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La información genética de una célula está contenida en su ADN, el cual contiene la información necesaria para crear miles de moléculas diferentes y, con ello, conformar un individuo completo.
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Un organismo procariótico, como una bacteria, consta de millones de nucleótidos, en tanto que uno eucariótico, como el ser humano, de varios billones. A pesar de contener toda esa información, la célula sólo expresa una fracción de sus genes, lo que le otorga un fenotipo característico. Así, cada uno de los 10 000 tipos de células que constituyen los organismos multicelulares expresan genes diferentes.
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Aunque los diversos tipos de células en un organismo multicelular contienen la misma información genética, su estructura y función difieren ampliamente. Una neurona y un linfocito, por ejemplo, son muy diferentes, por lo que es difícil pensar que estas dos células contienen el mismo genoma como sucede en realidad. Por esta razón, se creía que los genes se perdían cuando las células se diferenciaban. Ahora se sabe que las células de un organismo multicelular son distintas porque sintetizan diferentes ARN mensajeros (ARNm) y, por ende, diferentes proteínas a partir del mismo genoma.
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Regulación de la expresión génica
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Uno de los principios fundamentales de la biología celular es que la actividad y las propiedades de cada célula están determinadas por las proteínas que contienen. Pero, ¿qué determina los tipos y la cantidad de proteínas que se encuentran en una célula? ¿Qué determina la frecuencia con que se traducen los ARNm y la estabilidad de las proteínas?
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El término expresión génica se refiere al proceso mediante el cual la información codificada en un gen se transcribe en uno o varios ARN funcionales. La expresión de un gen se inicia con el proceso de transcripción controlado por proteínas denominadas factores transcripcionales, regulados por señales recibidas por las células, y concluye con la producción de un ARN funcional y, posteriormente, en el caso de los ARNm, con la traducción de una proteína madura y activa. Los factores transcripcionales son proteínas de unión al ADN que reconocen una secuencia específica y se requieren para el encendido y apagado de los genes. La expresión de un gen se regula en diferentes niveles, desde su inicio hasta su terminación.
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Niveles de control de la expresión génica
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Los niveles del control de la expresión de un gen son los siguientes:
Pretranscripción.
Transcripción.
Procesamiento del tránscrito primario de ARN.
Transporte del ARNm al citoplasma.
Traducción del ARNm.
Degradación del ARNm.
Modificaciones postraduccionales.
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Nivel pretranscripcional
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La estructura de los genes cambia cuando van a ser transcritos; un cambio conformacional en la cromatina es el primer paso en la expresión génica. En el núcleo de una célula eucariota, el ADN se encuentra enrollado alrededor de octámeros de histonas para formar los nucleosomas, lo que impide la transcripción de ...