Biologia la Vida en La Tierra-comprimido-201

Vista previa del material en texto

¿CUÁL ES LA RELACIÓN ENTRE LOS GENES Y LAS PROTEÍNAS? 169
das. Sin embargo, a principios de la década de 1940, los gene-
tistas George Beadle y Edward Tatum estudiaron las rutas
metabólicas de un moho que se desarrolla comúnmente en el
pan, Neurospora crassa, para demostrar que Garrod tenía ra-
zón.
Aunque el hongo Neurospora se encuentra normalmente
en el pan que tiene varios días de elaborado, puede sobrevivir
con una dieta mucho más simple. Todo lo que necesita es una
fuente de energía como el azúcar, unos cuantos minerales y
vitamina B6. En esas condiciones, el hongo Neurospora fabri-
ca las enzimas necesarias para elaborar prácticamente todas
sus moléculas orgánicas, incluidos los aminoácidos. (En con-
traste, los seres humanos no somos capaces de sintetizar mu-
chas vitaminas ni tampoco nueve de los 20 aminoácidos más
comunes, por lo que debemos obtenerlos de los alimentos). El
moho Neurospora, como cualquier organismo, puede sufrir
mutaciones en algunos de sus genes. Beadle y Tatum utiliza-
ron Neurosporas mutantes para probar la hipótesis de que
muchos de los genes de un organismo codifican la informa-
ción necesaria para sintetizar enzimas. De ser cierta esta hi-
pótesis, una mutación de un gen determinado afectaría la
síntesis de una enzima específica. Sin esta enzima, una de las
rutas metabólicas del moho no funcionaría adecuadamente.
El moho sería incapaz de sintetizar algunas de las moléculas
orgánicas, como ciertos aminoácidos, que necesita para sobre-
vivir. Estas Neurosporas mutantes podrían crecer en un me-
dio simple de azúcar, minerales y vitamina B6 sólo si las
moléculas orgánicas faltantes se añadieran al medio.
Beadle y Tatum indujeron mutaciones en Neurospora ex-
poniéndolas a rayos X. Algunas de estas mutantes podrían
crecer en un medio simple si se agregaba a éste el aminoáci-
do arginina, que se sintetiza a partir de la citrulina, la cual, a
la vez, se sintetiza a partir de la ornitina (FIGURA 10-1b). La
cepa mutante A podría crecer sólo si recibía un complemen-
to de arginina, pero no si se le administraba un complemento
de citrulina o de ornitina (FIGURA 10-1a). Por consiguiente,
esta cepa tenía un defecto en la enzima que
transforma la citrulina en arginina. La cepa
mutante B crecía si recibía un complemen-
to, ya fuera de arginina o de citrulina, pero
no si el complemento era de ornitina (véase
la figura 10-1a). Esta cepa mutante tenía un
defecto en la enzima que convierte la orni-
tina en citrulina. Puesto que una mutación
en un solo gen afectaba a una sola enzima
dentro de una ruta metabólica única, Bead-
le y Tatum llegaron a la conclusión de que
un gen codifica la información para una
sola enzima. La importancia de esta obser-
vación se reconoció en 1958 con el otorga-
miento de un Premio Nobel a estos
científicos, compartido además por Joshua
Lederberg, uno de los discípulos de Tatum.
Casi todas las enzimas son proteínas, pe-
ro muchas de las proteínas que hay en las
células no son enzimas. Por ejemplo, la que-
ratina es una proteína estructural del pelo y
las uñas, pero no cataliza reacciones quími-
cas. Además, muchas enzimas se componen
de más de una subunidad proteica. Por ejemplo, la DNA poli-
merasa está compuesta de más de una docena de proteínas.
De manera que la relación de “un gen, una enzima” de Bead-
le y Tatum se precisó tiempo después como “un gen, una pro-
teína”. (Como recordarás del capítulo 3, una proteína es una
cadena de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Depen-
diendo de la longitud de la cadena, las proteínas se clasifica-
rán como péptidos [cadenas cortas] o polipéptidos [cadenas
largas]. En este libro generalmente llamamos proteína a cual-
quier cadena de aminoácidos, independientemente de su 
longitud). Existen excepciones a la regla de “un gen, una pro-
teína”, incluidas varias en las cuales el producto final de un
gen no es una proteína, sino un ácido nucleico llamado ácido
ribonucleico, que se describirá en el siguiente apartado. No
obstante, como generalización, la mayoría de los genes codifi-
can la información para una secuencia de aminoácidos de una
proteína.
El DNA da las instrucciones para la síntesis 
de proteínas mediante intermediarios de RNA
El DNA de una célula eucariótica se aloja en el núcleo celu-
lar, pero la síntesis de proteínas se efectúa en los ribosomas
del citoplasma (véase el capítulo 5). Por lo tanto, es imposible
que el DNA dirija directamente la síntesis de proteínas. Debe
haber un intermediario, es decir, una molécula que lleve la in-
formación del DNA en el núcleo a los ribosomas del citoplas-
ma. Esta molécula es el ácido ribonucleico, o RNA.
El RNA es similar al DNA, pero difiere estructuralmente
en tres aspectos: 1. el RNA está constituido normalmente de
una sola cadena; 2. el RNA tiene el azúcar ribosa (en vez 
de desoxirribosa) en su esqueleto, y 3. el RNA tiene la base
uracilo en vez de la base timina del DNA (tabla 10-1).
Tabla 10-1 Comparación entre el DNA y el RNA
DNA RNA
Cadenas 2 1
Azúcar Desoxirribosa Ribosa
Tipos de bases adenina (A), timina (T,) adenina (A), uracilo (U),
citosina (C), guanina (G) citosina (C), guanina (G)
Pares de bases DNA–DNA RNA–DNA RNA–RNA
A–T A–T A–U
T–A U–A U–A
C–G C–G C–G
G–C G–C G–C
Función Contiene genes; en la mayoría RNA mensajero (RNAm):
de éstos la secuencia de bases lleva el código de un gen 
determina la secuencia de codificador de proteína del
aminoácidos de una proteína DNA a los ribosomas
RNA ribosómico (RNAr): se
combina con proteínas para formar
ribosomas, que son las estructuras
que enlazan aminoácidos
para formar proteínas
RNA de transferencia (RNAt):
lleva los aminoácidos a los
ribosomas