El citado "dogma central de Biología Molecular"se captura en el esquema simple ADN a ARN a proteína. Ligeramente expandido, esto significa que el ácido desoxirribonucleico, que es el material genético en el núcleo de sus células, se utiliza para producir una molécula similar llamada ARN (ácido ribonucleico) en un proceso llamado transcripción. Una vez hecho esto, el ARN se usa para dirigir la síntesis de proteínas en otras partes de la célula en un proceso llamado traducción.
Cada organismo es la suma de las proteínas que produce, y en todo lo que vive hoy y ha conocido han vivido, la información para producir estas proteínas se almacena en, y solo en, el organismo ADN. Tu ADN es lo que te hace ser lo que eres y es lo que le transmites a cualquier hijo que puedas tener.
En eucariota organismos, después de que se completa el primer paso de la transcripción, el ARN mensajero (ARNm) recién sintetizado debe encontrar su camino fuera del núcleo hacia el citoplasma donde tiene lugar la traducción. (En procariotas, que carecen de núcleos, este no es el caso). Debido a que la membrana plasmática que rodea el contenido del núcleo puede ser selectiva, este proceso requiere una entrada activa de la propia célula.
Ácidos nucleicos
Dos ácidos nucleicos existen en la naturaleza, ADN y ARN. Los ácidos nucleicos son macromoléculas, ya que están compuestos por cadenas muy largas de subunidades repetidas, o monómeros, llamados nucleótidos. Nucleótidos en sí mismos constan de tres componentes químicos distintos: un azúcar de cinco carbonos, uno a tres grupos fosfato y una de las cuatro bases ricas en nitrógeno (nitrogenadas).
En el ADN, el componente de azúcar es desoxirribosa, mientras que en el ARN es ribosa. Estos azúcares difieren solo en que la ribosa lleva un grupo hidroxilo (-OH) unido a un carbono fuera del anillo de cinco miembros donde la desoxirribosa lleva solo un átomo de hidrógeno (-H).
Los cuatro posibles bases nitrogenadas en el ADN son undenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). El ARN tiene los tres primeros, pero incluye uracilo (U) en lugar de timina. El ADN es de doble hebra, con las dos hebras unidas en sus bases nitrogenadas. A siempre se empareja con T y C siempre se empareja con G. Los grupos de azúcar y fosfato crean la columna vertebral "de cada uno de los llamados hebra complementaria. La formación resultante es una doble hélice, cuya forma se descubrió en la década de 1950.
- En el ADN y el ARN, cada nucleótido contiene un solo grupo fosfato, pero los nucleótidos libres a menudo tienen dos (p. Ej., ADP o difosfato de adenosina) o tres (p. Ej., ATP o trifosfato de adenosina).
Síntesis de ARN mensajero: transcripción
La transcripción es la síntesis de una molécula de ARN llamada ARN mensajero (ARNm), de una de las hebras complementarias de una molécula de ADN. También existen otros tipos de ARN, siendo el más común tRNA (transferencia de ARN) y ARN ribosómico (ARNr), los cuales juegan un papel crítico en la traducción en el ribosoma.
El propósito del ARNm es crear un conjunto codificado de direcciones móviles para la síntesis de proteínas. Una longitud de ADN que incluye el "modelo" de un único producto proteico se denomina gen. Cada secuencia de tres nucleótidos lleva las instrucciones para producir un aminoácido en particular, con amino los ácidos son los componentes básicos de las proteínas de la misma manera que los nucleótidos son los componentes básicos de ácidos.
Existen 20 aminoácidos en total, lo que permite un número esencialmente ilimitado de combinaciones y, por tanto, de productos proteicos.
La transcripción ocurre en el núcleo, a lo largo de una sola hebra de ADN que se ha desacoplado de su hebra complementaria con fines de transcripción. Las enzimas se unen a la molécula de ADN al comienzo del gen, en particular la ARN polimerasa. El ARNm que se sintetiza es complementario de la hebra de ADN utilizada como plantilla y, por lo tanto, se asemeja a la hebra de la plantilla. propia cadena de ADN complementario, excepto que U aparece en el ARNm dondequiera que hubiera aparecido T si la molécula de ADN en crecimiento en lugar de.
Transporte de ARNm dentro del núcleo
Una vez que las moléculas de ARNm se sintetizan en el sitio de transcripción, deben viajar a los sitios de traducción, los ribosomas. Ribosomas aparecen tanto libres en el citoplasma celular como adheridos a un orgánulo membranoso llamado retículo endoplásmico, los cuales se encuentran fuera del núcleo.
Antes de que el ARNm pueda atravesar la doble membrana plasmática que forma la envoltura nuclear (o membrana nuclear), debe alcanzar la membrana de alguna manera. Esto ocurre por la unión de las nuevas moléculas de ARNm a las proteínas transportadoras.
Antes de que los complejos de mRNA-proteína (mRNP) resultantes puedan moverse hacia el borde, se mezclan completamente dentro de la sustancia del núcleo, de modo que esos complejos de mRNP que se forman cerca del borde del núcleo no tienen mejores posibilidades de salir del núcleo en un momento dado después de la formación que los procesos de mRNP cerca de la interior.
Cuando los complejos de mRNP encuentran regiones del núcleo pesadas en ADN, que en este entorno existe como cromatina (es decir, ADN unido a proteínas estructurales), puede atascarse, al igual que una camioneta que se empantana en lodo. Este estancamiento puede superarse mediante la entrada de energía en forma de ATP, que empuja al mRNP atascado en la dirección del borde del núcleo.
Complejos de poros nucleares
El núcleo necesita proteger el importantísimo material genético de la célula, pero también debe tener un medio para intercambiar proteínas y ácidos nucleicos con el citoplasma celular. Esto se logra a través de "puertas" que constan de proteínas y se conocen como complejos de poros nucleares (NPC). Estos complejos tienen un poro que atraviesa la doble membrana de la envoltura nuclear y varias estructuras diferentes a cada lado de esta "puerta".
El NPC es enorme según los estándares moleculares.. En los seres humanos, tiene una masa molecular de 125 millones de Dalton. Por el contrario, una molécula de glucosa tiene una masa molecular de 180 Daltons, lo que la hace aproximadamente 700.000 veces más pequeña que el complejo NPC. Tanto el transporte de ácidos nucleicos como de proteínas al núcleo y el movimiento de estas moléculas fuera del núcleo se producen a través del NPC.
En el lado citoplásmico, el NPC tiene lo que se llama un anillo citoplásmico, así como filamentos citoplasmáticos, los cuales sirven para ayudar a anclar el NPC en su lugar en la membrana nuclear. En el lado nuclear del NPC hay un anillo nuclear, análogo al anillo citoplasmático en el lado opuesto, así como una canasta nuclear.
Una variedad de proteínas individuales participan en el movimiento del ARNm y una variedad diversa de otras cargas moleculares fuera del núcleo, y lo mismo se aplica al movimiento de sustancias en el núcleo.
Función de ARNm en traducción
El ARNm no comienza su trabajo real hasta que alcanza un ribosoma. Cada ribosoma en el citoplasma o unido a retículo endoplásmico consta de una subunidad grande y una pequeña; estos solo se unen cuando el ribosoma está activo en la transcripción.
Cuando una molécula de ARNm se une a una traducción a lo largo del ribosoma, está unido por un tipo particular de ARNt que lleva un aminoácido específico (Por lo tanto, hay 20 sabores diferentes de ARNt, uno para cada aminoácido.). Esto ocurre porque el tRNA puede "leer" la secuencia de tres nucleótidos en el mRNA expuesto que corresponde a un aminoácido dado.
Cuando el ARNt y el ARNm "coinciden", el ARNt libera su aminoácido, que se agrega al final de la cadena de aminoácidos en crecimiento destinada a convertirse en una proteína. Esto polipéptido alcanza su longitud especificada cuando la molécula de ARNm se lee en su totalidad, y el polipéptido se libera y se procesa en una proteína genuina.