La síntesis de proteínas es el proceso mediante el cual la información contenida en el ARNm se transforma en una proteína.
Supone un cambio de lenguaje: del lenguaje de los nucleótidos (A, U, G, C) al de los 20 aminoácidos. Consta de dos partes: el código genético y la traducción.
El código genético es el conjunto de reglas que relaciona los codones del ARNm con los aminoácidos. Cada codón está formado por 3 nucleótidos (triplete). Existen 64 codones posibles (4³), suficientes para codificar 20 aminoácidos. El codón de inicio es AUG (metionina) y los de terminación son UAA, UAG y UGA. El código genético es universal (salvo pequeñas excepciones), degenerado (varios codones pueden codificar el mismo aminoácido)
, no ambiguo (cada codón codifica un único aminoácido), no solapado y continuo (sin espacios).
La traducción ocurre en los ribosomas, que están formados por una subunidad mayor y otra menor y poseen tres sitios funcionales: A (aminoacil, entrada del ARNt), P (peptidil, donde crece la cadena) y E (exit, salida del ARNt vacío). Intervienen ARNm, ARNt, aminoácidos, enzimas y energía en forma de GTP.
El ARNt transporta los aminoácidos y posee un anticodón complementario al codón del ARNm y un extremo 3’ donde se une el aminoácido. Cada aminoácido se une a su ARNt específico mediante la enzima aminoacil-ARNt sintetasa (fase de activación, consume ATP).
La traducción se divide en tres fases:
Iniciación: la subunidad menor del ribosoma se une al ARNm, reconoce el codón AUG y se incorpora el ARNt iniciador con metionina en el sitio P. Se une la subunidad mayor formando el complejo de iniciación. Requiere GTP.
Elongación: entra un nuevo ARNt al sitio A, se forma un enlace peptídico entre el aminoácido del sitio P y el del sitio A (actividad peptidil-transferasa). El ribosoma se desplaza un codón (traslocación), el ARNt vacío sale por el sitio E y la cadena polipeptídica crece. Se consume GTP en cada ciclo.
Terminación: cuando el ribosoma alcanza un codón de stop (UAA, UAG o UGA), no entra ningún ARNt sino un factor de liberación que provoca la separación de la cadena polipeptídica y la disociación del ribosoma.
Un mismo ARNm puede ser traducido simultáneamente por varios ribosomas formando polisomas o polirribosomas, aumentando la eficiencia.
Las proteínas recién sintetizadas no son funcionales inmediatamente y sufren maduración postraduccional, que puede incluir: formación de puentes disulfuro, fosforilación, metilación, glucosilación, adición de grupos prostéticos o cortes proteolíticos.
El plegamiento puede ser espontáneo o asistido por proteínas llamadas chaperonas, que evitan errores de plegamiento y agregación. Según su destino, las proteínas se sintetizan en ribosomas libres (proteínas para núcleo, mitocondrias, etc.) o en ribosomas unidos al RER (proteínas de secreción, membrana o lisosomas).
El control de la expresión génica en procariotas se realiza mediante operones (modelo de Jacob y Monod). Un operón incluye promotor, operador, genes estructurales y gen regulador. En el operón lac (inducible), la lactosa actúa como inductor inactivando el represor y permitiendo la transcripción. En el operón triptófano (reprimible), el triptófano activa el represor e impide la transcripción.
En eucariotas, la regulación es más compleja: metilación del ADN, modificaciones de histonas, factores de transcripción, control del splicing, control postraduccional. Esto permite la diferenciación celular pese a tener el mismo ADN.
El genoma es el conjunto total de genes de un organismo. No todo el ADN codifica proteínas; existen regiones reguladoras y ADN no codificante. En virus el genoma puede ser ADN o ARN, lineal o circular y con genes solapados. En procariotas suele haber un cromosoma circular y plásmidos, con genes continuos y poco ADN no codificante. En eucariotas existen varios cromosomas lineales, gran cantidad de ADN no codificante e intrones.
En conjunto, la síntesis de proteínas y su regulación permiten que la información genética se exprese correctamente siguiendo el flujo: ADN → ARN → Proteína, base molecular del funcionamiento celular y de la diferenciación de los organismos.
Las mutaciones son cambios permanentes en el ADN que alteran la secuencia de nucleótidos. Pueden afectar a genes (secuencia de aminoácidos), a regiones reguladoras o a otras secuencias del genoma. Se producen de forma espontánea (endógena) o por acción de agentes mutagénicos (exógenos).
Si ocurren en células somáticas, afectan al individuo pero no se heredan. Si ocurren en células germinales, se transmiten a la descendencia.
Son la base de la variabilidad genética, junto con la recombinación y la reproducción sexual, y constituyen el motor de la evolución.
Mutaciones génicas o puntuales
Afectan a uno o pocos nucleótidos.
Sustituciones: cambio de una base por otra.
Transición: purina↔purina (A↔G) o pirimidina↔pirimidina (C↔T).
- Transversión: purina↔pirimidina.
Consecuencias:
- Silenciosa: no cambia el aminoácido.
- Conservadora: cambia el aa por otro similar.
- No conservadora: altera la estructura/función proteica.
- Puede generar codón STOP prematuro.
Inserciones y deleciones:
Añaden o eliminan nucleótidos.
Si no son múltiplos de 3 → producen cambio en el marco de lectura (frameshift), alterando todos los aminoácidos posteriores.
Si afectan a 3 nucleótidos o múltiplo de 3 → no cambia el marco, pero sí la proteína.
🔹 Mutaciones cromosómicas
Cambios estructurales en cromosomas por roturas y recombinaciones anómalas.
- Deleción: pérdida de fragmento (puede ser letal).
- Duplicación: repetición de fragmento (puede aportar ventaja evolutiva).
- Inversión: segmento invertido.
- Pericéntrica (incluye centrómero).
- Paracéntrica (no incluye centrómero).
- Translocación: intercambio entre cromosomas.
Ejemplo clave: en la leucemia mieloide crónica aparece el cromosoma Filadelfia por translocación 9–22 que genera el oncogén BCR-ABL.
🔹 Mutaciones genómicas o cariotípicas
Alteraciones en el número de cromosomas.
Poliploidía: más de 2 juegos completos (3n, 4n). Frecuente en plantas.
- Autopoliploidía (misma especie).
- Alopoliploidía (hibridación).
Aneuploidía: cromosomas de más o de menos.
- Trisomía 21: síndrome de Down.
- Trisomía 18: Edwards.
- Trisomía 13: Patau.
- XXY: Klinefelter.
- X0: Turner.
2️⃣ AGENTES MUTÁGENOS
🔸 Endógenos (espontáneos)
- Radicales libres (producidos en mitocondrias).
- Errores de replicación del ADN.
- Transposones (genes móviles).
- Fluctuaciones térmicas.
Con la edad, los sistemas de reparación fallan más → aumenta la tasa de mutación.
🔸 Exógenos (inducidos)
Físicos:
- Radiaciones ionizantes (rayos X, α, β).
- Radiación UV (dímeros de timina).
Químicos:
- Benzopireno (humo, carne quemada).
- Asbesto.
Modifican bases nitrogenadas → inserciones, deleciones o sustituciones.
Biológicos:
- Virus oncogénicos (VPH → cáncer cuello uterino; hepatitis B y C → cáncer hepático).
Integran su ADN en el genoma celular. - EFECTOS DE LAS MUTACIONES
- Neutras o silenciosas.
- Perjudiciales compatibles con la vida (anemia falciforme, fenilcetonuria).
- Letales.
- Carcinógenas (producen cáncer).
- Teratogénicas (malformaciones fetales; ej. Talidomida, virus Zika).
MUTACIONES Y CÁNCER
El cáncer es una proliferación celular descontrolada causada por acumulación de mutaciones en genes reguladores del ciclo celular.
Genes implicados:
- Protooncogenes → estimulan división celular.
Si mutan → oncogenes (acelerador atascado).
Ej: ciclinas, CDK. - Genes supresores de tumores (TSG) → frenan ciclo o inducen apoptosis.
Ej: p53, Rb, BRCA1, BRCA2. - Genes de reparación del ADN → corrigen errores.
Si fallan estos sistemas → proliferación incontrolada.
Desarrollo del cáncer:
- Inicio: primera mutación (oncogén).
- Hiperplasia: proliferación excesiva.
- Displasia: nuevas mutaciones, alteración morfológica.
- Neoplasia (cáncer in situ).
- Metástasis: invasión y diseminación.
Carácterísticas de células cancerosas:
- No necesitan señales externas para dividirse.
- No responden a inhibición ni apoptosis.
- Invaden tejidos (metástasis).
- Inducen angiogénesis.
- Presentan inestabilidad genética.
- Escapan al sistema inmune.
- Metabolismo acelerado.
Tipos principales:
- Carcinomas (epiteliales).
- Sarcomas (tejidos conjuntivos).
- Leucemias (médula ósea).
- Linfomas (tejido linfoide).
MUTACIONES Y ENVEJECIMIENTO
El envejecimiento se debe a la acumulación progresiva de mutaciones por deterioro de los sistemas de reparación.
Relación cáncer-envejecimiento:
- Daño leve acumulado → envejecimiento.
- Daño intenso → transformación cancerosa.
Genes de longevidad:
- SIRT1: activa sirtuinas (estimulado por restricción calórica y resveratrol).
- p53: elimina células dañadas.
- Telomerasa: mantiene telómeros (pero su exceso favorece cáncer).
MUTACIONES Y EVOLUCIÓN
Las mutaciones son la base de la variabilidad genética sobre la que actúa la selección natural.
Factores evolutivos:
- Mutación.
- Recombinación genética.
- Reproducción sexual.
- Migración.
- Deriva genética (efecto fundador y cuello de botella).
- Selección natural.
La biodiversidad actual es resultado de millones de años de acumulación de mutaciones seleccionadas.