Ce este codul genetic și cum funcționează?

Indiferent de câtă diversitate morfologică prezentăm ființele vii, suntem toți uniți sub aceeași umbrelă: unitatea noastră funcțională de bază este celula. Dacă o ființă vie are o celulă pe care se bazează întreaga sa structură morfologică, este cunoscută ca unicelulară (cazul protozoare sau bacterii), în timp ce cei dintre noi cu mai multe (de la câteva sute la sute de miliarde) sunt ființe multicelulare.

Astfel, fiecare organism începe de la celulă și, prin urmare, unele entități moleculare, cum ar fi virușii, nu sunt considerate strict „vii” din punct de vedere biologic. La rândul lor, studiile au caracterizat că fiecare celulă conține 42 de milioane de molecule de proteine. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că 50% din greutatea țesuturilor vii uscate este estimată a fi compusă numai din proteine.

De ce oferim toate aceste date aparent fără legătură? Astăzi venim să dezvăluim secretul vieții: codul genetic. Oricât de misterios ar părea la prima vedere, vă asigurăm că veți înțelege acest concept imediat. Problema este despre celule, proteine ​​și ADN. Stai să afli.

• Articol asociat: „Diferențele dintre ADN și ARN”

Care este codul genetic?

Să începem clar și concis: codul genetic nu este altceva decât setul de instrucțiuni care indică celulei cum să producă o anumită proteină. Am spus deja în liniile anterioare că proteinele sunt unitatea structurală esențială a țesuturilor viu, motiv pentru care nu ne confruntăm cu o întrebare anecdotică: fără proteine ​​nu există viață, deci simplu.

Caracteristicile codului genetic au fost stabilite în 1961 de Francis Crick, Sydney Brenner și alți biologi moleculari colaboratori. Acest termen se bazează pe o serie de premise, dar mai întâi trebuie să clarificăm anumiți termeni pentru a le înțelege. Du-te:

• ADN: acid nucleic care conține instrucțiunile genetice utilizate în dezvoltarea și funcționarea tuturor organismelor vii existente.
• ARN: acid nucleic care îndeplinește diferite funcții, inclusiv dirijarea etapelor intermediare ale sintezei proteinelor.
• Nucleotide: moleculele organice care, împreună, dau naștere lanțurilor ADN și ARN ale ființelor vii.
• Codon sau triplet: fiecare 3 aminoacizi care formează ARN formează un codon, adică un triplet de informații genetice.
• Aminoacid: molecule organice care, într-o anumită ordine, dau naștere proteinelor. 20 de aminoacizi sunt codificați în codul genetic.

Bazele codului genetic

Odată ce suntem clari cu privire la acești termeni de bază, este timpul să explorăm principalele caracteristici ale codului genetic, stabilite de Crick și colegii săi. Acestea sunt următoarele:

• Codul este organizat în triplete sau codoni: la fiecare trei nucleotide (codon sau triplet) codifică un aminoacid.
• Codul genetic este degenerat: există mai multe triplete sau codoni decât sunt aminoacizi. Aceasta înseamnă că un aminoacid este de obicei codificat de mai multe triplete.
• Codul genetic nu se suprapune: o nucleotidă aparține doar unui singur triplet. Adică, o nucleotidă specifică nu se află în doi codoni în același timp.
• Citirea este „fără virgule”: nu vrem să suportăm o terminologie prea complexă, așa că vom spune că nu există „spații” între codoni.
• Codul genetic nuclear este universal: același triplet în diferite specii coduri pentru același aminoacid.

Dezlegarea codului genetic

Avem deja bazele terminologice și pilonii teoretici. Acum este timpul să le punem în practică. În primul rând, vă vom spune asta Fiecare nucleotidă primește un nume pe baza unei litere, care este condiționat de baza azotată pe care o prezintă. Bazele azotate sunt următoarele: adenină (A), citozină (C), guanină (G), timină (T) și uracil (U). Adenina, citozina și guanina sunt universale, în timp ce timina este unică pentru ADN, iar uracilul este unic pentru ARN. Dacă vedeți acest lucru, ce credeți că înseamnă?:

CCT

CCU

Este timpul să recuperați termenii descriși mai sus. CCT face parte dintr-un lanț ADN, adică 3 nucleotide diferite: una cu baza citozină, alta cu baza citozină și alta cu baza timină. În cel de-al doilea caz cu litere aldine, suntem în fața unui codon, deoarece este informația genetică ADN „taducidată” (prin urmare există un uracil în care exista o timină) într-un lanț de ARN.

Astfel, putem afirma că CCU este un codon care codifică aminoacidul prolină. După cum am mai spus, codul genetic este degenerat. Astfel, aminoacidul prolină este codificat și de alți codoni cu nucleotide diferite: CCC, CCA, CCG. Deci aminoacidul prolină este codificat de un total de 4 codoni sau triplete.

Trebuie remarcat faptul că nu este necesar ca cei 4 codoni să fie necesari pentru a codifica aminoacidul, ci că oricare dintre ei este valid. În general, aminoacizii esențiali sunt codificați de 2,3,4 sau 6 codoni diferiți, cu excepția metioninei și triptofanului care răspund doar la fiecare.

• S-ar putea să vă intereseze: "Triptofan: caracteristici și funcții ale acestui aminoacid"

De ce atâta complexitate?

Să facem calcule. Dacă fiecare codon ar fi codificat de o singură nucleotidă, s-ar putea forma doar 4 aminoacizi diferiți. Acest lucru ar face sinteza proteinelor un proces imposibil, deoarece, în general, fiecare proteină este alcătuită din aproximativ 100-300 de aminoacizi. Există doar 20 de aminoacizi incluși în codul genetic, dar acestea pot fi aranjate în moduri diferite de-a lungul „liniei de asamblare” pentru a da naștere diferitelor proteine ​​prezente în țesuturile noastre.

Pe de altă parte, dacă fiecare codon ar fi format din două nucleotide, numărul total de „diplete” posibile ar fi 16. Suntem încă departe de obiectiv. Acum, dacă fiecare codon ar fi format din trei nucleotide (cum este cazul), numărul de permutări posibile ar crește la 64. Având în vedere că există 20 de aminoacizi esențiali, cu 64 de codoni, este posibil să se codifice fiecare dintre aceștia și, deasupra, să ofere variații diferite în fiecare caz.

Un aspect aplicat

Rămânem fără spațiu, dar este foarte complex să concentrăm atât de multe informații în câteva rânduri. Urmați-ne în următoarea diagramă, deoarece promitem că închiderea acestui conglomerat terminologic este mult mai simplă decât pare:

CCT (ADN) → CCU (ARN) → Prolină (ribozom)

Această mică diagramă exprimă următoarele: ADN-ul celular conține cele 3 nucleotide CCT, dar nu poate „exprima” informația genetică, deoarece este izolat de mașina celulară din nucleul său. Prin urmare, enzima ARN polimerază este responsabilă pentru TRANSCRIBEREA (un proces cunoscut sub numele de transcripție) nucleotidele ADN în nucleotide ARN, care vor forma ARN-ul mesager.

Acum avem codonul CCU în ARN-ul mesager, care va călători în afara nucleului prin porii săi către citosol, unde se află ribozomii. În rezumat, putem spune asta ARN messenger oferă aceste informații ribozomului, care „înțelege” că aminoacidul prolină trebuie adăugat la secvența de aminoacizi deja construită pentru a da naștere unei proteine ​​specifice.

După cum am spus anterior, o proteină este alcătuită din aproximativ 100-300 de aminoacizi. Astfel, orice proteină formată din ordinul a 300 de aminoacizi va fi codificată de un total de 900 de triplete (300x3) sau, dacă preferați, de 2.700 de nucleotide (300x3x3). Acum imaginați-vă fiecare literă din fiecare dintre cele 2.700 de nucleotide, ceva de genul: AAAUCCCCGGUGAUUUAUAAGG (...) Este acest aranjament, acest conglomerat de litere, care este cu adevărat cod genetic. Mai ușor decât părea mai întâi, nu?

Relua

Dacă întrebați vreun biolog interesat de biologia moleculară despre codul genetic, cu siguranță veți purta o conversație timp de aproximativ 4-5 ore. Este cu adevărat fascinant să știm că secretul vieții, oricât de ireal ar părea, este cuprins într-o succesiune specifică de „litere”.

Astfel încât, genomul oricărei ființe vii poate fi cartografiat cu aceste 4 litere. De exemplu, conform proiectului genomului uman, toate informațiile genetice ale speciei noastre sunt alcătuite din 3.000 de milioane perechi de baze (nucleotide), care se găsesc pe cele 23 de perechi de cromozomi din nucleul tuturor celule. Desigur, indiferent cât de diferite sunt ființele vii, cu toții avem un „limbaj” comun.

Referințe bibliografice:

• Care este codul genetic? genotipia.com. Recuperat din: https://genotipia.com/codigo-genetico/
• Asimov, I. și de la Fuente, A. M. (1982). Codul genetic (nr. Sirsi) i9789688561034). Plaza & Janés.
• Cod genetic, Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman. Recuperat din: https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Codigo-genetico
• Cod genetic: caracteristici și descifrare, Universitatea Complutense din Madrid (UCM). Recuperat din: https://www.ucm.es/data/cont/media/www/pag-56185/08-C%C3%B3digo%20Gen%C3%A9tico-caracter%C3%ADsticas%20y%20desciframiento.pdf
• Codul genetic, Khanacademy.org. Recuperat din: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a/the-genetic-code-discovery-and-properties
• Este oficial: există 42 de milioane de molecule de proteine ​​în fiecare celulă, europapress.com. Recuperat din: https://www.europapress.es/ciencia/laboratorio/noticia-oficial-hay-42-millones-moleculas-proteina-cada-celula-20180117181506.html
• Lee, T. F. (1994). The Human Genome Project: breaking the genetic code of life (No. Sirsi) i9788474325072).