7/17/2019 Código genético

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Código genético

Serie de codones en un segmento de ADN. Cada codón se compone de tres nucleótidos que

codifican unaminoácido específico.

El código genético es el conjunto de reglas que define la traducción de una secuencia denucleótidos en el ARN a una secuencia de aminoácidos en una proteína, en todos los seres

ios. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, !aminoácidos. De ese modo, cada codón se corresponde con un aminoácido específico.

"a secuencia del material gen#tico se compone de cuatro $ases nitrogenadas distintas, quetienen una función equialente a letras en el códigogen#tico% adenina &A', timina &(', guanina &)' ! citosina &C' en el ADN! adenina &A', uracilo &*', guanina &)' ! citosina &C' en el ARN.

De$ido a esto, el n+mero de codones posi$les es -, de los cuales codifican aminoácidos&siendo además uno de ellos el codón de inicio, A*)' ! los tres restantes son sitios de parada&*AA, llamado ocre/ *A), llamado ám$ar/ *)A, llamado ópalo'. "a secuencia de codonesdetermina la secuencia de aminoácidos en una proteína en concreto, que tendrá unaestructura ! una función específicas.

Índice  0ocultar 1 

• Descu$rimiento del código gen#tico

• 2 (ransferencia de información

• 3 Características

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o 3. *niersalidad

o 3.2 Especificidad ! continuidad

o 3.3 Degeneración

3.3. Agrupamiento de codones por residuos aminoacídicos,olumen molar e 4idropatía

• - *sos incorrectos del t#rmino

• 5 (a$la del código gen#tico estándar 

• Aminoácidos 2 ! 22

• 6 E7cepciones a la uniersalidad

• 8 El origen del código gen#tico

• 9 Referencias

• : ;#ase tam$i#n

• Enlaces e7ternos

Descubrimiento del código genético0editar 1

El código gen#tico.

Cuando <ames =atson, >rancis Cric?, @aurice =il?ins ! Rosalind >ran?lin crearon el modelode la estructura del ADN se comenó a estudiar en profundidad el proceso de traducción enlas proteínas.

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En 955, Seero Bc4oa ! @arianne )run$erg@anago aislaron la enima polinucleótidofosforilasa, capa de sintetiar ARNm sin necesidad de modelo a partir de cualquier tipo denucleótidos que 4u$iera en el medio. Así, a partir de un medio en el cual tan sólo 4u$iera *D&urdín difosfato' se sintetia$a un ARNm en el cual +nicamente se repetía el ácido uridílico, esdecir, un poli*.

)eorge )amo postuló que el código gen#tico estaría formado por tripletes de $ases

nitrogenadas &A/*/C/)'que a partir de estas se formarian los 2: aminoácidos esenciales parala ida. artiendo del cuatro como las $ases nitrogenadas ! el e7ponente como la cantidad deuniones entre si. Se tendría -F3G- lo que iene siendo el primer n+mero entero que lleneesta necesidad, se tienen los tripletes sin sentido &*AA/*A)/*)A' que no formanaminoácidos, ! como son 2: ! tres tripletes de $ases nitrogenadas de puede afirmar que 4a!-3 tripletes que forman el código gen#tico degenerado al producir los mismos aminoácidos apesar de ser distintos tripletes &esto resulta positio para los seres ios porque 4a!alternatias de producción de aminoácidos que terminan como proteínas cuando suproducción por un triplete determinado no es posi$le'

"os codones constan de tres nucleótidos, esto fue demostrado por primera e en ele7perimento de Cric?, Hrenner ! cola$oradores. @ars4all Niren$erg ! Ieinric4 <. @att4aei en9 en los Jnstitutos Nacionales de Salud descu$rieron la primera correspondencia codón

aminoácido. Empleando un sistema li$re de c#lulas, tradujeron una secuencia ARN de poliuracilo &***...' ! descu$rieron que el polip#ptido que 4a$ían sintetiado sólo conteníafenilalanina. De esto se deduce que el codón *** especifica el aminoácido fenilalanina.Continuando con el tra$ajo anterior, Niren$erg ! 4ilip "eder fueron capaces de determinar latraducción de 5- codones, utiliando diersas com$inaciones de ARNm, pasadas a tra#s deun filtro que contiene ri$osomas. "os  ARNt se unían a tripletes específicos.

osteriormente, Iar )o$ind K4orana completó el código, ! poco despu#s, Ro$ert =. Iolle!determinó la estructura del ARN de transferencia, la mol#cula adaptadora que facilita latraducción. Este tra$ajo se $asó en estudios anteriores de Seero Bc4oa, quien reci$ió elpremio No$el en 959 por su tra$ajo en la enimología de la síntesis de ARN. En 98,K4orana, Iolle! ! Niren$erg reci$ieron el remio No$el en >isiología o @edicina por sutra$ajo.

Transferencia de información0editar 1

El genoma de un organismo se encuentra en el ADN o, en el caso de algunos irus, en el ARN. "a porción de genoma que codifica arias proteínas o un ARN se conoce como gen.Esos genes que codifican proteínas están compuestos por unidades de trinucleótidosllamadas codones, cada una de los cuales codifica un aminoácido. Cada su$unidadnucleotídica está formada por un fosfato, una deso7irri$osa ! una de las cuatro posi$les $asesnitrogenadas. "as $ases purínicas adenina &A' ! guanina &)' son más grandes ! tienen dosanillos aromáticos. "as $ases pirimidínicas citosina &C' ! timina &(' son más pequeLas ! sólotienen un anillo aromático. En la configuración en do$le 4#lice, dos cadenas de ADN estánunidas entre sí por puentes de 4idrógeno en una asociación conocida como emparejamientode $ases. Además, estos puentes siempre se forman entre una adenina de una cadena ! unatimina de la otra ! entre una citosina de una cadena ! una guanina de la otra. Esto quiere decir que el n+mero de residuos A ! ( será el mismo en una do$le 4#lice ! lo mismo pasará con eln+mero de residuos de ) ! C. En el ARN, la timina &(' se sustitu!e por uracilo &*', ! ladeso7irri$osa por una ri$osa.

Cada gen que codifica una proteína se transcri$e en una mol#cula plantilla, que se conocecomo ARN mensajero o ARNm. Mste, a su e, se traduce en el ri$osoma, en una cadenapolipeptídica &formada por aminoácidos'. En el proceso de traducción se necesita un ARN detransferencia, o ARNt, específico para cada aminoácido, con dic4o aminoácido unido a #l de

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forma coalente, guanosina trifosfato como fuente de energía ! ciertos factores de traducción."os ARNt tienen anticodones complementarios a los codones del ARNm ! se pueden cargarOcoalentemente en su e7tremo 3P terminal con aminoácidos. "os ARNt indiiduales se cargancon aminoácidos específicos gracias a las enimas llamadas aminoacilARNt sintetasas, quetienen alta especificidad tanto por un aminoácido como por un ARNt. Esta alta especificidad esel motio fundamental del mantenimiento de la fidelidad en la traducción de proteínas.

ara un codón de tres nucleótidos &un triplete' son posi$les -Q G - com$inaciones diferentes/los - codones están asignados a aminoácido o a seLales de parada en la traducción. Si, porejemplo, tenemos una secuencia de ARN, ***AAACCC, ! la lectura del fragmento empieaen la primera * &conenio 5P a 3P', 4a$ría tres codones que serían ***, AAA ! CCC, cada unode los cuales especifica un aminoácido. Esta secuencia de ARN se traducirá en una secuenciade tres aminoácidos.

Características0editar 1

Universalidad0editar 1

El código gen#tico es compartido por todos los organismos conocidos, inclu!endo irus !organelos, aunque pueden aparecer pequeLas diferencias. Así, por ejemplo, el codón ***

codifica el aminoácido fenilalanina tanto en $acterias como en arqueas ! en eucariontes. Este4ec4o indica que el código gen#tico 4a tenido un origen +nico en todos los seres iosconocidos. "a pala$ra uniersal en este conte7to aplica solamente a la ida en la tierra, !aque no se 4a esta$lecido la e7istencia de la ida en el unierso.

)racias a la gen#tica molecular, se 4an distinguido 22 códigos gen#ticos, que se diferenciandel llamado código genético estándar  por el significado de uno o más codones. "a ma!ordiersidad se presenta en las mitocondrias, orgánulos de las c#lulas eucariotas que seoriginaron eolutiamente a partir de miem$ros del dominio Hacteria a tra#s de un procesode endosim$iosis. El genoma nuclear de los eucariotas sólo suele diferenciarse del códigoestándar en los codones de iniciación ! terminación.

Especificidad y continuidad0editar 1

Ning+n codón codifica más de un aminoácido/ de no ser así, conllearía pro$lemasconsidera$les para la síntesis de proteínas específicas para cada gen. (ampoco presentasolapamiento% los tripletes se 4allan dispuesto de manera lineal ! continua, de manera queentre ellos no e7istan comas ni espacios ! sin compartir ninguna $ase nitrogenada. Su lecturase 4ace en un solo sentido &5P 3P', desde el codón de iniciación 4asta el codón de parada. Sinem$argo, en un mismo ARNm pueden e7istir arios codones de inicio, lo que conduce a lasíntesis de arios polip#ptidos diferentes a partir del mismo transcrito.

Degeneración0editar 1

El código gen#tico tiene redundancia pero no am$igedad &er ta$las de codones'. orejemplo, aunque los codones )AA ! )A) especifican am$os el ácido glutámico&redundancia', ninguno especifica otro aminoácido &no am$igedad'. "os codones que

codifican un aminoácido pueden difeiones puntuales en la tercera posición. De$ido a que lasmutaciones de transición &purina a purina o pirimidina a pirimidina' son más pro$a$les que lasde transersión &purina a pirimidina o iceersa', la equialencia de purinas o de pirimidinasen los lugares do$les degenerados aLade una tolerancia a los fallos complementaria.

Agrupamiento de codones por residuos aminoacídicos, volumen molar ehidropatía0editar 1

*na consecuencia práctica de la redundancia es que algunos errores del código gen#tico sólocausen una mutación silenciosa o un error que no afectará a la proteína porque la 4idrofilidad

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o 4idrofo$idad se mantiene por una sustitución equialente de aminoácidos/ por ejemplo, uncodón de N*N &N Gcualquier nucleótido' tiende a codificar un aminoácido 4idrófo$o. NCNcodifica residuos aminoacídicos que son pequeLos en cuanto a tamaLo ! moderados encuanto a 4idropatía/ NAN codifica un tamaLo promedio de residuos 4idrofílicos/ *NN codificaresiduos que no son 4idrofílicos.2 3 Estas tendencias pueden ser resultado de una relación delas aminoacil ARNt sintetasas con los codones 4eredada un ancestro com+n de los seres

ios conocidos.Jncluso así, las mutaciones puntuales pueden causar la aparición de proteínas disfuncionales.or ejemplo, un gen de 4emoglo$ina mutado prooca la enfermedad de c#lulas falciformes.En la 4emoglo$ina mutante un glutamato 4idrofílico &)lu' se sustitu!e por una alina4idrofó$ica &;al', es decir, )AA o )A) se conierte en )*A o )*). "a sustitución deglutamato por alina reduce la solu$ilidad de Tglo$ina que prooca que la 4emoglo$ina formepolímeros lineales unidos por interacciones 4idrofó$icas entre los grupos de alina ! causandola deformación falciforme de los eritrocitos. "a enfermedad de las c#lulas falciformes no estácausada generalmente por una mutación de noo. @ás $ien se selecciona en regiones demalaria &de forma parecida a la talasemia', !a que los indiiduos 4eterocigotos presentancierta resistencia ante el parásito malárico lasmodium &entaja 4eterocigótica o 4eterosis'.

"a relación entre el ARNm ! el ARNt a niel de la tercera $ase se puede producir por $ases

modificadas en la primera $ase del anticodón del ARNt, ! los pares de $ases formados sellaman pares de $ases o$$leO &tam$aleantes'. "as $ases modificadas inclu!en inosina ! lospares de $ases que no son del tipo =atsonCric? *).

Usos incorrectos del término0editar 1

"a e7presión código gen#tico se utilia con frecuencia en los medios de comunicación comosinónimo de genoma, de genotipo, o de  ADN. >rases como USe analió el código gen#tico delos restos ! coincidió con el de la desaparecidaV, o Use creará una $ase de datos con elcódigo gen#tico de todos los ciudadanosV son científicamente incorrectas. Es insensato, porejemplo, aludir al Ucódigo gen#tico de una determinada personaV, porque el código gen#ticoes el mismo para todos los indiiduos. Sin em$argo, cada organismo tiene un genotipo propio,

aunque es posi$le que lo comparta con otros si se 4a originado por alg+n mecanismode multiplicación ase7ual.

Tabla del código genético estándar0editar 1

El código gen#tico estándar se refleja en las siguientes ta$las. "a ta$la muestra qu#aminoácido está codificado por cada uno de los - codones. "a ta$la 2 muestra qu# codonesespecifican cada uno de los 2: aminoácidos que interienen en la traducción. Estas ta$las sellaman ta$las de aance ! retroceso respectiamente. or ejemplo, el codón AA* es elaminoácido asparagina, ! *)* ! *)C representan cisteína &en la denominación estándar por3 letras, Asn ! C!s, respectiamente'.

Nótese que el codón AUG codifica la metionina pero además sire de sitio de iniciación/ elprimer A*) en un ARNm es la región que codifica el sitio donde la traducción de proteínas seinicia.

"a siguiente ta$la inersa indica qu# codones codifican cada uno de los aminoácidos.

Ala (A) GCU, GCC, GCA, GCG Lys (K) AAA, AAG

Arg (R) CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, Met AUG

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AGG (M)

Asn (N) AAU, AAC Phe (F) UUU, UUC

Asp (D) GAU, GAC Pro (P) CCU, CCC, CCA, CCG

Cys (C) UGU, UGC Sec (U) UGA

Gln (Q) CAA, CAG Ser (S) UCU, UCC, UCA, UCG, AGU,AGC

Glu () GAA, GAG !hr (!) ACU, ACC, ACA, ACG

Gly (G) GGU, GGC, GGA, GGG !rp

(")

UGG

#$s (#) CAU, CAC !yr (%) UAU, UAC

&le (&) AUU, AUC, AUA 'al (') GUU, GUC, GUA, GUG

Leu (L) UUA, UUG, CUU, CUC, CUA,CUG

Co$en

o

AUG Para*a UAG, UGA, UAA

 Aminoácidos 21 y 220editar 1

E7isten otros dos aminoácidos codificados por el código gen#tico en algunas circunstancias !en algunos organismos. Son la selenocisteína ! la pirrolisina.

"a selenocisteína &Sec, *'- es un aminoácido presente en multitud de enimas &glutatiónpero7idasas, tetraiodotironina 5P deiodinasas, tiorredo7ina reductasas, formiatodes4idrogenasas, glicina reductasas ! algunas 4idrogenasas'. Está codificado por el codón

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*)A &que normalmente es de parada' cuando están presentes en la secuencia los elementosSecJS &secuencia de inserción de la selenocisteína'.

El otro aminoácido, la pirrolisina &!l, B',5  es un aminoácido presente en algunas enimas dearqueas metanógenas. Está codificado por el codón *A) &que normalmente es de parada'cuando están presentes en la secuencia los elementos !lJS &secuencia de inserción de lapirrolisina'.

Exceciones a la uni!ersalidad0editar 1

Como se mencionó con anterioridad, se conocen 22 códigos gen#ticos. Ie aquí algunasdiferencias con el estándar%

Mitocondrias de vertebrados

AGA Ter *

AGG Ter *

AUA Met M

UGA Trp W

Mitocondrias de invertebrados

AGA Ser S

AGG Ser   S

AnGyBeL

AUA Met M

UGA Trp W

AGG Ausente en Drosophila

Mitocondrias de levaduras

AUA Met M

CUU Thr T

CUC Thr T

CUA Thr T

CUG Thr T

UGA Trp W

CGA Ausente

CGC Ausente

Ciliados, Dasycladaceae y e!a"ita #n$cleo% UAA Gln &

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UAG Gln &

Mitocondrias de "ohos,  proto'oos y CoelenterateMycoplas"a y Spiroplas"a #n$cleo%

UGA Trp W

Mitocondrias de e(uinoder"os y  platel"intos

AAA Asn )

AGA Ser SAGG Ser S

UGA Trp W

uplotidae #n$cleo% UGA Cys C

ndo"ycetales #n$cleo% CUG Ser S

Mitocondrias de Ascidiacea

AGA Gly G

AGG Gly G

AUA Met M

UGA Trp W

Mitocondrias de platel"intos #alternativo%

AAA Asn )

AGA Ser S

AGG Ser S

UAA Tyr +

UGA W

Blepharis"a #n$cleo% UAG Gln &

Mitocondrias de Chlorophyceae TAG Leu L

Mitocondrias de tre"atodos

TGA Trp W

ATA Met M

AGA Ser S

AGG Ser S

AAA Asn )

Mitocondrias de Scenedesmus obliquusTCA Ter *

TAG Leu L

El origen del código genético0editar 1

 A pesar de las ariaciones que e7isten, los códigos gen#ticos utiliados por todas las formasconocidas de ida son mu! similares. Esto sugiere que el código gen#tico se esta$leció mu!temprano en la 4istoria de la ida ! que tiene un origen com+n en las formas de ida actuales.El análisis filogen#tico sugiere que las mol#culas ARNt eolucionaron antes que el conjuntoactual de aminoacilARNt sintetasas.6

El código gen#tico no es una asignación aleatoria de los codones a aminoácidos.8 orejemplo, los aminoácidos que comparten la misma ía $iosint#tica tienden a tener la primera

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$ase igual en sus codones9 ! aminoácidos con propiedades físicas similares tienden a tenersimilares a codones.: 

E7perimentos recientes demuestran que algunos aminoácidos tienen afinidad químicaselectia por sus codones.2 Esto sugiere que el complejo mecanismo actual de traducción del

 ARNm que implica la acción ARNt ! enimas asociadas, puede ser un desarrollo posterior !que, en un principio, las proteínas se sintetiaran directamente so$re la secuencia de ARN,

actuando #ste como ri$oima ! cataliando la formación de enlaces peptídicos &tal comoocurre con el ARNr 23S del ri$osoma'.

Se 4a planteado la 4ipótesis de que el código gen#tico estándar actual surgiera por e7pansión$iosint#tica de un código simple anterior. "a ida primordial pudo adicionar nueosaminoácidos &por ejemplo, su$productos del meta$olismo', algunos de los cuales seincorporaron más tarde a la maquinaria de codificación gen#tica. Se tienen prue$as, aunquecircunstanciales, de que formas de ida primitias emplea$an un menor n+mero deaminoácidos diferentes,3 aunque no se sa$e con e7actitud que aminoácidos ! en que ordenentraron en el código gen#tico.

Btro factor interesante a tener en cuenta es que la selección natural 4a faorecido ladegeneración del código para minimiar los efectos de las mutaciones ! es de$ido a la

interacción de dos átomos distintos en la reacción

-

 . Esto 4a lleado a pensar que el códigogen#tico primitio podría 4a$er constado de codones de dos nucleótidos, lo que resulta$astante co4erente con la 4ipótesis del $alanceo del ARNt durante su acoplamiento &la tercera$ase no esta$lece puentes de 4idrógeno de =atson ! Cric?'.