Jacques Monod - El azar y la necesidad

Fig. 5. Representación esquemática de los pliegues de la cadena peptídica en la molécula de papaína.

J. Drenth, J. N. Jansonius, R. Koekoek, H. M. Swen y B. G. Wolthers, «Nature», 218, págs. 929-932 (1968).

. Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas que resultan de la polimerización lineal de cuerpos llamados «nucleótidos». Éstos están constituidos por la asociación de un azúcar con una base nitrogenada por una parte, y con un radical fosforilo por otra. La polimerización tiene lugar por mediación de los grupos fosforilos que asocian cada residuo de azúcar al precedente y al siguiente, formando así una cadena «polinucleotídica».

En el ADN (ácido desoxirribonucleico) se encuentran cuatro nucleótidos que difieren por la estructura de la base nitrogenada constituyente. Estas cuatro bases, llamadas adenina, guanina, citosina y timina, se nombran en general A, G, C y T. Son las letras del alfabeto genético. Por razones estéricas, la adenina (A) en el ADN tiende a formar espontáneamente una asociación no covalente (ver cap. 3, Uniones covalentes y no covalentes) con la timina (T) mientras que la guanina (G) se asocia con la citosina (C).

El ADN está constituido por dos fibras polinucleotídicas asociadas por mediación de estas uniones no covalentes específicas. En la doble fibra, A de una fibra está asociada a T de otra, G a C; T a A y C a G. Las dos fibras son pues complementarias.

Esta estructura está esquemáticamente representada por la figura que viene a continuación, donde los pentágonos simbolizan los radicales de azúcar, los círculos negros los átomos de fósforo que aseguran la continuidad de cada una de las dos cadenas, mientras que los cuadrados A, T, G, C representan las bases emparejadas por pares (A-T; G-C; T-A; C-G) gracias a interacciones no covalentes, indicadas en punteado. La estructura puede componerse de todas las secuencias posibles de pares. No está limitada en cuanto a su longitud.

La replicación de esta molécula procede por separación de las dos fibras, seguida por la reconstitución, nucleótido a nucleótido, de las dos complementarias, lo que se puede representar, con notación simplificada y limitándonos a cuatro pares, del modo indicado en la siguiente figura.

Cada una de las dos moléculas así sintetizadas contiene una de las fibras de la molécula madre y una fibra nueva formada por emparejamiento específico, nucleótido. Estas dos moléculas son idénticas entre sí y también a la molécula madre. Así es el mecanismo, muy simple en su principio, de la invariancia replicativa.

Las mutaciones resultan de los diversos tipos de accidentes que pueden afectar a este mecanismo microscópico. Hoy en día se comprende bastante bien el mecanismo químico de algunos de ellos. Por ejemplo, la sustitución de un par de nucleótidos por otro es debida al hecho de que las bases nitrogenadas pueden, además de su estado «normal», adoptar excepcional y transitoriamente una forma tautomérica en la que la capacidad de emparejamiento específico de la base está en cierto modo «invertido» (por ejemplo la base C, en la forma «excepcional», se empareja con A y no con G). Se conocen agentes químicos que aumentan considerablemente la probabilidad, es decir la frecuencia, de estos emparejamientos «ilícitos». Estos agentes son poderosos «mutágenos».

Otros agentes químicos, capaces de insertarse entre los nucleótidos en la fibra de ADN, la deforman y favorecen así los accidentes tales como la eliminación o la adición de uno o varios nucleótidos.

En fin, las radiaciones ionizantes (rayos X y rayos cósmicos) provocan especialmente diversos tipos de eliminaciones o de «mástiques».

. El código genético

La estructura y las propiedades de una proteína están definidas por la secuencia (el orden lineal) de los radicales aminoácidos en el polipéptido (cf. cap. 5, Formación de las estructuras globulares). Esta secuencia está determinada por la de los nucleótidos en un segmento de fibra del ADN. El código genético (sensu stricto) es la regla que asocia, a una secuencia polinucleotídica dada, una secuencia polipeptídica.

Como hay 20 residuos aminoácidos a especificar y sólo 4 «letras» (4 nucleótidos) en el alfabeto del ADN, son precisos varios nucleótidos para especificar un aminoácido. El código, de hecho, es a «tripletes»: cada aminoácido está especificado por una secuencia de tres nucleótidos. Las correspondencias están dadas en la tabla 2.

Es preciso notar en primer lugar que la maquinaria de la traducción no utiliza directamente las secuencias nucleotídicas del ADN, sino la «transcripción» de una de las dos fibras a un polinucleótido, llamado «ácido ribonucleico mensajero» (ARN mensajero). Los polinucleótidos del ARN difieren de los del ADN por algunos detalles de estructura, principalmente por la sustitución de la base timina (T) por la base