El ADN de las células eucariotas presenta intrones y exones.
a) ¿Qué significan cada uno de estos conceptos? [0,4 puntos]
b) ¿Qué consecuencias tiene su existencia en la transcripción y traducción del ADN? [0,4 puntos]
c) ¿Cómo es la estructura de los genes en el ADN de las células procariotas? [0,2 puntos]
Los genes eucariotas no tienen su información dispuesta de forma continua, sino fragmentada en dos tipos de secuencias que se alternan.
Los exones son los fragmentos que permanecen en el ARN mensajero maduro y que, por tanto, se expresan: en un gen que codifica una proteína, son los que llevan la información que acabará traducida en aminoácidos.
Los intrones son los fragmentos intercalados entre los exones que se transcriben junto con ellos pero que se eliminan del transcrito durante la maduración y no llegan a traducirse. En muchos genes ocupan bastante más longitud que los exones.
En la transcripción, la consecuencia es que lo que se obtiene no es directamente un ARN mensajero utilizable, sino un transcrito primario o pre-ARNm que contiene intrones y exones y que no puede traducirse tal cual. Hace falta un paso intermedio, la maduración, que ocurre en el núcleo y que comprende la adición de la caperuza en el extremo
, la de la cola de poli-A en el
y, sobre todo, el corte y empalme o splicing: el espliceosoma reconoce las señales de los extremos de cada intrón —GU y AG—, lo corta, lo libera en forma de lazo y empalma los exones entre sí.
En la traducción, la consecuencia es que esta queda separada de la transcripción en el espacio y en el tiempo: el mensajero maduro ha de atravesar los poros nucleares y solo entonces se traduce en los ribosomas del citoplasma. Los eucariotas no pueden, por tanto, acoplar ambos procesos como hacen las bacterias.
Pero la consecuencia más importante es positiva: el empalme alternativo. Como no siempre se conservan los mismos exones, un solo gen puede dar varios ARN mensajeros maduros distintos y, al traducirse, varias proteínas diferentes según el tejido, el momento del desarrollo o la señal recibida. Es una de las razones de que el número de proteínas de un organismo supere con mucho al de sus genes.
Los genes procariotas son continuos: carecen de intrones, de modo que el ARN mensajero no necesita madurar y puede traducirse mientras se está transcribiendo. De ahí el acoplamiento entre transcripción y traducción propio de las bacterias.
Además, sus genes suelen agruparse en operones: conjuntos de genes de una misma ruta metabólica que comparten un solo promotor y se transcriben juntos en un único ARN mensajero policistrónico, lo que permite regularlos en bloque. El operón lactosa es el ejemplo clásico.
En conjunto, el genoma procariota es mucho más compacto: casi todo él codifica, apenas hay secuencias repetidas y no hay ADN sobrante.