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Contenido principal

Repaso de ARN y síntesis de proteínas

Términos clave

TérminoSignificado
ARN (ácido ribonucleico)Ácido nucleico monocatenario que realiza las instrucciones codificadas en el ADN
Dogma central de la biologíaEl proceso por el cual la información en los genes fluye hacia las proteínas: ADN → ARN → proteína
PolipéptidoUna cadena de aminoácidos
CodónUna secuencia de tres nucleótidos que corresponde con un aminoácido específico o una señal de inicio/final durante la traducción
TranscripciónProceso durante el cual una secuencia de ADN de un gen se copia para formar una molécula de ARN
TraducciónProceso durante el cual se usa una molécula de ARNm para ensamblar aminoácidos en cadenas de polipéptidos
MutaciónUn cambio en una secuencia genética

Estructura del ARN

El ADN por sí solo no puede dar cuenta de la expresión de los genes. Se necesita ARN para ayudar a realizar las instrucciones en el ADN.
Igual que el ADN, el ARN está formado de nucleótidos que constan de una ribosa de 5 carbonos, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Sin embargo, hay tres diferencias principales entre el ADN y el ARN:
  1. El ARN usa el azúcar ribosa en lugar de la desoxirribosa.
  2. El ARN generalmente es monocatenario en lugar de bicatenario.
  3. El ARN contiene uracilo en lugar de timina.
Estas diferencias ayudan a las enzimas en la célula a distinguir el ADN del ARN.
Imagen que compara la estructura del ARN monocatenario con el ADN bicatenario.
Comparación entre las moléculas de ARN y ADN. Imagen modificada de Wikimedia, CC BY-SA 3.0.

Tipos de ARN

TipoFunción
ARN mensajero (ARNm)Lleva información del ADN en el núcleo a los ribosomas en el citoplasma
ARN ribosomal (ARNr)Componente estructural de los ribosomas
ARN de transferencia (ARNt)Lleva aminoácidos a los ribosomas durante la traducción para ayudar a formar una cadena de aminoácidos

Dogma central de la biología

Un gen que codifica un polipéptido se expresa en dos pasos. En este proceso, la información fluye de ADN ARN proteína, lo que constituye una relación direccional conocida como el dogma central de la biología molecular.

El código genético

El primer paso en la decodificción de los mensajes genéticos es la traducción, durante la cual se copia una secuencia de nucleótidos del ADN al ARN. El siguiente paso es unir los animoácidos para formar una proteína.
El orden en el que se unen los aminoácidos determina la forma, propiedades y función de una proteína.
Las cuatro bases del ARN forman un lenguaje con solo cuatro bases de nucleótidos: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y uracilo (U). El código genético se lee en palabras de tres bases llamadas codones. Cada codón corresponde a un solo aminoácido (o a las señales de inicio y final de una secuencia).
Tabla del código genético. Cada secuencia de tres letras de nucleótidos de ARNm corresponde a un aminoácido en específico o a un codón de terminación. UGA, UAG y UAA son codones de terminación. AUG es el codón de metionina además de ser el codón de inicio.
Tabla de codones. Imagen de OpenStax, CC BY 3.0.

Transcripción y traducción

Esquema simplificado del dogma central que muestra las secuencias de las moléculas participantes.
Las dos cadenas de ADN tienen las siguientes secuencias:
5'-ATGATCTCGTAA-3' 3'-TACTAGAGCATT-5'
La transcripción de una de las cadenas de ADN produce un ARNm con una secuencia casi idéntica a la otra cadena de ADN. Sin embargo, debido a las diferencias bioquímicas entre el ADN y el ARN, las T del ADN se reemplazan con U en el ARNm. La secuencia de ARNm es:
5'-AUGAUCUCGUAA-5'
La traducción implica leer los nucleótidos del ARNm en grupos de tres, cada uno de los cuales especifica un aminoácido (o proporciona una señal de terminación que indica que ha finalizado la traducción).
3'-AUG AUC UCG UAA-5'
AUG metionina AUC isoleucina UCG serina UAA "alto"
Secuencia del polipéptido: (extremo-N) metionina-isoleucina-serina (extremo-C)
En la transcripción, una secuencia de ADN se vuelve a escribir o se transcribe, en un "alfabeto" similar de ARN. En eucariontes, la molécula de ARN debe ser procesada para convertirse en un ARN mensajero (ARNm) maduro.
En la traducción, la secuencia de ARNm se decodifica para especificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido. El nombre "traducción" refleja que la secuencia de nucleótidos del ARNm se debe traducir al "idioma", completamente diferente, de los aminoácidos.

Mutaciones

A veces las células cometen errores al copiar su información genética, lo que provoca mutaciones. Estas pueden ser irrelevantes, o pueden afectar la forma como se hacen las proteínas y se expresan los genes.

Sustituciones

Una sustitución cambia un solo par de bases al reemplazar una base por otra.
Hay tres tipos de mutaciones por sustitución:
  • Las mutaciones silenciosas no afectan la secuencia de aminoácidos durante la traducción.
  • Las mutaciones sin sentido dan como resultado un codón de terminación donde debería haber un aminoáciddo, lo que causa que la traducción termine prematuramente.
  • Las mutaciones de sentido erróneo cambian el aminoácido que especifica un codón.

Inserciones y deleciones

Una inserción se da cuando se añade una o más bases a la secuencia de ADN. Una deleción se presenta cuando se elimina una o más bases de la secuencia de ADN.
Dado que el código genético se lee en codones (tres bases a la vez), la inserción o deleción de bases puede cambiar el "marco de lectura" de la secuencia. Este tipo de mutación se llama mutación de marco de lectura.
Una mutación de marco de lectura "corre" la forma como se lee una secuencia de aminoácidos en tripletes (codones) durante la traducción. Esto a su vez puede alterar los aminoácidos que se agregan al polipéptido. En este ejemplo, el marco de lectura original de un gen codifica un ARNm con codones que especifican la secuencia de aminoácidos: metionina (Met), isoleucina (Ile), arginina (Arg) y aspargina (Asn). Una deleción del 4.º nucleótido (T), corre el marco de lectura en el molde de ADN después del tercer nucleótido. Esto produce un nuevo marco de lectura después del 3.º nucleótido. El ARNm del nuevo marco lleva codones diferentes después del punto de la mutación (el primer codón que especifica metionina sigue sin cambio). Estos codones especifican la secuencia de aminoácidos: metionina (Met), Tirosina (Tyr) y glicina (Gly).
Como se puede ver en este ejemplo, una mutación de marco de lectura cambia la forma como se interpretan los nucleótidos como codones más allá del lugar de la mutación, y esto a su vez puede cambiar la secuencia de aminoácidos.

Errores conceptuales comunes

  • Los aminoácidos no se forman durante la síntesis de proteínas. Algunos estudiantes creen que el propósito de la síntesis de proteínas es crear aminoácidos. Sine embargo, estos no se fabrican durante la traducción, se usan como unidades fundamentales para hacer proteínas.
  • Las mutaciones no siempre tienen efectos drásticos o negativos. Frecuentemente, las personas oyen el término "mutación" en los medios y entienden que esto significa que la persona tiene una enfermedad o están desfiguradas. Las mutaciones son una fuente de variedad genética, de manera que algunas mutaciones son dañinas, la mayoría no se notan, e incluso algunas ¡son buenas!
  • Las inserciones y deleciones que son múltiplos de tres nucleótidos no causan mutaciones de marco de lectura. Por el contrario, solo se estará agregando o eliminando uno o más aminoácidos de la proteína. Las inserciones o deleciones que no son múltiplos de tres nucleótidos, sin embargo, pueden alterar dramáticamente la secuencia de aminoácidos en la proteína.

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