunca timina). Existen 4 nucleótidos diferentes. Se trata de moléculas mucho más cortas que las de ADN y además de cadena sencilla.

Según sus funciones se distinguen varios tipos de ARN:

ARNm, mensajero. Lleva la información desde el ADN a los ribosomas donde se traducirá a proteínas.

ARNt, de transferencia. Lleva los aminoácidos a los ribosomas para producir la síntesis de proteínas siguiendo la información del ARNm. Este ARN presenta una estructura tridimensional curiosa ya que aunque se trata de una única cadena, se repliega y forma doble hélice en algunos tramos por complementariedad de bases consigo misma.

ARNr, ribosómico. Los ribosomas están constituidos en una gran proporción por ARN. (Los ribosomas son los orgánulos celulares encargados de la síntesis o fabricación de las proteínas).

05 EL ADN PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA (LOS GENES) EL CÓDIGO GENETICO Y LA EXPRESIÓN DE LOS GENES.

La replicación del ADN

El ADN tiene la capacidad de replicarse, es decir, puede realizar copias idénticas de sí mismo.

La replicación permite que las células hijas resultantes de la mitosis celular reciban la misma información genética que la célula madre.
La replicación del ADN tiene lugar al final de la interfase. Para que ocurra, la célula necesita las moléculas que forman los diferentes nucleótidos y una serie de enzimas, que controlan y dirigen el proceso en todo momento.

  1. La replicación comienza con la rotura de los enlaces de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas complementarias de ambas cadenas. De esta forma las dos hebras empiezan a desenrollarse
  2. Cada cadena parental constituye el molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. Cuando ambas se separan, enzimas especificas van leyendo la información y uniendo los nucleótidos complementarios.
  3. Conforme se van formando las nuevas cadenas se establecen enlaces de hidrógeno entre las bases, y las hebras se van enrollando. El resultado son dos moléculas de ADN iguales entre sí y a la molécula original.

La replicación del ADN es de tipo semiconservativo, ya que cada nueva hélice conserva la cadena original que sirvió de molde y una cadena nueva.
Aunque el mecanismo de copia es muy eficaz, durante la replicación pueden ocurrir errores de lectura y colocación de bases, lo que origina copias imperfectas de la molécula de ADN. En la célula existen enzimas de reparación que detectan los nucleótidos incorrectamente apareados, los retiran y los reemplazan por los correctos. Esto minimiza la posibilidad de errores en la copia.
Las dos cadenas de ADN sintetizadas constituyen cada una de las dos cromátidas que formarán un cromosoma.

El ADN portador de la información genética

Los primeros análisis químicos que se realizaron de los cromosomas revelaron que estaban constituidos por ácido desoxirribonucleico (ADN) y proteínas, en unas cantidades más o menos parecidas.
En un principio se creyó que eran las proteínas las moléculas que contenían la información genética, basándose en que el ADN presentaba una composición química demasiado sencilla. Frederick Griffith y Oswald Avery aportaron la prueba definitiva de que era el ADN, y no las proteínas, la molécula portadora de la información genética.

En 1944 Avery y sus colaboradores encontraron la explicación a este fenómeno, al descubrir que la sustancia encargada de transformar las bacterias inofensivas en virulentas era el ADN, que determinaba la producción o no de la cápsula bacteriana.
Posteriores experimentos demostraron que el ADN es el material genético
en todos los seres vivos.

El concepto de Gen

Cada ser vivo presenta unos rasgos característicos (anatómicos, fisiológicos y de comportamiento) que diferencian un individuo de otro. Cada uno de esos rasgos distintivos se denomina carácter.
Muchos de los caracteres que van apareciendo a lo largo del desarrollo y crecimiento de un individuo son heredados de los progenitores. Algunos de ellos, además, tienen una clara influencia ambiental. Así, por ejemplo, la estatura, es un carácter heredado, ya que los padres altos suelen tener hijos altos, pero la alimentación influye de forma decisiva en este carácter.

Desde el punto de vista estructural, un gen es un fragmento de ADN que contiene la información genética para un determinado carácter. No todo el ADN contenido en los cromosomas codifica para proteínas. La mayoría del ADN contienen genes que se encargan de regular la actividad de otros y fragmentos cuya función es aún desconocida. Se denomina genoma al conjunto completo de genes de un organismo.

La expresión de la información genética

El ADN contiene información para que los aminoácidos se unan y formen las proteínas. Sin embargo, dado que la síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas (situados en el citoplasma) y que el ADN se halla en el núcleo, del que no sale, se hace necesaria la existencia de alguna molécula que actúe como intermediario entre el ADN y los ribosomas. Este papel de intermediario lo realiza un tipo de ARN, el ARN mensajero (ARNm). El proceso de formación de los ARN se denomina transcripción. 

Con la información contenida en la molécula de ARNm se puede sintetizar una cadena polipeptídica en un proceso denominado traducción que ocurre en los ribosomas. En este proceso intervienen otros tipos de ARN, el ARN ribosómico (ARNr), componente fundamental de los ribosomas, y el ARN de transferencia (ARNt), que transporta los aminoácidos hasta los ribosomas.

TRANSCRIPCIÓN

La síntesis del ARN o transcripción ocurre en el interior del núcleo. Como requisitos previos necesita:

a) Una cadena de ADN que actúe como molde. De las dos cadenas de nucleótidos que forman el gen, solo una, la denominada molde, se transcribe realmente, mientras que la otra, llamada informativa, no lo hace.

b) Enzimas. El proceso está catalizado por las ARN-polimerasas. En los procariontes solo existe una, mientras que en los eucariontes existen tres, llamadas ARN-polimerasas I, II y III: la I interviene en la formación del ARNr, la II lo hace en la síntesis de todos los ARNm y la III en la del ARNt y de un ARNr de pequeño tamaño.

c) Ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U. Se unen mediante un enlace éster entre el ácido fosfórico situado en la posición 5′ de un ribonucleótido trifosfato y el grupo -OH situado en posición 3′ del último ribonucleótido de la cadena de ARN en formación.

En la adición de sucesivos ribonucleótidos para formar el ARN, la ARN-polimerasa avanza a lo largo de la cadena de ADN “leyéndola” en sentido 3′–5′, mientras que el sentido de síntesis del ARN es 5′–3′.

LA TRADUCCIÓN A PROTEÍNAS

El código genético es, en definitiva, la clave que permite la traducción del mensaje genético a su forma funcional, las proteínas. Cada señal que codifica para un aminoácido está constituida por tres bases nitrogenadas consecutivas (un triplete), es decir, 43 = 64 tripletes de bases distintas.

Los tripletes de bases del ARNm reciben el nombre de codones. Existen 61 codones codificadores de aminoácidos y (UAA, UAG y UGA, llamados sin sentidoque señalan el final del mensaje y no especifican ningún aminoácido. Hay también un codón (AUG) que, además de codificar para el aminoácido metionina, es la señal de comienzo.

Este código genético presenta unas características que ayudan al cumplimiento de su función:

Es universal. El código es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo los virus; así, por ejemplo, el codón UUG codifica para el aminoácido Leucina tanto en los procariontes como en los eucariontes, lo mismo que ocurre con todos los codones. Este hecho indica que el código ha tenido un solo origen evolutivo.

La mayor parte de los aminoácidos, a excepción de la metionina y el triptófano, están codificados por más de un codón. Los distintos codones que codifican para un mismo aminoácido se denominan codones sinónimos; esto supone una ventaja, ya que en el caso de que se produzcan cambios en algún nucleótido, es decir, que haya mutaciones, no se tiene por qué alterar el orden de los aminoácidos que forman una proteína.

Durante la traducción, el ribosoma “interpreta” el mensaje del ARNm, de tal manera que la secuencia de codones determina el orden de aminoácidos de la cadena polipeptídica.

Cada molécula de ARNt porta en uno de sus extremos un aminoácido concreto, además tiene un triplete de nucleótidos, llamado anticodón, complementario de un codón determinado del ARNm. De esta manera, si el codón del ARNm es UGG, el anticodón complementario del ARNt será ACC, y el aminoácido que portará será el triptófano (Trp).
Así, los ARNt van añadiendo aminoácidos a la cadena polipeptídica en formación, según el orden de los codones del ARNm.

06 LAS MUTACIONES

El material genético generalmente se transmite sin modificación de generación en generación, lo que permite la transmisión de un mismo carácter de unos individuos a otros. Sin embargo, en algunas ocasiones el material genético puede cambiar. Estos cambios se denominan mutaciones.

Las mutaciones son cambios aleatorios que se producen en el ADN de un organismo. Constituyen una fuente de variabilidad genética y un motor para la evolución de las especies.

La gran mayoría de las mutaciones se producen al azar por causas naturales. Son mutaciones espontáneas. Otras pueden ser inducidas artificialmente mediante agentes físicos, como las radiaciones, o con agentes químicos, como ciertos fármacos. A estos factores se les llama agentes mutagénicos.

ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN

00 Tras leer la INTRODUCCIÓN realiza el siguiente ejercicio

01 Tras leer el apartado 01 EL NÚCLEO Y SUS COMPONENTES EN LAS DISTINTAS ETAPAS DEL CICLO CELULAR realiza el siguiente ejercicio

02 Tras leer el apartado 02 ESTRUCTURA DEL CROMOSOMA, EL CARIOTIPO realiza el siguiente ejercicio

03 Tras leer el apartado 03 EL CICLO CELULAR MITOSIS Y MEIOSIS realiza el siguiente ejercicio

04 Tras leer el apartado 04 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Y SUS COMPONENTES realiza el siguiente ejercicio

05 Tras leer el apartado 05 EL CÓDIGO GENÉTICO Y LA EXPRESIÓN DE LOS GENES realiza el siguiente ejercicio

06 Tras leer el apartado 06 LAS MUTACIONES contesta al cuestionario

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