Código genético

Te explicamos qué es el código genético, su función, composición, origen y sus características. Además, cómo fue su descubrimiento.

¿Qué es el código genético?

El código genético es el lenguaje en el cual se traduce la información del ADN a la estructura primaria de una determinada proteína. Las instrucciones para fabricar una proteína fluyen del ADN al ARN mensajero y de este a la proteína, y esa información se traslada a través del código genético.

Las proteínas son los compuestos químicos responsables de realizar las reacciones químicas celulares. Tanto las proteínas como los ácidos nucleicos (ADN y ARN) se componen de subunidades ubicadas de manera lineal. El código genético es la relación entre el lenguaje del ADN y el de las proteínas.

La principal función del código genético es dar las instrucciones a los ribosomas para la síntesis proteica.

El código genético se descubrió en la década de 1960, y sus estudios se sintetizaron en la tabla del código genético, que resume esa información y es ampliamente utilizada en las técnicas genéticas actuales.

El origen evolutivo del código genético se desconoce, aunque las principales hipótesis dicen que, probablemente, haya surgido antes que el primer ser vivo sobre la Tierra.

• Ver también: Genética

Características del código genético

Lo más interesante del código genético es que es universal. Casi todas las especies utilizan la misma correspondencia entre codones (secuencias cortas de ADN) y aminoácidos (unidades que forman proteínas). Si bien hoy se conocen otros códigos genéticos diferentes, lo cierto es que son considerados variantes del código genético estándar, porque cambian en apenas uno o dos codones.

En general, se dice que el código genético es redundante, porque su lenguaje contempla  “sinónimos”  (un determinado aminoácido puede estar codificado por dos o tres codones). Otra característica del código genético es que es continuo, no tiene interrupciones de ningún tipo. En los ácidos nucleicos, los codones se disponen uno al lado del otro siempre en el mismo sentido y dirección.

¿Cómo funciona el código genético?

Los ribosomas

Las organelas que llevan adelante la fabricación de proteínas (es decir, la síntesis proteica) son los ribosomas. Estos utilizan el código genético para realizar las uniones correctas entre aminoácidos de manera ordenada.

Las proteínas

Las proteínas son moléculas grandes formadas por una tira encadenada de aminoácidos (un tipo de molécula sencilla). Los aminoácidos se disponen uno al lado del otro, como las perlas de un collar.

El orden en que se ubican los aminoácidos se llama estructura primaria de una proteína. Cada una es diferente, dependiendo del tipo de proteína que se trate. Luego, la mayoría de las proteínas se pliegan sobre sí mismas y forman estructuras tridimensionales más complejas.

Hay muchas proteínas y entre todas constituyen la maquinaria bioquímica de los sistemas vivos. La información acerca de la estructura primaria de una determinada proteína está en la molécula de ADN. Para fabricar proteínas, los ribosomas deben “leer” la información contenida en el ADN y así poder realizar las uniones correctas entre aminoácidos. Para ello, otra molécula, el ARN, funciona como intermediaria.

Dado que en el sistema de codones existen sinónimos, se dice que el código genético es redundante y degenerado. Además, no tiene ambigüedadesporque no hay codones que codifican dos aminoácidos distintos y su lectura es siempre contínua.

Los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos, al igual que las proteínas, son moléculas grandes conformadas por unidades que forman secuencias lineales. En las proteínas, las unidades que forman la estructura primaria son los aminoácidos. En los ácidos nucleicos, la secuencia está formada por unidades llamadas nucleótidos.

Dentro de las células existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN). Ambos están formados por cadenas de nucleótidos uno a continuación del otro.

Según su estructura química, se distinguen diferentes tipos de nucleótidos, que se pueden asociar con una letra.

Componente del nucleótido	Letra con la cual se lo denomina	Dónde está presente
Adenina	A	ADN y ARN
Guanina	G	ADN y ARN
Citosina	C	ADN y ARN
Timina	T	ADN
Uracilo	U	ARN

El ARN y el ADN utilizan casi todos los mismos nucleótidos, excepto que el ARN utiliza el nucleótido con uracilo (U) y el ADN utiliza el nucleótido con timina (T). El ADN es la molécula que almacena la información acerca de la estructura de las proteínas. La secuencia particular de nucleótidos es la forma en la cual esta información está “escrita” (por ejemplo: ACTAGTCAGT…).

En las células eucariotas, el ADN está ubicado dentro del núcleo y tiene un papel fundamental en la división celular y en la herencia de características entre generaciones.

El ARN, en cambio, existe tanto dentro como fuera del núcleo celular. A menudo toma contacto con otras estructuras dentro de la célula, como los ribosomas. Actualmente se sabe que existen diferentes tipos de ARN (como el ARN mensajero, el ARN de transferencia, entre otros). Una de las funciones más importantes del ARN es la de actuar como intermediario entre el ADN y los ribosomas. Para lograr obtener una proteína madura, la información debe fluir primero desde el ADN al ARN y luego, de éste hacia las proteínas, a través de los ribosomas. 

Los codones

Los codones son secuencias cortas de ADN o ARN que conforman un código que los relaciona con la estructura de una proteína. Todas las proteínas están codificadas en un lenguaje de cuatro letras, que corresponden a la composición química de los nucleótidos del ADN.

Cada codón está formado por un “triplete” de letras consecutivas y corresponde a un aminoácido específico. Así, por ejemplo, la secuencia UGG-AAA indica que el ribosoma debe colocar primero el aminoácido triptofano y luego otro llamado lisina. La razón es que el triptofano está codificado por el triplete UGG. La lisina, en cambio,está codificada por el triplete AAA.

El código genético es, por lo tanto, la relación que existe entre los codones (los tripletes de la secuencia de ácidos nucleicos) y los aminoácidos.

Tabla del código genético

La tabla del código genético estándar es un cuadro que resume las relaciones entre codones y aminoácidos.

Esta tabla se descifró en la década de 1960 y representó un inmenso avance en el campo de la genética y la biología celular. Actualmente, gran parte de las técnicas biotecnológicas modernas tienen su fundamento en el conocimiento del código genético.

Los investigadores que lo descifraron (Robert Holley, Har Khorana y Marshal W. Nirenber) recibieron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología en 1968.

Como el código se compone de un alfabeto de cuatro letras dispuestas en tripletes, el número posible de codones que se pueden formar es 64 (4³=64). Entonces, el código genético es el conjunto de los 64 codones y sus respectivas relaciones con los aminoácidos correspondientes.

De los 64 codones posibles, hay 3 que no determinan ningún aminoácido en particular, sino que marcan señales de inicio y de terminación.

Los codones UAA, UAG y UGA se llaman codones de iniciación porque su presencia indica el comienzo de la secuencia de una proteína, sin importar de cuál se trate. Por su parte, el codón AUG (o codón stop) es la señal para indicar el fin de la estructura primaria de la proteína.

¿Cómo se descubrió el código genético?

El código genético se descubrió en la década de 1960, luego de que los científicos Rosalind Franklin, Francis Crick, James Watson y Maurice Wilkins descubrieran la estructura del ADN.

En 1955 los científicos Severo Ochoa y Marianne Grunberg-Manago lograron aislar la enzima polinucleótido fosforilasa, una enzima que podía fabricar o degradar ARN, según diferentes condiciones. Significó una herramienta clave para experimentos posteriores.

El ruso-estadounidense George Gamow (1904-1968) propuso el modelo de código genético formado por combinaciones de las bases nitrogenadas hoy conocidas. Sin embargo, Crick, Brenner y sus colaboradores demostraron que los codones están integrados por tres bases nitrogenadas únicamente.

La primera evidencia de correspondencia entre un mismo codón y un aminoácido se obtuvo en 1961 gracias a Marshall Warren Nirenberg y Heinrich Matthaei.

Aplicando sus métodos, Nirenberg y Philip Leder pudieron traducir 54 de los codones restantes. Posteriormente, Har Gobind Khorana culminó la trascripción del código. Muchos de los involucrados en esta carrera por descifrar el código genético fueron merecedores del Premio Nobel de Medicina.

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Referencias

• Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis J.; Raff M.; Roberts K. y Walter P.: Biología Molecular de la célula. Edición 4.° Editorial Omega. (2004). 
• De Robertis, E.Fundamentos de biología celular y molecular. Edición 4º.El ateneo(2010).