Del ADN al ARN mensajero

¿Para qué sirve esto?

En la lección anterior viste que un gen es un tramo de ADN y que casi todo el ADN de una célula de una planta o de un animal está guardado en el núcleo. Pero las proteínas, que son las que hacen el trabajo en la célula, se fabrican fuera del núcleo, en unos corpúsculos del citoplasma llamados ribosomas. ¿Cómo llega la información del gen hasta allá, si el ADN no sale del núcleo?

La célula hace lo mismo que harías tú con un libro de la biblioteca que no se puede prestar: saca una copia de la página que necesita y se la lleva. Esa copia es el ARN mensajero, y el proceso de copiarla se llama transcripción. En esta lección aprenderás a escribir esa copia y a contar cuántas «palabras» de tres letras trae.

Antes de empezar recuerda las parejas de bases del ADN, A con T y G con C, y qué significa una potencia como $4^3$.

El ARN: el primo del ADN

El ARN (ácido ribonucleico) también está formado por nucleótidos, cada uno con un fosfato, un azúcar y una base. Pero se diferencia del ADN en tres cosas:

• tiene una sola cadena, no dos;
• su azúcar es la ribosa, no la desoxirribosa;
• en lugar de timina tiene uracilo (U). Sus bases son A, U, G y C.

El uracilo se empareja con la adenina, igual que lo hacía la timina. Entonces, cuando se forma un ARN frente a una cadena de ADN, las parejas son:

Fíjate en la primera columna: frente a una A del ADN, el ARN pone U, porque no tiene T.

La transcripción, paso a paso

1. En el núcleo, una enzima llamada ARN polimerasa se pega al ADN al comienzo de un gen y separa las dos cadenas en ese tramo, como cuando se abre una cremallera.
2. Solo una de las dos cadenas sirve de guía: se llama hebra molde. La enzima recorre la hebra molde y, frente a cada base, va uniendo el nucleótido de ARN complementario.
3. Al terminar el gen, el ARN recién formado se suelta y las dos cadenas del ADN se vuelven a unir. El ADN queda intacto, listo para copiarse otra vez.
4. El ARN mensajero sale del núcleo por los poros de su envoltura y llega a los ribosomas.

La otra cadena del ADN, la que no se usa como guía, se llama hebra codificante. Como el ARNm es complementario de la hebra molde, resulta igual a la hebra codificante, pero con U en lugar de T. Esto sirve para comprobar el trabajo.

No confundas la transcripción con la replicación: en la replicación se copia todo el ADN, con sus dos cadenas, antes de que la célula se divida; en la transcripción se copia solo un gen, de una cadena, y el resultado es ARN.

Los codones: palabras de tres letras

El mensaje del ARNm se lee de tres en tres bases, sin saltarse ninguna y sin que un grupo se monte sobre otro. Cada grupo de tres bases se llama codón. Casi todos los codones indican un aminoácido, que es la pieza con la que se construyen las proteínas. Hay además codones con un trabajo especial:

• AUG es el codón de inicio: marca dónde empieza a leerse el mensaje, y también indica el primer aminoácido de la cadena, la metionina.
• UAA, UAG y UGA son codones de parada: dicen «aquí termina la proteína» y no indican ningún aminoácido.

De ahí salen las cuentas de esta lección. Si un tramo de ARNm tiene $n$ bases y se lee entero, tiene $n \div 3$ codones. Si ese tramo va desde el AUG hasta un codón de parada, los dos incluidos, la cadena de aminoácidos tiene un aminoácido menos que codones, porque el de parada no aporta ninguno. Y si una cantidad de bases no se puede dividir exactamente entre 3, no se lee en codones completos: sobra alguna base al final.

¿Por qué tres bases y no dos? Por una cuenta de combinaciones. En cada posición del codón puede ir cualquiera de las cuatro bases. Con dos posiciones habría pocas combinaciones, menos que las 20 clases de aminoácidos con que las células arman sus proteínas; con tres hay muchas más de las necesarias. Por eso varios codones distintos pueden indicar el mismo aminoácido, una idea que volverá a aparecer cuando estudies las mutaciones.

Un resumen del camino

Hasta aquí, la información ha hecho este recorrido:

$$\text{ADN (gen, en el núcleo)} \xrightarrow{\ \text{transcripción}\ } \text{ARNm (sale al citoplasma)}$$

El ARNm todavía no es una proteína: es un mensaje escrito con cuatro letras, A, U, G y C, agrupadas en codones. Pasar de ese mensaje a una cadena de aminoácidos es otro proceso, la traducción, que ocurre en los ribosomas y es el tema de la próxima lección. Recuerda la diferencia de nombres: transcribir es copiar en el mismo «idioma» de bases (de ADN a ARN); traducir es pasar a otro «idioma», el de los aminoácidos.

Una última idea: una célula no transcribe todos sus genes al mismo tiempo. Cada célula copia los genes que necesita, y por eso células con el mismo ADN, como las de la raíz y las de la hoja, fabrican proteínas distintas.

En resumen

• El ARN tiene una sola cadena, el azúcar ribosa y uracilo (U) en lugar de timina.

• En la transcripción se copia un gen de una cadena del ADN, la hebra molde, en un ARN mensajero; frente a A se pone U, frente a T, A, frente a G, C y frente a C, G.

• El ARNm es igual a la hebra codificante del ADN, con U en lugar de T, y sale del núcleo hacia los ribosomas.

• El ARNm se lee en codones de tres bases; AUG es el codón de inicio y UAA, UAG y UGA son de parada.

• Un tramo de n bases tiene n ÷ 3 codones; del AUG a la parada, hay un aminoácido menos que codones. Hay 4³ = 64 codones posibles.

Vocabulario

ARN

Ácido ribonucleico: molécula de una sola cadena de nucleótidos, con el azúcar ribosa y la base uracilo (U) en lugar de la timina.

Transcripción

Proceso en el que la información de un gen se copia del ADN a una molécula de ARN.

ARN mensajero

El ARN que lleva la copia de un gen desde el núcleo hasta los ribosomas, donde se fabrica la proteína. Se abrevia ARNm.

Hebra molde

La cadena del ADN que se usa como guía en la transcripción: el ARNm se forma con las bases complementarias a las suyas.

Codón

Grupo de tres bases seguidas del ARNm que indica un aminoácido, el inicio o el final de la proteína.