CÓDIGO GENÉTICO

El código genético es el conjunto de reglas que define cómo se traduce una secuencia de nucleótidos en el ARN a una secuencia de aminoácidos en una proteína. El código es común a todos los seres vivos (aunque hay pequeñas variaciones), lo cual demuestra que ha tenido un origen único o universal, al menos en el contexto de nuestro planeta.

El código define la relación entre cada secuencia de tres nucleótidos, llamada codón, y cada aminoácido.

La secuencia del material genético se compone de cuatro bases nitrogenadas distintas, que tienen una representación mediante letras en el código genético: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina(C) en el ARN.

Debido a esto, el número de codones posibles es 64,​de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, AUG) y los tres restantes son sitios de parada (UAA, llamado ocre; UAG, llamado ámbar; UGA, llamado ópalo).​ La secuencia de codones determina la secuencia de aminoácidos en una proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específicas.

EXPRESIÓN GENÉTICA

La expresión génica es el proceso por medio del cual todos los microorganismos procariotas y células eucariotas transforman la información codificada por los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo, funcionamiento y reproducción con otros organismos. La expresión génica es clave para la creación de un fenotipo.

En todos los organismos el contenido del ADN de todas sus células (salvo en los gametos) es esencialmente idéntico. Esto quiere decir que contienen toda la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas. Pero no todos los genes se expresan al mismo tiempo ni en todas las células.

Exceptuando a los genes constitutivos (genes que se expresan en todas las células del organismo y codifican proteínas que son esenciales para su funcionamiento general) todos los demás genes se expresan o no dependiendo de la función de la célula en un tejido particular. Por ejemplo, genes que codifican proteínas responsables del transporte axonal se expresan en neuronas pero no en linfocitos en donde se expresan genes responsables de la respuesta inmune. También existe especificidad temporal, esto quiere decir que los diferentes genes en una célula se encienden o se apagan en diferentes momentos de la vida de un organismo. Además, la regulación de los genes varía según las funciones de estos.

REGULACIÓN GENÉTICA

Una red de regulación génica o red de regulación genética (GRN) es una colección de segmentos de ADNen una célula que interactúan entre sí (indirectamente a través de su ARN y productos de expresión de proteínas) y con otras sustancias en la célula, con lo que regulan las tasas a las que los genes de la red se transcriben en ARNm. En general, cada molécula de ARNm va a construir una proteína específica (o un conjunto de proteínas). En algunos casos, esta proteína será estructural, y se acumulará en la pared celular o dentro de la célula para darle propiedades estructurales particulares. En otros casos, la proteína será una enzima, una micro-máquina que cataliza una determinada reacción, como el catabolismo de una fuente de alimento o una toxina. Algunas proteínas, aunque sólo sirven para activar otros genes, son los factores de transcripción, que son los principales actores en las redes de regulación o cascadas. Al unirse a la región promotora, ubicada en el comienzo de otros genes, los activan, iniciando la producción de otra proteína, y así sucesivamente. Algunos factores de transcripción son inhibidores.

En los organismos unicelulares las redes reguladoras responden al entorno exterior, optimizando la célula en un momento dado para la supervivencia en este entorno. Así, una célula de levadura, encontrándose en una solución de azúcar, activará los genes para hacer enzimas que transforman el azúcar en alcohol.​Este proceso, que asociamos con la vinificación, es como la célula de levadura «se gana la vida», ganando energía para multiplicarse, lo cual bajo circunstancias normales, mejoraría sus perspectivas de supervivencia.

En los animales multicelulares el mismo principio se ha puesto al servicio de la cascada de genes que controlan la forma del cuerpo.​Cada vez que una célula se divide, dos células resultan que, aunque contienen el mismo genoma en su totalidad, pueden diferir en cuales genes se activan y producen proteínas. A veces un 'ciclo de realimentación autosostenible' se asegura de que una célula mantiene su identidad y la hereda. Menos se entiende el mecanismo de epigenética por el cual la modificación de la cromatina puede proporcionar memoria celular bloqueando o permitiendo la transcripción. Una característica importante de los animales multicelulares es el uso de gradientes de morfógeno, los que en efecto proporcionan un sistema de posicionamiento que le dice a una célula donde está en el cuerpo y, por lo tanto, en qué tipo de célula convertirse. Un gen que es activado en una célula puede hacer un producto que sale de ésta y se difunde a través de las células adyacentes, entrando en ellas y activando genes sólo cuando está presente por encima de un umbral determinado. Estas células son así inducidas a un nuevo destino, e incluso puede generar otros morfógenos que señalizan a la célula original. Sobre largas distancias los morfógenos pueden utilizar el proceso activo de transducción de señales. Tal señalización controla la embriogénesis, la construcción de un plan corporal desde el principio a través de una serie de pasos secuenciales. También mantiene el control de los cuerpos de los adultos a través de procesos realimentados, y la pérdida de tal realimentación como consecuencia de una mutación puede ser responsable de la proliferación de células que se ve en el cáncer. En paralelo con este proceso de construcción de la estructura, la cascada de genes activa los genes que producen proteínas estructurales que dan a cada célula las propiedades físicas que ésta necesita. Se ha sugerido que, debido a que las interacciones moleculares biológicas son intrínsecamente estocásticas, las redes de genes son el resultado de los procesos celulares y no su causa (es decir, darwinismo celular). Sin embargo, la evidencia experimental reciente ha favorecido el punto de vista del atractor de los destinos de la célula.