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Ecognesis - ¿Qué Es el Código Genético?

Contenidos educativos

¿Qué Es el Código Genético?

Versin en portugus

Lic. Sandra Cavallaro

Un poco de historia.....

Ya en 1940 se sabía que el ADN (ácido desoxiribonucleico) era la molécula que contenía la información genética, pero tanto su estructura como la forma en que estaba codificada esa información eran problemas aún sin resolver. En su artículo "¿Qué es la vida?" publicado en 1944, Erwin Schodinger sostenía que los genes eran los componentes clave de las células vivas y que para comprender qué era la vida debíamos saber cómo actúan los genes. Por otra parte, a partir de los trabajos de M. Walkins y R. Franklin, donde utilizaban la técnica de difracción en rayos X, se podía inferir que la molécula de ADN era una hélice compuesta de varias cadenas de nucleótidos arrolladas o plegadas una en torno a la otra. Finalmente, en 1953, dos científicos, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura molecular del ADN. Este descubrimiento constituye la piedra angular de la biología contemporánea y se transforma en el primer paso para la comprensión de la estructura de la vida.

Estructura del ADN

El ADN es una molécula formada por dos cadenas laterales unidas, que podríamos compararla con una escalera caracol. Las moléculas que forman cada cadena se llaman nucleótidos, cada uno de estos está formado por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Los azúcares y el grupo fosfato forman los parantes de la escalera, mientras que las bases nitrogenadas constituyen los peldaños. Existen dos tipos de bases nitrogenadas, púricas y pirimídicas. Ambas se ensamblan en la molécula de ADN, elaborando peldaños de la misma longitud. Existen cuatro nucleótidos que se diferencian entre sí por la base nitrogenada que poseen. Estas bases se llaman Adenina, Guanina, Citosina y Timina. En la doble hélice de ADN siempre se unen Adenina con Timina y Citosina con Guanina

Finalmente, la molécula de ADN se pliega formando una hélice, y, en el caso de los organismos eucariontes, se asocia a proteínas llamadas histonas que determinan su estructura final y su expresión.


TNA and Molecular Genetics (http://gened.emc.maricopa.edu)


Lodish, Chapter 10. Molecular Structure of Genes Chromosomas

¿Dónde está la información genética?

La información genética se encuentra en la secuencia de nucleótidos del ADN. Estas secuencias determinan la estructura y función de las proteínas que produce una célula. El ADN contiene información para la construcción de proteínas. Si tenemos en cuenta que las proteínas tienen una variadísima cantidad de funciones1, podemos decir que el ADN controla el funcionamiento de la célula a través de las proteínas.

Uno de los desafíos científicos del siglo 20 consistió en descifrar cuál era la relación entre la secuencia de bases en el ADN y la secuencia de aminoácidos que forman las proteínas.

En este punto es necesario aclarar que el ADN necesita de otro ácido nucleico, el ARN2, para poder sintetizar proteínas. De hecho, existen 3 tipos de ARN, cada uno con una función específica en la síntesis de proteínas: el ARN mensajero contiene la información que determinará la secuencia de aminoácidos en la proteínas; el ARN de transferencia reconoce los aminoácidos y los transporta hasta el ribosoma, formado por ARN ribosomal más proteínas, donde se realiza la síntesis. Los 3 tipos de ARN son sintetizados en el núcleo de las células eucariontes (o en el citoplasma de las procariontes) y exportado desde este sitio al citoplasma para la síntesis de proteínas.

El mecanismo por el cual la información contenida en el ADN y transcripta al ARN pasaba a las proteínas, se resolvió al determinar que, organizando los nucleótidos en tripletes (esto es, combinándolos de a 3) era posible "codificar" cada uno de los aminoácidos necesarios para la síntesis o construcción de las proteínas. Así, cada uno de los 20 aminoácidos necesarios para sintetizar proteínas está codificado por uno o varios tripletes de nuecleótidos, según se observa en la tabla 1.

El código genético
Primera posición (extrermo 5') Segunda posición Tercera posición (extremo 3')
U U C A G
Phe
Phe
Leu
Leu
Ser
Ser
Ser
Ser
Tyr
Tyr
Stop
Stop
Cys
Cys
Stop
Trp
U
C
A
G
C Leu
Leu
Leu
Leu
Pro
Pro
Pro
Pro
His
His
Gln
Gln
Arg
Arg
Arg
Arg
U
C
A
G
A Ile
Ile
Ile
Met
Thr
Thr
Thr
Thr
Asn
Asn
Lys
Lys
Ser
Ser
Arg
Arg
U
C
A
G
G Val
Val
Val
Val
Ala
Ala
Ala
Ala
Asp
Asp
Glu
Glu
Gly
Gly
Gly
Gly
U
C
A
G

Código genético: cada secuencia de tripletes especifica un aminoácido

A través de esta codificación fue posible interpretar la relación que existe entre la información contenida en el ADN y la expresión de esta información, las proteínas. Como se observa en la Tabla 1, el aminoácido MET (metionina) está codificado por el codón AUG del ARN mensajero (copia de un sector del ADN). También se evidencia que para otros aminoácidos existen varios codones codificantes. Por ejemplo, la valina está codificada por 4 codones diferentes. Cuando ocurre esto, a los codones que codifican para un mismo aminoácido se los llama sinónimos. Finalmente, existen 3 codones que no codifican para ningún aminoácido, se los denomina codones STOP e indican la finalización de la síntesis de proteínas.

Características del código genético

Tal vez una de las características más significativas del código genético es su universalidad. Esto significa que todos los seres vivos tienen los mismos nucléotidos en su ADN y son traducidos de la misma forma en proteínas3. Esto nos lleva a meditar acerca de un origen común y único a todos los seres vivos.

Esta universalidad del código genético fue muy útil para las experiencias en biotecnología, ciencia que surge en la década de los 70, también llamada ingeniería genética. Los primeros experimentos consistieron en insertar segmentos de ADN de una especie en otra. Tras varios años de experimentación y el desarrollo de nuevas tecnologías, fue posible sintetizar en laboratorio la hormona de crecimiento, identificar el gen de la insulina4 humana y producirlo a través de bacterias y finalmente, en 1988, se patentó por primera vez un organismo producido mediante ingeniería genética. Estas fueron las bases que determinaron el inicio del proyecto Genoma Humano, que consistió en identificar la ubicación y función de los genes de nuestra especie, Homo Sapiens.
Este proyecto, iniciado en el año 1990, tuvo como uno de sus objetivos obtener un mapa genético humano, y a partir de esto llegar a conocer las distintas funciones de cada uno de los genes del ADN.

Todos estos avances han permitido desarrollar las técnicas de laboratorio para la producción de clones, esto es, organismos genéticamente idénticos a su predecesor. Los primeros experimentos en este rumbo se realizaron con ranas, más tarde se experimentó con simios y hasta llegar a la conocida una oveja clónica, Dolly.

Realidades y controversias

La aplicación de la ingeniería genética y de la biotecnología han suscitado muchas preguntas y un sinnúmero de dudas. La aceptación de la posibilidad de clonar seres humanos ha desatado un debate internacional. Y tal vez la gran duda consiste en preguntarse si debe hacerse lo que puede hacerse. Esta polémica ha suscitado posiciones antagónicas en el ambiente científico. Renato Dulbecco, Premio Nobel de Medicina, ha declarado que "es un error excluir a priori el realizar experimentos de clonación con humanos, porque esta técnica podría ser utilizada para resolver los problemas de los transplantes". Mientras que la mayoría de las instituciones internacionales, como UNESCO, la Unión Europea, el Vaticano, los parlamentos de Alemania e Italia, el Congreso de los EEUU, se han pronunciado en contra de la clonación de humanos5, con algunas diferencias. Mientras que en Estados Unidos esta prohibición se limita a los establecimientos públicos, en Italia se han prohibido todos los experimentos de clonación en humanos y animales y en Alemania se pide una prohibición total a nivel mundial.

Alguna de las preocupaciones, que no solamente se debaten en la esfera científica, se refieren a especulaciones acerca las posibles consecuencias de la implementación de la clonación. Son preguntas tales como: qué pasaría si se pudiera elegir a priori el sexo de los individuos, qué implicancias tendría esto sobre la regulación de la población humana, cuál sería el destino y la manipulación de embriones humanos productos de los ensayos de laboratorio, si sería posible utilizar clones como donantes de órganos o médula ósea con el fin de tener "disponibles" estos elementos para un hermano, qué ocurriría si se utilizaran los conocimientos actuales para identificar genéticamente individuos con enfermedades potenciales, si se debería imponer un límite legal que impida patentar genes o productos génicos de seres vivos con fines comerciales. Tal vez estas sean sólo algunas de las cuestiones a observar, no olvidemos que actualmente mediante la utilización de la ingeniería genética se están reproduciendo sólo algunos fenotipos de especies de producción agro-ganadera que han sido genéticamente modificadas6, aun conociendo los problemas actuales y los peligros potenciales de estas prácticas.

Seguramente nos encontramos en un punto donde el genuino interés científico por el conocimiento se mezcla con los intereses mercantilistas de los laboratorios, una escasa legislación sobre el tema y un desconocimiento de la comunidad no científica de las verdaderas implicancias de estas nuevas producciones genéticas. Los seres humanos estamos manipulando el curso de la evolución, ¿quién puede predecir las consecuencias?

Notas:

[1] Las proteínas tienen funciones estructurales en las membranas biológicas, de transporte, enzimáticas (controlando y catalizando todas las reacciones químicas de las células), de protección, de regulación (hormonas), contráctiles en los músculos, etc.

[2] El ARN está formado por ribonucleótidos, similares a los desoxiribonucleótidos del ADN pero cuyo azúcar es la ribosa y sus bases nitrogenadas contienen uracilo en lugar de timina.

[3] Hasta el momento se han descubierto unas pocas excepciones: en la bacteria myxoplasma, en un protozoo, el paramecio y en la mitocondrias de ciertos organismos, algunos codones pueden codificar para otros aminoácidos o pueden utilizarse los codones STOP para codificar un aminoácido.

[4] Las personas que tienen una deficiencia en la producción de la insulina padecen una enfermedad conocida como diabetes mellitus.

[5] Ya en abril de 1974 la Academia Nacional de Ciencias solicitó que se establezca una moratoria mundial voluntaria en un área de la investigación científica debido a los riesgos potenciales e impredecibles para la salud humana, refiriéndose a la experimentación en ingeniería genética.

[6] Ver nota sobre organismos transgénicos.

Bibliografía de consulta


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