CODIGO GENETICO Y SINTESIS DE PROTEINA

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Cap í tu lo 
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Código genético y síntesis 
de proteínas
Guillermo Sáez Tormo y Concha Cerdá Micó
OBJET IVOS DEL APRENDIZAJE
●	 Comprender las características del código genético.
●	 Estudiar los mecanismos implicados en la traducción 
del mensaje codificado en el mRNA a la secuencia 
aminoacídica de las proteínas.
●	 Entender los factores y mecanismos implicados 
en la síntesis proteica.
●	 Describir los cambios postraduccionales que acontecen 
en las cadenas polipeptídicas y los mecanismos 
que regulan de la traducción.
25.1. INTRODUCCIÓN
El dogma central de la biología molecular establece un flujo 
de información desde el DNA hasta las proteínas que se sinte-
tizan en los organismos vivos (v. cap. 22). En el primer paso, 
la secuencia del DNA es copiada, transcrita o convertida a 
una cadena de mRNA. Determinadas secuencias en el DNA 
sirven para regular la síntesis de proteínas (fig. 25.1) que a su 
vez actúan como promotores, estimuladores o represores de la 
transcripción. Son como interruptores on/off en este proceso 
inicial de la transmisión génica (v. cap. 24).
El último paso en la transmisión del mensaje génico consiste 
en la traducción. Traducir significa cambiar las palabras de un 
lenguaje a otro, y esto es precisamente en lo que consiste la 
función de la maquinaria genética al traducir un lenguaje codi-
ficado en forma de nucleótidos en otro en clave de aminoácidos.
La traducción de la secuencia de los polímeros de ácidos 
nucleicos en la estructura polipeptídica de las proteínas es 
uno de los procesos más deslumbrantes y trascendentes de la 
biología. Su entendimiento ha sido crucial para conocer mejor 
la función de las células e incluso explicar el mecanismo de las 
enfermedades a nivel molecular.
Las secuencias nucleotídicas de los genes que dan lugar a 
su producto final están organizados en tripletes, y se conocen 
como codones. Los codones son, por lo tanto, palabras de tres 
letras formadas por la combinación de los cuatro nucleótidos, 
dATP, dTTP, dGTP y dCTP. El conjunto de estos codones cons-
tituye el código genético.
Inicialmente fue necesario elucidar el código genético, des-
cifrando los secretos del mensaje contenido en la secuencia del 
DNA y los mecanismos para su traducción. Solo así fue posible 
entender la transmisión de la herencia y explicar las mutaciones 
genéticas. En el proceso de traducción intervienen varios tipos 
de moléculas, como son las secuencias nucleotídicas en el DNA, 
el RNA y múltiples proteínas específicas colaboradoras. Pero 
además también intervienen distintos tipos de RNA, como el 
RNA mensajero (mRNA), que almacena el mensaje a traducir, 
el de transferencia o tRNA encargado de la localización y el 
transporte de aminoácidos al lugar de síntesis proteica, la cual 
se lleva a cabo en el RNA ribosómico o rRNA. La traducción 
requiere, además de las subunidades ribosómicas, el mRNA y 
los aminoacil-tRNA, un aporte energético en forma de GTP 
y una amplia gama de factores proteicos. Las diferencias que 
existen entre procariotas y eucariotas en términos de traducción 
genética se deben fundamentalmente a las características y la 
función de estos factores de traducción.
25.2. EL CÓDIGO GENÉTICO 
Y SUS CARACTERÍSTICAS
Aunque son cuatro los nucleótidos de los que se compone la 
secuencia de DNA y 20 los aminoácidos posibles que pueden 
formar parte de una proteína, cada unidad codificadora es-
tá formada por la combinación de tres nucleótidos o tripletes 
(fig. 25.2). Esto proporciona 64 (43) posibilidades codificadoras. 
Tres de estos 64 codones no codifican para ningún aminoácido. 
Son los conocidos como codones sin sentido o de terminación. 
El resto de los 61 codones, o tripletes, codifican los 20 amino-
ácidos proteicos comunes. Esto significa que un mismo ami-
noácido puede estar codificado por varios codones diferentes. 
Esta propiedad del código genético se conoce como degenera­
ción. Esta característica no se cumple para todos los aminoáci-
dos, y así, por ejemplo, la metionina o el triptófano sólo cuentan 
con un triplete para su codificación. Otra característica del 
código genético es que no es ambiguo, lo que quiere decir que un 
codón específico solamente se corresponde con un aminoácido. 
Esta dualidad de características aparentemente contradictorias 
del código genético, la degeneración y la no ambigüedad se 
explica por el mismo mecanismo y las moléculas implicadas 
en el proceso de traducción. Cada codón complementario del 
DNA en el mRNA reconoce a un tRNA específico. Así, cada 
molécula de tRNA contiene una secuencia específica, com-
plementaria a un codón, que se denomina su anticodón. Para 
un codón determinado en el mRNA sólo existe un tRNA con 
el anticodón apropiado. A su vez, cada tRNA sólo puede unir 
348 Parte VII Procesos implicados en la transmisión de la información génica
a un determinado aminoácido. Por lo tanto, dado un codón 
específico, sólo es posible codificar un aminoácido para su 
incorporación a la cadena polipeptídica; sin embargo, para un 
aminoácido específico pueden utilizarse varios codones.
Otra característica del código genético corresponde al mar-
co de lectura. En la traducción del mensaje genético no hay 
solapamientos. Una vez iniciada la lectura, ésta es continua, 
es decir, sin interrupciones entre los codones. La secuencia 
empieza a leerse, y acaba cuando lo determinan los codones es-
pecíficos de finalización. En otras palabras, es como un texto de 
un libro que no tuviera comas, pero conservando sus párrafos.
La última característica del código genético es su universali-
dad. El código genético puede considerarse parcialmente univer­
sal, un concepto que obedece a recientes observaciones a nivel 
molecular que muestran diferencias importantes al comparar el 
genoma mitocondrial con el nuclear. Por ejemplo, en el mRNA 
humano mitocondrial, el UGA codifica por el aminoácido 
triptófano, en lugar de actuar como codón de finalización, o 
AUA que codifica por metionina en lugar de isoleucina. En este 
mismo genoma mitocondrial, AGA y AGG sirven de señales 
de terminación de la cadena, los cuales en el genoma nuclear 
codifican para el aminoácido arginina. Además, las mitocon-
drias sólo tienen 22 moléculas de tRNA, mientras que en el 
citoplasma existen 31 especies de tRNA. Otro aspecto a tener 
en cuenta es la frecuencia de utilización de los codones de 
aminoácidos, ya que pueden variar en función de la especie y 
el tejido dentro de una misma especie. El conocimiento de esta 
frecuencia es fundamental para el diseño y la producción a gran 
escala de proteínas con propiedades terapéuticas, como es el 
caso de la insulina o la eritropoyetina, cuya síntesis se consigue 
gracias a la tecnología del DNA recombinante (v. cap. 27).
25.3. ESTRUCTURA Y PROPIEDADES 
DEL RNA DE TRANSFERENCIA (tRNA)
Aunque la estructura de los tRNA se ha detallado en el capítu-
lo 22, conviene destacar aquí aquellas características que son más 
relevantes para el proceso de la traducción, las cuales se presentan 
en la figura 25.3. Como ya se ha comentado, el tRNA tiene cuatro 
extensiones o brazos bien diferenciados: TψC, D y los brazos 
del anticodón, aceptor y variable. El brazo TψC, formado por 
citidina, pseudouridina y ribotimidina, es la estructura encargada 
de la unión del aminoacil-tRNA a la superficie ribosómica en el 
lugar de síntesis y prolongación de la proteína. El brazo D, que 
contiene dihidrouracilo, base poco frecuente, interviene en la 
unión del aminoacil-tRNA al ribosoma y en el reconocimiento 
del tRNA por la aminoacil­tRNA sintetasa. El extremo o brazo 
aceptor termina con la secuencia de nucleótidos CCA y el grupo 
hidroxilo de esta última base es el encargado de la unión a un 
aminoácido específico para formar el aminoacil-tRNA.
El brazo anticodón está constituido por una secuencia de 
bases que se lee en sentido 39 a 59, al contrario del codón en el 
Fig. 25.2 Código genético. Codones en mRNAy aminoácidos codifi-
cados. La sucesión ordenada de nucleótidos en la primera, segunda y 
tercera columna forma distintos tripletes en el mRNA y su asignación 
a un aminoácido (segunda columna), representados con los nombres 
abreviados. Stop representa los codones de terminación en el genoma 
nuclear (UAA, UGA y UAG). AUG codifica para el aminoácido Met y es el 
codón de iniciación en mamíferos.
Fig. 25.1 Flujo de la información genética, donde destaca el proceso de traducción de mRNA a proteínas.
Capítulo 25 Código genético y síntesis de proteínas 349
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mRNA, cuyo sentido de lectura es 59 a 39. La segunda y tercera 
base del anticodón forman enlaces de hidrógeno con la primera 
y segunda base del codón, determinando la especificidad codón/
anticodón. Sin embargo, la primera base del anticodón (posición 
59 del tRNA) puede orientarse de formas ligeramente distintas 
que permiten la introducción de distintas bases en dicha posi-
ción; a este fenómeno se lo denomina balanceo. Este fenómeno 
es importante en la función de los tRNA y está relacionado 
con la propiedad degenerativa del código genético. Como se 
ha comentado, la degeneración del código se sitúa en su mayor 
parte en el último nucleótido del triplete codón, que condiciona 
un apareamiento no estricto según la regla de la complementa-
riedad. El balanceo se produce al intervenir otros nucleótidos 
no específicos en la unión del triplete del codón del mRNA y 
el anticodón del tRNA. Existen varios casos concretos que ilus-
tran mejor este fenómeno. De entre ellos cabe citar el caso de la 
glicina, cuyos codones son GGU, GGC y GGA. Estos codones 
pueden aparearse con el anticodón 39CCI59; por lo tanto, el 
nucleótido inosina (I) puede unirse a los nucleótidos U, C y A.
Cada tRNA se une a un aminoácido específico. Esto se con-
sigue gracias a la participación de una enzima específica capaz 
de reconocer tanto a la molécula de tRNA como a su correspon-
diente aminoácido. Para ello es necesaria la existencia de 20 en-
zimas específicas en esta labor de reconocimiento y fijación de 
los 20 aminoácidos existentes en las proteínas. Las enzimas 
encargadas de esta función, reconocimiento y fijación son las 
aminoacil-tRNA sintetasas.
25.3.1. Formación del aminoacil-tRNA
El proceso requiere una reacción con dos pasos y gasto energé-
tico (fig. 25.4). Ambos pasos se producen dentro del sitio activo 
de la enzima. En el primer paso tiene lugar la activación del ami-
nóacido al reaccionar su grupo carboxilo con el ATP, formando 
el complejo enzima-AMP-aminoácido y liberándose pirofosfato 
Fig. 25.3 Esquema de la estructura del tRNA unido 
a la cadena de mRNA. En el mRNA el triplete UUU 
codifica para la Phe, que se unirá con el tRNA mediante 
el anticodón AAA. Representación de los brazos anti-
codón, TψC, D, variable y aceptor, que enlaza con el 
aminoácido en la molécula de tRNA.
Fig. 25.4 Formación del aminoacil-tRNA. El aminoácido es enlazado de 
forma específica en el brazo aceptor del tRNA gracias a la participación 
de las enzimas aminoacil-tRNA sintetasas en una reacción de dos pasos 
que requiere aporte energético en forma de ATP. La enzima, el aminoácido 
y el AMP forman un complejo intermediario E-AMP-aminoácido previo a 
su unión con el tRNA.
350 Parte VII Procesos implicados en la transmisión de la información génica
(PPi). Así, se forma un enlace anhidro de elevada energía. Esta 
reacción aprovecha la energía de la hidrólisis del ATP, mientras 
que la acción de una pirofosfatasa que cataliza la ruptura del 
PPi liberado mantiene el desplazamiento de la reacción hacia 
la formación del complejo enzima-AMP-aminoácido. En el 
reconocimiento de cada tRNA por su aminoácido específico, las 
tRNA sintetasas utilizan frecuentemente la secuencia anticodón 
en el tRNA. Sin embargo, existen otras secuencias situadas a lo 
largo de la estructura del tRNA que también sirven como señales 
de reconocimiento para estas enzimas. De cualquier forma, es 
el enlace entre el anticodón del tRNA y el codón del mRNA lo 
que determina la fidelidad de esta unión.
En el segundo paso de la reacción, el aminoácido es trans-
ferido a un grupo hidroxilo en posición 29 o 39 de la ribosa del 
residuo de la adenosina (A) 39 terminal del tRNA, liberando 
AMP. De hecho, todos los tRNA tienen un CCA en su extre-
mo 39 y la utilización del grupo hidroxilo en 29 o 39 depende de 
la enzima que interviene en la reacción. En esta reacción tiene 
lugar la liberación de energía como consecuencia de la for-
mación del enlace éster aminoacil-tRNA, que es aprovechada 
posteriormente para la síntesis peptídica.
La suma de las reacciones de la formación del aminoacil-
tRNA es la siguiente:
donde el producto PPi se hidroliza a dos Pi, lo que asegura la 
irreversibilidad de esta reacción.
En este mecanismo de activación es fundamental la especi-
ficidad de las aminoacil-tRNA sintetasas para la fidelidad del 
proceso de traducción. Los aminoácidos pueden distinguirse 
por su tamaño o por su carga, por sus cadenas laterales y otras 
características de su estructura. Dada la posibilidad de error 
en la incorporación de uno de estos aminoácidos, existe un 
mecanismo de revisión y corrección de errores.
El codón de iniciación preciso viene determinado por las 
secuencias consenso denominadas Kozak que flanquean al 
codón AUG con bases de purina en posición −3 y +4. El equi-
valente en los procariotas de dicha secuencia se conoce como 
secuencia Shine-Dalgarno. Se trata de una secuencia situada 
unos 6 o 7 nucleótidos upstream del codón de iniciación de la 
traducción, y regula el inicio de ésta. Precisamente, las secuen-
cias de Shine-Dalgarno (rica en purinas) permiten diferenciar 
el codón de iniciación (AUG) de cualquier otro que codifique 
para la metionina. De hecho, cada gen en un mRNA policis-
trónico posee su propia secuencia Shine-Dalgarno y su propio 
codón de iniciación. El primer codón que se traduce (AUG) 
se corresponde, por lo tanto, con el aminoácido metionina en 
eucariotas. En procariotas es la formilmetionina. En las célu-
las eucarióticas no existe esta enzima, por lo que no es posible 
formilar el tRNAMet para iniciar la síntesis de proteínas. Se de-
duce que todas las cadenas polipeptídicas empiezan con me-
tionina. Sin embargo, este residuo de metionina es escindido 
una vez la cadena polipeptídica alcanza cierta longitud y las 
proteínas aisladas de las células contienen aminoácidos distintos 
de la metionina en sus extremos amino terminales.
25.4. SÍNTESIS DE LA CADENA 
POLIPEPTÍDICA
La síntesis de una cadena polipeptídica en una proteína trans-
curre en tres etapas conocidas como iniciación, alargamiento 
o elongación y terminación. En estas son imprescindibles las 
unidades ribosómicas donde tiene lugar la traducción de la 
secuencia de ribonucleótidos del mRNA a una secuencia de 
aminoácidos específica para cada proteína. El mensaje conte-
nido en el mRNA se lee en sentido 59 a 39. El proceso comienza 
en el extremo 59 con la incorporación del primer aminoácido 
de la cadena polipeptídica o residuo amino terminal y concluye 
con la del carboxilo terminal de la proteína. En organismos 
eucariotas, el mRNA se sintetiza en el interior del núcleo, de la 
célula, y una vez realizada su maduración (v. cap. 24) se trans-
porta al citoplasma, que es donde tiene lugar el proceso de 
traducción. En organismos procariotas la transcripción y la tra-
ducción pueden realizarse de forma simultánea, ya que en la 
mayoría de los casos no se requiere la maduración del mRNA.
25.4.1. Mecanismo de iniciación
La iniciación de la síntesis proteica es un mecanismo muy 
preciso que requiere la colaboración de distintos factores en la 
maquinaria de la traducción. Intervienen distintas moléculas 
iniciadoras y otros componentes, entre los que se encuentran 
tRNA, rRNA, mRNA, GTP y ATP, y aminoácidos. Los factores 
de iniciación facilitan el ensamblaje de los componentesque 
forman parte del complejo de iniciación. En los procariotas son 
sólo tres los que intervienen (IF-1, IF-2 y IF-3). En eucariotas el 
mecanismo es más complejo y requiere la participación de más 
de 10 factores de iniciación (eIF). Estos factores actúan como 
catalizadores o estabilizadores de las estructuras moleculares 
que se van formando. Hay dos mecanismos clave en todo este 
proceso: la activación del mRNA y la formación del complejo 
de iniciación.
La iniciación requiere que los ribosomas se disocien en sus 
subunidades 40S y 60S (fig. 25.5A). Para evitar su reasociación, 
los factores eIF3 y eIF1A se unen previamente al 40S. En un 
primer paso, el GTP se une al eIF2 formando un complejo 
binario encargado de unirse al met-tRNA y dar lugar a un 
complejo ternario que, a su vez, se une a la subunidad 40S y 
da lugar al complejo 43S o complejo de preinicio (fig. 25.5A). 
El factor eIF-2 está formado por las subunidades a, byg, y es 
importante para el control del inicio de la síntesis proteica en 
eucariotas. Cuatro proteína quinasas conocidas como HCR 
(heme­controlled repressor kinase), PKR (ds­RNA­dependent 
protein kinase), PERK (protein kinase RNA­like endoplasmic 
reticulum kinase) y GCN2 (general control nonderepressible 2 
kinase) son las encargadas de la fosforilación de eIF2 en un 
residuo de serina en la subunidad a. La fosforilación de eIF-2 
evita la formación del complejo de preinicio 43S y bloquea 
la síntesis de la proteína. Una vez unido al mRNA, este com-
plejo debe integrar el codón de iniciación para dar lugar al 
macrocomplejo 48S. El triplete AUG en el mRNA sirve como 
identificación del marco de lectura al que se une el met-tRNA.
La consecución del proceso de la traducción requiere una 
activación previa del mRNA para su unión al complejo de preini-
cio 43S. El extremo 59 de la mayoría de las moléculas de mRNA 
en las células eucariotas presentan la caperuza o cap (v. cap. 24), 
necesaria para su unión a la subunidad 40S del complejo. Esta 
unión transcurre con la hidrólisis de ATP y el concurso de varios 
factores de iniciación que son el eIF-4E y el complejo eIF-4G-
eIF-4A, cuyo conjunto constituye el complejo proteico eIF-4F 
(fig. 25.5B). Una vez formado este complejo que incluye el 
mRNA, se realiza la unión, con gran afinidad entre el factor 
eIF4G y el eIF3, previamente unido a la subunidad 40S.
El reconocimiento del cap del mRNA por parte del factor 
eIF4E se regula por mecanismos de fosforilación a nivel de un 
residuo de la serina en posición 209 o de la treonina en 210. 
Aminoácido+ATP+tRNA→ami-
noacil-tRNA+AMP+PPi
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El factor eIF4E en su forma fosforilada se une con gran afinidad 
al cap del mRNA y comienza así la iniciación de la síntesis 
proteica. La fosforilación de elF-4E es estimulada por la in-
sulina y factores de crecimiento mitogénicos, como el IGF-1 
(insulin­like growth factor 1), el PDGF (platelet­derived growth 
factor), la interleucina-2 y la angiotensina II, y participa en 
dicho mecanismo un componente de la vía de las MAP quinasa.
Existe otro mecanismo de regulación de la actividad de 
eIF-4E a través de su unión a una serie de proteínas, como 
4F-BP1, y su posterior inhibición. El complejo de unión 
elF-4E-BP1 impide la interacción entre este y eIF-4G para 
formar eIF-4F, lo que conduce a la inhibición de la iniciación 
de la traducción. La fosforilación de BP-1 por la insulina y otros 
factores de crecimiento permite su disociación de elF-4E, lo 
que explica el efecto inductor que tiene esta hormona sobre la 
etapa postranscripcional de la síntesis proteica en tejidos como 
el hígado, el músculo y el tejido adiposo.
Una vez unido el complejo de preinicio 43S con el cap de 
mRNA, se produce una reducción de la estructura secundaria 
próxima al extremo 59, mediante la unión del factor eIF4B y de 
la acción de una helicasa 4B (fig. 25.5C). Una vez estabilizado 
el complejo, se inicia la búsqueda del codón de iniciación AUG 
Fig. 25.5 Formación del complejo de iniciación en la síntesis de proteínas. A. Formación del complejo ternario met-tRNA-GTP-eIF2 y unión a 
la subunidad 40S con los factores eIF3 y eIF1A. B. Activación de la cadena de mRNA con el cap y cola de poliA, mediante reacción con los factores 
eIF4A, 4E, 4B y 4G, y PAB1 para la formación del complejo de preinicio. C. Complejo 48S, unido al complejo ternario Met-tRNA-eIF2-GTP, asociado a 
la subunidad 40S. D. Localización del triplete de inicio AUG y unión del Met-tRNA. Mediante el factor eIF5 se realiza la hidrólisis de GTP y la unión del 
complejo 48S a la subunidad 60S para formar el complejo definitivo y activo 80S.
352 Parte VII Procesos implicados en la transmisión de la información génica
en el mRNA, localizado cerca del extremo 59, produciéndose la 
unión codón-anticodón mediante enlaces de hidrógeno entre 
bases complementarias.
En el extremo 39 del mRNA existe la cola de poliA (véase 
cap. 24) que se combina con la proteína PAB1 y con eIE-4G de 
eIF-4F, unido al cap del extremo 59. Esto estimula y contribuye 
a la unión de la subunidad 40S al extremo 59 del mRNA, de 
forma sinérgica a la unión favorecida por el cap (fig. 25.5C), 
por ello cubierta y cola actúan sinérgicamente para la síntesis 
de proteínas.
El complejo 48S se combina con la subunidad 60S, for-
mándose el complejo de iniciación 80S definitivo y activo 
(fig. 25.5D). Esta interacción utiliza la hidrólisis de GTP unido 
al eIF-2 por eIF-5, y se liberan los factores de iniciación unidos 
al complejo de 48S (estos factores se reciclan), y las subunidades 
40S y 60S se unen formando el ribosoma 80S (fig. 25.5D).
25.4.2. Formación del enlace peptídico 
y elongación de la cadena polipeptídica
Como se muestra en la figura 25.6, en el complejo ribosómico 
80S existen tres sitios de interacción con el aminoacil-tRNA 
entrante, el saliente y el sitio peptidil-tRNA unido a la cadena 
polipeptídica en crecimiento. Estos lugares se conocen como 
A, E y P, respectivamente, y están situados sobre tripletes cam-
biantes a medida que la maquinaria ribosómica se desplaza a 
lo largo de la cadena de mRNA en sentido 59 → 39.
La secuencia de la cadena polipeptídica en la etapa de elon-
gación viene determinada por el orden de codones del mRNA. 
Este proceso comprende varios pasos cíclicos que requieren 
la acción de diferentes actividades enzimáticas, además de la 
presencia de factores de elongación (eEF).
Una vez situado el aminoacil-met-tRNA sobre el codón de 
iniciación AUG en el sitio P del ribosoma (complejo de inicia-
ción funcional), se incorporan de forma progresiva el resto de 
los aminoacil-tRNA, situándose en el sitio A, según secuencia 
del mRNA. Para la unión del correspondiente aminoacil-tRNA 
al sitio A, es necesaria la participación del factor de elonga-
ción eEF1A, que forma un complejo ternario con GTP y el 
aminoacil-tRNA recién incorporado. La actividad GTPasa de 
la subunidad 60S del ribosoma produce la hidrólisis del GTP, 
proporcionando la energía necesaria para inducir un cambio 
conformacional en el ribosoma que aumenta así su afinidad de 
unión por el aminoacil-tRNA. Una vez situado correctamente 
en el sitio A se libera el complejo eEF1A-GDP y fosfato inor-
gánico (fig. 25.6).
El grupo carboxilo del met-tRNA o aminoacil-tRNA (de-
pendiendo si es en el primero o en ciclos consecutivos de elon-
gación) situado en el sitio P sufre un ataque nucleofílico por 
parte del grupo a-amino del aminoacil-tRNA entrante que 
acaba de situarse sobre el sitio A. La reacción es catalizada por 
una peptidil tansferasa que se localiza en la subunidad 60S del 
ribosoma (actividad ribozima del RNA). El resultado de esta 
reacción es la transferencia de la metionina del met-tRNA 
al aminoacil-tRNA en el sitio A, formándose así el primer 
dipeptidil-tRNA. El tRNA que estaba unido a la metionina 
queda libre sobre el sitio P y se prepara para sutranslocación 
hacia el sitio E o lugar de salida. El complejo ribosómico se 
desplaza avanzando a lo largo de la secuencia de la cadena del 
mRNA y cambiando la posición del peptidil-tRNA que pasa 
Fig. 25.6 Elongación de la cadena 
polipeptídica. Sobre el sitio P se sitúa 
la cadena proteica en crecimiento. El si-
tio A recibe al aminoacil-tRNA entrante 
con la ayuda del factor de elongación 
eEF1A y GTP. La cadena polipeptídica 
se enlaza con el aminoácido recién 
incorporado en el sitio A y el tRNA 
desacilado pasa al sitio E de salida. El 
factor de elongación eEF2 facilita el 
desplazamiento del peptidil-tRNA con 
el nuevo aminoácido del sitio A al sitio 
P. La hidrólisis de eEF2-GTP genera la 
energía necesaria para la traslación ribo-
sómica de tres nucleótidos en sentido 39 
sobre la cadena de mRNA y dejándolos 
al descubierto para recibir al siguiente 
aminoacil-tRNA.
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del sitio A al P, dejando a la vista otro nuevo codón para la 
recepción y la unión del siguiente aminoacil-tRNA, que será 
engarzado al extremo C-terminal de la cadena polipeptídica 
en crecimiento. En el desplazamiento del peptidil-tRNA al 
sitio P y la formación del enlace peptídico interviene el factor 
de elongación eEF2, previamente unido al GTP (eEF2-GTP), 
de modo que la hidrólisis del GTP para formar eEF2-GDP es 
la responsable del desplazamiento sobre la cadena de mRNA.
25.4.3. Terminación de la síntesis proteica
En el código genético existen tres codones de terminación o 
stop (fig. 25.2) que no reconocen ningún aminoacil-tRNA, no 
permitiendo la incorporación de ningún aminoácido. Estos 
codones son UAA, UAG y UGA (fig. 25.2). Cuando alguno de 
estos codones aparece sobre el sitio A del ribosoma 80S, el factor 
de liberación eRF1 se sitúa sobre el codón incorporándose al 
complejo el eRF3 unido previamente a GTP. A continuación 
se produce la hidrólisis del peptidil-tRNA y la liberación de la 
cadena polipeptídica recién sintetizada. La peptidil transferasa 
con actividad esterasa es la encargada de hidrolizar el enlace 
que une la cadena polipeptídica ya completada con el tRNA 
del lugar P. Es entonces cuando tiene lugar la disociación del 
ribosoma 80S en sus dos subunidades 60S y 40S, así como la 
liberación de la cadena de mRNA (fig. 25.7).
Una misma cadena de mRNA puede unirse a distintas 
unidades ribosómicas para su traducción simultánea. Los ri-
bosomas van avanzando a lo largo de la secuencia de mRNA, 
uno detrás de otro, formando una cadena. El tamaño de los 
distintos complejos 80S asociados a una cadena de mRNA es 
considerable, por lo que debe existir y mantenerse una dis-
tancia aproximadamente de 100 nucleótidos entre ellos. Así, el 
conjunto de varios ribosomas unidos a una cadena de mRNA se 
denomina polirribosomas o polisoma (fig. 25.8). Los ribosomas 
activos pueden estar unidos a la membrana del retículo endo-
plásmico rugoso (RER), llamado así precisamente por el aspecto 
que estos le confieren cuando se observa al microscopio elec-
trónico. Es aquí donde se sintetizan las proteínas lisosómicas. 
Por el contrario, las proteínas citosólicas, mitocondriales, nu-
cleares y peroxisómicas se sintetizan en ribosomas libres.
25.5. PROCESAMIENTO 
POSTRADUCCIONAL 
DE LAS PROTEÍNAS
Los distintos tipos de proteínas sintetizadas como una larga 
cadena de aminoácidos (estructura primaria) deben ser modi-
ficadas en menor o mayor grado antes de adquirir su funciona-
bilidad biológica. Algunos polipéptidos recién sintetizados se 
pliegan adoptando una estructura final sin más modificación. 
Sin embargo, la mayor parte de las proteínas experimentan 
modificaciones notables en su estructura. Esto afecta a proteínas 
enzimáticas, hormonas peptídicas, moléculas transportadoras 
y extracelulares con función estructural.
Entre las modificaciones postraduccionales más frecuentes 
se encuentran las siguientes:
j Eliminación en el extremo N­terminal de la metionina 
y los péptidos señal. Este mecanismo se observa en aque-
llas proteínas que son sintetizadas y liberadas en forma de 
proteínas inactivas o preproteínas que adquieren su función 
biológica por proteólisis específica. Es frecuente encontrar 
este mecanismo de regulación en diversos tipos de enzimas 
conocidas como proenzimas o zimógenos.
j Glucosilación. La unión de residuos de carbohidratos a las 
cadenas polipeptídicas una vez traducidas constituye otra 
forma de modificación postraduccional, aunque este tipo 
de modificación no siempre se traduce en una ganancia de 
la función de la proteína.
j Hidroxilación. La incorporación de grupos hidroxilo 
(–OH) en la estructura de determinados aminoácidos es 
esencial para completar la maduración y la función de ciertas 
Fig. 25.7 Proceso de terminación 
de la cadena polipeptídica. Sobre 
los codones de terminación aparecidos 
en el sitio A se sitúan los factores de 
liberación eRF1 y eRF3 unido a GTP, 
que proporciona la energía para la re-
acción de hidrólisis de la liberación de 
tRNA y la cadena polipeptídica recién 
sintetizada.
354 Parte VII Procesos implicados en la transmisión de la información génica
proteínas. La hidroxilación de prolina a 4-hidroxiprolina o de 
lisina a hidroxilisina se lleva a cabo por hidroxilasas muy es-
pecíficas localizadas en el RER que reconocen secuencias 
específicas de aminoácidos para llevar a cabo esta reacción. 
Este tipo de modificación adquiere especial importancia en 
las proteínas del tejido conjuntivo, tales como el colágeno y 
la elastina. La vitamina C (ácido ascórbico) es un mediador 
en este tipo de reacciones, por lo que su deficiencia, por 
ingesta insuficiente (escorbuto) es causa de fragilidad en los 
vasos sanguíneos y retraso en la cicatrización de las heridas, 
al fallar la síntesis correcta de las proteínas de sostén.
j Fosforilación. Los mecanismos de modificación por fos-
forilación son imprescindibles para la adecuada función 
y regulación de numerosas proteínas del metabolismo in-
termediario. En la transmisión de señales entre moléculas, 
las fosforilaciones de aminoácidos específicos desempeñan 
un papel muy importante para la activación de receptores e 
interacción proteína-proteína. De esta función se encargan 
varias proteinquinasas localizadas en distintos compar-
timentos celulares y que fosforilan normalmente Tyr, Ser 
o Thr.
j Metilación. Diversas enzimas del grupo de las metiltrans-
ferasas son las encargadas de incorporar grupos metilo en 
determinados aminoácidos. La metilación es una forma 
de marcaje de proteínas previamente dañadas para su de-
gradación. Los aminoácidos frecuentemente metilados son 
el aspartato, la lisina y la histidina.
j Acilación. La acilación de péptidos y proteínas representa 
un mecanismo destinado a su ubicación en determinados 
compartimentos celulares. La acilación consiste en estable-
cer enlaces amida entre un ácido graso, normalmente al 
ácido mirístico (14:0), en cuyo caso se llama miristilación, 
y un residuo de glicina en el extremo aminoterminal de la 
cadena polipeptídica. Este tipo de modificación lipídica se 
asocia a la activación de proteínas G, ya que incrementan la 
afinidad de la subunidad alfa de la proteína G por las subu-
nidades beta y gamma unidas a la membrana celular. Otra 
modalidad de este tipo de modificaciones es la prenilación.
j Enlaces disulfuro. Se establecen enlaces disulfuro entre 
residuos de cisteínas más o menos alejadas a lo largo de la 
estructura primaria de una proteína, y desempeñan una fun-
ción importante en la estabilidad de su estructura terciaria. 
Los enlaces disulfuro se producen de forma espontánea en 
el lumen del retículo endoplásmico liso (REL). Las proteínas 
con este tipo de enlaces suelen localizarse en las membranas 
celulares o ser segregadas al especio extracelular, donde el 
ambiente es más oxidante. En el interior de la célula, debido 
a la presencia de agentes reductores y antioxidantes,tales 
como el glutatión reducido o la tiorredoxina, el manteni-
miento de los enlaces disulfuro se encuentra dificultado.
j Splicing. Es un mecanismo por el se corta de forma precisa una 
secuencia peptídica dentro de una proteína, separando dicho 
fragmento intermedio, con la posterior unión entre los ex-
tremos N-terminal y C-terminal de los fragmentos colindantes.
En el direccionamiento de las proteínas hacia el destino final 
donde ejercen su función biológica intervienen diversos meca-
nismos moleculares que, a decir verdad, son a día de hoy poco 
conocidos. Quizá el más explorado haya sido el papel del péptido 
señal que dirige el camino de aquellas proteínas que forman parte 
de las membranas celulares y de orgánulos, o bien de aquellas que 
se sintetizan para ser exportadas. Un péptido señal es una cadena 
de aminoácidos unida a las proteínas en la fase de elongación y 
que de esta forma facilita el ensamblaje de esta proteína en una 
estructura membranosa determinada. La partícula de reconoci-
miento señal (PRS) es un complejo formado por seis proteínas y 
una fracción pequeña de RNA. Esta estructura permite la unión 
del ribosoma al RER a través de una proteína de atraque o proteí-
na receptora de PRS. Con ello se consigue la unión del ribosoma 
al complejo denominado traslocón en la membrana del RER. 
Cuando finaliza la traducción de la proteína, el péptido señal es 
eliminado por una peptidasa del RER.
Las proteínas, en su estado de estructura primaria, pueden 
adoptar la configuración tridimensional o plegada bajo deter-
minadas condiciones favorables. Este plegamiento, así como la 
direccionalidad de las proteínas, está regulado por un grupo de 
proteínas colaboradoras que reciben el nombre de chaperonas. 
Fig. 25.8 Esquema de la estructura de un polirribosoma. Varios ribosomas se unen a la cadena del mRNA para traducir simultáneamente su 
mensaje genético.
Capítulo 25 Código genético y síntesis de proteínas 355
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Estas moléculas guardan mucha relación con las proteínas de 
choque térmico (heat shock proteins, Hsp) y están presentes en 
todos los organismos (v. cap. 2). Las chaperonas se han aislado 
de distintos orgánulos intracelulares, como las mitocondrias, 
los cloroplastos o el retículo endoplásmico, y la homología entre 
ellas es bastante alta. Las familias de chaperonas más destacadas 
son las Hsp70 y las Hsp60, cuya actuación en el proceso de 
plegamiento proteico es secuencial. Las chaperonas promueven 
el plegamiento de las proteínas nacientes y además dirigen el 
replegamiento de la proteína parcialmente desnaturalizada 
por situaciones o maniobras agresivas. Si el replegamiento ya 
es imposible, las chaperonas promueven la degradación de la 
proteína afectada.
25.6. FACTORES REGULADORES 
DE LA TRADUCCIÓN
Como es de esperar, los mecanismos que controlan la traducción 
genética en los seres eucariotas son bastante más complejos que 
en los procariotas. En las células eucariotas, no obstante, quedan 
muchos aspectos por resolver, aunque existe consenso sobre una 
serie de factores bastante bien establecidos y aceptados.
Uno de los puntos de control de la traducción reside en el 
hecho de ser un mecanismo compartimentado y de la necesidad 
de la translocación del mRNA, desde el núcleo hacia el citoplas-
ma. De hecho, el transporte desde el núcleo y la estabilidad del 
mRNA en el citoplasma son aspectos de gran importancia. Este 
fenómeno es selectivo para aquellas moléculas de mRNA que 
son finalmente traducidas a proteínas y excluye a las secuencias 
intrónicas de la molécula.
No todos los mRNA producidos en el interior del núcleo 
son exportados hacia el citoplasma. El proceso está controla-
do y también es costoso desde el punto de vista energético, y 
requiere la presencia de una caperuza en 59 y una cola Poli A 
en 39 en el mRNA. En el control de la traducción intervienen 
proteínas represoras que bloquean este mecanismo al unirse 
a regiones específicas del mRNA, generalmente próximas a la 
región 59 y que se conocen como elementos de respuesta a un 
determinado factor. Un ejemplo muy representativo es el que 
se da cuando aumenta la concentración de hierro en el hepa-
tocito y se produce la liberación de la proteína que reprime la 
traducción del mRNA de la ferritina. Al liberarse esta proteína 
inhibidora se activa la síntesis de ferritina encargada de unirse 
al metal evitando así su acúmulo intratisular y la generación 
de lesiones por acúmulo de radicales libres hidroxilo (–OH) 
inductores del estrés oxidativo. Otras situaciones estresantes 
o agudas, como los golpes de calor, las infecciones víricas o la 
ausencia de factores de crecimiento activan la fosforilación del 
factor eIF-2, y como consecuencia, disminuye la traducción 
de determinadas proteínas mientras otras se ven estimuladas.
RESUMEN
1. El código genético guarda una información de ex­
traordinario valor biológico, cifrada en la secuencia 
nucleotídica del DNA como dogma universal de los 
seres vivos.
2. En el proceso de la transmisión genética, el mensaje 
codificado en el DNA se transforma en un transcrito 
de mRNA como paso previo de la traducción de un 
lenguaje en clave de nucleótidos a una secuencia de 
aminoácidos que conforman una cadena polipeptí­
dica.
3. En el proceso de iniciación, elongación y terminación 
de la síntesis de proteínas intervienen numerosos facto­
res proteicos y coenzimáticos, y tiene lugar el consumo 
de energía en forma de ATP.
4. Durante la traducción, el mRNA es procesado por las 
subunidades ribosómicas para la lectura de la secuencia 
de codones que definen el orden de llegada de los dis­
tintos aminoacil­tRNA al lugar diseñado para el es­
tablecimiento del enlace peptídico.
5. Una vez finalizada la síntesis de una proteína, su es­
tructura primaria experimenta diversas modificaciones 
postraduccionales que definirán su destino y función 
biológica.
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AUTOEVALUACIÓN
1. Se dice del código genético que es parcialmente 
degenerado. ¿Cuál es el significado 
de esta característica?
a. No existe una estrecha relación entre el mensaje genético y la 
estructura primaria de proteínas.
b. La iniciación de la traducción del mensaje es ambigua y aleatoria.
c. La mayoría de los aminoácidos están codificados por varios co-
dones.
d. Un solo codón puede codificar para varios aminoácidos.
e. Las señales de identificación de los aminoácidos en el proceso de 
la traducción difiere de unas especies a otras.
Correcta: c. Esto significa que un mismo aminoácidopuede estar 
codificado por varios codones diferentes. Esta propiedad del código 
genético se conoce como degeneración.
2. De los siguientes procesos de transformación, 
indique el que se refiere a la traducción.
a. DNA a RNA.
b. Proteína a RNA.
c. RNA a proteína.
d. Aminoácido a RNA.
e. RNA a DNA.
Correcta: c. La transmisión de la información genética comprende 
varias etapas que traducen el mensaje codificado en la estructura 
del DNA en una secuencia polipetídica. El DNA produce una copia 
de su cadena en forma de RNA, proceso que se conoce como trans-
cripción. A continuación la secuencia de nucleóticos de éste se 
traduce en una secuencia de aminoácidos que forman las proteínas 
mediante el proceso conocido como traducción.
3. Uno los siguientes componentes no forman 
parte del complejo de preiniciación 
43S en la traducción del mRNA:
a. met-tRNA.
b. Subunidad ribosómica 40S.
c. Complejo binario GTP-eIF-2.
d. mRNA.
e. eIF3-eIF1A.
Correcta: d. La iniciación de la síntesis proteica requiere que los 
ribosomas se disocien en sus subunidades 40S y 60S. Esta disociación 
es mantenida por los factores eIF3 y eIF1A. En una primera etapa, el 
GTP se une a eIF2 que posteriormente se une a al met-tRNA cons-
tituyendo el complejo ternario encargado de unirse a la subunidad 
40S y formar así el complejo de preinicio 43S. La unión del mRNA 
tiene lugar con posterioridad a la formación de este complejo.
4. ¿Que consecuencia tiene la fosforilación del factor 
de iniciación eIF-2?
a. Activación de su función catalizadora.
b. Unión a la subunidad ribosómica 43S.
c. Inhibición de la formación del complejo de preinicio 43S y blo-
queo de la síntesis de proteína.
d. Reagrupación de las subunidades 40 y 60S.
e. Identificación del codón AUG de iniciación.
Correcta: c. El factor de iniciación eIF-2 está formado por tres su-
bunidades a, b y g. Cuatro proteinquinasas conocidas como HCR, 
PKR, PERK y GCN2 se encargan de su fosforilación en un residuo de 
serina en la posición 51 de la cadena polipeptídica. Al fosforilarse 
eIF-2 evita la formación del complejo de preinicio 43S y por lo tanto 
se inhibe la síntesis de proteínas.
5. El orden de llegada de los aminoacil-tRNA al sitio A 
en el ribosoma lo predice:
a. La secuencia nucleotídica del DNA.
b. La subunidad ribosómica 60S.
c. El factor de iniciación eIF-4.
d. La secuencia de codones en el mRNA.
e. Las distintas aminoacil-tRNA sintetasas.
Correcta: d. En el complejo ribosómico 80S existen tres lugares de 
interacción conocidos como sitio A, para la unión del aminoacil-tRNA 
entrante, el E, para el t-RNA saliente y el P donde se sitúa el peptidil-
tRNA. Estos están situados sobre tripletes cambiantes a medida que 
la maquinaria ribosómica se desplaza a lo largo de la cadena de 
mRNA en sentido 59 a 39. La secuencia de la cadena polipeptídica 
en la etapa de elongación viene determinada por el orden de los 
codones que quedan al descubierto en el sitio A del mRNA.