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Es la elaboración de una cadena de ácido ribonucleico mensajero a partir de una molécula molde de ADN, presente en todas las células. La transcripción sigue la regla de complementariedad de Chargaff, solo que en lugar de poseer timina (T), el ARN contiene uracilo (U), que es complementario con la adenina. La información necesaria para sintetizar a las proteínas se encuentra contenida en el ADN, este mecanismo se lleva a cabo en el citoplasma de las células, por lo que se requiere llevar la información desde el núcleo, para lo cual se utiliza a la molécula de ARNm que sirve como intermediario entre el ADN  ARNm, a este proceso se le llama transcripción, y consiste de tres etapas.

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Primer etapa

La primer etapa recibe el nombre de Iniciación y comienza con que la enzima ARN Polimerasa II y los factores de transcripción (conjunto de proteínas), se unen en un sitio específico de la molécula denominado promotor, este consiste en una secuencia pequeña de bases nitrogenadas que no se transcriben y que son: TATAAA, también conocida como caja tata, y solo sirve como señal a la enzima para identificar el sitio donde se inicia la transcripción. La unión de la ARN polimerasa II a esta región promotora permite el desenrollamiento del ADN y la separación de las dos cadenas, para formar una burbuja de transcripción.

Segunda etapa

Se le conoce como Elongación o Alargamiento, en este momento del proceso el ADN se encuentra desenrollado y las bases nitrogenadas complementarias separadas (recuerda que enfrente de una A hay una T y enfrente de G una C), la enzima ARN polimerasa II avanza a lo largo de la cadena de ADN que se esta transcribiendo en el sentido 3' -> 5' y se le conoce como cadena molde, por lo que el ARNm en formación o pre-ARNm siempre tendrá el sentido 5' -> 3'. En el extremo 5' del pre-ARNm se une la caperuza o CAP (que es un nucleótido de guanina modificada), que sirve para identificar el sitio en donde inicia la formación de la cadena de pre-ARNm, mientras que en el extremo 3' se adhiere la cola poli-A (serie repetida de adeninas) que señala la terminación de la molécula. Con esto se garantiza que la información está intacta y que la síntesis de proteínas se inicie y concluya correctamente.

La transcripción se lleva a cabo cuando se acomodan las bases complementarias del ARN a las del ADN, que en este caso son A-U, T-A, G-C y C-G, cuando la cadena del pre-ARNm en formación tiene 10 nucleótidos se despega de la cadena molde, pero continúa en crecimiento ya que la ARN polimerasa II sigue uniendo nucleótidos hasta llegar al sitio de terminación, que es en donde termina la transcripción y el pre-ARNm se libera de la cadena molde. Conforme se va separando el pre-ARNm recién formado de la cadena de ADN, esta vuelve a enrollarse y recupera nuevamente su forma original.

Tercer etapa

Esta etapa corresponde a la Maduración, en las células eucariotas el ADN contiene ciertas regiones que no codifican proteínas llamadas intrones y otras que si codifican proteínas llamadas exones, por lo que el ARNm transcrito, copia ambas regiones y recibe el nombre de ARNm inmaduro o pre-ARNm, el cual tendrá que pasar por el proceso de maduración en el que se eliminan los intrones y se unen los exones por corte y empalme  para convertirse en un ARNm maduro (a este proceso se le conoce como splicing), el cual contendrá exclusivamente la información necesaria para la síntesis de proteínas y sale del núcleo al citoplasma en donde se lleva a cabo el proceso de traducción.

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El DNA está formado por dos cadenas polinucleotídicas enrolladas una alrededor de la otra para formar una doble hélice dextrógira. La estructura del DNA es tan característica que con frecuencia a esta molécula se le denomina la doble hélice. Cada monómero nucleotídico del DNA está formado por una base nitrogenada (púrica o pirimídica), un azúcar desoxiribosa y fosfato. Los mononucleótidos están unidos mediante enlaces 3′,5′-fosfodiéster. Estos enlaces unen el grupo hidroxilo 5′ de la desoxirribosa de un nucleótido con el grupo hidroxilo 3′ del azúcar de otro nucleótido mediante un grupo fosfato. La orientación antiparalela de las dos cadenas polinucleotídicas permite que se formen enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que están orientadas hacia el interior de la hélice.
Existen dos clases de pares de bases (bp) en el DNA:

1. la adenina (una purina) se empareja con la timina (una pirimidina) (par AT) y

2. la purina guanina se empareja con la pirimidina citosina (par GC).

Debido a que cada par de bases es perpendicular al eje largo de la hélice, la estructura global del DNA se parece a una escalera en espiral.

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Bioquímica, Las Bases Moleculares de la Vida (Trudy McKee, James McKee) (z-lib.org).pdf - Google Chrome 15_06_2022 08_12_58 p. m.

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La función única de la molécula de ADN es la de conservar la información genética. Pero con eso no es suficiente para la formación de un organismo que necesita estructuras que realicen las funciones que les son inherentes. Para que ese organismo funcional aparezca es necesario que la información se exprese. Las moléculas encargadas esencialmente de realizar esas funciones son las proteínas, por lo tanto, el proceso de expresión de la información genética consiste en la formación de toda la dotación de proteínas que posee un organismo y cuyas estructuras estén codificadas en la información conservada en el ADN.
Este proceso consta básicamente de dos etapas; en la primera, la transcripción, la información del ADN es copiada en una molécula de ARNm, y en la segunda, la traducción, la molécula del ARNm dirige la síntesis de las proteínas.
Estos procesos están separados físicamente pues mientras la transcripción se realiza en el núcleo, la traducción se lleva a cabo en los ribosomas que están en el citoplasma.

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Además de servir como precursores de ácidos nucleicos, los nucleótidos purina y pirimidina participan en funciones metabólicas tan diversas como el metabolismo de energía, la síntesis de proteína, la regulación de la actividad enzimática y la transducción de señal.
Las purinas y pirimidinas son heterociclos que contienen nitrógeno, estructuras que contienen, además de carbono, otros (hetero) átomos, como nitrógeno.
Los ácidos nucleicos constituyen un grupo de macromoléculas cuya función esencial es la de conservar, transmitir y expresar la información genética. Esta información se transmite de generación en generación y es la que garantiza que todos los individuos de una especie sean esencialmente iguales y puedan dar origen a descendientes también iguales a sus progenitores.
Los tipos principales de ácidos nucleicos son dos; los ácidos ribonucleicos (ARN) y los ácidos desoxirribonucleicos (ADN) cada uno de ellos con funciones específicas dentro del amplio fenómeno del procesamiento de la información genética.
En pocas palabras los ácidos nucleicos DNA y ARN son polinucleótidos que codifican la información genética utilizada para construir y mantener a los organismos vivos.

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¿Qué y como se conforman los ácidos nucleicos?

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¿Qué y como se conforman los ácidos nucleicos?

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Ácidos nucleicos: Aspectos generales y clasificación

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El RNA se diferencia del DNA en tres aspectos estructurales básicos: los componentes básicos del RNA son ribonucleótidos, que se diferencian de los desoxirribonucleótidos en que llevan un grupo hidroxilo en la posición C2´de la ribosa; en el RNA. la base timina esta reemplazada por el uracilo; en consecuencia, el RNA posee un apareamiento de bases A-U con dos puentes de hidrógeno en lugar del A-T del DNA. En general, los RNA está formados por una única hebra; sin embargo, el RNA puede adquirir una estructura individualmente mediante apareamiento intramolecular de bases si se asocia entre sí secuencias que se autocomplementen. En determinadas condiciones, los RNA también pueden estar enlazados en una doble hebra mixta con una molécula de DNA formando un heterodúplex.

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Los ácidos ribonucleicos (ARN) son polímeros de ribonucleótidos, es decir, de nucleótidos que contienen ribosa. Las bases nitrogenadas en los ARN son la adenina y la guanina entre las púricas; y la citosina y el uracilo entre las pirimidínicas. La estructura primaria de los ácidos nucleicos se define como el orden o sucesión de los nucleótidos a lo largo de la cadena polinucleotídinica. Como de los tres componentes del nucleótido solo varia la base nitrogenada, se acostumbra hablar de la sucesión de las bases y no de los nucleótidos. Los nucleótidos se unen por los hidroxilos de C3' y C5' mediante un grupo fosfato. Este grupo se esterifica a ambas posiciones por lo cual el enlace recibe el nombre de 3',5'-fosfodiéster. De esta forma se origina una cadena lineal, carente de ramificaciones.
Se define como el primer componente de la cadena al nucleótido que tiene libre el fosfato de la posición C5' y el último al del C3'-OH y se dice que la cadena tiene una polaridad 5'→3'. A pH fisiológico cada grupo fosfato porta una carga negativa por lo que el polímero posee características de un polianión que atrae muy fuerte a los iones de carga contraria.

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El RNA mensajero (mRNA) es el transportador de la información genética desde el DNA para la síntesis de proteínas. Las moléculas de mRNA contienen secuencias de tres bases, llamadas codones, que dictan los aminoácidos específicos en la proteína que se sintetizará. La secuencia de bases en un mRNA que codifica un polipéptido se llama marco de lectura abierto (ORF). Un ORF comienza con un codón de inicio y termina con un codón de terminación o de paro. La longitud de los mRNA es muy variable. El mRNA procariota y el eucariota se diferencian en varios aspectos. En primer lugar, muchos mRNA procariotas son policistrónicos, es decir, contienen información que codifica varias cadenas polipeptídicas. Por el contrario, el mRNA eucariota codifica un solo polipéptido y por lo tanto se denomina monocistrónico. (Un cistrón es una secuencia de DNA que contiene información codificador de un polipéptido y varias señales necesarias para la función ribosómica.) En segundo lugar, los mRNA procariotas y los eucariotas se procesan de forma diferente. Al contrario que los mRNA procariotas, que se traducen en proteínas por medio de los ribosomas mientras que se sintetizan o inmediatamente después, los mRNA eucariotas se modifican en gran medida. Estas modificaciones incluyen la formación de un casquete (la unión de 7-metilguanosina al residuo terminal 5′), el corte y empalme (la eliminación de los intrones) y la unión de un polímero de adenilato que se denomina cola de poli (A).

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El RNA ribosómico (rRNA) es la forma más abundante de RNA en las células vivas. Como sugiere su nombre, el rRNA es un componente de los ribosomas. Los ribosomas, los complejos de ribonucleoproteína citoplásmica que sintetizan las proteínas, tienen forma y función similares en las células procariotas y eucariotas, aunque difieren en tamaño y composición química. Ambos tipos de ribosomas constan de dos subunidades de tamaño desigual, que en general se denominan en términos de sus valores de S. (S es una abreviatura de la unidad de Svedberg [o de sedimentación], que es una medida de la velocidad de sedimentación en una centrífuga. Debido a que la velocidad de sedimentación depende del peso molecular y de la forma de una partícula, los valores de S no son necesariamente aditivos.) Los ribosomas procariotas (70 S) están formados por una subunidad 50 S y una subunidad 30 S, mientras que los ribosomas eucariotas (80 S) contienen una subunidad 60 S y una unidad 40 S. En cada tipo de subunidad ribosómica se encuentran varias clases diferentes de rRNA y de proteínas.

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Ácido ribonucleico de transferencia (tARN)

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Ácido ribonucleico de transferencia (tARN)

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Las moléculas de RNA de transferencia (tRNA) transportan los aminoácidos a los ribosomas para su ensamblaje en las proteínas. La longitud promedio de una molécula de tRNA es de 75 nucleótidos. Debido a que cada una de estas moléculas se une a un aminoácido específico, las células poseen al menos una clase de tRNA para cada uno de los 20 aminoácidos estándar.
La estructura del tRNA le permite realizar dos funciones esenciales en las que intervienen el extremo 3′ y el lazo anticodón. El extremo 3′ forma un enlace covalente con un aminoácido específico. (Esta especificidad es posible gracias a que las enzimas llamadas aminoacil-tRNA sintetasas unen cada aminoácido con su tRNA correspondiente.) El lazo anticodón contiene una secuencia de tres pares de bases que es complementaria con un triplete de bases del DNA que codifica un aminoácido específico. La relación conformacional entre el extremo 3′ y el lazo anticodón permite al tRNA alinear de manera correcta el aminoácido que porta durante la síntesis proteínica.

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Este proceso consiste en convertir la información contenida en el ARNm maduro en proteínas, esto se lleva a cabo en los ribosomas que se encuentran en el citoplasma de la célula. La información del ARNm está en la secuencia de bases nitrogenadas que lo forman (A, G, C, U), las cuales se acomodan en tripletes (grupo de tres nucleótidos consecutivos), que reciben el nombre de codones y son el resultado de la combinación de estas, lo que da 64 codones diferentes que están contenidos en el código genético, y que codifican a los 20 aminoácidos que forman a las proteínas.

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Primer etapa

La síntesis de proteínas se inicia cuando el ARNm que se encuentra en el citoplasma, se acomoda en el sitio específico de la subunidad pequeña de los ribosomas por el extremo 5', para proceder a la unión de los aminoácidos que formarán a la proteína correspondiente, la secuencia de estos está dada por el ARNm. La traducción se inicia con la lectura del codón de inicio AUG del ARNm que codifica para el aminoácido metionina y las bases complementarias son UAC que las contiene el ARNt  y reciben el nombre de anticodón, el cual lleva al aminoácido metionina al triplete inicial del ARNm que junto con la unidad pequeña del ribosoma formaran el complejo de iniciación, posteriormente se adhiere la subunidad mayor del ribosoma, y la metionina queda colocada en el sitio P de este.

Segunda etapa

El proceso continua con el alargamiento o elongación de la proteína donde otro ARNt llevará al siguiente aminoácido, por ejemplo el ácido aspártico cuyo codón es GAC y su correspondiente anticodón CUG que será colocado en el sitio A de la subunidad mayor del ribosoma, a continuación se formará un enlace peptídico entre metionina y ácido aspártico en el sitio catalítico del ribosoma, enseguida el ARNt de la metionina pasará al sitio E del ribosoma para posteriormente quedar libre y se avanza para leer el siguiente codón, el ARNt del ácido aspártico se mueve hacia el sitio P con los dos aminoácidos unidos y así se continuará con la síntesis de proteínas.

Tercer etapa

La última parte del proceso ocurre cuando el ribosoma lee un codón de terminación o alto (UAA o UAG 0 UGA), el cual no codifica ningún aminoácido y en su lugar se unen al ribosoma algunas proteínas llamadas factores de liberación, que hacen que la proteína terminada se desprenda del ribosoma. Finalmente se separan las dos subunidades del ribosoma y estarán listas para iniciar una nueva síntesis.

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TRADUCCIÓN del ARN | Biología Molecular 3/4

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El código genético es un conjunto de tripletes de bases nitrogenadas del ARNm llamados codones, que codifican a los aminoácidos durante la síntesis de proteínas. Existen 64 codones diferentes (producto de la combinación de 3 de las 4 bases nitrogenadas que forman el ARNm), para codificar los 20 aminoácidos que forman proteínas, de los cuales 3 no codifican ningún aminoácido y su función es indicar la finalización de la síntesis (UAG, UAA y UGA). En el caso del codón de iniciación (AUG), también hace la función de codificar al aminoácido metionina (Met), por lo tanto todas las proteínas originalmente deberían iniciar con este aminoácido, sin embargo en la realidad no vemos esto, ya que muchas de ellas lo pierden después de ser sintetizadas.

Los 60 codones restantes, van a codificar a los 19 aminoácidos que quedan, es decir, como consecuencia se dice que el código genético es degenerado ya que la mayoría de los aminoácidos están codificados por más de un codón. Es universal porque todos los seres vivos lo comparten, lo cual es una evidencia de una herencia evolutiva común.

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Como sabemos los codones del ARNm están formados por tres bases nitrogenadas y cada uno codifica diferentes aminoácidos, para que los puedas ubicar, el código señala en donde está la primera, segunda y tercera base y cada una de ellas te las indica en forma ordenada de acuerdo a la secuencia del triplete correspondiente a cada aminoácido, por ejemplo el triplete que codifica a la treonina es ACA, por lo que buscarás en la columna de la izquierda la primera base que es A, en la columna de arriba buscarás la C, en la de la derecha la A y en el sitio en donde coincidan las tres estará la treonina.