Introducción
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 ARN y su importancia para la genética; al hablar de los mismos se hace referencia a la síntesis de las proteínas que van a determinar las características genotípicas y fenotípicas del organismo. A través del desarrollo del presente trabajo estudiaremos el proceso de la síntesis de proteínas y la transferencia del código genético.
Hemos visto como Watson y Crick realizaron brillantemente la tarea de dilucidar la estructura del ADN y la forma en que este se duplica. Pero si el ADN es responsable de la transmisión de la información genética, debe ser capaz, no solo de reproducirse, con lo cual se consigue conservar esta información de padres a hijos sino también debe poder transmitirla. ¿Cuál es el mecanismo por el que 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?
Se pensó primero en algún tipo de mecanismo similar al del auto duplicación del ADN, pero no fue posible encontrar una adecuación fisicoquímica satisfactoria. Las relaciones entre el ADN y las proteínas eran aparentemente más complicadas. Si las proteínas con sus 20 aminoácidos, fueran el "lenguaje de la vida" -para utilizar 'la metáfora de los años 40- la molécula del ADN, con sus cuatro bases nitrogenadas, podía imaginarse como un tipo de código para este lenguaje.
Así comenzó a usarse el término "código genético". Como se demostró más adelante, la idea de un "código de la vida" fue útil, no sólo como una buena metáfora, sino también como una hipótesis de trabajo.
Los científicos, que buscaban comprender de qué manera el ADN, tan ingeniosa-mente almacenado en el núcleo, podía ordenar las estructuras completamente distintas de moléculas de proteínas, atacaron el problema con los métodos utilizados por los criptógrafos para descifrar códigos. Hay 20 aminoácidos biológicamente importantes y hay 4 nucleótidos diferentes.
Si cada nucleótido "codificara" un aminoácido, sólo podrían estar codificados cuatro.
Si dos nucleótidos especificaran un aminoácido, podría haber un número máximo, utilizando todas las posibles ordenaciones, de 42, o sea, 16; todavía no son suficientes. Por consiguiente, cada aminoácido debe estar especificado por al menos 3 nucleótidos, siguiendo la analogía del código. Esto proporcionaría 43 o 64 combinaciones posibles.
ORIGEN. A pesar de las variaciones que existen, los códigos genéticos utilizados por todas las formas conocidas de vida son muy similares. Esto sugiere que el código genético se estableció muy temprano en la historia de la vida y que tiene un origen común en las formas de vida actuales. Análisis filogenético sugiere que las moléculas ARNt evolucionaron antes que el actual conjunto de amoniacal-ARNt sintetizas. El código genético no es una asignación aleatoria de los codones a aminoácidos. Por ejemplo, los aminoácidos que comparten la misma vía biocinética tienden a tener la primera base igual en sus codones y aminoácidos con propiedades físicas similares tienden a tener similares a codones. Experimentos recientes demuestran que algunos aminoácidos tienen afinidad química selectiva por sus codones. Esto sugiere que el complejo mecanismo actual de traducción del ARNm que implica la acción ARNt y enzimas asociadas, puede ser un desarrollo posterior y que, en un principio, las proteínas se sintetizaran directamente sobre la secuencia de ARN, actuando éste como ribosoma y catalizando la formación de enlaces peptídicos (tal como ocurre con el ARNr 23S del ribosoma). Se ha planteado la hipótesis de que el código genético estándar actual surgiera por expansión biocinética de un código simple anterior. La vida primordial pudo adicionar nuevos aminoácidos (por ejemplo, subproductos del metabolismo), algunos de los cuales se incorporaron más tarde a la maquinaria de codificación genética. Se tienen pruebas, aunque circunstanciales, de que formas de vida primitivas empleaban un menor número de aminoácidos diferentes, aunque no se sabe con exactitud que aminoácidos y en qué orden entraron en el código genético. Otro factor interesante a tener en cuenta es que la selección natural ha favorecido la degeneración del código para minimizar los efectos de las mutaciones y es debido a la interacción de dos átomos distintos en la reacción. Esto ha llevado a pensar que el código genético primitivo podría haber constado de codones de dos nucleótidos, lo que resulta bastante coherente con la hipótesis del balanceo del ARNt durante su acoplamiento.
2.1 CONCEPTO: El código genético es el conjunto de reglas que define traducir una secuencia de nucleótidos en el ARN a una secuencia de aminoácidos en una proteína, en todos los seres vivos, lo cual demuestra que ha tenido un origen único o universal, al menos en el contexto de nuestro planeta.1
El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. De ese modo, cada codón se corresponde con un aminoácido específico.
Debido a esto, el número de codones posibles es 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, AUG) y los tres restantes son sitios de parada (UAA, llamado ocre; UAG, llamado ámbar; UGA, llamado ópalo). La secuencia de codones determina la secuencia de aminoácidos en una proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específica.
ESTRUCTURA:
La secuencia del material genético se compone de cuatro bases nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras en el código genético: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C) en el ARN. Debido a esto, el número de codones posibles es 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, AUG) y los tres restantes son sitios de parada (UAA, llamado ocre; UAG, llamado ámbar; UGA, llamado ópalo). La secuencia de codones determina la secuencia aminoacídica de una proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específica.
CARACTERÍSTICAS Y DESCIFRAMIENTO
Las características del código genético fueron establecidas experimentalmente por Francis Crick, Sídney Brenner y colaboradores en 1961. Las principales características del código genético son las siguientes:
El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido.
El código genético es degenerado: existen más tripletes o codones que aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete.
El código genético es no solapado o sin superposiciones: un nucleótido solamente pertenece a un único triplete.
La lectura es "sin comas": el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua "sin comas" o sin que existan espacios en blanco.
El código genético nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido. La principal excepción a la universalidad es el código genético mitocondrial.
2.1.1 CÓDIGO ORGANIZADO EN TRIPLETES O CODONES
Si cada nucleótido determinara un aminoácido, solamente podríamos codificar cuatro aminoácidos diferentes ya que en el ADN solamente hay cuatro nucleótidos distintos. Cifra muy inferior a los 20 aminoácidos distintos que existen.
Si cada dos nucleótidos codificarán un aminoácido, el número total de di nucleótidos distintos que podríamos conseguir con los cuatro nucleótidos diferentes (A, G, T y C) serían variaciones con repetición de cuatro elementos tomados de dos en dos VR4,2 = 42 = 16. Por tanto, tendríamos solamente 16 di nucleótidos diferentes, cifra inferior al número de aminoácidos distintos que existen (20).
Si cada grupo de tres nucleótidos determina un aminoácido. Teniendo en cuenta que existen cuatro nucleótidos diferentes (A, G, T y C), el número de grupos de tres nucleótidos distintos que se pueden obtener son variaciones con repetición de cuatro elementos (los cuatro nucleótidos) tomados de tres en tres: VR4,3 = 43 = 64. Por consiguiente, existe un total de 64 tripletes diferentes, cifra más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos distintos.
2.1.2 El CÓDIGO GENÉTICO ES DEGENERADO
Como hemos dicho anteriormente existen 64 tripletes distintos y 20 aminoácidos diferentes, de manera que un aminoácido puede venir codificado por más de un codón. Este tipo de código se denomina degenerado. Wittmann (1962) induciendo sustituciones de bases por desanimación con nitritos, realizó sustituciones de C por U y de A por G en el ARN del virus del mosaico del tabaco (TMV), demostrando que la cerina y la isoleucina estaban determinadas por más de un triplete.
Las moléculas encargadas de transportar los aminoácidos hasta el ribosoma y de reconocer los codones del ARN mensajero durante el proceso de traducción son los ARN transferentes (ARN-t). Los ARN-t tienen una estructura en forma de hoja de trébol con varios sitios funcionales:
Extremo 3': lugar de unión al aminoácido (contiene siempre la secuencia ACC).
Lazo dihidrouracilo (DHU): lugar de unión a la amoniacal ARN-t sintetasa o enzimas encargadas de unir una aminoácido a su correspondiente ARN-t.
Lazo de T ? C: lugar de enlace al ribosoma.
Lazo del anti codón: lugar de reconocimiento de los codones del mensajero.
Normalmente el ARN-t adopta una estructura de hoja de trébol plegada en forma de L o forma de boomerang.
En la siguiente tabla se indican los emparejamientos codón-anti codón permitido por la regla del tambaleo:
En la siguiente tabla se indican tres ARN-t de cerina que pueden leer cada uno de ellos dos codones diferentes en el ARN-m. Estos tres ARN-t se denominan isoaceptores porque se unen (aceptan) al mismo aminoácido pero están codificados por genes distintos.
2.1.3 EL CÓDIGO GENÉTICO ES NO SOLAPADO O SIN SUPERPOSICIONES
Un nucleótido solamente forma parte de un triplete y, por consiguiente, no forma parte de varios tripletes, lo que indica que el código genético no presenta superposiciones. Por tanto, el código es no solapado. Wittmann (1962) induciendo mutaciones con ácido nitroso en el ARN del virus del mosaico del tabaco (TMV) pudo demostrar que las mutaciones habitualmente producían un cambio en un solo aminoácido. El ácido nitroso produce desanimaciones que provocan sustituciones de bases, si el código fuera solapado y un nucleótido formará parte de dos o tres tripletes, la sustitución de un nucleótido daría lugar a dos o tres aminoácidos alterados en la proteína de la cúspide del TMV.
2.1.4 EL CÓDIGO GENÉTICO ES UNIVERSAL
El desciframiento del código genético se ha realizado fundamentalmente en la bacteria E. coli, por tanto, cabe preguntarse si el código genético de esta bacteria es igual que el de otros organismos tanto procarióticos como eucarióticos. Los experimentos realizados hasta la fecha indican que el código genético nuclear es universal, de manera que un determinado triplete o codón lleva información para el mismo aminoácido en diferentes especies. Hoy día existen muchos experimentos que demuestran la universalidad del código nuclear, algunos de estos experimentos son:
Utilización de ARN mensajeros en diferentes sistemas a celulares. Por ejemplo ARN mensajero y ribosomas de reticulocitos de conejo con ARN transferentes de E. coli. En este sistema se sintetiza un poli péptido igual o muy semejante a la hemoglobina de conejo.
Las técnicas de ingeniería genética que permiten introducir ADN de un organismo en otro de manera que el organismo receptor sintetiza las proteínas del organismo donante del ADN. Por ejemplo, la síntesis de proteínas humanas en la bacteria E. coli.
El desciframiento del código genético dio como resultado la siguiente asignación de aminoácidos a los 64 tripletes.
El código genético nos indica que aminoácido corresponde a cada triplete o codón del ARN mensajero.
El triplete de iniciación suele ser AUG que codifica para Formil-metionina. También pueden actuar como tripletes de iniciación GUG (Val) y UGG (Leu) aunque con menor eficacia.
Existen tres tripletes sin sentido o codones de terminación (FIN) que no codifican para ningún aminoácido: UAA (ocre), UAG (ámbar) y UGA (ópalo).
La mayoría de los aminoácidos están determinados por más de un triplete, excepto la metionina (AUG) y el triptófano (UGG) que son los únicos que poseen un solo triplete.
Cuando un aminoácido está codificado por varios tripletes suele variar la tercera base, por ejemplo, la glicina es GGX, la alanina es GCX, la valina es GUX, la treo Nina es ACX. Sin embargo, hay varias excepciones en las que también puede variar la primera base, por ejemplo, la arginina es AGPu y CGX, la leucina es CUX y UUPu y la cerina es UCX y AGPi.
El código genético mitocondrial es la única excepción a la universalidad del código, de manera que en algunos organismos los aminoácidos determinados por el mismo triplete o codón son diferentes en el núcleo y en la mitocondria.
2.1.5 Excepciones a la Universalidad del Código
Otra forma de comprobar que el código es sin superposición es que no hay ninguna restricción en la secuencia de aminoácidos de las proteínas, de manera, que un determinado aminoácido puede ir precedido o seguido de cualquiera de los 20 aminoácidos que existen. Si dos codones sucesivos compartieran dos nucleótidos, cualquier triplete solamente podría ir precedido o seguido por cuatro codones determinados. Por consiguiente, si el código fuera superpuesto, un aminoácido determinado solamente podría ir precedido o seguido de otros cuatro aminoácidos como mucho.
2.1.6 LA LECTURA DEL CÓDIGO GENÉTICO ES "SIN COMAS"
Teniendo en cuenta que la lectura se hace de tres en tres bases, a partir de un punto de inicio la lectura se lleva a cabo sin interrupciones o espacios vacíos, es decir, la lectura es seguida "sin comas". De manera, que si añadimos un nucleótido (adición) a la secuencia, a partir de ese punto se altera el cuadro de lectura y se modifican todos los aminoácidos. Lo mismo sucede si se pierde (deleción) un nucleótido de la secuencia. A partir del nucleótido seleccionado se altera el cuadro de lectura y cambian todos los aminoácidos. Si la adición o la deleción son de tres nucleótidos o múltiplo de tres, se añade un aminoácido o más de uno a la secuencia que sigue siendo la misma a partir de la última adición o deleción. Una adición y una deleción sucesivas vuelven a restaurar el cuadro de lectura.
En la siguiente tabla se da un ejemplo con una frase que contiene solamente palabras de tres letras. A partir de la adición de una letra cambia la pauta de lectura y el significado de la frase, lo mismo sucede cuando se pierde una letra. Una adición y una deleción sucesivas recuperan el significado de la frase. Una adición de tres letras añade una palabra pero después se recupera la pauta de lectura y el sentido de la frase.
Son científicamente incorrectas. Es insensato, por ejemplo, aludir al «código genético de una determinada persona», porque el código genético es el mismo para todos los individuos. Sin embargo, cada organismo tiene un genotipo propio, aunque es posible que lo comparta con otros si se ha originado por algún mecanismo de multiplicación asexual.
El código genético se transfiere desde el núcleo hasta el citoplasma a través de ARN y ARNt donde se producen las proteínas específicas que determinan el organismo.
La idea de un código genético fue útil no solo como una buena metáfora sino también como una hipótesis de trabajo
El código genético es un factor importante porque ayuda a seleccionar y minimizar cambios naturales en las mutaciones del organismo.
Las pruebas genéticas sirven para clasificar pruebas altamente recomendables u opcionales dependiendo que su resultado notifique el pronóstico.
La importancia del código genético determina todas las características de los organismos.
La expresión "código genético" es frecuentemente utilizada en los medios de comunicación como sinónimo de genoma, de genotipo, o de ADN. Frases como:
«Se analizó el código genético de los restos y coincidió con el de la desaparecida»
«Se utilizará una base de datos con el código genético de todos los ciudadanos»
http://www.um.es/molecula/dupli02.htm
http://pendientedemigracion.ucm.es/info/genetica/grupod/Codigo/Codigo%20genetico.htm
http://salud.ccm.net/faq/15291-codigo-genetico-definicion
http://www.ecured.cu/C%C3%B3digo_gen%C3%A9tico
https://ar.answers.yahoo.com/question/index?qid=20101019124345AAtKIsN.
UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ.
AREQUIPA.
FACULTAD CIENCIAS DE LA SALUD.
ESCUELA DE ENFERMERÍA.
Docente: Mg. Henry C. Vilca Zegarra.
AREQUIPA –PERU.
2016.
Autor:
Catasi Ccallo Diana.
Cuarite Pamo Juana.
Mananita García María.
Parhuayo Ccanahuiri Alejandrina.
Peralta Gomez Elizabeth.