Código genético: características y excepciones del código genético
Lea este artículo para aprender sobre el Código Genético: Características y Excepciones del Código Genético
Aunque el ADN está formado por solo cuatro tipos de nucleótidos, estos últimos pueden posicionarse de innumerables formas. Por lo tanto, una cadena de ADN de solo diez nucleótidos de longitud puede tener 4 10 o 1, 048, 576 tipos de cadenas. Como una única molécula de ADN tiene varios miles de nucleótidos, se puede incorporar una especificidad ilimitada en el ADN.
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Existe una conexión íntima entre los genes y la síntesis de polipéptidos o enzimas. En la terminología moderna, un gen se refiere a un cistrón de ADN. Un cistrón está hecho de un gran número de nucleótidos. El arreglo de nucleótidos o sus bases de nitrógeno está relacionado con la síntesis de proteínas al influir en la incorporación de aminoácidos en ellas. La relación entre la secuencia de aminoácidos en un polipéptido y la secuencia de nucleótidos de ADN o ARNm se llama código genético.
Hay un problema El ADN contiene solo cuatro tipos de bases de nitrógeno o nucleótidos, mientras que el número de aminoácidos es 20. Por lo tanto, George Gamow, un físico, supuso que el código triplete (que consta de tres bases adyacentes para un aminoácido) es operativo. Una serie de investigaciones han contribuido a descifrar el código genético en la década de 1960, por ejemplo, Francis HC Crick, Severo Ochoa, Marshal W. Nirenberg, Hargobind Khorana y JH Matthaei.
Severo Ochoa descubrió la polinucleótido fosforilasa que podría polimerizar los ribonucleótidos para producir ARN sin ningún tipo de plantilla. Hargobind Khorana desarrolló la técnica de síntesis de moléculas de ARN con una combinación bien definida de bases (homopolímeros y copolímeros).
Marshall Nirenberg descubrió el método de síntesis de proteínas en sistemas libres de células. En 1968, el Premio Nobel fue otorgado a Holley, Nirenberg y Khorana por su trabajo sobre el código genético y su funcionamiento. Las diferentes investigaciones que ayudaron a descifrar el código genético del triplete son las siguientes:
1. Crick et al (1961) observaron que la eliminación o adición de uno o dos pares de bases en el ADN del bacteriófago T 4 perturbaba el funcionamiento normal del ADN. Sin embargo, cuando se agregaron o eliminaron tres pares de bases, la perturbación fue mínima.
2. Nirenberg y Matthaei (1961) argumentaron que un solo código (un aminoácido especificado por una base de nitrógeno) puede especificar solo 4 ácidos (4 1 ), un código de doblete solo 16 (4 2 ) mientras que un código de triplete puede especificar hasta 64 Aminoácidos (4 3 ). Como hay 20 aminoácidos, puede ser operativo un código de triplete (tres bases de nitrógeno para un aminoácido).
3. Nirenberg (1961) preparó polímeros de los cuatro nucleótidos - UUUUUU .. (ácido poliuridílico), 50 ... (ácido policitidílico), AAAAAA ... (ácido poliadenílico) y GGGGGG ... (ácido poligánico). Observó que la poli-U estimuló la formación de polifenilanalina, la poli-C de la poliprolina, mientras que la poli-A ayudó a formar la polilisina. Sin embargo, el poli-G no funcionó (formó una estructura de triple cadena que no funciona en la traducción). Más tarde, se descubrió que GGG codificaba para el aminoácido glicina.
4. Khorana (1964) sintetizó copolímeros de nucleótidos como UGUGUGUGUG ... y observó que estimulaban la formación de polipéptidos que tenían aminoácidos similares alternativamente a la cisteína-valina-cisteína. Esto es posible solo si tres nucleótidos adyacentes especifican un aminoácido (por ejemplo, UGU) y otros tres el segundo aminoácido (por ejemplo, GUG).
5. Los codones tripletes se confirmaron mediante la asignación de codones in vivo a través de:
(i) estudios de reemplazo de aminoácidos
(ii) mutaciones de cambio de marco.
6. Lentamente todos los codones fueron resueltos (Tabla 6.4). Algunos aminoácidos están especificados por más de un codón. Los lenguajes de código de ADN y ARNm son complementarios. Por lo tanto, los dos codones para fenilalanina son UUU y UUC en caso de ARNm, mientras que son AAA y AAG para ADN. Normalmente el código genético representa el lenguaje del ARNm. Esto se debe a que los componentes citoplásmicos pueden leer el código del ARNm y no el ADN presente dentro del núcleo.
Caracteristicas:
1. Código de Triplet:
Tres bases de nitrógeno adyacentes constituyen un codón que especifica la colocación de un aminoácido en un polipéptido.
2. Señal de inicio:
La síntesis de polipéptidos se señala mediante dos codones de iniciación: comúnmente AUG o codón de metionina y GUG o codón de valina. Tienen funciones duales.
3. Señal de parada:
La terminación de la cadena polipeptídica se señala mediante tres codones de terminación: UAA (ocre), UAG (ámbar) y UGA (ópalo). No especifican ningún aminoácido y, por lo tanto, también se llaman codones sin sentido.
4. Código universal:
El código genético es aplicable universalmente, es decir, un codón especifica el mismo aminoácido de un virus a un árbol o ser humano. Por lo tanto, el ARNm del oviducto de pollo introducido en Escherichia coli produce ovalbumen en la bacteria exactamente similar al formado en el pollo.
5. Codones no ambiguos:
Un codón especifica solo un aminoácido y no otro.
6. Codones relacionados:
Los aminoácidos con propiedades similares tienen codones relacionados, por ejemplo, los aminoácidos aromáticos triptófano (UGG), fenilalanina (UUC, UUU), tirosina (UAC, UAU).
7. Commaless:
El código genético es continuo y no posee pausas después de los trillizos. Si se elimina o agrega un nucleótido, todo el código genético se leerá de manera diferente. Por lo tanto, un polipéptido que tiene 50 aminoácidos se especificará mediante una secuencia lineal de 150 nucleótidos. Si se agrega o elimina un nucleótido en la mitad de esta secuencia, los primeros 25 aminoácidos del polipéptido serán iguales, pero los próximos 25 aminoácidos serán bastante diferentes.
8. Polaridad:
El código genético tiene una polaridad. El código del ARNm se lee desde la dirección 5 '-> 3'.
9. Código no superpuesto:
Una base de nitrógeno está especificada por un solo codón.
10. Degeneración del Código:
Como hay 64 codones tripletes y solo 20 aminoácidos, la incorporación de algunos aminoácidos debe estar influenciada por más de un codón. Sólo los codones individuales especifican triptófano (UGG) y metionina (AUG). Todos los demás aminoácidos están especificados por dos (por ejemplo, fenilalanina - UUU, UUC) a seis (por ejemplo, arginina - CGU, CGC, CGA, CGG AGA, AGG).
Los últimos son llamados codones degenerados o redundantes. En los codones degenerados, generalmente las dos primeras bases de nitrógeno son similares, mientras que la tercera es diferente. Como la tercera base de nitrógeno no tiene ningún efecto en la codificación, la misma se llama posición de oscilación (hipótesis de Wobble; Crick, 1966).
11. Colinealidad:
Tanto el polipéptido como el ADN o ARNm tienen una disposición lineal de sus componentes. Además, la secuencia de las bases de nucleótidos triples en el ADN o ARNm corresponde a la secuencia de aminoácidos en el polipéptido fabricado bajo la guía del primero. El cambio en la secuencia de codones también produce un cambio similar en la secuencia de aminoácidos del polipéptido.
12. Paridad cistrón-polipéptido:
La porción de ADN llamada cistrón (= gen) especifica la formación de un polipéptido particular. Significa que el sistema genético debe tener tantos cistrones (= genes) como los tipos de polipéptidos encontrados en el organismo.
Excepciones:
1. Diferentes codones:
En Paramecium y algunos otros ciliados, los codones de terminación UAA y UGA codifican para glutamina.
2. Genes superpuestos:
ф x 174 tiene 5375 nucleótidos que codifican 10 proteínas que requieren más de 6000 bases. Tres de sus genes E, В y К se superponen a otros genes. La secuencia de nucleótidos al comienzo del gen E está contenida dentro del gen D. Del mismo modo, el gen К se superpone con los genes A y C. Una condición similar se encuentra en SV-40.
3. Genes mitocondriales:
Los códigos AGG y AGA para la arginina, pero funcionan como señales de parada en la mitocondria humana. UGA, un codón de terminación, corresponde a triptófano, mientras que AUA (codón para isoleucina) denota metionina en las mitocondrias humanas.
