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Codigo Genetico


Enviado por Sergio D’Ambrosio
Código ISPN de la Publicación: EpypuZylZAOIWYOZPs


Resumen: Durante muchos anos el hombre se ha interesado por descubrir los secretos de la herencia. Mediante largos y dificiles estudios se descubrio la existencia del ADN y ARN y su importancia para la genetica; al hablar de los mismos se hace referencia a la sintesis de las proteinas que van a determinar las caracteristicas genotipicas y fenotipicas del organismo.~~A traves del desarrollo del presente trabajo estudiaremos el proceso de la sintetizacion de proteinas y la transferencia del codigo genetico.


   

  

Código Genético

Introducción

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

Mediante largos y difíciles estudios se descubrió laexistencia del ADN y ARN y su importancia para la genética; al hablar de losmismos se hace referencia a la síntesis de las proteínas que van a determinarlas características genotípicas y fenotípicas del organismo.

A través del desarrollo del presente trabajo estudiaremos elproceso de la sintetización de proteínas y la transferencia del código genético.

Hemos visto como Watson y Crick realizaron brillantemente latarea de dilucidar la estructura del ADN y la forma en que este se duplica. Perosi el ADN es responsable de la transmisión de la información genética, debeser capaz, no solo de reproducirse, con lo cual se consigue conservar estainformación de padres a hijos sino también debe poder transmitirla. ¿Cuál esel mecanismo por el que el ADN dirige la síntesis de las sustancias delorganismo? En particular ¿Cómo controla la síntesis de las proteínas, las máscomplicadas e importantes de todas?

Se pensó primero en algún tipo de mecanismo similar al dela auto duplicación del ADN, pero no fue posible encontrar una adecuaciónfisicoquímica satisfactoria. Las relaciones entre el ADN y las proteínas eranaparentemente más complicadas. Si las proteínas con sus 20 aminoácidos,fueran el "lenguaje de la vida" -para utilizar 'la metáfora de los años40- la molécula del ADN, con sus cuatro bases nitrogenadas, podía imaginarsecomo un tipo de código para este lenguaje.

Así comenzó a usarse el término "código genético".Comose 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 elADN, tan ingeniosa-mente almacenado en el núcleo, podía ordenar lasestructuras completamente distintas de moléculas de proteínas, atacaron elproblema 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, sólopodrían estar codificados cuatro.

Si dos nucleótidos especificaran un aminoácido, podríahaber un número máximo, utilizando todas las posibles ordenaciones, de 42,o sea, 16; todavía no son suficientes. Por consiguiente, cada aminoácidodebe estar especificado por al menos 3 nucleótidos, siguiendo la analogía delcódigo. Esto proporcionaría 43 ó 64 combinaciones posibles.

TRANSCRIPCIÓN y TRADUCCIÓN delmensaje.

La biosíntesis de las proteínas comienza cuando un cordónde ARN, con la ayuda de ciertas enzimas, se forma frente a un segmento de uno delos cordones de la hélice del ADN.

El ARN se forma a lo largo del cordón del ADN de acuerdo conla misma regla del apareamiento de las bases que regula la formación de un cordónde ADN, excepto en que en el ARN el uracilo sustituye a la timing debido almecanismo de copia, el cordón del ARN, cuando se ha completado lleva unatranscripción fiel del mensaje del ADN. Entonces el cordón de ARN se trasladaal citoplasma en el cual se encuentran los aminoácidos, enzimas especiales, moléculasde ATP, ribosomas y moléculas de ARN de transferencia.

Una vez en el citoplasma, la molécula de ARN se una a unribosoma. Cada tipo de ARNt engancha por un extremo a un aminoácido particulary cada uno de estos enganches implica una enzima especial y una molécula deATP.

El proceso por el cual la información contenida en el ARNdirige o controla la secuencia en que deben unirse los aminoácidos para la síntesisde las proteínas se denomina traducción.

A medida que el cordón de ARN se desplaza a lo largo delribosoma, se sitúa en su lugar la siguiente molécula de ARNt con su aminoácido.En este punto, la primera molécula de ARNt se desengancha de la molécula deARN. La energía de enlace que mantienen a la molécula de ARNt unida al aminoácidose utiliza ahora para forjar el enlace peptídico entre los dos aminoácidos, yel ARNt desprendido queda de nuevo disponible. Aparentemente, estas moléculasde ARNc pueden utilizarse muchas veces.

El ARN mensajero parece tener una vida mucho mas breve.

De esta manera, los cromosomas bacterianos mantienen uncontrol muy rígido de las actividades celulares, evitando la producción deproteínas anormales que pudiera ocurrir por el posible desgaste de la moléculade ARN.

descifrando el código.

La existencia del ARN fue postulada en 1961 por los científicosfranceses Francois Jacob y Jacques Monod. Casi inmediatamente MarahallNiremberg, del Public Healt Service de los EE.UU., emprendió la comprobaciónde la hipótesis del ARN. Añadió varios estratos brutos de ARN de una ciertavariedad de fuentes celulares a extractos de E.coli, es decir, materia quecontenía aminoácidos, ribosomas, ATP y ARNt extractados de las células deE.coli y encontró que todos ellos estimulaban la síntesis proteínica.

El código parecía tener un lenguaje universal. Nirembergrazonó que si E.coli podía leer un mensaje extraño y traducirlo en una proteína,quizás podría leer un mensaje totalmente sintético. Deseaba conocer elcontenido exacto de cualquier mensaje que dictase.

Una solución simple para éste problema aparentemente difícilse le ocurrió súbitamente; utilizar una molécula de ARN construida a base deuno sólo ribonucleótico repetido muchísimas veces.

Durante el año siguiente al descubrimiento de Niremberg,publicado en 1961, Niremberg y Ochoa y muchos colaboradores, elaboraron posiblescódigos para todos los aminoácidos utilizando ARN sintético.

En la actualidad se han identificado todos menos trestrinucleótidos; 61 de las 64 combinaciones posibles. Estos tres se consideranen la actualidad signos de puntuación, significando el comienzo o el final deun mensaje concreto. Debido a que 61 combinaciones codifican 20 aminoácidos,está claro que hay cierto número de cordones "sinónimos".

SÍNTESIS de las proteínas

Al estudiar la transcripción del ADN al ARN ya hicimosreferencia a la síntesis de las proteínas. Las instrucciones para la síntesisde las proteínas esta codificadas en el ADN del núcleo. Sin embargo, el ADN noactúa directamente, sino que transcribe su mensaje al ARN que se encuentra enlas 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 através de los poros de la membrana nuclear y llega al citoplasma donde seadhiere a un ribosoma. Allí será leído y descifrado al código o mensajecodificado que trae el ADN del núcleo.

El ARN de transferencia selecciona un aminoácido específicoy lo transporta al sitio donde se encuentra el ARN mensajero. Allí enganchaotros 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 yposteriormente serán utilizados por las células. Igualmente el ARN detransferencia, es "descargado" y el ARN mensajero, se libera delribosoma y puede ser destruido por las enzimas celulares o leído por una o másribosomas.

Las síntesis de las proteínas comienza, por consiguiente,en el núcleo, ya que allí el ADN tiene la información, pero se efectúa en elcitoplasma a nivel de los ribosomas.

regulación genética.

Modelo de Jacob y Monod

La célula realiza una serie de procesos químicos muycomplejos en los que intervienen muchas enzimas ¿Cómo y quien sigue éstosprocesos? ¿Cómo se sintetizan las proteínas en función de las necesidadesdel organismo o de las condiciones del medico?.

Las síntesis de enzimas está dirigida y regulada por losgenes. ¿Cómo se efectúa esta regulación?. El modelo genético propuesto porJacob y Monod explica este mecanismo.

Estos autores distinguen varios tipos de genes:

Los genes estructurales: Ocupan una función delADN y tienen la función de explicar la función de aminoácidos en las moléculasde proteínas.

El operon: Está formado por varios genesestructurales y el gen operado que están ubicado en el extremo inicial.Este gen actúa como interruptor de corriente.

El gen regulador: Produce una determinadasustancia que al combinarse con el producto final, actúa como represordel operon. Esta sustancia produce un bloqueo de la acción del operon ya que secombinaron con el operador, el cual como dijimos anteriormente.

La teoría de Un gen – una enzima

La teoría más ampliamente aceptada sobre la manera deactuar 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 hongosasoomicetos. Neurospora es particularmente un organismo apropiado para llevaradelante estudios genéticos.

La Neurospora puede crecer en tubos de ensayo que contenganun medio de cultivo muy simple compuesto de: sacarosa, unas pocas sales y unavitamina, la biotina que proporciona todos los requerimientos nutricionales quenecesita Neurospora para crecer, vivir y reproducirse. A partir de éstassustancia relativamente complejas requeridas para su vida, tales como proteínasy ácidos nucleicos.

Beadle y Tatum expusieron a la acción de los rayosultravioletas algunas esporas sexuales provenientes de cierto tipo deapareamiento de Neurospora. Lego dejaron que éstas esporas germinaran en unmedio "completo", es decir, enriquecidos con vitaminas y aminoácidos.Una vez que se hubo desarrollado el micelio, se hicieron cruces con otros tiposde apareamiento. Las ascosporas producidas fueron retiradas individualmente yluego colocadas separadamente en medios de cultivos completos.

Una vez que crecieron, se colocaron porciones de micelio decada cultivo en un medio mínimo. A veces el crecimiento continuaba, a veces sesuspendía, cuando esto último ocurría la raza particular recibía variasvitaminas, aminoácidos, etc. hasta lograr que se produjera crecimiento.Finalmente se pudo establecer que cada raza deficientemente era capaz de creceren un medio mínimo, al cual se había agregado una sustancia accesoria, porejemplo, la tiamina. Beadle y Tatum supusieron que la radiación ultravioletahabía producido una mutación del gen, que posibilita la síntesis de latiamina, y lo había transformado en un alelo que no es capaz de hacerlo.

La síntesis de tiamina a partir de las sustancias simplespresentes en el medio mínimo no ocurre mediante una sólo reacción química,sino a través de una serie completa de reacciones. Como todas las reacciones químicasen los seres vivos, cada una requiere la presencia de una enzima específicamediante la adición de compuestos intermedios (precursores) al medio en el cualcrecía el moho.

Los investigadores concluyeron que el cambio de un precursora otro estaba bloqueado por cuanto la enzima específica requerida estabaausente.

Sobre ésta base, crearon la teoría de "Un gen – unaenzima" referente a la acción del gen, que puede formularse en lossiguientes términos: cada gen en un determinado organismo regula la producciónde una enzima específica.

Son éstas enzimas las que pueden llevar a cabo todas lasactividades metabólicas del organismo, de las cuales a la vez depende eldesarrollo de una estructura y su fisiología característica, es decir, elfenotipo del organismo.

CONCLUSIÓN

El código genético se transfiere desde el núcleo hasta elcitoplasma a través del ARN y ARNt donde se producen las proteínas específicasque determinan al organismo.

Se hicieron muchas investigaciones en el amo 1961, y sedescubrieron todos los trinucleótidos y su importancia.

Finalmente se pudo establecer la teoría de un gen – unaenzima que establece que cada gen en determinado organismo regula la producciónde una enzima especifica.

De allí la importancia del código genético en ladeterminación de todas las características de los organismos.

BIBLIOGRAFÍA

Mazparrote, Serafín. BIOLOGÍA 2 DIVERSIFICADO.EDITORIAL BIOSFERA. 2ª Edición. Caracas Venezuela. 1992. 295 P.P.

 

Autor: Sergio D’Ambrosio

E-mail: dambrosio@cantv.net

U.E.N. "Eduardo Oxford" 2º En Ciencias


Enviado por Sergio D’Ambrosio
Contactar mailto:dambrosio@cantv.net


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Publicado Saturday 9 de August de 2003