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Enzimas y proteínas estructurales como expresiones de la información genética


Actividad Nº 21



 

1- Las proteínas como expresión del genotipo

Todos los organismos están formados por células, la unidad fundamental de la vida, en cuyos núcleos se alberga toda la información genética, que junto al ambiente, es la que rige todas sus acciones.

Esta información genética o genes se expresan formando las proteínas, las que contribuyen a la determinación por ejemplo, del color o la forma de los ojos de un individuo, del color de su piel o su cabello, la forma de su nariz, o su estatura, es decir, al conjunto de los caracteres que éste posee, su fenotipo.

Sin embargo, el conjunto de estos caracteres no solo está determinado por la información genética, sino que también por el ambiente, pues, los estímulos que este provoca determina en qué momento y en qué cantidades se van a sintetizar las proteínas, que pueden ser estructurales, si se encargan de originar estructuras; o funcionales, si cumplen funciones enzimáticas de regulación del metabolismo. 

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2.- El flujo de la información genética desde el ADN a las proteínas

Toda la información contenida para la síntesis de las proteínas se encuentra en los genes, como se mencionó anteriormente. Sin embargo, esta síntesis se realiza en el citoplasma de la célula.

A partir de este hallazgo, los científicos llegaron a cuestionarse como era posible que la información codificada en los genes se trasladara desde el núcleo hasta el citoplasma, llegando a la conclusión de que debería existir una molécula intermediaria que llevase la información desde los genes hasta las proteínas.

Posteriormente, se descubrió la presencia de una macromolécula constituida por nucleótidos similares al ADN, que se denominó ácido ribonucleico o ARN, la cual estaba presente en gran cantidad en células que tuvieran gran actividad de síntesis de proteínas, convirtieron a esta molécula en la gran candidata a ser la molécula intermediaria entre el gen y la proteína.

Para confirmar lo anterior, se llevó a cabo un experimento denominado “pulso y caza”, que consistía en hacer crecer células en medios de cultivo adecuados y agregar células precursoras de ARN previamente marcadas con pulsos de uracilo radiactivos.

Es importante mencionar, que el uracilo es una base nitrogenada que solo está presente en el ARN.

De esta manera, la célula ingresa estas células precursoras y las utiliza para producir moléculas de ARN. Así se puede seguir la pista del movimiento de las moléculas de ARN en las células, pues, la radiación de los precursores puede ser detectada.

Finalmente, este experimento permitió establecer que el ARN se producía en el núcleo de la célula y luego de un tiempo se trasladaba hacia el citoplasma, siendo la molécula intermediaria responsable del traspaso de la información de los genes hasta las proteínas.

 

3.- ¿Cómo fluye la información genética?

Como ya se mencionó, entre el ADN y el ARN existen muchas similitudes en cuanto a su composición, ya que ambas son ácidos nucleicos. Sin embargo, hay algunas diferencias entre ellas. En primer lugar el ARN es una hebra simple, a diferencia del ADN que es una hebra doble. Además, el azúcar presente en el ARN es la ribosa, mientras que en el ADN se encuentra la desoxirribosa. Y finalmente, el ARN posee tres de las cuatro bases nitrogenadas presentes en el ADN: adenina, guanina y citosina; la timina es reemplazada por el uracilo.

Estos descubrimientos en base a la composición del ARN, permitieron deducir como sucede el flujo de la información desde los genes hasta las proteínas, a través de la llamada dogma central de la biología molecular, que plantea que la información genética contenida en el ADN es transcrita en forma de ARN y traducida en proteínas.

Lo anterior queda representado en el siguiente esquema:

En el caso de los virus, el ARN que tienen es el molde para el ADN, y así forman ARN y proteínas. Estos virus se llaman retrovirus.

 

4.- ¿Qué relación existe entre los genes y las proteínas?

Los genes corresponden a segmentos de ADN que se localizan en lugares específicos de los cromosomas, llamados locus.

Los cromosomas son los portadores de los genes. Cada gen puede estar representado por más de un alelo, es decir, variantes de un mismo gen. Estos alelos son aquellos que contienen la información específica para la síntesis de proteínas. Cada gen está compuesto por alrededor de 2000 nucleótidos diferentes que van siguiendo una secuencia.

Cuando hay una diferencia en uno de estos nucleótidos se puede dar origen a proteínas similares, pero que difieren en la secuencia de aminoácidos que la forman, generándose proteínas con estructuras diferentes, y por lo tanto diferente función.

 

5.-Mutaciones y proteínas: El albinismo

Los cambios en la secuencia de nucleótidos y por ende en el material genético se puede ver modificada por el azar o por factores externos que pueden ser factores físicos, químicos o biológicos. Estos cambios se denominan mutaciones.

Las mutaciones son cambios que pueden alterar un gen, provocando alteraciones en la proteína que éste sintetiza. Esto puede generar una enfermedad como ocurre en el caso del albinismo, en donde una alteración en la enzima que cataliza la formación del pigmento melanina, que se encarga de darle color a la piel, provoca la reducción o ausencia total de coloración en la piel de los individuos que padecen esta enfermedad.

Las enfermedades causadas por mutaciones como el albinismo, son llamadas de base hereditaria, pues, una mutación tiene efectos sobre la secuencia de aminoácidos, provocando que la proteína no cumpla la función que debe.

Sin embargo, no todas las mutaciones tienen un efecto negativo en el organismo, algunas suelen ser beneficiosas para el organismo y otras no generan ningún cambio. Las mutaciones son muy importantes en la evolución de las especies.

 


 


Creado por Portal Educativo. Fecha: 2015-07-03. Se autoriza uso citando www.portaleducativo.net. Prohibido su uso con fines comerciales.


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