El dogma central de la biología molecular explica que el flujo de información de los genes proviene del ADNcodigo genetico a una copia de ARN intermedia y luego al proteinas sintetizado a partir del código. Las ideas clave que subyacen al dogma fueron propuestas por primera vez por el biólogo molecular británico Francis Crick en 1958.
En 1970 se aceptó comúnmente que el ARN hacía copias de genes específicos de la doble hélice del ADN original y luego formaba la base para la producción de proteínas a partir del código copiado.
El proceso de copiar genes mediante la transcripción del código genético y producir proteínas mediante la traducción del código en cadenas de aminoácidos se denomina la expresion genica. Dependiendo de la célula y de algunos factores ambientales, ciertos genes se expresan mientras que otros permanecen inactivos. La expresión genética se rige por señales químicas entre las células y los órganos de los organismos vivos.
El descubrimiento de splicing alternativo y el estudio de partes no codificantes del ADN llamadas
La información codificada en proteínas no puede influir en el código de ADN original.
La transcripción del ADN tiene lugar en el núcleo
La Hélice de ADN que codifica la información genética del organismo se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. Las células procariotas son células que no tienen núcleo, por lo que Transcripción de ADN, la traducción y la síntesis de proteínas tienen lugar en el citoplasma de la célula a través de un método similar (pero más simple) proceso de transcripción / traducción.
En células eucariotas, Las moléculas de ADN no pueden salir del núcleo, por lo que las células tienen que copiar el código genético para sintetizar proteínas en la célula fuera del núcleo. El proceso de copia de la transcripción es iniciado por una enzima llamada Polimerasa de ARN y tiene las siguientes etapas:
- Iniciación. La ARN polimerasa separa temporalmente las dos hebras de la hélice de ADN. Las dos hebras de la hélice de ADN permanecen unidas a cada lado de la secuencia del gen que se copia.
Proceso de copiar. La ARN polimerasa viaja a lo largo de las cadenas de ADN y hace una copia de un gen en una de las cadenas.
Empalme. Las hebras de ADN contienen secuencias codificantes de proteínas llamadas exones, y las secuencias que no se utilizan en la producción de proteínas se denominan intrones. Dado que el propósito del proceso de transcripción es producir ARN para la síntesis de proteínas, la parte intrónica del código genético se descarta mediante un mecanismo de empalme.
La secuencia de ADN copiada en la segunda etapa contiene los exones y los intrones y es un precursor del ARN mensajero.
Para eliminar los intrones, el pre-ARNm la hebra se corta en una interfaz intrón / exón. La parte del intrón de la hebra forma una estructura circular y abandona la hebra, lo que permite que los dos exones de cada lado del intrón se unan. Cuando se completa la eliminación de los intrones, la nueva cadena de ARNm se ARNm maduro, y está listo para salir del núcleo.
El ARNm tiene una copia del código de una proteína
Las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Son responsables de influir en el aspecto de una célula y lo que hace. Forman estructuras celulares y juegan un papel clave en el metabolismo. Actúan como enzimas y hormonas y están incrustados en las membranas celulares para facilitar la transición de moléculas grandes.
La secuencia de la cadena de aminoácidos de una proteína está codificada en la hélice de ADN. El código se compone de los siguientes cuatro bases nitrogenadas:
- Guanina (G)
- Citosina (C)
- Adenina (A)
- Timina (T)
Estas son bases nitrogenadas y cada eslabón de la cadena de ADN está formado por un par de bases. La guanina forma un par con la citosina y la adenina forma un par con la timina. Los enlaces reciben nombres de una letra según la base que aparece primero en cada enlace. Los pares de bases se denominan G, C, A y T para los enlaces guanina-citosina, citosina-guanina, adenina-timina y timina-adenina.
Tres pares de bases representan un código para un aminoácido en particular y se denominan codón. Un codón típico podría llamarse GGA o ATC. Debido a que cada uno de los tres lugares de codones para un par de bases puede tener cuatro configuraciones diferentes, el número total de codones es 43 o 64.
Hay alrededor de 20 aminoácidos que se utilizan en la síntesis de proteínas y también hay codones para las señales de inicio y parada. Como resultado, hay suficientes codones para definir una secuencia de aminoácidos para cada proteína con algunas redundancias.
El ARNm es una copia del código de una proteína.
Las proteínas son producidas por ribosomas
Cuando el ARNm sale del núcleo, busca un ribosoma para sintetizar la proteína para la que tiene las instrucciones codificadas.
Los ribosomas son las fábricas de la célula que producen las proteínas de la célula. Están formados por una pequeña parte que lee el ARNm y una parte más grande que ensambla los aminoácidos en la secuencia correcta. El ribosoma se compone de ARN ribosómico y proteínas asociadas.
Los ribosomas se encuentran flotando en la célula citosol o adjunto a la celda retículo endoplásmico (ER), una serie de sacos cerrados por membranas que se encuentran cerca del núcleo. Cuando los ribosomas flotantes producen proteínas, las proteínas se liberan en el citosol celular.
Si los ribosomas unidos al RE producen una proteína, la proteína se envía fuera de la membrana celular para usarse en otro lugar. Las células que secretan hormonas y enzimas suelen tener muchos ribosomas unidos al RE y producen proteínas para uso externo.
El ARNm se une a un ribosoma y puede comenzar la traducción del código en la proteína correspondiente.
La traducción ensambla una proteína específica de acuerdo con el código de ARNm
Flotando en el citosol celular hay aminoácidos y pequeñas moléculas de ARN llamadas transferir ARN o ARNt. Existe una molécula de ARNt para cada tipo de aminoácido utilizado para la síntesis de proteínas.
Cuando el ribosoma lee el código de ARNm, selecciona una molécula de ARNt para transferir el aminoácido correspondiente al ribosoma. El ARNt trae una molécula del aminoácido especificado al ribosoma, que une la molécula en la secuencia correcta a la cadena de aminoácidos.
La secuencia de eventos es la siguiente:
- Iniciación. Un extremo de la molécula de ARNm se une al ribosoma.
- Traducción. El ribosoma lee el primer codón del código de ARNm y selecciona el aminoácido correspondiente del ARNt. El ribosoma luego lee el segundo codón y une el segundo aminoácido al primero.
- Terminación. El ribosoma desciende por la cadena de ARNm y, al mismo tiempo, produce una cadena de proteína correspondiente. La cadena de proteínas es una secuencia de aminoácidos con enlaces peptídicos formando un cadena polipeptídica.
Algunas proteínas se producen en lotes, mientras que otras se sintetizan continuamente para satisfacer las necesidades continuas de la célula. Cuando el ribosoma produce la proteína, se completa el flujo de información del dogma central del ADN a la proteína.
Empalme alternativo y los efectos de los intrones
Recientemente se han estudiado alternativas al flujo de información directo contempladas en el dogma central. En splicing alternativo, el pre-ARNm se corta para eliminar los intrones, pero se cambia la secuencia de exones en la cadena de ADN copiada.
Esto significa que una secuencia de código de ADN puede dar lugar a dos proteínas diferentes. Si bien los intrones se descartan como secuencias genéticas no codificantes, pueden influir en la codificación del exón y pueden ser una fuente de genes adicionales en determinadas circunstancias.
Si bien el dogma central de la biología molecular sigue siendo válido en lo que respecta al flujo de información, el Los detalles de cómo fluye exactamente la información desde el ADN a las proteínas es menos lineal que originalmente. pensamiento.