Biología · 5.º año
ADN y síntesis de proteínas: cómo una receta de cuatro letras arma un ser vivo
En cada una de tus células hay unos dos metros de ADN enrollados en un núcleo que no se ve a simple vista. Ahí está escrita, con solo cuatro letras, la receta para fabricar miles de proteínas. En esta clase vas a seguir el viaje de esa información: del ADN al ARN, y del ARN a la proteína, como lo hace la célula.
Una receta escrita con cuatro letras
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una molécula larguísima con forma de doble hélice: dos hebras enrolladas como una escalera de caracol. Su estructura se describió en 1953 (James Watson y Francis Crick, a partir de imágenes de rayos X obtenidas por Rosalind Franklin y su equipo).
Cada hebra es una cadena de nucleótidos, y cada nucleótido tiene una de cuatro bases: A adenina, T timina, C citosina y G guanina. Las dos hebras se unen por las bases, siempre en los mismos pares: A con T y C con G. Por eso se dice que las hebras son complementarias: si conocés una, sabés la otra.
≈ 3.000 millones de pares de bases tiene el genoma humano.
≈ 20.000 genes codifican proteínas. Un gen es un tramo de ADN con la receta de una proteína (o de un ARN).
46 cromosomas: así está empaquetado el ADN en el núcleo de casi todas tus células.
Del ADN a la proteína: transcripción y traducción
El ADN no sale del núcleo. Para usar una receta, la célula hace una copia de trabajo en ARN y la lleva a la «cocina»: los ribosomas. Este camino se conoce como el dogma central de la biología molecular.
1 · Transcripción
En el núcleo, se copia un gen de una de las hebras de ADN (la hebra molde) en una molécula de ARN mensajero (ARNm). El ARN usa uracilo (U) en lugar de timina: la A del ADN se aparea con U.
2 · Traducción
En el citoplasma, un ribosoma lee el ARNm de a tres bases (un codón) y, por cada codón, se agrega un aminoácido a la cadena. La cadena de aminoácidos se pliega y forma la proteína.
Laboratorio: el traductor
Vas a hacer el trabajo de la célula con un gen cortito. Primero transcribí cada triplete del ADN molde en su codón de ARNm. Después traducí cada codón con la tabla del código genético. Y al final, provocá mutaciones para ver qué le pasa a la proteína.
Paso 1 · Transcripción
ADN molde:
Paso 2 · Traducción
Paso 3 · Mutaciones
Elegí una mutación y compará la proteína con la original.
Para resolver en papel: el ADN molde es TAC AAA CCG TTT ATT. Escribí el ARNm y la proteína usando la tabla del código genético. Después escribí qué pasa si el triplete TTT cambia por ATT.
El código genético
Con 4 bases tomadas de a 3 hay 4 × 4 × 4 = 64 codones posibles, pero solo hay 20 aminoácidos. Por eso el código es redundante: varios codones pueden codificar el mismo aminoácido. Es, además, casi universal: lo comparten las bacterias, las plantas y los seres humanos.
| Codones | Aminoácido |
|---|---|
| AUG | Metionina (Met) · también es la señal de inicio |
| UUU · UUC | Fenilalanina (Phe) |
| GGU · GGC · GGA · GGG | Glicina (Gly) |
| AAA · AAG | Lisina (Lys) |
| AGU · AGC · UCU · UCC · UCA · UCG | Serina (Ser) |
| GAA · GAG | Ácido glutámico (Glu) |
| GUU · GUC · GUA · GUG | Valina (Val) |
| GCU · GCC · GCA · GCG | Alanina (Ala) |
| UGG | Triptófano (Trp) |
| UAA · UAG · UGA | Fin (no codifican aminoácidos) |
Mutaciones: cuando cambia una letra
Una mutación es un cambio en la secuencia del ADN. Puede ocurrir por errores al copiar el ADN o por agentes como algunas radiaciones o sustancias químicas. Sus efectos van de nada a mucho:
Silenciosa
Cambia una base, pero el codón nuevo codifica el mismo aminoácido. La proteína no cambia.
De cambio de sentido
Cambia un aminoácido por otro. Puede no notarse o cambiar mucho cómo funciona la proteína.
Sin sentido
Aparece un codón de fin antes de tiempo: la proteína queda cortada.
Por corrimiento
Se agrega o se borra una base: cambia la lectura de todos los codones que siguen.
Un caso real
La anemia falciforme
En el gen de la beta-globina (una parte de la hemoglobina), un solo cambio, de GAG a GTG en el ADN, hace que el ARNm diga GUG en lugar de GAG: la proteína lleva valina en lugar de ácido glutámico. Ese único aminoácido distinto hace que los glóbulos rojos se deformen con forma de hoz y transporten peor el oxígeno.
Pero no todas las mutaciones son dañinas: también son la fuente de la variabilidad entre los seres vivos, sobre la que actúa la evolución.
Taller: diez preguntas de laboratorio
Si te equivocás, la explicación te dice en qué paso estuvo el error.
1
¿Cuál es la secuencia complementaria de la hebra de ADN ATGC?
2
¿Qué base tiene el ARN en lugar de la timina (T)?
3
¿Dónde ocurre la traducción en una célula eucariota?
4
Si el ADN molde dice TAC, el codón del ARNm es…
5
¿Cuántas bases forman un codón?
6
El codón AUG…
7
UAA, UAG y UGA son…
8
Una mutación cambia GGC por GGU en el ARNm. ¿Qué pasa con la proteína?
9
¿Qué suele ser más grave para una proteína?
10
Desafío final ¿Cuántos aminoácidos tiene la proteína que codifica el ARNm AUG GCU UGG AAA UGA?
Respuestas correctas: 0 de 10
Para explicarlo sin mirar
Cuaderno de laboratorio
- ADN: doble hélice, bases A, T, C, G. Pares: A–T y C–G.
- Transcripción (núcleo): ADN → ARNm, con U en lugar de T.
- Traducción (ribosomas): cada codón de 3 bases → un aminoácido.
- 64 codones, 20 aminoácidos: el código es redundante. AUG inicia; UAA, UAG y UGA terminan.
- Mutaciones: silenciosas, de cambio de sentido, sin sentido y por corrimiento.
Respondé en voz alta
- ¿Por qué se dice que las dos hebras del ADN son complementarias?
- ¿Qué diferencias hay entre el ADN y el ARN?
- Explicá con tus palabras qué pasa en la transcripción y qué en la traducción.
- ¿Por qué hacen falta tres bases para codificar un aminoácido?
- ¿Por qué una mutación silenciosa no cambia la proteína?
Ver las respuestas
Laboratorio: ARNm AUG UUU GGC AAA UAA → Met · Phe · Gly · Lys (fin). Mutaciones: AAA→AAG da UUC (Phe, silenciosa); CCG→TCG da AGC (Ser en lugar de Gly); TTT→ATT da UAA (fin: la proteína queda Met · Phe · Gly); borrar una A corre la lectura: Met · Leu · Ala · Asn…
Taller: 1) TACG · 2) uracilo · 3) en los ribosomas · 4) AUG · 5) 3 · 6) metionina e inicio · 7) de terminación · 8) nada (silenciosa) · 9) borrar una base · 10) 4.