15.3: Transcripción Procariota - Transcripción en Procariotas

El código genético es un conjunto degenerado, no superpuesto de 64 codones que codifica 21 aminoácidos y 3 codones de parada.

Objetivos de aprendizaje

• Describir el código genético y cómo la secuencia de nucleótidos prescribe la secuencia de aminoácidos y proteínas

Puntos Clave

• La relación entre las secuencias de bases de ADN y la secuencia de aminoácidos en las proteínas se denomina código genético.
• Hay 61 codones que codifican aminoácidos y 3 codones que codifican la terminación de la cadena para un total de 64 codones.
• A diferencia de los eukayrotes, un cromosoma bacteriano es un círculo covalente-cerrado.
• La doble hélice del ADN debe desenrollarse parcialmente para que se produzca la transcripción; esta región desenrollada se denomina burbuja de transcripción.

Términos Clave

• nucleótido: el monómero que comprende moléculas de ADN o ARN; consiste en una base heterocíclica nitrogenada que puede ser una purina o pirimidina, un azúcar pentosa de cinco carbonos y un grupo fosfato
• aminoácido: Cualquiera de los 20 α-aminoácidos naturales (que tienen los grupos amino y ácido carboxílico en el mismo átomo de carbono), y una variedad de cadenas laterales, que se combinan, a través de enlaces peptídicos, para formar proteínas.
• redundancia: duplicación de componentes, tales como codones de aminoácidos, para proporcionar supervivencia del sistema total en caso de falla de componentes individuales

El Código Genético: Las secuencias de nucleótidos prescriben los aminoácidos

El código genético es la relación entre las secuencias de bases de ADN y la secuencia de aminoácidos en las proteínas. Las características del código genético incluyen:

• Los aminoácidos están codificados por tres nucleótidos.
• No se superpone.
• Es degenerado.

Hay 21 aminoácidos codificados genéticamente que se encuentran universalmente en las especies de los tres dominios de la vida (hay un 22º aminoácido codificado genéticamente, Pyl, pero hasta ahora solo se ha encontrado en un puñado de especies de Archaea y Bacterias). Sin embargo, solo hay cuatro nucleótidos diferentes en el ADN o ARN, por lo que se necesita un mínimo de tres nucleótidos para codificar cada uno de los 21 (o 22) aminoácidos. El conjunto de tres nucleótidos que codifica para un solo aminoácido se conoce como codón. Hay 64 codones en total, 61 que codifican aminoácidos y 3 que codifican para la terminación de la cadena. Dos de los codones para la terminación de la cadena pueden, bajo ciertas circunstancias, codificar aminoácidos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Tabla de Códigos Genéticos.: Un codón se compone de tres nucleótidos. En consecuencia hay 4 ³ (=64) codones diferentes. Los 64 codones codifican 22 aminoácidos diferentes y tres codones de terminación, también llamados codones de terminación.

La degeneración es la redundancia del código genético. El código genético tiene redundancia, pero no ambigüedad. Por ejemplo, aunque los codones GAA y GAG especifican ambos ácido glutámico (redundancia), ninguno de ellos especifica ningún otro aminoácido (sin ambigüedad). Los codones que codifican un aminoácido pueden diferir en cualquiera de sus tres posiciones. Por ejemplo, el aminoácido ácido glutámico está especificado por codones GAA y GAG (diferencia en la tercera posición); el aminoácido leucina está especificado por codones UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG (diferencia en la primera o tercera posición); mientras que el aminoácido serina es especificado por UCA, UCG, UCC, UCU, AGU, AGC ( diferencia en la primera, segunda o tercera posición). Estas propiedades del código genético lo hacen más tolerante a fallas para mutaciones puntuales.

Origen de la transcripción en organismos procariotas

Los procariotas son en su mayoría organismos unicelulares que, por definición, carecen de núcleos unidos a la membrana y otros orgánulos. La región central de la célula en la que reside el ADN procariota se denomina región nucleoide. Los cromosomas bacterianos y arqueales son círculos covalentes-cerrados que no están tan extensamente compactados como los cromosomas eucariotas, pero que no obstante se compactan ya que el diámetro de un cromosoma procariota típico es mayor que el diámetro de una célula procariota típica. Adicionalmente, los procariotas a menudo tienen abundantes plásmidos, que son moléculas de ADN circulares más cortas que pueden contener solo uno o unos pocos genes y a menudo portan rasgos como la resistencia a antibióticos.

La transcripción en procariotas (como en eucariotas) requiere que la doble hélice de ADN se desenrolle parcialmente en la región de la síntesis de ARN. La región de desenrollamiento se llama burbuja de transcripción. La transcripción siempre procede de la misma cadena de ADN para cada gen, que se llama cadena molde. El producto de ARN es complementario a la cadena molde y es casi idéntico a la otra cadena de ADN (no molde), llamada cadena sentido o codificante. La única diferencia es que en el ARN todos los nucleótidos T son reemplazados por nucleótidos U.

El nucleótido en la cadena molde de ADN que corresponde al sitio desde el que se transcribe el primer nucleótido de ARN 5' se denomina nucleótido +1, o sitio de iniciación. Los nucleótidos que preceden, o 5' a, el sitio de iniciación de la cadena molde reciben números negativos y se designan aguas arriba. “Por el contrario, los nucleótidos que siguen, o 3' a, el sitio de iniciación de la cadena molde se indican con numeración “" + "” y se denominan nucleótidos aguas abajo.”