EL CÓDIGO GENÉTICO
El código genético es el conjunto de reglas que define traducir una secuencia de nucleótidos en el ARN a una secuencia de aminoácidos en una proteína, en todos los seres vivos, lo cual demuestra que ha tenido un origen único o universal, al menos en el contexto de nuestro planeta.1
El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. De ese modo, cada codón se corresponde con un aminoácido específico.
La secuencia del material genético se compone de cuatro bases nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras en el código genético: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U),guanina (G) y citosina (C) en el ARN.
Debido a esto, el número de codones posibles es 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, AUG) y los tres restantes son sitios de parada (UAA, llamado ocre; UAG, llamado ámbar; UGA, llamado ópalo). La secuencia de codones determina la secuencia de aminoácidos en una proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específica.
Descubrimiento del código genético[editar]
Cuando James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin crearon el modelo de la estructura del ADN se comenzó a estudiar en profundidad el proceso de traducción en las proteínas.
En 1955, Severo Ochoa y Marianne Grunberg-Manago aislaron la enzima polinucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar ARNm sin necesidad de modelo a partir de cualquier tipo de nucleótidos que hubiera en el medio.
Los codones constan de tres nucleótidos, esto fue demostrado por primera vez en el experimento de Crick, Brenner y colaboradores. Marshall Nirenberg y Heinrich J. Matthaei en 1961 en los Institutos Nacionales de Salud descubrieron la primera correspondencia codón-aminoácido. Empleando un sistema libre de células, tradujeron una secuencia ARN de poli-uracilo (UUU...) y descubrieron que el polipéptido que habían sintetizado sólo contenía fenilalanina. De esto se deduce que el codón UUU especifica el aminoácido fenilalanina. Continuando con el trabajo anterior, Nirenberg y Philip Leder fueron capaces de determinar la traducción de 54 codones, utilizando diversas combinaciones de ARNm, pasadas a través de un filtro que contiene ribosomas. LosARNt se unían a tripletes específicos.
Posteriormente, Har Gobind Khorana completó el código, y poco después, Robert W. Holley determinó la estructura del ARN de transferencia, la molécula adaptadora que facilita la traducción. Este trabajo se basó en estudios anteriores de Severo Ochoa, quien recibió el premio Nobel en 1959 por su trabajo en la enzimología de la síntesis de ARN. En 1968, Khorana, Holley y Nirenberg recibieron el Premio Nobel en Fisiología o Medicina por su trabajo.
Características[editar]
Universalidad[editar]
El código genético es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo virus y organelos, aunque pueden aparecer pequeñas diferencias. Así, por ejemplo, el codón UUU codifica el aminoácido fenilalanina tanto en bacterias como en arqueas y en eucariontes. Este hecho indica que el código genético ha tenido un origen único en todos los seres vivos conocidos. La palabra "universal" en este contexto aplica solamente a la vida en la Tierra, ya que no se ha establecido la existencia de vida fuera del universo.
Gracias a la genética molecular, se han distinguido 22 códigos genéticos,2 que se diferencian del llamado código genético estándar por el significado de uno o más codones. La mayor diversidad se presenta en las mitocondrias, orgánulos de las células eucariotas que se originaron evolutivamente a partir de miembros del dominio Bacteria a través de un proceso de endosimbiosis. El genoma nuclear de los eucariotas sólo suele diferenciarse del código estándar en los codones de iniciación y terminación.
Especificidad y continuidad[editar]
Ningún codón codifica más de un aminoácido; de no ser así, conllevaría problemas considerables para la síntesis de proteínas específicas para cada gen. Tampoco presenta solapamiento: los tripletes se hallan dispuesto de manera lineal y continua, de manera que entre ellos no existan comas ni espacios y sin compartir ninguna base nitrogenada. Su lectura se hace en un solo sentido (5' - 3'), desde el codón de iniciación hasta el codón de parada. Sin embargo, en un mismo ARNm pueden existir varios codones de inicio, lo que conduce a la síntesis de varios polipéptidos diferentes a partir del mismo transcrito.
Degeneración[editar]
El código genético tiene redundancia pero no ambigüedad (ver tablas de codones). Por ejemplo, aunque los codones GAA y GAG especifican ambos el ácido glutámico (redundancia), ninguno especifica otro aminoácido (no ambigüedad). Los codones que codifican un aminoácido pueden difeiones puntuales en la tercera posición. Debido a que las mutaciones de transición (purina a purina o pirimidina a pirimidina) son más probables que las de transversión (purina a pirimidina o viceversa), la equivalencia de purinas o de pirimidinas en los lugares dobles degenerados añade una tolerancia a los fallos complementaria.
Tabla del código genético estándar[editar]
El código genético estándar se refleja en las siguientes tablas. La tabla 1 muestra qué aminoácido está codificado por cada uno de los 64 codones. La tabla 2 muestra qué codones especifican cada uno de los 20 aminoácidos que intervienen en la traducción. Estas tablas se llaman tablas de avance y retroceso respectivamente. Por ejemplo, el codón AAU es el aminoácido asparagina, y UGU y UGC representan cisteína (en la denominación estándar por 3 letras, Asn y Cys, respectivamente).
Nótese que el codón AUG codifica la metionina pero además sirve de sitio de iniciación; el primer AUG en un ARNm es la región que codifica el sitio donde latraducción de proteínas se inicia.
La siguiente tabla inversa indica qué codones codifican cada uno de los aminoácidos.
| Ala (A) | GCU, GCC, GCA, GCG | Lys (K) | AAA, AAG |
|---|---|---|---|
| Arg (R) | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Met (M) | AUG |
| 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 (E) | GAA, GAG | Thr (T) | ACU, ACC, ACA, ACG |
| Gly (G) | GGU, GGC, GGA, GGG | Trp (W) | UGG |
| His (H) | CAU, CAC | Tyr (Y) | UAU, UAC |
| Ile (I) | AUU, AUC, AUA | Val (V) | GUU, GUC, GUA, GUG |
| Leu (L) | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG | ||
| Comienzo | AUG | Parada | UAG, UGA, UAA |
