15: Genes y Proteínas
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Since the rediscovery of Mendel’s work in 1900, the definition of the gene has progressed from an abstract unit of heredity to a tangible molecular entity capable of replication, expression, and mutation. Genes are composed of DNA and are linearly arranged on chromosomes. Genes specify the sequences of amino acids, which are the building blocks of proteins. In turn, proteins are responsible for orchestrating nearly every function of the cell. Both genes and the proteins they encode are absolutely essential to life as we know it.
- 15.0: Preludio a Genes y Proteínas
- Desde el redescubrimiento de la obra de Mendel en 1900, la definición del gen ha progresado desde una unidad abstracta de herencia a una entidad molecular tangible capaz de replicación, expresión y mutación. Los genes están compuestos por ADN y están dispuestos linealmente en los cromosomas. Los genes especifican las secuencias de aminoácidos, que son los bloques de construcción de las proteínas. A su vez, las proteínas son responsables de orquestar casi todas las funciones de la célula.
- 15.1: El Código Genético
- El proceso celular de transcripción genera ARN mensajero (ARNm), una copia molecular móvil de uno o más genes con un alfabeto de A, C, G y uracilo (U). La traducción del molde de ARNm convierte la información genética basada en nucleótidos en un producto proteico. Las secuencias proteicas constan de 20 aminoácidos que ocurren comúnmente; por lo tanto, se puede decir que el alfabeto proteico consta de 20 letras. Cada aminoácido se define por una secuencia de tres nucleótidos llamada codón triplete.
- 15.2: Transcripción procariota
- Los procariotas, que incluyen bacterias y arqueas, son en su mayoría organismos unicelulares que, por definición, carecen de núcleos unidos a membrana y otros orgánulos. Un cromosoma bacteriano es un círculo covalentemente cerrado que, a diferencia de los cromosomas eucariotas, no está organizado alrededor de proteínas histonas. La región central de la célula en la que reside el ADN procariota se denomina nucleoide. Los procariotas suelen tener abundantes plásmidos que son moléculas de ADN circulares más cortas que pueden contener solo uno o unos pocos genes.
- 15.3: Transcripción eucariota
- Los procariotas y eucariotas realizan fundamentalmente el mismo proceso de transcripción, con algunas diferencias clave. La diferencia más importante entre procariotas y eucariotas es el núcleo y orgánulos unidos a la membrana de este último. Con los genes unidos en un núcleo, la célula eucariota debe ser capaz de transportar su ARNm al citoplasma y debe proteger su ARNm de la degradación antes de que se traduzca.
- 15.4: Procesamiento de ARN en eucariotas
- Después de la transcripción, los pre-ARNm eucariotas deben someterse a varias etapas de procesamiento antes de que puedan traducirse. Los ARNt y ARNr eucariotas (y procariotas) también se someten a procesamiento antes de que puedan funcionar como componentes en la maquinaria de síntesis de proteínas.
- 15.5: Ribosomas y síntesis de proteínas
- La síntesis de proteínas consume más energía de una célula que cualquier otro proceso metabólico. A su vez, las proteínas representan más masa que cualquier otro componente de los organismos vivos (que no sea el agua), y las proteínas realizan prácticamente todas las funciones de una célula. El proceso de traducción, o síntesis de proteínas, implica la decodificación de un mensaje de ARNm en un producto polipeptídico. Los aminoácidos se unen covalentemente mediante enlaces peptídicos entrelazados en longitudes que van desde ~50 residuos de aminoácidos hasta >1,000.
Miniatura: ARN polimerasa que produce ARNm a partir de una plantilla de ADN bicatenario. (CC BY-SA 3.0; Thomas Splettstoesser vía Wikimedia Commons).