La síntesis de proteínas convierte la información almacenada en el ADN en las cadenas polipeptídicas que ejecutan casi todas las funciones celulares. La operación es indirecta: el ADN no abandona su lugar de conservación, sino que su mensaje se copia en una molécula intermediaria, el ARN mensajero, y solo ese intermediario viaja hasta la maquinaria que ensambla la proteína. El flujo de información va siempre en el mismo sentido —ADN → ARNm → polipéptido— y articula el dogma central de la biología molecular formulado por Francis Crick.
Dos procesos consecutivos sostienen ese flujo. La transcripción produce el ARNm a partir de una cadena molde de ADN mediante apareamiento de bases complementarias y la enzima ARN polimerasa. La traducción descifra ese ARNm codón a codón en el ribosoma, con el ARNt como adaptador que reconoce cada triplete y aporta el aminoácido correcto. El resultado, una vez plegado y modificado, es una proteína funcional. Esa precisión, repetida millones de veces por segundo en cada célula, sostiene la continuidad química de la vida.
Transcripción y procesamiento del ARNm
Transcripción: del ADN al ARNm
La transcripción es la síntesis de una molécula de ARN utilizando una cadena de ADN como plantilla. La cataliza la ARN polimerasa, que se une a una región específica del ADN denominada promotor, situada al inicio del gen. En eucariotas, la unión al promotor está mediada por factores de transcripción que reclutan la polimerasa al sitio correcto; este reclutamiento es uno de los principales puntos de regulación de la expresión génica.
Una vez ensamblada, la ARN polimerasa desenrolla la doble hélice y recorre la cadena molde en sentido 3' a 5'. A medida que avanza, empareja cada base de la plantilla con un ribonucleótido complementario y los une mediante enlaces fosfodiéster, formando una cadena de ARN en sentido 5' a 3'. El apareamiento sigue la regla habitual con una salvedad: frente a la adenina del ADN se incorpora uracilo (no timina) en el ARN. Los enlaces de hidrógeno entre bases complementarias estabilizan temporalmente el híbrido ADN-ARN y garantizan la fidelidad de la copia.
La cadena de ADN no se modifica: tras el paso de la polimerasa, las dos hebras se reasocian y la doble hélice queda intacta. Esa estabilidad es esencial, porque la misma plantilla puede transcribirse miles de veces a lo largo de la vida de la célula sin que se altere la información genética. En células somáticas que no se dividen, la secuencia debe conservarse durante años o décadas.
No todos los genes se transcriben en todas las células ni en todo momento. La transcripción es la primera etapa de la expresión génica y, por tanto, el principal punto de control: activarla o silenciarla determina qué proteínas produce cada tipo celular y cómo responde a su entorno.
Código genético y ARN de transferencia
El código genético
La correspondencia entre la secuencia de bases del ARNm y la secuencia de aminoácidos del polipéptido se establece mediante el código genético. Sus propiedades son cuatro y constituyen una de las preguntas más estables del examen:
Cuatro propiedades del código genético
Cada característica resuelve un problema concreto del paso de bases a aminoácidos.
Tripletes
Degenerado
Universal
Sin solapamiento
El codón AUG codifica metionina y actúa además como señal de inicio de la traducción. Tres codones —UAA, UAG y UGA— no codifican aminoácido y funcionan como señales de terminación: cuando el ribosoma los encuentra, libera el polipéptido.
ARN de transferencia: el adaptador
El ARNt es la pieza que conecta el lenguaje de los ácidos nucleicos con el lenguaje de las proteínas. Cada molécula de ARNt adopta una estructura plegada en forma de trébol gracias al apareamiento intramolecular de bases complementarias en varias regiones. En uno de sus extremos, el ARNt presenta un sitio de unión específico para un único aminoácido, que una enzima carga con precisión. En el extremo opuesto del trébol se expone el anticodón: una secuencia de tres bases que se aparea de forma complementaria y antiparalela con el codón correspondiente del ARNm.
Existe al menos un ARNt distinto por cada uno de los 20 aminoácidos. Este sistema de doble especificidad —un aminoácido y un anticodón concretos por molécula— es lo que traduce físicamente la secuencia de bases en la secuencia correcta de aminoácidos.
Traducción y modificación postraduccional
Traducción en el ribosoma
La traducción ocurre en el ribosoma, formado por una subunidad pequeña que se une al ARNm y una subunidad grande. El ribosoma avanza a lo largo del ARNm codón a codón y enlaza cada aminoácido entrante con la cadena en crecimiento.
Tanto la transcripción como la traducción avanzan en sentido 5' a 3' a lo largo del ARNm. Esa direccionalidad fija el marco de lectura y garantiza que cada codón se descodifique en el orden correcto.
Comparación: transcripción y traducción
| Transcripción | Traducción | |
|---|---|---|
| Localización (eucariotas) | Núcleo | Citoplasma (ribosomas libres o adheridos al retículo endoplásmico rugoso) |
| Plantilla | Cadena molde de ADN | ARNm maduro |
| Producto | Cadena de ARN (pre-ARNm en eucariotas) | Cadena polipeptídica |
| Maquinaria catalítica | ARN polimerasa | Ribosoma (ARNr + proteínas) con ARNt como adaptador |
| Sentido de lectura/síntesis | ADN molde 3' a 5'; ARN 5' a 3' | ARNm 5' a 3'; polipéptido N-terminal a C-terminal |
| Apareamiento de bases | ADN-ARN (A-U, T-A, G-C) | ARNm-ARNt (codón-anticodón) |
Un solo código para casi toda la vida
El código genético es prácticamente universal: el mismo codón especifica el mismo aminoácido en una bacteria, en una planta y en un ser humano. Esta uniformidad solo se explica si todos los seres vivos descienden de un ancestro común en el que el código ya estaba fijado. La universalidad funciona, además, como pasarela hacia A1.2 (ácidos nucleicos) y como fundamento técnico de la biotecnología: se puede insertar un gen humano en una bacteria y obtener la proteína humana correcta, porque ambos organismos comparten el diccionario.
Una sustitución de una sola base puede alterar la proteína resultante. El caso clásico es la anemia falciforme: una mutación puntual en el gen de la hemoglobina sustituye glutamato por valina, modifica la estructura tridimensional de la cadena beta y deforma los glóbulos rojos.
Memoriza la cadena causal completa: ADN → transcripción (ARN polimerasa, promotor, sentido 5' a 3') → ARNm (con procesamiento en eucariotas: cap, cola poli(A), splicing) → traducción (ribosoma, sitios A/P/E, ARNt con anticodón) → polipéptido → modificación postraduccional → proteína funcional. Practica leer una secuencia de ARNm con la tabla de codones para deducir aminoácidos, recordando que se lee siempre 5' a 3' a partir del AUG. Asocia cada propiedad del código genético (tripletes, degenerado, universal, sin solapamiento) con un argumento concreto. Y ten preparado el ejemplo de la insulina (modificación postraduccional en dos etapas) y el de la anemia falciforme (mutación puntual con consecuencia fenotípica).