ADN, ARN i Proteïnes: El Flux de la Informació Genètica
Què és l'ADN? Estructura i Funció Essencial
L'ADN (àcid desoxiribonucleic) és la molècula que conté la informació genètica en tots els éssers vius, excepte alguns virus d'ARN. Està format per dues cadenes de nucleòtids.
Components dels Nucleòtids
Els nucleòtids són les unitats fonamentals de l'ADN, formades pels següents components:
- Un grup fosfat (PO₄)
- Un sucre de 5 carbonis (desoxiribosa)
- Una base nitrogenada (citosina, guanina, timina o adenina)
Com que el que diferencia els nucleòtids és la base nitrogenada, cada nucleòtid s'anomena C, G, T o A, segons la base que contingui. Les dues cadenes de nucleòtids que formen l'ADN s'enrotllen en forma de doble hèlix i són complementàries.
La informació genètica que conté l'ADN depèn de l'ordre exacte (seqüència) en què trobem els 4 tipus de nucleòtids. L'ADN humà conté aproximadament 6.400.000.000 nucleòtids i formaria un fil de més de 2 metres de llarg. Aquesta estructura va ser descoberta per Watson i Crick l'any 1953.
Duplicació de l'ADN: El Procés de Replicació
Quan una cèl·lula es divideix, primer ha de duplicar el seu material genètic per repartir-lo equitativament entre les cèl·lules filles. Aquest procés comença quan la doble hèlix de l'ADN se separa en dues cadenes. Aquestes cadenes serveixen de motlle per generar-ne cadascuna una de complementària, idèntica a la inicial. Per tant, el procés de còpia es basa en l'aparellament complementari de les bases nitrogenades.
El flux de la informació genètica: La seqüència de nucleòtids que formen l'ADN constitueix la informació genètica i porta les instruccions per fabricar les proteïnes de les cèl·lules. Totes les cèl·lules d'un organisme porten la mateixa informació genètica, però cada cèl·lula fa servir els gens que li permeten realitzar les seves funcions específiques. L'ADN es troba al nucli, però la síntesi de proteïnes es produeix en el citoplasma. Per això, cal una molècula que rebi la informació de l'ADN i la traslladi al citoplasma. Aquesta molècula és l'ARN missatger (ARNm), i aquest traspàs d'informació es diu transcripció.
El Flux de la Informació Genètica: Del Nucli al Citoplasma
La seqüència de nucleòtids que formen l'ADN constitueix la informació genètica i porta les instruccions per fabricar les proteïnes de les cèl·lules. Totes les cèl·lules d'un organisme porten la mateixa informació genètica, però cada cèl·lula fa servir els gens que li permeten realitzar les seves funcions. L'ADN es troba al nucli, però la síntesi de proteïnes es produeix en el citoplasma.
Per això, cal una molècula que rebi la informació de l'ADN i la traslladi al citoplasma. Aquesta molècula és l'ARN missatger (ARNm), i aquest traspàs d'informació es diu transcripció.
Transcripció: De l'ADN a l'ARN Missatger
L'intermediari que porta la informació genètica des de l'ADN fins als ribosomes és una molècula d'ARN. L'ARN conté igualment un grup fosfat, una ribosa (sucre) i 4 tipus de bases nitrogenades: Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) i Uracil (U) en el lloc de la Timina.
En la transcripció, l'ADN serveix de motlle per fer una còpia en forma d'ARN, seguint l'aparellament complementari entre bases: A-U i C-G.
Maduració de l'ARN (Splicing)
Però, dins dels gens, hi ha fragments que no es fan servir en la síntesi de la proteïna; són els anomenats introns. Els fragments que sí codifiquen es diuen exons. Aquests introns s'eliminen de l'ARNm abans d'arribar al ribosoma. Aquest procés s'anomena "splicing" o maduració de l'ARN. Això permet codificar diferents proteïnes a partir d'un mateix gen.
Actualment, es calcula que tenim uns 23.000 gens que codifiquen per a unes 100.000 proteïnes diferents.
Traducció: De l'ARN a les Proteïnes
La traducció és el procés de síntesi de proteïnes. Les proteïnes són cadenes formades per una seqüència d'aminoàcids. Aquest ordre d'aminoàcids és el que li dóna les propietats i la funció a la proteïna. En els éssers vius, hi ha 20 aminoàcids diferents.
Consisteix a fer servir la seqüència de nucleòtids de l'ARN missatger (ARNm) com a referència per produir una seqüència d'aminoàcids.
Com es realitza la Traducció?
L'ARNm s'incorpora a un ribosoma, i aquest comença a "llegir" un a un els triplets (codons). Llavors, una molècula anomenada ARN de transferència (ARNt) aporta l'aminoàcid que codifica cada triplet. El ribosoma es va desplaçant sobre l'ARNm, llegint els triplets de manera que es van incorporant aminoàcids fins a completar la seqüència que forma la proteïna.
Aquest procés central de la biologia molecular es resumeix en el flux de la informació genètica:
ADN → ARN → PROTEÏNES