9 propiedades más importantes del código genético

Algunas de las propiedades más importantes de los códigos genéticos son las siguientes:

1. El código es un codón triplete:

Los nucleótidos del ARNm se organizan como una secuencia lineal de codones, cada uno de los cuales consta de tres bases nitrogenadas sucesivas, es decir, el código es un codón triplete. El concepto de codón triplete ha sido apoyado por dos tipos de mutaciones puntuales: mutaciones de cambio de marco y sustituciones de base.

(i) Mutaciones de desplazamiento de marco:

Evidentemente, el mensaje genético una vez iniciado en un punto fijo se lee en un marco definido en una serie de palabras de tres letras. El marco se alteraría tan pronto como se elimine o agregue una o más bases.

Cuando tales mutaciones de cambio de marco se entrecruzaron, en ciertas combinaciones producen un gen normal de tipo salvaje. Se concluyó que uno de ellos era una eliminación y el otro una adición, de modo que el orden perturbado del cuadro debido a la mutación será restaurado por el otro (Fig. 38.26).

(ii) Sustitución de bases:

Si en una molécula de ARNm en un punto particular, un par de bases se reemplaza por otro sin ninguna eliminación o adición, se cambiará el significado de un codón que contenga dicha base alterada. En consecuencia, en lugar de un aminoácido particular en una posición particular en un polipéptido, se incorporará otro aminoácido.

Cortesía de imagen: wolfson.huji.ac.il/expression/vector/genetic_code.jpg

Por ejemplo, debido a la mutación de sustitución, en el gen de la enzima triptófano sintetasa en E. coli, el codón GGA de glicina se convierte en un codón de falta de secuencia AGA que codifica la arginina. El codón de falta es un codón que sufre una alteración para especificar otro aminoácido.

Una evidencia más directa de un código de triplete provino del hallazgo de que un fragmento de ARNm que contenía 90 nucleótidos correspondía a una cadena polipeptídica de 30 aminoácidos de una molécula de hemoglobina en crecimiento. De manera similar, 1200 nucleótidos del virus de la necrosis del tabaco "satélite" dirigen la síntesis de moléculas de proteínas de la cubierta que tienen 372 aminoácidos.

2. El código no es superpuesto:

Al traducir las moléculas de ARNm, los codones no se superponen sino que se "leen" secuencialmente (Fig. 38.27). Por lo tanto, un código no superpuesto significa que una base en un ARNm no se usa para diferentes codones. En la Figura 38.28, se ha demostrado que un código superpuesto puede significar la codificación de cuatro aminoácidos a partir de seis bases.

Sin embargo, en la práctica real, seis bases codifican no más de dos aminoácidos. Por ejemplo, en el caso de un código superpuesto, un solo cambio (del tipo de sustitución) en la secuencia de bases se reflejará en sustituciones de más de un aminoácido en la proteína correspondiente. Muchos ejemplos se han acumulado desde 1956 en los que una única base de sustitución produce un cambio de un solo aminoácido en la insulina, triptófano sintetasa, proteína de la capa de TMV, fosfatasa alcalina, hemoglobina, etc.

Sin embargo, se ha demostrado que en el bacteriófago ɸ × l74 existe la posibilidad de que se superpongan los genes y los codones (Barrel y colaboradores, 1976; Sanger, et al., 1977).

3. El código es commaless:

El código genético no tiene comillas, lo que significa que ningún codón está reservado para las puntuaciones. Significa que después de codificar un aminoácido, el segundo aminoácido se codificará automáticamente mediante las siguientes tres letras y que no se desperdiciarán letras como signos de puntuación (Fig. 38.29).

4. El código no es ambiguo:

Código no ambiguo significa que un codón particular siempre codificará el mismo aminoácido. En el caso de un código ambiguo, el mismo codón podría tener diferentes significados o, en otras palabras, el mismo codón podría codificar dos o más de dos aminoácidos diferentes. En general, como regla general, el mismo codón nunca codificará dos aminoácidos diferentes.

Sin embargo, hay algunas excepciones informadas a esta regla: los codones AUG y GUG pueden codificar la metionina como codón de inicio o de inicio, aunque GUG está destinado a la valina. Asimismo, el codón GGA codifica para dos aminoácidos glicina y ácido glutámico.

5. El código tiene polaridad:

El código siempre se lee en una dirección fija, es decir, en la dirección 5 '→ 3'. En otras palabras, el codón tiene una polaridad. Es evidente que si el código se lee en direcciones opuestas, especificaría dos proteínas diferentes, ya que el codón habría invertido la secuencia de bases:

6. El código es degenerado:

Más de un codón puede especificar el mismo aminoácido; Esto se llama degeneración del código. Por ejemplo, excepto el triptófano y la metionina, que tienen un solo codón cada uno, todos los otros 18 aminoácidos tienen más de un codón. Así, nueve aminoácidos, a saber, fenilalanina, tirosina, histidina, glutamina, asparagina, lisina, ácido aspártico, ácido glutámico y cisteína, tienen dos codones cada uno. La isoleucina tiene tres codones. Cinco aminoácidos, a saber, valina, prolina, treonina, alanina y glicina, tienen cuatro codones cada uno. Tres aminoácidos, a saber, leucina, arginina y serina, tienen seis codones cada uno (consulte la Tabla 38.5).

La degeneración del código es básicamente de dos tipos: parcial y completa. La degeneración parcial ocurre cuando los dos primeros nucleótidos son idénticos, pero el tercer nucleótido (es decir, la base 3 ') de los codones degenerados difiere, por ejemplo, el código CUU y CUC para la leucina. La degeneración completa ocurre cuando cualquiera de las cuatro bases puede tomar la tercera posición. código para el mismo aminoácido (por ejemplo, UCU, UCC, UCA y UCG para la serina).

La degeneración del código genético tiene ciertas ventajas biológicas. Por ejemplo, permite esencialmente que el mismo complemento de enzimas y otras proteínas sea especificado por microorganismos que varían ampliamente en su composición de base de ADN. La degeneración también proporciona un mecanismo para minimizar la letalidad mutacional.

7. Algunos códigos actúan como codones de inicio:

En la mayoría de los organismos, el codón AUG es el codón de inicio o de iniciación, es decir, la cadena polipeptídica comienza con metionina (eucariotas) o N-formilmetionina (procariotas). El metionilo o N-formilmetionil-ARNt se une específicamente al sitio de inicio del ARNm que contiene el codón de inicio AUG. En casos raros, GUG también sirve como codón de iniciación, por ejemplo, síntesis de proteínas bacterianas. Normalmente, los códigos GUG para la valina, pero cuando el codón AUG normal se pierde por eliminación, solo se usa GUG como codón de iniciación.

8. Algunos códigos actúan como codones de parada:

Tres codones UAG, UAA y UGA son los codones de parada o terminación de la cadena. No codifican para ninguno de los aminoácidos. Estos codones no son leídos por ninguna molécula de ARNt (a través de sus anticodones), sino que son leídos por algunas proteínas específicas, llamadas factores de liberación (por ejemplo, RF-1, RF-2, RF-3 en procariotas y RF en eucariotas). Estos codones también se llaman codones sin sentido, ya que no especifican ningún aminoácido.

El UAG fue el primer codón de terminación descubierto por Sidney Brenner (1965). Fue nombrado ámbar por un estudiante graduado llamado Bernstein (= la palabra alemana para 'ámbar' y ámbar significa amarillo parduzco) que ayudan en el descubrimiento de una clase de mutaciones. Aparentemente, para dar uniformidad, los otros dos codones de terminación también fueron nombrados por colores como el ocre para UAA y opal o umber para UGA. (Ocre significa amarillo rojo o amarillo pálido; ópalo significa blanco lechoso y marrón significa marrón). La existencia de más de un codón de parada podría ser una medida de seguridad, en caso de que el primer codón no funcione.

9. El código es universal:

El mismo código genético se encuentra válido para todos los organismos que van desde las bacterias hasta el hombre. Marshall, Caskey y Nirenberg (1967) demostraron tal universalidad del código, quienes encontraron que el E. aci (Bacterium), Xenopus laevis (Anfibio) y cobaya (mamífero) aminoacil-ARNt usan casi el mismo código. Nirenberg también ha declarado que el código genético puede haberse desarrollado hace 3 mil millones de años con la primera bacteria, y ha cambiado muy poco a lo largo de la evolución de los organismos vivos.

Recientemente, se han descubierto algunas diferencias entre el código genético universal y el código genético mitocondrial (Tabla 38.6).

Tabla 38.6. Diferencias entre el 'código genético universal' y dos códigos genéticos mitocondriales:

* El tipo de cursiva indica que el código difiere del código "universal".