Control genético de la síntesis de proteínas: Una visión general completa

El video discute el control genético de la síntesis de proteínas en las células, enfatizando que los genes regulan las funciones celulares. Cada gen está compuesto de ADN, el cual controla la formación de ARN. El ARN, a su vez, dirige la síntesis de proteínas. Dentro de una célula, hay aproximadamente 30,000 genes diferentes capaces de codificar hasta 100,000 proteínas diferentes.

La estructura del ADN consiste en ácido fosfórico, azúcar desoxirribonucleico y cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, guanina y citosina. Estos componentes se combinan para formar nucleótidos, que luego se emparejan para crear la estructura de doble hélice del ADN. La estructura del ADN se asemeja a una escalera, con ácido fosfórico y azúcar formando los peldaños.

El código genético está compuesto por tripletes de bases nitrogenadas, donde cada triplete codifica para un aminoácido. Estos tripletes, conocidos como codones, determinan la secuencia de aminoácidos en una proteína. Por ejemplo, el triplete citosina-citosina-guanina codifica para el aminoácido prolina.

Durante la transcripción, los tripletes de ADN conducen a la formación de tripletes de ARN complementarios. El ARN difiere del ADN en que utiliza uracilo en lugar de timina. La enzima ARN polimerasa activa la transcripción añadiendo radicales fosfato a los nucleótidos. Este proceso libera energía esencial para la transcripción.

El proceso de transcripción implica varios pasos clave. Inicialmente, una enzima reconoce una secuencia de nucleótidos conocida como un promotor para iniciar la formación de ARN. La ADN polimerasa, una vez unida al promotor, provoca el desenrollamiento de la hélice y la separación de las hebras. A medida que avanza a lo largo de la hebra de ADN, añade nuevos nucleótidos a la cadena de ARN en crecimiento. Una secuencia terminadora eventualmente lleva a la separación de la ARN polimerasa y la cadena de ARN recién formada del ADN, marcando el final del proceso.

Existen varios tipos de ARN dentro de una célula, siendo el ARN mensajero (ARNm) uno de los más cruciales. El ARNm lleva información genética del núcleo al citoplasma, donde es complementario a las secuencias de ADN transcritas. Este ARNm es luego leído por los ribosomas para la codificación de proteínas, con cada triplete siendo traducido en un aminoácido. El ARN de transferencia (ARNt) juega un papel vital en el transporte de los aminoácidos recién formados a las moléculas de proteínas, contribuyendo a la síntesis de proteínas.

Los ribosomas, que constan de una subunidad grande y una pequeña, junto con ARNm y ARNt, facilitan la síntesis de proteínas. El ARN ribosómico (rRNA) dentro de la estructura del ribosoma representa el 60% de su composición. Además, el microARN (miARN) regula la expresión génica, influyendo en el proceso de traducción. Los ribosomas forman polirribosomas, lo que permite que múltiples ribosomas traduzcan simultáneamente una sola molécula de ARNm, acelerando la producción de proteínas.

El control de la expresión génica implica mecanismos de regulación genética y enzimática. La regulación genética abarca procesos desde la transcripción hasta la formación de proteínas, permitiendo a las células especializarse al activar o desactivar selectivamente componentes genéticos. Por ejemplo, la caja TATA, una secuencia de siete bases, se une a una proteína que facilita la unión de la ARN polimerasa a los promotores. La regulación enzimática implica el uso de inhibidores y activadores, incluyendo mecanismos de retroalimentación negativa para modular procesos celulares.

Las enzimas juegan un papel crucial en la síntesis de ATP. Por ejemplo, cuando los niveles de ATP son bajos, se produce adenosina monofosfato (cAMP) a través de la degradación. El cAMP activa una enzima fosforilada que descompone el glucógeno en moléculas de glucosa, liberando energía para reponer el ATP gastado.

Los genes y sus mecanismos reguladores determinan las características del crecimiento celular, controlando cada etapa del desarrollo humano. La reproducción celular comienza con la replicación del ADN, un proceso similar a la formación de ARN pero que implica la replicación de ambas hebras de ADN simultáneamente.

La replicación del ADN implica enzimas de polimerasa de ADN y ligasa de ADN replicando hebras de ADN de un extremo a otro. Los errores durante la replicación se corrigen a través de un proceso de corrección de pruebas donde las polimerasas cortan y reemplazan las bases incorrectas. Los errores no reparados pueden llevar a mutaciones.

La mitosis es el proceso de división celular que sigue a la replicación del ADN. Involucra fases como la profase, prometafase, metafase, anafase y telofase, donde los cromosomas se condensan, se alinean, se separan y forman nuevos núcleos. Los telómeros protegen los extremos de los cromosomas, evitando la pérdida de ADN durante la división celular.

La diferenciación celular se refiere a los cambios físicos y funcionales en las células. Implica el desarrollo de tipos celulares especializados con funciones específicas, cruciales para la formación y funcionamiento de tejidos y órganos en organismos multicelulares.

Las células proliferan para formar diferentes estructuras corporales y órganos. La regulación de la diferenciación celular no se debe a la pérdida de genes, sino a la represión selectiva de ciertos promotores génicos. Cuando las células ya no son necesarias o representan una amenaza, experimentan una muerte celular programada llamada apoptosis. La apoptosis implica una cascada de degradación de proteínas que activa enzimas que llevan a la contracción celular, condensación y formación de cuerpos apoptóticos. En individuos sanos, la apoptosis equilibra la renovación celular. El cáncer, caracterizado por la división celular descontrolada y la destrucción de tejidos, puede resultar de la activación de oncogenes o la inactivación de genes supresores de tumores. Sin embargo, el cáncer es raro debido a que las células mutadas tienen una capacidad de supervivencia más baja, el reconocimiento inmune de proteínas anormales y la necesidad de activaciones génicas múltiples simultáneamente.

El cáncer puede ser causado por la activación de oncogenes o la inactivación de genes supresores de tumores. Los factores que aumentan el riesgo de cáncer incluyen la radiación ionizante como los rayos X, sustancias carcinogénicas, irritantes físicos, hábitos alimenticios, ciertos virus y predisposición genética. La activación simultánea de múltiples genes es necesaria para desarrollar cáncer, lo cual es raro debido a diversos mecanismos de control. La mitosis y la renovación celular influenciadas por factores como la dieta, la radiación, los productos químicos y los virus pueden afectar la susceptibilidad al cáncer.