Replicación

La transmisión de información implica que el ADN es capaz de duplicarse de manera de obtener dos moléculas iguales a partir de la molécula inicial. Este proceso se llama replicación.
Luego del descubrimiento de la estructura del ADN, en 1957, dos biólogos moleculares americanos, Matthew Stanley Meselson y Frank Stahl demostraron que este se replica de una manera semiconservativa, es decir que la nueva cadena se sintetiza utilizando una de las hebras preexistentes como molde. Las moléculas de ADN “hijas” están formadas por una cadena nueva y una original que sirve como molde. Con nitrógeno 15 (un isótopo radiactivo), ya que el nitrógeno es necesario para la síntesis de las bases que componen el ADN, y usando sucesivas generaciones de bacterias Escherichia coli, estos científicos mostraron que cuando el ADN se duplica, cada una de sus cadenas pasa a las células hijas sin cambiar y actúan de molde o patrón para formar una segunda hebra y completar así las dos doble cadenas.
Para que esto ocurra, la célula debe “abrir” la doble cadena de ADN en una secuencia específica denominada origen de replicación(en bacterias) o secuencia de replicación autónoma (en eucariotas) y copiar cada cadena.
En la replicación participan varias enzimas. Las ADN polimerasas sintetizan una nueva cadena de ADN. Para esto utilizan como molde una de las hebras y un segmento corto de ADN, al que se le agregan los nuevos nucleótidos. Este segmento funciona como cebador (primer, en inglés). La ADN polimerasa agrega nucleótidos al extremo 3’ de la cadena en crecimiento.

Figura 1. Replicación del ADN. La enzima ADN polimerasa sintetiza una nueva hebra de ADN agregando un nucleótido al extremo 3’ (en el cual hay un OH).

La ADN polimerasa copia la cadena molde con alta fidelidad. Sin embargo, introduce en promedio un error cada 10⁷ nucleótidos incorporados. Tiene, además, la capacidad de corregir sus propios errores, ya que puede degradar ADN que acaba de sintetizar.

Otras enzimas que participan en este proceso son: la ADN primasa (que sintetiza el primer de ARN), la ADN ligasa (que une extremos 5’ con 3’ que hayan quedado luego de la síntesis), la ADN helicasa y las ADN topoisomerasas ADN (que evitan que el ADN se “enrede” en el proceso), las roteínas de unión al ADN (facilitan la apertura de la doble hebra).





Traducción

Ciertos genes producen otro tipo de ARN llamado ARNt (ARN de transferencia). Cada ARNt esta compuesto aproximadamente de 80 nucleótidos, que estan dispuestos en forma de una hoja de tébol. El ARNt se combina con aminoácidos y los lleva al ARNm.
Hay tantas clases diferentes de móleculas de ARNt como codones de ARNm. Cada ARNt se combina con un solo tipo de aminoácido (código genético). Un extremo de la molécula de ARNt se combina con el aminoácido por medio de una enzima y ATP,  mientras el otro extremo tiene un grupo de tres bases expuestas llamado anticodón, las cuales son complementarias a las tres bases del codón en el ARNm.
Cuando se inicia la síntesis de proteínas, el ARNm se asocia con los ribosomas y desempeñan las siguientes funciones:
Los ribosomas se unen al ARNm donde empieza el mensaje genético.
El desfase de una sola base nitrogenada en la lectura significa la síntesis de una proteína totalmente diferente de la codificada.

Los ribosomas sirven como soporte de ensamble de los codones del ARNm y de los anticodones de los aminoácidos del ARNt.

Los ribosomas contribuyen a catalizar la síntesis proteíca; este proceso implica una o más enzimas insolubles que forman parte del mismo ribosoma.

Los ribosomas se desplazan sobre la cadena del ARNm, leyendo en orden cada triplete de dicho "mensaje".
Los ribosomas detectan la terminación de un mensaje y efectúan la liberación de la nueva proteína sintetizada.

Transcripción

Cuando las dos cadenas de ADN se separan o desenlazan en los puentos de hidrogeno  en presencia de algunas enzimas y ATP, los nucleotidos de ARN que se encuentran dispersos en el núcleo  se aparean con las bases del ADN, enlazandose guanina con citosina o viceversa, y adenina con uracilo. Así formada, esta molecula de ARN es una copia fel del modelo de ADN sobre el cual fue ensamblando.

La nueva molécula de ARNm se separa del ADN, el cual une sus cadenas nuevamente.

Una molecula de ARNm es un sola cadena de nucleótidos, con una secuencia de sus bases determinada por la secuencia de las bases del ADN. Por tanto, los codones del ADN son transcritos a los codones del ARNm por lo que el proceso de transferencia del código  del ADN al ARNm se conoce como transcripción, y es la enzima ARN polimerasa la que la realiza.

Después que se ha hecho esto, el ARNm abandona el núcleo y se asocia con los ribosomas.