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Código genético

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Portal de Genética

Código genético es la relación entre la secuencia de bases en el ADN y la secuencia correspondiente de aminoácidos , en la proteína . Él es equivalente a una lengua y es constituido básicamente por un diccionario de palabras, la tabla del código genético y por una gramática, correspondiente a la propiedades del código, que establece como el mensaje codificada en el material genético es traducida en una secuencia de aminoácidos en la cadena polipeptídica.

El código genético forma las plantillas hereditários de los seres vivos. ES en él que está toda la información que rige la secuencia de los aminoácidos codificada por el encadeamento de nucleotídeos . Estos son compuestos de desoxirribose , fosfato y una base orgánica, del tipo citosina, adenina, guanina o timina .

Tabla de contenido

Tripletos y códons

Archivo:ADN chemical structure pt.svg
Esquema de una cadena doble del ADN.

En la cadena polinucleotídica de ADN, un conjunto de 3 nucleótidos corresponde a un aminoácido: son los tripletos. Me las por qué 3 nucleótidos? Sabemos de antemano que existen 20 aminoácidos diferentes siendo, por eso, de esperarse que existan por lo menos 20 arreglos de nucleótidos diferentes para que cada arreglo codifique un aminoácido diferente. Si supusiéramos que cada nucleótido codifica un aminoácido, fácilmente comprendemos que tal sería imposible porque sólo existen 4 nucleótidos. Si escogiéramos un arreglo de 2 nucleótidos obtendríamos un conjunto de 16 arreglos diferentes (llevando en cuenta la repetición de nucleótidos), aún insuficiente para los 20 aminoácidos que la célula produce. Pero, si supusiéramos que son necesarios arreglos con repetición de 3 nucleótidos de ADN para codificar un aminoácido, obtenemos un universo de 64 arreglos con repetición posibles; más del que el suficiente para los 20 aminoácidos existentes.

Esta hipótesis fue confirmada por los trabajos de Marshall Nirenberg y Har Gobind Khorana, por los cuales recibieron ambos, en conjunto con Robert W. Holley, el Nobel de Fisiologia/Medicina de 1968 .

A través del proceso de transcripción los tripletos de ADN son convertidos en códons de ARN . Estos codões son, a la semejanza de los tripletos, conjuntos de 3 nucleótidos de la cadena de ARN mensajero. Este migra para el citoplasma de la célula, donde se conecta a un ribossoma y la una molécula de ARN transportista. A través del proceso de traducción y utilizando la información genética del ADN del individuo con la molécula de ARN, el ribossoma produce entonces los aminoácidos para formar proteínas.

Códons de finalización y de iniciação

En el código genético existen códons de finalización (UAA,UGA y UAG) que indican a la célula que la secuencia de aminoácidos destinada a aquella proteína acaba allí. Existe aún un códon de iniciação (AUG) que indica que la secuencia de aminoácidos de la proteína comienza a ser codificada allí. Este códon (AUG) codifica el aminoácido Metionina (Met) de forma que todas las proteínas comienzan con el aminoácido Met.

Códons de finalización

Vea en la tabla debajo que algunos códons no especifican ningún aminoácido. Estos códons son códons finanalizadores o término. Ellos pueden ser vistos como siendo similares a una puntuación en el mensaje codificada por el ADN.

Una de las primeras indicaciones de la existencia de códons finalizadores surgió en 1965 del trabajo de Brenner con el fago T4. Brenner estudió algunas mutações (m1-m6) en un único gen que controla la proteína de cada mutante era una cadena polipeptídica más corta del que a de el tipo salvaje.

Brenner examinó las puntas de las proteínas acortadas y las comparó con a de el tipo salvaje. Los aminoácidos para las seis mutações eran glutamina, lisina, ácido glutâmico, tirosina, triptofano, y serina (Ver también: Aminoácido). No hay un patrón inmediatamente obvio de estos resultado, pero Brenner brilhatemente dedujo que algunos códons para cada uno de estos aminoácidos eran similares. Específicamente, cada uno de estos códons puede mutar para el códon UAG por un cambio en un par de nucleotídeos de ADN. Él entonces postulou que UAG es un códon de fin, una señal para el mecanismo de traducción de que la proteína ahora está completa.

UAG fue primero códon finalizador a ser descifrado. Él es llamado de códon âmbar. Los mutantes que son defectivos de mutantes âmbar. Los mutantes que son defectivos porque contienen códons opala y ocre , respectivamente. Los códons de fin en general son llamados de sin sentidos porque no indican ningún aminoácido.

Los fagos mutantes de Brenner tienen una segunda caracteristica interesante en común además de una porteína más corta: la presencia de una mutação supressora (su-) en el cromossomo azafato haría con que el fago desarrollara la despeito de la presênça de la mutação m. Consideramos los códons finalizadores y sus supressores tras tratar del proceso de síntesis de proteínas.

Descifrando el código

Descifrar el código genético, determinando el aminoácido especifico por cada trinca, fue una de las mayores conquistas de los ultimos 50 años. Cuando las técnicas experimentáis necesarias se hicieron disponibles, el código genético fue rápidamente descifrado.

Una conquista fue el descubrimiento de cómo hacer mRNA sintético. Si los nucleotídeos del RNA son mezclados con una enzima especial (polinucleotídeo fosforilase) , un RNA unifilamentar es formado en la reacción. Al contrario de la transcripción, ningún molde de ADN es necessario para esta síntesis, y así los nucleotídeos son incorporados aleatoriamente. La habilidad en producir mRNA creó una perpectiva entusiasmante de producir secuencias específicas de mRNA y entonces ver que aminoácidos ellas podrían espeficicar. El primer mensajero sintético obtenido fue hecho sólo con nucleotídeos uracil reaccionando con la enzima de síntesis de RNA, porduzindo -UUUU-[pol(U)]. En 1961, Marshall Nirenberg y Heinrich Matthaei mezclaron poli(U) con la maquinaria de síntesis de síntesis de proteínas de Y. coli in vitro y observaron la formación de una proteína. El principal entusiasmo estaba centrado en la cuestión de la secuencia de aminoácido de esta proteína. Quedó probado que era una polifenilalanina, una seqüencia de moléculas de fenilalanina , conectada para formar un polipepitídeo. Así, la trinca UUU debe codificar fenilalanina:

UUU UUU UUU UUU UUU UUU
Fen Fen Fen Fen Fen Fen

Enseguida,fueron producidos los mRNA conteniendo dos tipos de nucleotídeos en grupos repetidos. Por ejemplo, el mRNA sintético teniendo la secuencias (AGA)n, que es una larga secuencias de AGAAGAAGAAGAAGA, fue usada estimular la síntesis de polipetídeos in vitro (en un tubo de ensayo que también contenía un extracto celular con todos los componentes para la traducción). A partir de la secuencia de los polipeptídeos resultantes y las posibles trincas que podían residir en otros RNA sintéticos, podían ser verificadas muchas palabras código.

Tabla de código genético

Así, fácilmente percibimos la conexión entre los tripletos de ADN y los aminoácidos. Este lenguaje que los une es lo que llamamos código genético. A finales de la década de 60 el código genético fue descifrado, y ahora es generalmente representado en una tabla que estabece la conexión entre las bases azotas de los códons de ARN y los aminoácidos formados.

2la base.
U C A G
1a
base
U

UUU (Phe/F) Fenilalanina
UUC (Phe/F) Fenilalanina
UUA (Leyó/L) Leucina
UUG (Leyó/L) Leucina

UCU (Ser/S) Serina
UCC (Ser/S) Serina
UCA (Ser/S) Serina
UCG (Ser/S) Serina

UAU (Tyr/Y) Tirosina
UAC (Tyr/Y) Tirosina
UAA "Ocre" (Stop)
UAG "Âmbar" (Stop)

UGU (Cys/C) Cisteína
UGC (Cys/C) Cisteína
UGA "Opala" (Stop)
UGG (Trp/W) Triptofano

C

CUU (Leyó/L) Leucina
CUC (Leyó/L) Leucina
CUA (Leyó/L) Leucina
CUG (Leyó/L) Leucina

CCU (Pro/P) Prolina
CCC (Pro/P) Prolina
CCA (Pro/P) Prolina
CCG (Pro/P) Prolina

CAU (His/H) Histidina
CAC (His/H) Histidina
CAA (Gln/Q) Glutamina
CAG (Gln/Q) Glutamina

CGU (Arg/R) Arginina
CGC (Arg/R) Arginina
CGA (Arg/R) Arginina
CGG (Arg/R) Arginina

A

AUU (Ile/I) Isoleucina
AUC (Ile/I) Isoleucina
AUA (Ile/I) Isoleucina
AUG (Met/M) Metionina, Start

ACU (Thr/T)Treonina
ACC (Thr/T)Treonina
ACA (Thr/T)Treonina
ACG (Thr/T)Treonina

AAU (Asn/N) Asparagina
AAC (Asn/N) Asparagina
AAA (Lys/K) Lisina
AAG (Lys/K) Lisina

AGU (Ser/S) Serina
AGC (Ser/S) Serina
AGA (Arg/R) Arginina
AGG (Arg/R) Arginina

G

GUU (Val/V) Valina
GUC (Val/V) Valina
GUA (Val/V) Valina
GUG (Val/V) Valina

GCU (Ala/A) Alanina
GCC (Ala/A) Alanina
GCA (Ala/A) Alanina
GCG (Ala/A) Alanina

GAU (Asp/D) Ácido aspártico
GAC (Asp/D) Ácido aspártico
GAA (Glu/Y) Ácido glutâmico
GAG (Glu/Y) Ácido glutâmico

GGU (Gly/G) Glicina
GGC (Gly/G) Glicina
GGA (Gly/G) Glicina
GGG (Gly/G) Glicina

Tabla Inversa
Ala/A GCU, GCC, GCA, GCG Leyó/L UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG Lys/K AAA, AAG
Asn/N AAU, AAC Met/M AUG
Asp/D GAU, GAC Phe/F UUU, UUC
Cys/C UGU, UGC Pro/P CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q CAA, CAG Ser/S UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu/Y GAA, GAG Thr/T ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G GGU, GGC, GGA, GGG Trp/W UGG
His/H CAU, CAC Tyr/Y UAU, UAC
Ile/I AUU, AUC, AUA Val/V GUU, GUC, GUA, GUG
START AUG STOP UAG, UGA, UAA

Redundancia y ambiguidade

Se dice que el código genético es degenerado o redundante por existir varios codões que codificam el mismo aminoácido. Por ejemplo, los codões UCU, UCC,UCA y UCG codificam todos el aminoácido Serina (Ser). Este fenómeno es también apelidado de degenerescência . Ya el contrario no es posible y no existe ningún codão que pueda codificar más del que un único aminoácido y, luego, nunca es ambíguo. Con sólo 20 palabras necesarias para los 20 aminoácidos comunes, para que son usadas las otras palabras, si lo sean? El trabajo de Crick sugirió que el código genético es redundante, significando que cada una de las trincas debe tener un significado en el código. Para que sea verdadero, algunos aminoácidos deben ser especificados, por por lo menos dos o más trincas diferentes.

El raciocínio es el siguiente. Si sólo 20 trincas fueran usadas, entonces las otras 44 no habrían significado, pues no codificariam ningún aminoácido. En este caso, sería esperado que la mayoría de las mutações de cambio de matriz de lectura produjera palabras (códons) sin sentido, lo que supuestamente pararía el proceso de construcción de proteína . Si este fuera el caso, entonces las mutações de deleção o de cambio de matriz raramente, o nunca, producirían proteínas viáveis o funcionales. Sin embargo, si todas las trincas especifican algún aminoácido, entonces las palabras mutadas simplemente resultarían en la inserción de aminoácidos incorrectos en la proteína. Entonces, Crick raciocinou que muchos o todos los aminoácidos deberían tener más de un "nombre" (códon) posible en el código de pares de bases. Esta hipótesis después fue confirmada bioquimicamente.

Universalidad

Se afirma que el Código Genético es universal porque los códons tienen el mismo significado en casi todos los organismos. Así, el códon AAU codifica el aminoácido Asparagina (Asn) tanto en un ser humano como en un babuíno.

Referencias generales