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UNIVERSIDAD LOS ANGELES DE CHIMBOTE

CURSO : UNIDAD : TEMAS :

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FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR SEGUNDA EL CODIGO GENETICO  Tres nucleótidos contienen la información para un aminoácido.  El código genético es inequívoco, no traslapante, sin puntuación, degenerado y universal.  Existen 61 codones para codificar 20 aminoácidos y por lo tanto hay codones sinónimos.  El codón de iniciación es AUG y el de terminación UAG, UAA y UGA.

INTRODUCCION El código genético es la regla de correspondencia entre la serie de nucleótidos en que se basan los ácidos nucleicos y las series de aminoácidos (polipéptidos) en que se basan las proteínas. Es como el diccionario que permite traducir la información genética a estructura de proteína. A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina, respectivamente. Cada una de estas bases forma, junto con un glúcido (pentosa) y un grupo fosfato, un nucleótido; el ADN y el ARN son polímeros formados por nucleótidos encadenados. Durante el proceso de traducción (síntesis de proteína) el mensaje genético es leído de una cadena de ARN, colocando cada vez el aminoácido indicado por el codón siguiente según la regla que llamamos código genético.

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TRES NUCLEÓTIDOS CONTIENEN LA INFORMACIÓN PARA UN AMINOÁCIDO La unidad hereditaria que contiene la información para codificar un aminoácido es el CODÓN, que está formado por tres nucleótidos (triplete). Esta información se transcribe en el ARN mensajero (ARNm) que tiene una secuencia de bases complementarias a la del ADN. Tanto el ADN como el ARN mensajero poseen sólo 4 bases diferentes, mientras que las proteínas contienen 20 aminoácidos distintos. El CODIGO GENÉTICO se lee en grupos de tres bases; EL TRIPLETE (CODÓN) es pues el número menor de bases (o nucleótidos) capaz de codificar los aminoácidos, si el código consistiera de dos bases, el número posible de codones 4 2 = 16 sería insuficiente; en cambio, con tripletes el número posible de codones es de 4 3 = 64, que es suficiente. Si el código genético fuera de 4 bases el número posible de codones sería excesivo (4 4 = 256). La longitud de la porción del gen que codifica depende del número de aminoácidos en la proteína. Por ejemplo, para codificar 500 aminoácidos se necesitan 500 codones, o sea 1500 nucleótidos. La lectura del mensaje se hace desde un punto fijo de partida, y este sitio está determinado por un codón de iniciación especial. La secuencia de codones determina la de los aminoácidos en la proteína; pero, por su parte, los aminoácidos son incapaces de reconocer directamente los codones correspondientes en el ARNm. Para que esto ocurra se requiere la intervención de otra molécula que sirve como adaptador, el ARN DE TRANSFERENCIA (ARNt). El ARNt tiene un sitio que se une al aminoácido y otro, el ANTICODÓN, que reconoce al codón en el ARNm. CADA ANTICODÓN TIENE TRES NUCLEÓTIDOS QUE SON COMPLEMENTARIOS DE LOS CODONES. La traducción del mensaje, o sea, la síntesis de la proteína, se produce en los ribosomas, los que aseguran la interacción ordenada de todos los componentes que intervienen en ella. EL CÓDIGO GENÉTICO ES INEQUÍVOCO, NO TRASLAPANTE, SIN PUNTUACIÓN, DEGENERADO Y UNIVERSAL TRES CODONES no cifran para aminoácidos específicos, estos han sido llamados CODONES SIN SENTIDO. Ellos son utilizados en la célula como señales de terminación; estas especifican donde detener la polimerización de los aminoácidos en la molécula de proteína. Los 61 codones restantes codifican para 20 MBLGO. JOSE LUIS GUTIERREZ APONTE

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aminoácidos. Así, debe haber una “DEGENERACIÓN DEL CÓDIGO GENÉTICO”; es decir varios codones codifican para un mismo aminoácido, pero un aminoácido puede ser decodificado por varios codones; por ejemplo, seis codones diferentes especifican serina. Otros aminoácidos como metionina y triptofano, sólo tienen un codón. En general el tercer nucleótido en un codón es menos importante que los otros dos para determinar el aminoácido específico por ser incorporado y esto da cuenta de la mayor parte de la degeneración del código genético. Sin embargo, para cualquier codón específico sólo está indicado un aminoácido único; EL CÓDIGO GENÉTICO NO ES AMBIGUO, es decir, dado un codón específico, sólo un aminoácido está determinado. La distinción entre ambigüedad y degeneración es un concepto importante para ser enfatizado. El código genético no ambiguo, pero degenerado, puede ser descrito en términos moleculares. El reconocimiento de codones específicos en el ARNm por las moléculas adaptadoras del RNAt depende de su región anticodón y de las reglas de apareamiento de bases. Cada molécula de ARNt contiene una secuencia específica, complementaria de UN CODÓN, llamado “ANTICODÓN”. Para un codón dado en el ARNm, sólo una única especie de molécula de ARNt posee el anticodón apropiado. Dado que cada molécula de ARNt puede ser cargada por un solo aminoácido, cada codón, por lo tanto, especifica únicamente un aminoácido. Sin embargo, algunas moléculas de ARNt pueden utilizar el anticodón para reconocer más de un codón. Con algunas excepciones, para un codón específico, sólo un aminoácido específico será incorporado; aunque dado un aminoácido, más de un codón puede requerirlo. La lectura del código genético durante el proceso MBLGO. JOSE LUIS GUTIERREZ APONTE

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de la síntesis de proteínas no incluye traslapo alguno de codones. Por tanto, el código genético no se traslapa. Además, una vez que se comienza la lectura de un codón específico, no hay puntuación entre los codones y el mensaje es leído en una secuencia contínua de tripletes de nucleótidos hasta que se alcanza un codón sin sentido (codón de terminación). Hasta hace poco, se pensó que el código genético era universal. En la actualidad se ha desmostrado que el conjunto de moléculas del ARNt en las mitocondrias (las cuales poseen su propia y distinta maquinaria de traducción) de eucariotas inferiores y superiores, incluyendo al ser humano, leen cuatro codones de modo diferente a las moléculas de ARNt del citoplasma, aún en las mismas células. El CODÓN “AUA” se lee como Met (METIONINA) y el “UGA” codifica para Trp (TRIPTOFANO) en las mitocondrias de los mamíferos. Además, los codones “AGA” y “AGG” son leídos como CODONES DE TERMINACIÓN de cadenas más que como ARGININA. Como consecuencia, las mitocondrias sólo requieren 22 moléculas de ARNt para leer su código genético en tanto que en el citoplasma se tiene un complemento total de 31 especies de ARNt. Anotadas estas excepciones EL CÓDIGO GENÉTICO ES UNIVERSAL. Los cuadros de uso de los codones se están haciendo cada vez más exactos conforme aumenta la secuenciación de los genes. Su importancia es grande debido a que con frecuencia los investigadores necesitan deducir la estructura del ARNm a partir de la secuencia primaria de la proteína para sintetizar una sonda de oligonucleótidos a iniciar un proyecto de clonación de ADN recombinante. HAY 61 CODONES PARA CODIFICAR 20 AMINOÁCIDOS Y POR LO TANTO HAY CODONES SINÓNIMOS En 1964, ya se habían descrifrado los 64 codones posibles, 61 codones corresponden a los 20 aminoácidos y tres representan SEÑALES DE TERMINACIÓN de la síntesis. Si existen 61 codones para los 20 aminoácidos, es evidente que varios tripletes pueden codificar un mismo aminoácido, o sea que algunos tripletes SON SINÓNIMOS (degeneración del código genético). Por ejemplo la prolina es codificada por CCU, CCA, CCG, CCC. Observando este ejemplo y la primera tabla, se puede llegar a la conclusión de que la mayoría de los casos los codones sinónimos sólo difieren en la última de las tres bases; en consecuencia, las dos primeras son más importantes en la codificación. Por este motivo una mutación que se produzca en la tercera base pasa inadvertida, ya que no cambia la composición de los aminoácidos de la proteína. Los estudios sobre la secuencia del ADN han confirmado que la célula utiliza todos los codones. Esto tiene una ventaja selectiva, puesto que reduce el posible efecto de las mutaciones dañinas. Si muchos codones no se usaran, las mutaciones podrían interferir más seriamente con la secuencia normal de la síntesis de proteínas. El uso de los 61 codones para los 20 aminoácidos plantea el problema de si hay un ARNt especial para cada codón. Los estudios sobre ARNt han revelado que hay menos de 61 de estas moléculas. Es preciso admitir pues que un ARNt puede reconocer más de un codón (aunque siempre para el mismo aminoácido). Crack propuso que esto sería posible si la tercera base del anticodón tuviera cierto grado de movimiento que le permitiese establecer puentes de hidrógeno con otras bases que no fuesen las complementarias normales. Esta hipótesis probó ser correcta. Y es así como G en la tercera posición puede aparearse con Y o C en el ARNm, y U puede interaccionar con A o C.

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EL CODÓN DE INICIACIÓN ES EL AUG Y EL DE TERMINACIÓN UAG, UAA y UGA El ARNm se traduce en la dirección 5’ 3’, la misma que se usó en la transcripción. La cadena polipeptídica siempre se origina a partir del extremo que lleva el NH 2 (amino terminal). La “SEÑAL PARA LA INICIACIÓN” de la síntesis de proteínas es el CODÓN AUG, que tiene una doble función. Cuando se halla en el comienzo del mensaje, el AUG representa el CODÓN DE INICIACIÓN, que en las bacterias (procariotas) codifica la N – formilmetionina (F- met); mientras que cualquier otra posición codifica metinina. En los mensajeros de eucariotas el comienzo es también por el codón AUG, que utiliza un ARNt especial que dirige la incorporación de la metionina en vez de f – met. La SEÑAL DE TERMINACIÓN está dada por los codones UAG, UAA y UGA, denominados CODONES SIN SENTIDO. Cuando al ribosoma llega el codón de terminación, la cadena polipeptídica se completa y es liberada. LOS CODONES UAG, UAA y UGA no son reconocidos por ARNt especiales, pero si por ciertas proteínas, los FACTORES DE LIBERACIÓN, que ayudan en la terminación de la síntesis de proteínas. La DEGENERACIÓN DEL CÓDIGO GENÉTCIO reside en su mayor parte en el último nucleótido del triplete codón, sugiriendo que el apareamiento de bases entre este último nucleótido del triplete codón, sugiriendo que el apareamiento de bases entre este último nucleótido y el nucleótido correspondiente del anticodón no es estricto. Este fenómeno se denomina “BAMBOLEO”; el apareamiento del codón y del anticodón puede bambolearse en este sitio de apareamiento específico de nucleótido a nucleótido. Por ejemplo los dos codones para la arginina, AGA, AGG, se pueden unir al mismo codón que tiene uracilo en su extremo 5’. De manera semejante tres codones para la glicina, GGU, GGC y GGA pueden formar un par de bases a partir de un anticodón CCI. I es un nucleótido de INOSINA, una de las bases peculiares que aparecen en las moléculas de ARNt. El código de tres nucleótidos, o código de tripletes, fue ampliamente adoptado como hipótesis de trabajo. Sin embargo, su existencia no fue realmente demostrada hasta que el código fue finalmente descifrado, una década después que Watson y Crack presentaran por primera vez su modelo de la estructura del ADN. De todas maneras, aunque existen desviaciones del código universal, éstas son sólo variaciones menores. La casi universalidad del código indica un origen único. Si bien las variaciones ocasionales muestran que las asignaciones de codones pueden cambiar, estos cambios ocurren muy raramente; aunque en la evolución temprana del código, estos cambios podrían haber sido más frecuentes. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1.1. De Robertis, E. y E. De Robertis 1997. Biología Celular y Molecular. 12ava edición. Editorial El Ateneo. Buenos Aires – Argentina. 1.2. Alberts, B.; Bray, D. ; Lewis, J. ; Raff, M. ; Roberts, K. y J. Watson. 1983. Biología Molecular de la Célula. 2da edición. ediciones Omega, S.A. Barcelona – España. 1.3.

Karp, G. 2003. Biología Celular y Molecular. McGraw – Hill Interamericana. México D. F.

ULADECH : ENERO 2008 : VERSIÓN 01.

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