cuadernillo 7

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Índice
Coordinación:
Silvia Márquez
Autores: 
Silvia Márquez
Viviana Sabbatino
Andrea Lassalle
Colaboradores: 
Ingrid Römer
Gladys Gálvez
Bernice Libedinsky
Lionel Valenzuela Perez
Hernán Sala
7
Diseño y compaginación: Julio Mendez
© Editorial CCC Educando
Av. Warnes 2361/5 (1417)
Capital Federal
Con una tirada 500 ejemplares
Impreso en Argentina
Queda hecho el deposito que previene 
la ley 11.723
ISBN: 978-950-807-034-0
No se permite la reproduccion total o parcial
de este libro, ni su almacenamiento en un
sistema informatico, ni su transmision en 
cualquier forma o por cualquier medio,
electronico, mecanico, fotocopia, u otros
metodos, sin el permiso previo del editor.
Biología celular 7 : organización de genoma / Márquez, Silvia ... [et al.]. - 1a 
 ed . - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : C.C.C Editorial Educando, 2017. 
 88 p. ; 22 x 17 cm. 
 ISBN 978-950-807-034-0 
1. Biología Celular. I. Márquez, Silvia,
CDD 571.6
.
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Presentación
 
La presente colección de “Introducción a la Biología celular y molecular” ha sido elaborada 
por cada uno de los profesores coordinadores del Departamento de Ciencias Biológicas, con sus 
respectivos equipos docentes. 
Sobre la base de un grupo de trabajo interdisciplinario, con amplia experiencia en la enseñanza, 
en la investigación científica y educativa y, en la particular intersección entre la Escuela Secundaria 
y la Universidad, se genera la necesidad de brindar un material de lectura adaptado al perfil de los 
estudiantes que ingresan al CBC, con una mirada puesta en los conocimientos y habilidades inte-
lectuales, necesarios para afrontar la demanda de las futuras carreras, en cada una de las facultades.
La Biología celular y molecular contemporánea se caracteriza por atravesar un período de enor-
me crecimiento tanto en los métodos, como en las técnicas y resultados que requieren de una ac-
tualización adecuada, que permita ese tránsito entre la formación recibida en la escuela secundaria 
y los primeros tramos del ciclo profesional.
Por ello, presentamos esta segunda edición que recoge la experiencia obtenida con la edición 
anterior, las sugerencias de alumnos y colegas, y que ofrece la posibilidad de despertar en el alumno 
el interés por saber y de impulsarlo a esforzarse para lograr un aprendizaje profundo.
En esta oportunidad, contamos con la invalorable colaboración de la Lic. Adriana Schnek que 
con mucha habilidad y profesionalismo asumió el rol de revisora y editora. También nuestro agra-
decimiento a Adriana García que coordinó las ilustraciones efectuadas por Eduardo de Navarrete 
y David Gonzalez Márquez, que tanto ayudan a la comprensión de los distintos temas. 
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 Parte I - NÚCLEO CELULAR
Índice 
INTRODUCCIÓN 6
1. ORIGEN DEL NÚCLEO 7
2. ESTRUCTURA DEL NÚCLEO 8
2.1 Envoltura nuclear 8
2.2 Lámina nuclear 9
2.3 Complejo del poro nuclear (CPN) 10
2.4 Transporte a través del complejo del poro nuclear 11
3. ORGANIZACIÓN INTERNA DEL NÚCLEO 15
3.1 Matriz nuclear 15
3.2 Cromosomas y cromatina 15
3.3 Niveles de condensación de la cromatina 18
3.4 El nucléolo 21
4. EL CROMOSOMA EUCARIOTA 22
4.1 Cariotipo humano 26
4.2 Conceptos de diploidia y haploidia 26
4.3 Determinación cromosómica del sexo 29
4.3.1 Mecanismo de la inactivación del cromosoma X 29
4.4 Euploidias y aneuploidias 32
BIBLIOGRAFÍA 34
 Parte II - NATURALEZA MOLECULAR DEL
GEN Y DEL GENOMA
1. GENOMA 35
2. EL PROCESO DE TRANSCRIPCIÓN 38
2.1 Transcripción en procariotas 40
2.2 Transcripción en eucariotas 41
3. EL CÓDIGO GENÉTICO 42
3.1 Excepciones a la universalidad del código y mensajes solapados 45
4. LA “MAQUINARIA” TRADUCCIONAL 46
4.1 ARNm (mensajero) 46
.
4.1.1 ARNm eucariota 46
4.1.2 ARNm procariota 48
4.2 ARNt (tranferencia) 49
4.3 ARNr (ribosómico) 50
4.4 Los ARN pequeños 52
5. EL PROCESO DE LA TRADUCCIÓN O SÍNTESIS PROTEICA 53
5.1 Activación de los aminoácidos o aminoacilación 53
5.2 Traducción del ARNm 55
5.2.1 Iniciación de la traducción 55
5.2.2 Elongación de la cadena polipeptídica 56
5.2.3 Terminación de la síntesis proteica 57
5.2.4 El costo energético de la síntesis proteica 58
5.3 Polirribosomas 58
5.4 Diferencias en la traducción en procariotas y eucariotas 60
6. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA 61
6.1 Regulación en procariotas 61
6.1.1 El operón lac 61
6.1.2 El operón triptófano 64
6.2 Regulación en eucariotas 65
7. ESTABILIDAD DEL GENOMA 75
7.1 Mecanismos que introducen variaciones en el genoma: mutaciones 76
BIBLIOGRAFÍA 80
.
Parte I Núcleo celular
6
Parte I - NÚCLEO CELULAR
Introducción
El núcleo es la estructura más destacada de la célula eucariota. De hecho, el término eucariota significa
“núcleo verdadero.” En él se almacena casi todo el ADN de la célula, que constituye el genoma, base de da-
tos de toda la información genética de un organismo. El núcleo es por lo tanto el depósito de la información 
genética de la célula y el centro de control de la expresión del material genético. Esto significa que la esencia 
misma de la célula eucariota es su núcleo rodeado por una envoltura de membrana, que recluye las dos activi-
dades principales del genoma, replicación y transcripción del resto del metabolismo celular.
El núcleo, una estructura de 6 a 8 µm, es visible al microscopio óptico, al igual que muchas de sus estruc-
turas internas (Fig. 1). Está limitado por una cubierta doble, la envoltura nuclear, formada por cisternas pro-
venientes del sistema de endomembranas. Esta envoltura está perforada por poros nucleares, cuyo número es 
mayor en las células con mayor actividad metabólica. A través de ellos, se movilizan proteínas y ARN entre el 
núcleo y el citosol. La membrana interna de la envoltura nuclear está recubierta por una red proteica llamada 
lámina nuclear, que aporta estabilidad al núcleo. La aparición de la envoltura nuclear en organismos euca-
riotas posibilitó la separación espacial de los procesos genéticos principales, como la replicación del ADN y 
la síntesis de ARN; además el ARNm se modifica dentro del núcleo antes de ser traducido en los ribosomas. 
Estas modificaciones no ocurren en los procariontes, ya que al no tener envoltura, a medida que la ARN 
polimerasa sintetiza el ARN, simultáneamente el extremo 5’ se une al ribosoma y comienza la traducción. 
Dentro del núcleo, es posible reconocer zonas ocupadas por la cromatina, un complejo de ADN y proteí-
nas de unión al ADN, llamadas histonas. En la mayoría de las células se distinguen dos tipos de cromatina, la 
eucromatina, que se tiñe débilmente, y la heterocromatina, más densa e intensamente teñida. 
En el núcleo se sintetiza el ARN, cuyos tipos se encuentran dispersos en diferentes localizaciones, es-
pecialmente concentrados en una región más densa, el nucléolo, donde se ensamblan los ribosomas. En el 
nucléolo convergen regiones especializadas de la cromatina llamadas regiones organizadoras nucleolares 
(NOR). 
Cromatina
Nucléolo
Nucleoplasma
Poros nucleares
Ribosomas
Membrana nuclear
externa
Membrana nuclear
interna
Lámina nuclear
Espacio perinuclear
Fig. 1. Esquema del núcleo interfásico.
.
Biología Celular
7
La imagen del núcleo representada en la Fig. 1 corresponde a una célula en interfase, el período entre 
dos divisiones celulares, caracterizado por una intensa actividad metabólica. Durante la interfase, la célula 
transcribe la información genética y de esta manera se expresa (síntesis de ARNs). También en esta etapa, 
duplica su ADN, preparándose para la división celular. Cuando la célula se divide, la organización del núcleo 
cambia de manera evidente. La cromatina se compacta y se visualiza como un número de hebras separadas, 
llamadas cromosomas (46 en las células humanas). Al mismo tiempo, se dispersa el nucléolo y la envoltura 
nuclear se fragmenta. Al término de la división, estos reordenamientos estructurales se invierten y el núcleo 
recobra su morfología. 
En este Fascículo describiremos: 
• el núcleo interfásico, 
• las hipótesis sobre su origen, 
• nosadentraremos en el conocimiento de cada uno de sus componentes, 
• describiremos la comunicación e intercambio con el citosol y 
• cómo una estructura como el núcleo puede desensamblarse y rearmarse. 
También desarrollaremos cómo se mantienen ordenados todos los cromosomas durante la interfase, y 
cuál es el papel que juegan en este proceso unas pequeñas proteínas básicas llamadas histonas. Por último, 
describiremos los cromosomas y en qué consiste el estudio de cariotipo y su valor diagnóstico.
1. Origen del núcleo
El origen del núcleo es un tema controversial, que dio pie a más de una explicación. La más aceptada, 
indica que éste se formó por la invaginación de la membrana plasmática al igual que los orgánulos membra-
nosos del sistema de endomembranas (Fig. 2), mientras que mitocondrias y cloroplastos se originaron por 
un mecanismo conocido como endosimbiosis seriada, propuesta por la microbióloga estadounidense Lynn 
Margulis (1938-2011). 
Margulis explica también el origen del núcleo a través de su teoría de la endosimbiosis seriada, según la 
cual el núcleo es la primera adquisición en una serie de eventos sucesivos. La fusión de dos bacterias (posible-
mente una arqueofermentadora y una espiroqueta) dio origen al primer eucarionte unicelular y ancestro único 
de todos los pluricelulares. En esta primera célula nucleada el ADN quedó confinado en un espacio separado
por una membrana del resto de la célula. 
ADN
Procariota ancestral
Ribosomas
unidos a la
membrana
Polirribosomas
Poro nuclear
Núcleo
Eucariota unicelular ancestral
Retículo
endoplasmático
Fig. 2. Esquema hipotético del origen del núcleo y del sistema de endomembranas por invaginación de la 
membrana celular.
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Parte I Núcleo celular
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2. Estructura del núcleo
2.1 Envoltura nuclear 
La envoltura nuclear (EN) es una doble membrana que encierra el genoma nuclear en las células eu-
cariotas. Es un derivado del sistema de endomembranas, que contiene un gran número de proteínas propias. 
Estas proteínas participan en la organización de la cromatina y la regulación de la expresión genética. Aunque 
la membrana nuclear hace posible la expresión de los genes, al confinarlos y protegerlos de las enzimas, 
se convierte en un obstáculo para la división celular. Sin embargo, la membrana nuclear se desensambla al 
inicio de la división y se reorganiza al 
final de dicho proceso, lo cual posibilita 
la interacción entre el huso mitótico y 
la cromatina. 
La microscopía electrónica eviden-
ció que la EN es doble, continuándose 
con el retículo endoplasmático (Fig. 
3). Esta envoltura está formada por dos 
membranas concéntricas interrumpidas 
por estructuras proteicas denominadas 
complejos de poro nuclear (CPN) y por 
la lámina nuclear, estructura proteica 
densa, unida a la membrana interna de 
la EN. 
Las membranas delimitan un espa-
cio de 20 a 40 nm, el espacio o cisterna 
perinuclear. La membrana externa, en 
contacto con el citoplasma, tiene ribo-
somas adheridos, que sintetizan las pro-
teínas que se vuelcan al espacio perinu-
clear. El espacio perinuclear se continúa con el lumen del RE. Varias proteínas integrales de esta membrana se 
unen a la actina y a filamentos intermedios de citoesqueleto, anclando el núcleo dentro de la célula y al mismo 
tiempo proporcionando un mecanismo para los movimientos nucleares. 
Tanto la membrana externa como la interna presentan proteínas específicas que no se encuentran en los 
otros componentes del sistema de endomembranas (Fig. 4 y Fig. 5). Estas pueden ser agrupadas de acuerdo 
a su localización en: 
1) proteínas del poro nuclear o nucleoporinas, 
2) proteínas integrales de la membrana externa, 
3) proteínas integrales de la membrana interna,
4) proteínas de la lámina nuclear. 
Fig. 3. Microfotografía electrónica de la envoltura nuclear. 
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Biología Celular
9
El primer grupo está representado por las nucleoporinas, que forman el 70% de los poros nucleares. El 
segundo grupo está conformado por las proteínas integrales de la membrana externa de la EN, como la nes-
prina, que permite la interacción del núcleo con los filamentos de actina, manteniendo la posición del núcleo 
dentro de la célula. Un tercer grupo está constituido por las proteínas integrales de la membrana interna de la 
EN, que anclan la lámina nuclear a la membrana interna. Las proteínas integrales de la membrana externa e 
interna establecen puentes cruzados en el espacio perinuclear.
El último grupo de proteínas de la EN es el que constituye la lámina nuclear.
2.2 Lámina nuclear
La lámina nuclear soporta las estructuras del núcleo. Es una malla densa y delgada de fibras que recubre 
la superficie interna de la EN proporcionando resistencia mecánica al núcleo, lo cual resulta crucial para su 
estabilidad, el espaciamiento de los CPN y la organización de la cromatina. 
La lámina nuclear es de aproximadamente 10-40 nm de espesor y se construye a partir de filamentos
intermedios llamados laminas1 de tipo A (lamina A y lamina C) y de tipo B (lamina B). Ambos tipos son 
codificados por diferentes genes. Las laminas A y C contactan con la cromatina; la lamina B, en cambio, 
interacciona con la membrana nuclear interna. La fosforilación de las laminas provoca el desensamble de la 
lámina nuclear y la desintegración de la EN al inicio de la división celular, cambio que permite el encuentro 
de los cromosomas con los microtúbulos.
Las mutaciones del gen de la lamina tipo A es responsable de un grupo de enfermedades llamadas lami-
nopatías que afectan principalmente a los tejidos de origen mesodérmico. 
1 Se denominan laminas (sin acentuación) a los filamentos intermedios que forman la lámina nuclear.
Espacio perinuclear
Núcleo
Citoplasma
Cromatina
Poro nuclear
Lámina
Proteína de anclaje a
la membrana nuclear
50 nm
3
4
1
Fig. 4. Esquema de proteínas de la envoltura nuclear: están representados el grupo 1 
de las nucleoporinas, el grupo 3 de las proteínas de la membrana interna de la envoltu-
ra nuclear y el grupo 4, de la lámina nuclear. 
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Parte I Núcleo celular
10
Laminopatías 
Las alteraciones hereditarias de las laminas nucleares están vinculadas a más de una docena de 
enfermedades en humanos, conocidas como laminopatías. Las laminopatías incluyen varias patolo-
gías relacionados con la atrofia muscular severa o el envejecimiento prematuro. Por ejemplo, una 
mutación de una sola base nitrogenada en la secuencia del gen de la pre-lamina A o progerina, es 
responsable de la Progeria o síndrome de Hutchinson-Gilford, enfermedad sistémica en la que los 
síntomas de la vejez, tales como la pérdida de cabello, la degeneración de la piel, músculo y huesos, 
se suman a los problemas cardiovasculares que causan la muerte en el 75% de los casos antes de los 
15 años. Las células de los individuos que la padecen presentan alteraciones graves en la forma del 
núcleo, aunque no está claro cómo estos cambios nucleares se relacionan con los síntomas de la en-
fermedad. Otras laminopatías son localizadas, como la distrofia muscular de Emery, la lipodistrofia 
y leucodistrofia autosómica dominante.
2.3 Complejo del poro nuclear (CPN)
Una de las características más distintivas de la envoltura nuclear es la presencia de canales especializados 
llamados complejos del poro nuclear. Cada poro es un pequeño canal cilíndrico que se extiende a través de 
ambas membranas de la envoltura nuclear, proporcionando así continuidad entre el citosol y el nucleoplasma 
o jugo nuclear, nombre con el que se conoce el contenido amorfo del núcleo. El número de CPN depende del 
tipo de célula y de su actividad. Un núcleo típico tiene unos 3.000 a 4.000 poros, o alrededor de 10-20 poros/
µm2. En cada poro, las membranas interior y exterior de la envoltura nuclear se fusionan, formando un canal 
recubierto con una intrincada estructura de un conjunto de proteínas llamadas nucleoporinas (Fig. 5). En 
micrografías electrónicas, la característica más llamativa del complejo del poro es su simetría octogonal. ElCPN en su conjunto tiene una forma de rueda acostada, dentro de la envoltura nuclear. Dos anillos paralelos 
formados por ocho subunidades describen el borde de la rueda. Ocho radios se extienden desde los anillos al 
centro de la rueda, demarcando un canal central. Este canal central delimitado se denomina transportador, por 
participar en el movimiento de macromoléculas a través del CPN. A partir de los anillos, se extienden fibras
hacia el citosol, las fibras citoplasmáticas, como hacia el nucleoplasma. Estas últimas convergen formando 
una canasta o cesta nuclear.
Filamento
Columna
Anillo
externo
Anillo
interno
Canasta nuclear
Nucleoporina
Proteína
de anclaje Proteínaradial
Filamento
Fig. 5. Esquema del complejo del poro nuclear.
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Biología Celular
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2.4 Transporte a través del complejo del poro nuclear
Las moléculas entran al núcleo y salen exclusivamente a través de los complejos del poro nuclear. Pro-
bablemente, la presencia de una barrera que impide salir a los cromosomas y evita la entrada de organelas 
como las mitocondrias, ribosomas, lisosomas, y los microtúbulos es favorable para toda la actividad celular. 
Por ejemplo, la envoltura nuclear protege los ARN recién sintetizados evitando la degradación enzimática 
antes de que hayan completado su procesamiento. La presencia de la envoltura nuclear implica que todas 
las enzimas y otras proteínas que participan en la replicación y transcripción del ADN en el núcleo son 
importadas desde el citoplasma, y todas las moléculas de ARN y subunidades ribosómicas necesarias para 
la síntesis de proteínas en el citoplasma, se exportan desde el núcleo (Fig. 6). 
Para conocer cuánto tráfico tiene lugar a través de los poros nucleares, consideremos el flujo de subu-
nidades ribosómicas del núcleo al citoplasma. Los ribosomas están parcialmente ensamblados en el núcleo, 
como dos subunidades independientes, cada una de las cuales es un complejo de ARN y proteínas. Estas 
subunidades se transportan al citoplasma y, cuando es necesaria la síntesis de ciertas proteínas, se combinan 
formando ribosomas funcionales. Una célula activa de mamífero fácilmente puede sintetizar 20.000 subuni-
dades ribosómicas por minuto. Dicha célula tiene alrededor de 3.000 a 4.000 poros nucleares; así las subuni-
dades ribosómicas deben ser transportadas al citosol a una velocidad de alrededor de 5 a 6 subunidades por 
minuto por poro. El tráfico en la dirección opuesta es aún más intenso. Cuando los cromosomas se replican, 
se requieren histonas en el núcleo. La tasa de importación de histonas es aproximadamente de 100 moléculas 
por minuto por poro. 
Además del intenso tráfico macromolecular, por los poros difunden iones y moléculas pequeñas. La tasa 
de entrada en el núcleo es inversamente proporcional al diámetro de la molécula a transportar. Las moléculas 
mayores de 10 nm de diámetro no ingresan pasivamente. Las moléculas menores se mueven libremente por 
los canales acuosos que rodean externamente al canal central. Una proteína globular con un peso molecular 
de 20.000 Da se equilibra en sólo unos pocos minutos entre el citoplasma y núcleo, pero la mayoría de las 
proteínas, de 60.000 Da o más son apenas capaces de penetrar en el núcleo libremente. Los canales acuosos 
son permeables a los iones y moléculas pequeñas como los ribo y desoxirribonucleótidos requeridos para la 
síntesis de ARN y ADN, pero impiden el tránsito de moléculas de peso molecular mayor a 20.000 Da. 
Muchas proteínas nucleares son grandes, como las enzimas implicadas en la síntesis de ADN y ARN. Es-
tas últimas tienen subunidades con pesos moleculares de más de 100.000 Da, demasiado grandes para circular 
a través de los canales acuosos de 9 nm que rodean al transportador. Las moléculas de ARN mensajero dejan 
el núcleo unidas a proteínas, en forma de complejos de “ribonucleoproteína”. Las subunidades ribosómicas 
también deben ser exportadas al citoplasma luego de ser ensambladas en el núcleo. Un importante cuerpo de 
evidencia sugiere que las macromoléculas y las subunidades ribosómicas son transportadas activamente 
(con gasto de energía) a través del canal central del CPN, como parte de un proceso selectivo. 
El transporte activo a través de los poros nucleares es entonces, un proceso selectivo que requiere de la 
participación de tres tipos de proteínas: las carioferinas, la GTPasa Ran y las proteínas regulatorias. Mientras 
que las carioferinas y Ran se movilizan a través del poro nuclear, las proteínas regulatorias Ran-GEF y Ran–
GAP tienen una distribución asimétrica entre el núcleo y el citoplasma.
Las carioferinas son los receptores para las moléculas a transportar. De acuerdo a la dirección en la que 
transportan la carga, se llaman importinas o exportinas. 
La GTPasa Ran es una pequeña proteína G. Al igual que otras proteínas G, puede tomar dos confor-
maciones alternativas, unida a GTP o unida a GDP. Estas conformaciones determinarán la dirección del 
transporte.
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Parte I Núcleo celular
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ARNr ARNm ARNt
ADN
Replicación
ARNt Polipéptido
RibosomaARNm
Proteína
Transcripción y Procesamiento
de ARNs
Síntesis de proteínas
Núcleo
Citoplasma
Subunidades
ribosomales
Proteínas
ribosomales Proteínas deduplicación de
ADN e histonas
Proteínas para la
transcripción y
procesamiento
de ARNs
Fig. 6. Tráfico núcleo-citoplasma en relación a las funciones del núcleo. 
.
Biología Celular
13
Un mecanismo de transporte singular
 
El mecanismo molecular subyacente en el transporte entre el núcleo/citoplasma y viceversa se 
comprende mejor en el caso de proteínas que ingresan activamente al núcleo. Estas proteínas poseen 
una o más señales de localización nuclear (NLS, acrónimo de nuclear localization signal). La NLS 
está formada por una secuencia de 8-30 aminoácidos de longitud y contiene a menudo prolina, así 
como los aminoácidos básicos lisina y arginina. Este es otro de los muchos ejemplos en los que una 
corta secuencia de aminoácidos orienta una molécula o una partícula a un sitio celular específico. 
Las proteínas con NSL forman un complejo con la importina. El complejo importina/carga con NSL 
atraviesa el canal central del CPN. El complejo, al tomar contacto con las repeticiones FG2 de las 
nucleoporinas, dilata el canal central facilitando el ingreso al núcleo. Al llegar al núcleo, la molé-
cula de importina se asocia con Ran-GTP y se libera la proteína importada. El Ran-GTP unido a la 
importina es transportado de regreso al citoplasma, donde la importina se libera previa hidrólisis 
del Ran-GTP a Ran-GDP. 
La exportación de macromoléculas fuera del núcleo opera por mecanismos similares. La princi-
pal diferencia es que el transporte fuera del núcleo se realiza en el caso de las moléculas de ARNt y 
otros ARN, que se sintetizan en el núcleo. Para exportar el ARN del núcleo al citoplasma éste debe 
unirse a proteínas con señales de exportación (NES), formando ribonucleoproteínas. Las RNP son 
reconocidas por exportinas, formando un complejo con Ran-GTP. Este complejo atraviesa el poro. 
En la cara citoplasmática del poro, se hidroliza el GTP a GDP y se libera la RNP, mientras Ran-GDP 
regresa al núcleo
¿Qué mueve a importinas y exportinas en direcciones diferentes a través del CPN? 
La diferencia en la dirección entre im-
portina y exportina a través del canal cen-
tral depende de la interacción de éstas con 
Ran. Ran se une a GTP en el núcleo y este 
sólo puede ser hidrolizado en el citosol. 
La unión de Ran a GTP dentro del núcleo 
se debe a la actividad de una proteína re-
guladora unida a la cromatina, el factor 
intercambiador de nucleótidos de guanina 
(GEF), que promueve el intercambio de 
GDP por GTP. En contraste, la proteína que 
promueve la hidrólisis del GTP, la proteína 
reguladora Ran-GAP está unida a las repe-
ticiones FG de las nucleoporinas en la cara 
citosólica del CPN. La acción de estas dos 
proteínas (Ran-GEF y Ran-GAP) mantiene 
el gradiente de las dos formas alternativas 
de Ran entre el núcleo y el citoplasma. Esdecir, Ran GTP está en alta concentración 
dentro del núcleo y por lo tanto tiende a sa-
lir y Ran-GDP, está en alta concentración 
2 Repeticiones FG: secuencia rica en fenilalanina y glicina que anclan las carioferinas a las nucleoporinas 
dirigiéndolas hacia el poro.
Citoplasma
Núcleo
GDPRan
GTPRan
Carga
Importina
NLS
β
α
β
α
α β
GTPRan
GTPRan
GTPRan
Carga
Exportina
NES
Ran
GAP
Exportación
Importación
Mecanismo de transporte nuclear controlado por 
la proteína Ran-GTP. 
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Parte I Núcleo celular
14
en el citoplasma y tiende a ingresar. Por otra parte, las exportinas tienen afinidad por Ran-GTP y 
las importinas por Ran-GDP. De esta forma Ran GTP viaja con las exportinas y su carga hacia el 
citosol siguiendo su gradiente y Ran-GDP se desplaza libremente hacia el núcleo en función de su 
propio gradiente.
Exportación de ARNm
La síntesis y procesamiento de 
ARNm tiene lugar de manera orde-
nada en el núcleo. De los pre-ARNm 
que se sintetizan en el núcleo, sólo 
una pequeña fracción es el ARN ma-
duro, pues los intrones eliminados 
son mucho más largos que los exones, 
siendo rápidamente degradados en 
el núcleo. La diferenciación entre el 
ARN maduro y las secuencias intróni-
cas a eliminar, se da por un recambio 
ordenado de proteínas asociadas. A 
medida que el ARNm madura, pierde 
proteínas asociadas a los pre-ARN y 
adquiere otras. La ausencia de RN-
Ppn y la presencia del complejo de 
unión al CAP (denominado CBC), los 
complejos de unión a exones (EJC), 
y las proteínas de unión a cola poli 
A, señalan el fin de la maduración. El 
ARNm maduro es reconocido por un 
complejo proteico, el receptor de ex-
portación, que media el pasaje activo a través del poro nuclear. Cuando el ARNm ingresa al citosol, 
el receptor se disocia y es importado al núcleo. Los factores de iniciación de la síntesis proteica reco-
nocen el complejo de unión al CAP, el cual se disocia. Si no existen errores en la codificación u otras 
alteraciones, los EJC, conforme se va traduciendo el ARNm, se disocian de éste por interacciones con 
el ribosoma hasta que finalmente se ha traducido todo el mensajero.
Filamento
Citoplasma
Núcleo
Pi
GTP
GDP
GTP
GDP
Cromatina
Ran
Ran
Ran-GEF
Ran-GAP
Distribución asimétrica de las proteínas regula-
doras de Ran: Ran-GEF, unida a la cromatina y 
Ran-GAP, localizada en la cara citoplasmática 
del CPN. La compartimentalización de estas pro-
teínas reguladoras determina el gradiente de Ran 
que dirige el transporte a través del CPN. 
Citoplasma
Núcleo
Traducción
Proteínas
nucleares
Proteínas
de unión
 a poli AReceptor deexportación
nuclear
RNP
Proteínas nucleares
CBCEJC CBC
Factores de
iniciación
5' cap
5' 5'
5'
A
AAAAAA
AAA AA
AA
AA
AA
AA
AAAA
Mecanismo de exportación de ARNm.
.
Biología Celular
15
Resumiendo, la envoltura nuclear cumple un papel fundamental en la protección de los componentes del 
genoma frente a los componentes del citoplasma, mediando el tráfico y la circulación de proteínas y ARN 
entre el núcleo y el citosol, y además es una membrana especializada que proporciona sitios de anclaje para 
la cromatina y para el citoesqueleto.
A continuación, en el Cuadro 1 se resumen las moléculas que entran y salen a través del CPN por trans-
porte selectivo.
Carga a transportar Entra Sale
Histonas x
Factores de transcripción x x
Kinasas/Proteínas regulatorias x x
ARNm x
ARNt x
Proteínas ribosómicas x
Subunidades ribosómicas x
Cuadro 1. Tráfico selectivo a través del CPN.
3. Organización interna del núcleo
La envoltura nuclear encierra la matriz nuclear, la cromatina y el nucléolo.
3.1 Matriz nuclear
Aproximadamente el 80-90% de los componentes del núcleo son fibras de cromatina, por lo que se podría 
esperar que al eliminar experimentalmente la cromatina, el núcleo colapse, si su forma dependiera exclusiva-
mente de ella. Sin embargo, a principios de 1970, se encontró que una red fibrosa insoluble retiene la forma 
general del núcleo y permanece estable después de eliminar experimentalmente casi por completo la cromati-
na. Esta red, denominada matriz nuclear, ayuda a mantener la forma del núcleo, proporcionando un esqueleto 
sobre el que se organizan las fibras de cromatina
3.2 Cromosomas y cromatina. Organización de la cromatina dentro del núcleo
En las células eucariotas el material genético, constituido por ADN, se encuentra confinado dentro del nú-
cleo celular. Este ADN no está aislado, sino asociado a distintos tipos de proteínas. En una célula en interfase, 
este conjunto de ADN y proteínas se denomina cromatina.
La mayor parte de las proteínas asociadas al ADN, y que junto al mismo constituyen la cromatina, se 
denominan histonas. También se encuentran otro tipo de proteínas, las proteínas no histónicas, cuya unión 
al ADN suele ser pasajera y cuya función principal consiste en regular la transcripción, la replicación y la 
reparación del ADN. Dentro de este grupo podemos nombrar los factores de transcripción que regulan la tasa 
de síntesis del ARN y proteínas; esto significa que regulan la expresión del ADN.
Las histonas participan de la condensación de la cromatina y por lo tanto también influyen, como veremos 
más adelante, en la expresión del ADN. 
Cada molécula de ADN, juntamente con sus proteínas asociadas, conforma un cromosoma. El conjunto 
de todos los cromosomas interfásicos constituye la cromatina. La interfase consta de tres períodos: G1, S y 
.
Parte I Núcleo celular
16
G2. La cantidad de ADN presente en el núcleo se duplica en el período S de la interfase. En un núcleo in-
terfásico de una célula humana podemos contar 46 cromosomas. Cada uno de ellos contiene en el período 
G1 (antes de la replicación), una única molécula de ADN y dos moléculas de ADN idénticas (las cromátides 
hermanas) después del período S, de síntesis de ADN.
¿Todos los seres vivos poseen el mismo número de cromosomas?
Cada especie tiene un número cromosómico característico:
Homo sapiens 46
Chimpancé 48
Perro 78
Mosca 12
Maíz 20
Trigo 46
Escherichia coli 1 
 
Durante la interfase, las fibras de cromatina de una célula tienden a estar extendidas y dispersas por todo 
el núcleo. Por lo tanto, podríamos suponer que las asas de cromatina correspondientes a cada cromosoma 
individual están distribuidas al azar y mezcladas dentro del núcleo. Sin embargo, la cromatina de cada cro-
mosoma tiene una ubicación propia y discreta en territorios cromosómicos. Las regiones no ocupadas por 
cromosomas se denominan canales o dominios intercromosómicos. En los canales se ubican factores de 
transcripción, de maduración del ARN, de replicación y reparación del ADN, e incluso la cola poli A. Las 
posiciones de los territorios y canales varían de una célula a otra de un mismo individuo, cambiando a lo largo 
del ciclo celular, lo que refleja los cambios en la actividad de los diferentes cromosomas.
La membrana interna de la EN ayuda a organizar la cromatina en los sitios que están estrechamente 
asociados con los poros nucleares. Si observamos un núcleo celular en interfase al microscopio óptico (MO) 
Fig. 7. Microfotografía electrónica 
electrónica de un hepatocito. 
(a) eucromatina; (b) heterocromatina.
Fig. 8. Microfotografía electrónica de 
un neutrófilo. 
(a) eucromatina; (b) heterocromatina
.
Biología Celular
17
o electrónico (ME) podemos distinguir zonas más claras y zonas más oscuras correspondientes a dos tipos 
fácilmente distinguibles de cromatina: la heterocromatina o cromatina condensada, ubicada en la periferia 
del núcleo y la eucromatina o cromatina laxa, de localización central (Fig. 7; Fig. 8). 
Si el núcleo celular se incuba con nucleasas, enzimas que digieren el ADN, las secuencias que primero 
se digieren son las que portan los genes que se expresan en la célula, lo que corrobora que la expresión de 
los genes depende del estado de condensación de la cromatina: a menor condensación, mayor expresión.La 
eucromatina por estar menos condensada, presenta los genes activos.
La heterocromatina varía de una célula a otra, pero en promedio representa el 10% del total y corresponde 
a la cromatina con mayor condensación. La mayor parte de este 10% se denomina heterocromatina cons-
titutiva, una forma altamente condensada en prácticamente todas las células. El ADN de la heterocromatina 
constitutiva consta de secuencias de ADN repetidas que no presentan genes (es decir, son secuencias cortas 
que se repiten en tándem y no se transcriben). Dos grandes regiones cromosómicas compuestas por heterocro-
matina constitutiva son los centrómeros y los telómeros. En muchos casos, el ADN telomérico localizado en 
los extremos de los cromosomas se fija a la envoltura nuclea . 
Otro tipo de heterocromatina es la heterocromatina facultativa. En contraste con la heterocromatina 
constitutiva, la heterocromatina facultativa depende de las actividades llevadas a cabo por cada célula. Este 
tipo de cromatina difiere de un tejido a otro e incluso puede variar dentro de una célula. La heterocromatina 
facultativa representa a las regiones cromosómicas que se han inactivado o silenciado en un tipo específico
de célula. La formación de heterocromatina facultativa sería un medio importante de inactivación de bloques 
enteros de información genética durante el desarrollo embrionario, relacionada con la expresión diferencial 
de genes en las distintas células.
Un caso especial de heterocromatina facultativa es el corpúsculo de Barr. Éste se encuentra solo en las 
hembras y corresponde a uno de los cromosomas X (cromosoma sexual) que se condensa totalmente.
Las regiones del ADN que se encuentran como heterocromatina tienden a estar metiladas en zonas del 
ADN ricas en CG. En contraposición, la eucromatina presenta un menor porcentaje de ADN metilado y tiene 
sus histonas acetiladas. Esto se debe a que los acetilos bloquean las cargas positivas de las histonas debili-
tando las uniones iónicas entre el ADN y las histonas. En consecuencia, el ADN se separa de estas proteínas 
lo cual permite un mejor acceso a los genes para su transcripción. Por eso se suele decir que la eucromatina 
acetilada es transcripcionalmente activa.
Tipo de cromatina Estado físico Cambio químico Genes Replicación
Eucromatina Laxa Acetilada Activos Fase S temprana
Heterocromatina Condensada Metilada
Silentes o 
inactivos
Fase S tardía
Cuadro 2. Características de la cromatina.
En la actualidad, se considera que la metilación de genes es un importante mecanismo de represión de los 
mismos con el cual muchos procesos patológicos están relacionados.
Durante la embriogénesis, el proceso de metilación es sumamente activo. No debemos olvidar que todas 
las células del cuerpo contienen el mismo tipo de ADN, los mismos cromosomas y por lo tanto los mismos 
genes. Por ende, cada célula, cada tejido y cada órgano será distinto del resto, ya que expresará distintos ge-
nes. ¿Cómo ocurre este proceso? Por medio de la metilación diferencial de genes durante la embriogénesis, o 
sea durante la diferenciación celular. 
.
Parte I Núcleo celular
18
Para pensar:
Podemos diferenciar actualmente distintos individuos entre sí por medio del análisis de su ADN. 
Para eso este ADN se corta en segmentos cortos y se estudian las secuencias de nucleótidos que 
presenten grandes variaciones de un individuo a otro. Esto se denomina estudio de huellas genéticas. 
En este estudio se extrae ADN de células nucleadas de las personas a examinar y se comparan estas 
secuencias variables entre sí. ¿Daría lo mismo extraer y estudiar el ADN de cualquier célula nuclea-
da de un mismo individuo? ¿O habría que hacerlo de alguna célula en especial? Y si en lugar de 
estudiar el ADN, se estudiara el ARN y/o las proteínas, ¿se obtendrían los mismos ARN y las mismas 
proteínas independientemente de la célula estudiada? 
3.3 Niveles de condensación de la cromatina 
La condensación de la cromatina permite confinar al ADN dentro de núcleo. La cromatina humana no 
constituye, como vimos antes, una única pieza sino que está subdividida en 46 segmentos lineales de ADN 
que corresponden a los distintos cromosomas. Durante la mayor parte de la vida de la célula, los cromosomas 
son demasiado largos para ser observados al microscopio como unidades independientes, por lo tanto podrán 
visualizarse en el período de división celular, cuando alcancen su máximo grado de condensación.
La longitud total de las 46 moléculas de ADN contenidas en cada uno de los núcleos celulares puede 
alcanzar los 2 metros (el cromosoma de mayor longitud puede medir hasta 8,5 cm y rondar los 250 x 106 
pares de nucleótidos). Pero el diámetro de cada núcleo no supera los 10 x 10-6 m. Las moléculas de ADN y, 
en consecuencia la cromatina, están en forma compacta dentro de cada núcleo. Las histonas participan en la 
compactación de la cromatina.
Las histonas son proteínas básicas, carga-
das positivamente, y por esta razón se unen es-
trechamente a través de uniones iónicas a las 
cargas negativas de los fosfatos presentes en el 
ADN. 
Cuando el cromosoma en interfase se es-
parce artificialme te sobre agua, tiene la apa-
riencia de un collar de perlas. Las perlas son los 
nucleosomas, las unidades de enrollamiento de 
la cromatina.
Los nucleosomas están formados por un 
centro o “core” de histonas. Dicho centro 
posee dos copias de cada una de las siguientes 
histonas: H2A; H2B; H3 y H4 (Fig. 9).
Alrededor del centro de histonas, 146 pa-
res de bases nitrogenadas del ADN se enro-
llan en dos vueltas (Fig. 10). La unión de las histonas al ADN no depende de una secuencia particular de 
nucleótidos, sino de la secuencia de aminoácidos de la histona. Las histonas son unas de las moléculas más 
conservadas durante el transcurso de la evolución. La histona H4 en el ternero difiere de la H4 de la planta de 
poroto en sólo 2 residuos de aminoácidos de una cadena de 102.
Alrededor de 60 pares de bases de ADN unen un nucleosoma con el próximo. Cada región de unión es 
el ADN espaciador o linker. Esta estructura se conoce como fibra de 10 nm, siendo el primer grado de com-
pactación de la cromatina (Fig. 11).
H2A
H3
H4 H2B
H2A
H2B
H3
H4
H2B
H3
H4
H2A
Fig. 9. Núcleo o “core” de 8 histonas, que conforman el 
nucleosoma y alrededor del cual se enrolla el ADN. 
.
Biología Celular
19
Una quinta histona, la H1, también 
llamada histona ligadora, permite com-
pactar este sistema de nucleosomas y 
llegar al siguiente nivel de organización 
de la cromatina, la fibra de 30 nm. La 
estructura de esta fibra aún no se ha po-
dido determinar con certeza. Existen dos 
modelos teóricos: el del solenoide y el 
modelo del zig-zag (Fig. 11 y Fig. 12).
La mayor parte de la eucromatina de los núcleos interfásicos parece presentarse en forma de estas fibras
de 30 nm, organizadas en grandes lazos, bucles o asas (ver Fig. 13). 
El nivel de organización en lazos o bucles se estabiliza debido a la unión con proteínas no histónicas que 
conforman la matriz nuclear. Cada bucle de cromatina representa un dominio funcional o unidad de repli-
cación. Estos dominios contienen alrededor de 100.000 pares de bases, suficientes para albergar varios genes 
de tamaño promedio. Sin embargo algunos genes aparentemente podrían abarcar más de un dominio. Cada 
cromosoma puede estar conformado por 100 o más dominios.
Durante la división celular (mitosis o meiosis), los cromosomas se condensan y de ese modo son distri-
buidos en las células hijas. Los lazos de fibras de cromatina de 30 nm comienzan a plegarse sobre sí mis-
NucleosomaCore de
histonas
ADN espaciador
o linker
Histona H1
Fig. 10. La histona H1 promueve la condensación de la cromatina. 
(a)
(b)
Fig. 11. (a) fibra de 10 nm o collar de perlas; (b) fibra de 30nm.
30 nm
30 nm
(a)
(b)
Fig. 12. Distintos modelos para la fibra de 30 nm: (a) modelo del solenoide; (b) modelo delzig-zag. 
.
Parte I Núcleo celular
20
mos ( Fig. 14) y llegan a su mayor 
grado de condensación en la me-
tafase de la división celular. El 
ADN se ha condensado cerca de 
10.000 veces. Este proceso se re-
laciona con la fosforilación de las 
histonas H1 y de otras proteínas 
relacionadas. En este momento, la 
matriz nuclear se pliega sobre sí 
misma a modo de acordeón.
La morfología de los cromo-
somas se describe a partir de la 
observación de los cromosomas 
metafásicos al microscopio óp-
tico. Las distintas técnicas para 
teñir los cromosomas evidencian 
patrones de bandas característicos de cada cromosoma, relacionados con zonas más ricas en CG o en AT. 
También se puede observar, por medio de la microscopía, que la matriz nuclear se encuentra más plegada en 
las zonas heterocromáticas.
Bucle o asa
de cromatina
Bucle superenrollado
Andamiaje
(scaffold)
Secuencias
SAR/MAR
Proteínas de la
matriz nuclear
(Topoisomerasa II)
Fig. 13. Condensación de la cromatina: formación de bucles o asas 
(300nm). 
2 nm
ADN
10 nm
Cuentas
de collar
30 nm
Solenoide
300 nm
Asa
700 nm
Espiral
1400 nm
Cromosoma
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Fig. 14. Niveles de condensación de la cromatina. 
.
Biología Celular
21
3.4 El nucléolo
En el nucléolo tienen lugar la síntesis y procesamiento de ARNr (ARN ribosómico) y el ensamblado 
de las subunidades ribosómicas. Además, se considera que el nucléolo desempeña un importante papel en 
la regulación del ciclo celular.
El nucléolo es generalmente esférico, mide varios micrómetros de diámetro, y es fácilmente visible al 
MO. 
El núcleo humano típico tiene un solo gran nucléolo, formado por bucles de cromatina derivada de diez 
cromosomas separados: los pares 13, 14, 15, 21 y 22. Todos estos cromosomas son acrocéntricos y presentan 
constricciones secundarias denominadas organizadores nucleolares (NOR), formadas por secuencias que 
codifican ARNr.
El nucléolo aparece como una estructura simple carente de componente membranoso, en la que se dife-
rencia, un centro fibrilar formado por el ADN de los organizadores nucleolares, rodeado por un componente 
fibrilar denso, de ADN más el ARNr naciente que se está transcribiendo por la ARN pol I y un componente 
granular periférico (Fig. 15). Los gránulos son moléculas de ARNr que se unen con las proteínas, impor-
tadas desde el citoplasma, y forman subunidades ribosómicas. Las mismas son posteriormente exportadas al 
citoplasma a través de los complejos de poro nuclear. 
Fig. 15. A la izquierda se representan las regiones del nucléolo, y a continuación su correlato funcional A 
la derecha se observa una microfotografía electrónica: en (a) la cromatina “NOR”, en (b) el componente 
fibrilar denso y en (c) el componente granular. 
El tamaño del nucléolo se correlaciona con su nivel de actividad. En las células que tienen una alta tasa 
de síntesis de proteínas y por lo tanto un requerimiento de muchos ribosomas, los nucléolos tienden a ser 
grandes y pueden representar el 20-25% del volumen total del núcleo. En células menos activas, los nucléolos 
son pequeños. 
A medida que la célula se aproxima a la división, se produce la condensación de la cromatina en cromo-
somas compactos, junto con la desaparición de la EN y los nucléolos.
Cuando finaliza la división celular, la cromatina se desenrolla, los bucles de NORs se observan nueva-
mente, y se reanuda la síntesis de ARNr. En células humanas, este es el único momento en que los diez NORs 
del núcleo diploide son evidentes al microscopio. Cuando se reinicia la síntesis de ARNr, diez nucléolos 
pequeños se hacen visibles, cada uno cerca de la punta de cada uno de diez cromosomas. A medida que estos 
nucléolos se agrandan, rápidamente se funden en un único nucléolo grande.
El ADN de los NOR lleva múltiples copias de genes ARNr. Estos genes múltiples de ARNr son un ejem-
plo de ADN repetitivo presente en todos los genomas. 
El número de copias de los genes de ARNr varía en gran medida de una especie a otra, pero las células 
de los animales en general, contienen cientos de copias y las células de las plantas a menudo miles de copias. 
Las copias múltiples se agrupan en una o más NORs, que pueden residir en más de un cromosoma. En cada 
NOR, las copias de genes múltiples están dispuestas en tándem. Un nucléolo único puede contener ARNr 
Nucléolo
Célula
Núcleo
Componente
granular
Componente
fibrilar
denso
Centro
fibrilar Componentefibrilar
denso
Transcripción
Procesamiento
Maduración
Liberación
Transporte
Ribosomas
Envoltura
nuclear
Componente
granular
Componente
fibrilar denso
Centro fibrilar
Cromatina "NOR"
Citosol
Núcleo
.
Parte I Núcleo celular
22
de genes derivados de más de una NOR. En el genoma humano existen alrededor de 200 copias del gen que 
codificaARNr de origen nucleolar. Estos genes que promedian los 10.000 nucleótidos se localizan en tándem, 
separados por ADN espaciador y asociados a la ARN polimerasa I, de donde parten perpendicularmente los 
ARNr nacientes, lo que da a todo el complejo la apariencia característica de un árbol de navidad (Fig. 16). 
Cada gen produce un transcripto llamado ARNr 45S que será luego procesado en distintos ARNr, a los que se 
suma un tipo de ARNr extranucleolar.
4. El cromosoma eucariota
A diferencia de los cromosomas procarion-
tes, que son circulares, los cromosomas euca-
riotas consisten en moléculas lineales de ADN. 
Antes de comenzar la división celular (en la 
etapa G1 de la interfase) cada cromosoma euca-
riota está constituido por una molécula de ADN 
de alrededor de 150 millones de nucleótidos 
(Fig. 17 a). La célula duplica su ADN durante 
la etapa S, en consecuencia, al final de esta eta-
pa, el cromosoma estará formado por dos molé-
culas de ADN o dos cromátides hermanas (Fig. 
17 b y c). Estas cromátides permanecen unidas 
hasta la anafase, momento en el que migran a 
cada uno de los polos. Los cromosomas meta-
fásicos están siempre duplicados.
Al inicio de la división celular, los cromo-
somas duplicados se condensan en estructuras 
que pueden teñirse fácilmente (de ahí el nombre de cromosomas: chroma = color y soma = cuerpo) y ob-
servarse al microscopio óptico. La condensación es tal que estos cromosomas miden 10.000 veces menos 
que la molécula de ADN que contiene. Al microscopio óptico, los cromosomas duplicados aparentan estar 
unidos por medio de sus centrómeros. Mientras permanecen unidos, cada molécula de ADN que conforma 
ADN
espaciador
ARNr
Inicio
Gen nucleolar Fin
Inicio
Fig. 16. Microfotografía electrónica de los genes nucleolares durante la transcripción. Observe como la 
longitud de los transcriptos primarios (ARNr) aumenta a medida que nos alejamos del punto de inicio. 
(a) (b)
Centrómero
(c)
Fig. 17. (a) cromosoma eucariota antes de la duplica-
ción; (b) cromosoma duplicado formado por 2 cromá-
tides; (c) Microfotografía electrónica del cromosoma 
metafásico duplicado. 
.
Biología Celular
23
Fig. 16. Microfotografía electrónica de los genes nucleolares durante la transcripción. Observe como la 
longitud de los transcriptos primarios (ARNr) aumenta a medida que nos alejamos del punto de inicio. 
este cromosoma duplicado (junto a sus proteínas accesorias), se denomina cromátide hermana. Al finalizar
la división celular las cromátidas hermanas se separarán y pasarán a constituir un cromosoma independiente 
en las células hijas. Por lo tanto, luego de la duplicación del ADN y antes de la separación de las cromátidas 
hermanas, una célula humana presentará transitoriamente 46 cromosomas duplicados, lo que equivale a 92 
moléculas de ADN o 92 cromátides. Luego de finalizar la división celular, cada célula hija, en etapa G1, 
presentará 46 cromosomas simples, lo que equivale a 46 moléculas de ADN o 46 cromátides.
Los cromosomas presentan regiones codificantes, denominadas genes, cuyo ADN lleva una secuencia ca-
racterística de nucleótidos con información para la síntesis de proteínas y ARN. Sin embargo, la mayor parte 
del ADN del cromosomacorresponde a zonas denominadas no codificantes, cuya función en muchos casos 
todavía se desconoce. Una parte de este ADN no codificante corresponde a secuencias de nucleótidos que se 
repiten hasta miles de veces llamadas ADN repetitivo.
 
Cada cromosoma eucariota en etapa G1 consiste en una molécula de ADN de alrededor de 150 millones 
de pares de nucleótidos. 
En un cromosoma eucariota típico se identifican: 
• Dos telómeros: secuencias repetitivas de ADN ubicadas en los dos extremos del cromosoma. Confor-
man la heterocromatina constitutiva.
• Un centrómero: también llamado constricción primaria. Presenta a su vez secuencias de ADN alta-
mente repetitivas, sin genes ni información genética. Forma parte también de la heterocromatina constitutiva.
• Múltiples ORI (Orígenes de replicación): secuencias de ADN que corresponden a las regiones donde 
se iniciará la replicación del ADN durante la etapa S de la interfase.
• Un conjunto lineal de genes que codifican ARN y proteínas, interrumpidos por,
• Muchas secuencias intergénicas de ADN no codificante
La función de los telómeros está relacionada con la integridad estructural del cromosoma, formando el 
denominado tapón telomérico, estructura que sella los extremos de los cromosomas, protegiéndolos. Ellos 
son necesarios para la duplicación completa del cromosoma, protegen al mismo de nucleasas, evitan que los 
extremos de los cromosomas se fusionen entre sí y facilitan la interacción del cromosoma con la envoltura 
nuclear. Los telómeros de las células humanas contienen la secuencia de nucleótidos 5-TTAGGG-3 repetida 
aproximadamente 2.000 veces. Esta secuencia no presenta información genética. 
G1G2
S
M
1
4
3
2
interfase
Al finalizar la replicación,
los cromosomas están
formados por dos moléculas
de ADN unidas a nivel del
centrómero, denominadas
cromátides hermanas.
Durante la fase S la replicación tiene lugar
en múltiples sitios a lo largo del cromosoma.
Durante G1, las moléculas
de ADN existen como
cromosomas largos y
delgados que no pueden
verse claramente bajo
el microscopio.
Durante la mitosis las moléculas de ADN
se condensan y se separan, una en cada
célula hija. Cada célula hija inicia su ciclo.
Cromosoma
duplicado Cromosomasimple
Fig. 18. Modificaciones de un cromosoma a lo largo del ciclo celular.
.
Parte I Núcleo celular
24
El mecanismo de duplicación del ADN lleva consigo un acortamiento de los telómeros. Para compensar 
el acortamiento, los telómeros son sintetizados por una enzima, la telomerasa. Si la telomerasa está inactiva, 
cada vez que la célula se divide, los telómeros se acortan. Con el tiempo, los telómeros se vuelven tan cortos 
que la célula ya no puede dividirse. A este fenómeno se lo denomina senescencia celular (“envejecimiento”). 
Es decir, las células sólo pueden dividirse un número determinado de veces antes de morir. Se ha observado 
que los individuos que sufren de síndromes de envejecimiento prematuro, tienen telómeros más cortos en 
comparación con los individuos sanos. 
Las células madre y las células tumorales al mantener la enzima telomerasa activa pueden dividirse un 
número ilimitado de veces.
El centrómero o constricción primaria es la región estrecha 
de un cromosoma que lo separa en un brazo corto (p, petit) y un 
brazo largo (q, queue). El centrómero corresponde a secuencias 
de ADN con función estructural. Durante la división celular se 
puede visualizar la zona centromérica del cromosoma que une 
las moléculas de ADN duplicadas (cromátides hermanas). 
Estrechamente unida al centrómero se ubica una placa pro-
teica llamada cinetocoro. Esta placa, al unirse a las fibras del 
huso mitótico, permite la separación y tracción de las cromáti-
des hermanas hacia las células hijas. (Fig. 19).
La ubicación del centrómero en los distintos cromosomas 
determinar el largo de los brazos de los cromosomas y por ende 
el modo en el que se clasifican (Fig. 20)
• Metacéntricos: el centrómero se ubica en posición central y los brazos del cromosoma (de las cromá-
tides) tendrán igual longitud.
• Submetacéntricos: un par de brazos es más corto que el otro
• Acrocéntricos: el centrómero se encuentra desplazado hacia uno de los extremos, por lo tanto, uno de 
los brazos es sumamente corto.
Los cromosomas acrocéntricos poseen una masa de cromatina llamada satélite, en el extremo del brazo 
corto. El satélite se halla aislado del resto del cromosoma por la constricción secundaria. La zona aledaña al 
satélite de los cromosomas acrocéntricos contribuye a formar el nucléolo. 
Fig. 19. Cromosoma metafásico. 
Metacéntrico Submetacéntrico Acrocéntrico
Brazos
Brazos
Satélite
Constricción
secundaria
Fig. 20. Tipos de cromosomas. 
.
Biología Celular
25
Cromosoma procarionte
El cromosoma procarionte está compuesto por una molécula de ADN circular y “desnuda” (cro-
mosoma no asociado a proteínas como las histonas). 
A pesar de no tener la complejidad del cromosoma eucariótico, el cromosoma procariótico tam-
bién puede tener diferentes niveles de enrollamiento (superenrollamiento). El superenrollamiento en 
bacterias está regulado por la ADN girasa y la topoisomerasa I. En general se denomina nucleoide 
(falso núcleo) al cromosoma circular compactado.
El ADN bacteriano se encuentra asociado a las proteínas HU, que son pequeñas proteínas bá-
sicas similares a las histonas. Las proteínas HU inducen la condensación del cromosoma y los pro-
cesos de replicación. De esta forma, las proteínas HU pueden regular la expresión genética en pro-
cariontes.
Una de las demostraciones más espectaculares de la importancia del superenrollamiento, se 
demuestra en las mutaciones de la proteína HU. La proteína normal forma dímeros y superenrolla el 
ADN en forma negativa (superhélice a derecha) mientras que la proteína mutante forma octámeros y 
enrolla el ADN en forma positiva (superhélice a izquierda) lo que produce una mayor compactación 
en el ADN. 
Este cambio en el superenrollamiento es suficiente para transformar completamente el compor-
tamiento, fisiología y fenotipo de la bacteria Escherichia coli de la cepa K12, que normalmente no 
produce infecciones. En cambio, la bacteria con la proteína HU mutada, es invasiva, escapa de los 
mecanismos de destrucción celulares y cambia su morfología, ya que E. coli normalmente es un 
bacilo pero la mutante es un coco. Esto demuestra que la bacteria no invasiva posee los genes de 
virulencia, pero estos se encuentran crípticos, es decir en un estado apagado.
Cromosoma relajado Cromosoma superenrollado
(a)
(b)
(a) Estructura tridimensional de un dímero de 
la proteína HU unida al ADN visto de frente y 
perfil. (b) Superenrollamiento del ADN (espiral 
gris) alrededor de las moléculas de HU.
Cromosoma de Escherichia coli. El nucleoi-
de de E. coli está constituido por un núcleo 
central proteico del que irradian 40-50 lazos 
de ADN superenrollado.
.
Parte I Núcleo celular
26
4.1 Cariotipo humano 
El cariotipo es el conjunto de cromosomas de una célula. El cariotipo de un individuo se representa me-
diante un gráfico en el cual los cromosomas se colocan ordenados por forma y tamaño. Para representar un 
cariotipo se fotografían los cromosomas en el momento en que son visibles al microscopio, es decir, durante 
la mitosis. Generalmente los cromosomas son fotografiados en la metafase mitótica, pues es en esta etapa 
cuando alcanzan el mayor grado de condensación y pueden observarse mejor. Por este motivo los cromo-
somas se ven duplicados, ya que en metafase cada uno aún conserva las dos cromátides hermanas. Una vez 
tomada la fotografía, las imágenes de los cromosomas se recortan y ordenan.
4.2 Conceptos de diploidia y haploidia 
El cariotipo humano consta de 23 pares de cromosomas homólogos. Cada par de homólogos posee un 
representante proveniente de la mujer o del varón. Aunque los cromosomas que forman un par de homólogos 
tienen la misma forma y tamaño, no son idénticos. Los cromosomas homólogos llevan genes que codificanlos mismos caracteres, pero es posible que porten versiones distintas de estos genes. Cada versión posible de 
un gen se denomina alelo. Por ejemplo, el gen que codifica el color de ojos presenta varios alelos: marrón, 
verde, azul, gris. Un individuo puede heredar simultáneamente un cromosoma con el alelo para color de ojos 
que codifica “gris” y el homólogo con el alelo que codifica ”marrón”, ya que los dos cromosomas homólogos 
provienen de individuos distintos (el padre y la madre).
Las células que presentan cromosomas homólogos se denominan diploides de diplo, doble y se simboli-
zan “2n”. Tal es el caso de las células humanas a excepción de las gametas, que solo poseen un cromosoma 
de cada par y se denominan haploides, de haplo, simple, y se simbolizan “n”.
El siguiente esquema es una representación gráfica del cariotipo humano, tomado de una célula somática (cor-
poral) diploide durante la metafase mitótica. En él se observan los 23 pares de homólogos que lo conforman.
1 2 3 4 1 2 3 4
2n = 4 n = 4
(a) (b)
Par de cromosomas
homólogos
Par de cromosomas
homólogos
Fig. 21. (a) Célula diploide hipotética 2n=4 (dos pares de homólogos). (b) Célula haploide hipotética 
n=4, (cuatro cromosomas diferentes).
.
Biología Celular
27
 
Los 23 pares de cromosomas homólogos presentes en cualquiera de las células somáticas humanas se 
clasifican en dos tipos
• Cromosomas somáticos o autosomas: son los cromosomas de los pares 1 al 22. Los genes portados por 
estos cromosomas codifican rasgos somáticos, comunes a ambos sexos
• Cromosomas sexuales, gonosomas o alosomas: son los cromosomas del par 23. En estos cromosomas 
se ubican los genes que determinan las diferencias entre los sexos. El par de cromosomas sexuales puede estar 
constituido por dos cromosomas “X” (XX) o bien por un cromosoma “X” y otro “Y” (XY). Las células de las 
mujeres llevan el par XX y las de los varones, el par XY.
Por lo tanto, la dotación cromosómica de una célula somática nucleada de cualquier tejido, perteneciente 
a una mujer, será la siguiente:
Célula somática = 2n = 46 = 22 pares de autosomas + XX
En tanto, la dotación cromosómica de una célula somática nucleada de cualquier tejido, perteneciente a 
un varón, será:
Célula somática = 2n = 46 = 22 pares de autosomas + XY
Las gametas llevan solamente 23 cromosomas. La meiosis (división celular que da origen a las gametas a 
partir de células germinales del ovario y del testículo) posibilita la separación de los cromosomas homólogos, 
de manera que cada gameta reciba un cromosoma de cada par. Esta separación afecta tanto a los cromosomas 
somáticos como a los sexuales. La dotación cromosómica de las gametas es:
Gameta = n = 23 = 22 autosomas + 1 cromosoma sexual
El cromosoma sexual presente en las gametas femeninas u óvulos es siempre un cromosoma X. Pero en 
las gametas masculinas o espermatozoides, el cromosoma sexual puede ser el X o el Y. La mitad de los esper-
matozoides que produce un varón lleva el cromosoma X y la otra mitad, el Y.
Óvulo = n = 23 = 22 autosomas + X
Espermatozoide = n = 23 = 22 autosomas + X
Espermatozoide = n = 23 = 22 autosomas + Y
Cariotipo Humano
Cromátides
hermanas
Centrómero
Cromosoma
metafásico Homólogo
materno
Homólogo
paterno
Par de cromosomas
homólogos
1 32 4 5
6 7 8 9 10 11 12
YX23222119 20
13 14 15 16 17 18
5
Fig. 22. Cariotipo humano normal. La célula se detuvo en metafase, por ello los cromosomas están duplicados.
.
Parte I Núcleo celular
28
Patrones de bandeo de cromosomas
El ordenamiento de los cromosomas para armar un cariotipo requiere de la tinción de los cromo-
somas. Las técnicas de tinción de los cromosomas metafásicos se conocen como técnicas de bandeo. 
Las técnicas más utilizadas son: G, R, Q y C. 
El par de homólogos presenta un mismo patrón de bandas. 
Bandeo G. La tinción con Giemsa marca las regiones de los cromosomas que son ricos en pares 
de nucleótidos A-T produciendo una banda oscura, la banda G o banda G positiva. A la banda que 
no se colorea y permanece clara se la denomina banda G negativa. 
Sin embargo, si a los cromosomas se los trata en una solución alcalina caliente previamente a 
la coloración con Giemsa, se obtiene un patrón de coloración reverso al anterior. Concretamente la 
banda G queda sin colorear y lo que antes era la banda clara queda oscura. Por esta razón la banda 
G negativa, es denominada banda R (reversa).
En el bandeo G, las bandas oscuras representan sobre todo ADN heterocromático.
Un error común es suponer que cada banda representa un gen. En realidad las bandas más pe-
queñas contienen más de un millón de pares de nucleótidos y potencialmente cientos de genes, por lo 
tanto, las bandas se correlacionan con la densidad génica (genes/106 pb). Por ejemplo, el tamaño de 
una banda pequeña es igual a toda la información genética de una bacteria. 
Bandas Q. Son regiones que se tiñen con quinacrina, colorante que se une preferentemente a 
regiones ricas en AT (Adenina y Timina), son visualizadas con microscopía de fluorescencia.
Bandas C. Permite reconocer la ubicación de la heterocromatina del centrómero, la región or-
ganizadora nucleolar (NOR) y la porción distal del cromosoma Y. La técnica implica un tratamiento 
con hidróxido de sodio y posterior tinción con Giemsa.
Ubicación de un gen en un cromosoma. En general los cromosomas se esquematizan con el brazo 
p hacia arriba, separado por el centrómero del brazo q. A bajas resoluciones solo se observan las 
bandas mayores, denominadas q1, q2, q3 o p, p2, p3 partiendo siempre desde el centrómero. A mayo-
res aumentos se revelan sub-bandas marcadas como q11, q12, q13, etc. Aun a mayores aumentos se 
revelan sub-sub-bandas denominadas, q11.1, q11.2, q11.3, etc.
Este sistema de numeración es necesario para realizar el mapeo de los genes en los cromosomas, 
denominándose Sistema Internacional para la Nomenclatura Citogenética (ISCN). 
q21 q21.1q21.2
q21.3
q21.1
q21.21
q21.22
q21.23
q21.3
(a) (b) (c)
En el gráfico se observa el mismo cromosoma cada vez con mayor resolución, donde se 
aprecia nuevas bandas a mayores aumentos. 
.
Biología Celular
29
4.3 Determinación cromosómica del sexo 
En los mamíferos, el sexo cromosómico queda determinado en el momento de la fecundación, de acuerdo 
con los cromosomas que hereda la cigota (Fig. 23). Si un ovocito es fecundado por un espermatozoide porta-
dor del cromosoma X, la cigota resulta hembra. Si, en cambio, el ovocito es fecundado por un espermatozoide 
portador del cromosoma Y, la cigota resultante es macho.
En general, uno de los sexos es homogamético y el otro, heterogamético. 
Sexo Homogamético Sexo heterogamético Ejemplos
Hembra XX Macho XY
El cromosoma Y determina que 
el individuo sea macho (mamífe-
ros y peces).
Macho ZZ Hembra ZW
El cromosoma W determina el 
sexo (aves, anfibios, reptiles,
mariposas).
Hembra XX Macho X0 Abejas, saltamontes.
Cuadro 3. Determinación del sexo cromosómico.
4.3.1 Mecanismo de la inactivación del cromosoma X y corpúsculo de Barr
En los organismos en los que las hembras y los machos difieren en los cromosomas sexuales, los pro-
ductos de estos genes se expresan en cantidades equivalentes en hembras y machos. Este proceso recibe el 
nombre de compensación de dosis génica.
La compensación de dosis génica se lleva a cabo por diferentes mecanismos. En los mamíferos, el macho 
es heterogamético (XY) y las hembras son homogaméticas (XX). Es decir las hembras poseen dos cromo-
somas X, uno aportado por la hembra y el otro por el macho. Por compensación de la dosis, uno de los dos 
cromosomas X es inactivado al azar, es decir la cromatina se compacta y el cromosoma es inactivo, es decir, 
sus genes no se transcriben; se trata de un ejemplo de heterocromatina facultativa (Fig. 24).
El cromosoma X heterocromático aparece entonces como un cuerpo coloreado oscuro unido a la envol-
tura nuclear y se denomina corpúsculo de Barr. El testeo de los corpúsculos de Barr fue introducido en 1966 
en los juegos olímpicos,con el objetivo de detectar atletas varones que quisieran competir como mujeres.
Espermatozoide
Ovocito
XX Hembra
XY MachoXY
XX
Fig. 23. Determinación cromosómica del sexo.
.
Parte I Núcleo celular
30
La inactivación del cromosoma X es un evento que ocurre tempranamente en el desarrollo embrionario. 
En una célula determinada puede inactivarse el cromosoma X proveniente de la mujer o el varón. General-
mente la inactivación de uno u otro ocurre al azar, aunque existen algunas excepciones. Por ejemplo, en los 
marsupiales siempre se inactiva el X proveniente del macho al igual que en las membranas extraembrionarias 
de los mamíferos (placenta, amnios, cordón umbilical). Luego de que ha ocurrido la inactivación de un cro-
mosoma X, todas las células hijas de esa célula en particular, continúan con el mismo cromosoma X inactiva-
do. Por lo tanto, la inactivación del cromosoma X genera líneas celulares o clones que poseen diferentes genes 
activos. Los organismos con estas características se denominan mosaicos genéticos. Es decir, las mujeres son 
mosaicos genéticos. 
Mecanismo: en la inactivación del cromosoma X actúa un gen XIST (acrónimo de X-inactive specific 
transcript) que se encuentra en el mismo cromosoma X. El gen XIST codifica una gran molécula de ARN. 
EL ARN que se copia a partir del gen XIST se acumula a lo largo del cromosoma X que contiene el gen XIST 
activo. Este ARN inactiva casi todos los restantes genes del cromosoma. Este ARN no se une al otro cromo-
soma X. Los corpúsculos de Barr son cromosomas X recubiertos por el ARN de XIST.
La transcripción del gen XIST cesa en el otro cromosoma X, permitiendo la expresión de los genes 
que éste posee. La inactivación del gen XIST del cromosoma X activo se produce por la metilación de sus 
secuencias regulatorias. Por lo tanto, el bloqueo de la expresión del gen XIST permite que este cromosoma 
continúe activo.
o
Corpúsculo
de Barr
Fig. 24. Esquema de inactivación al azar del corpúsculo de Barr (izquierda). En la microfotografía de la 
derecha, el corpúsculo de Barr está señalado con la flecha. Se observan asociados a la envoltura nuclear. 
Los otros cuerpos oscuros no asociados a la envoltura nuclear son nucléolos.
.
Biología Celular
31
Epigenética, inactivación del cromosoma X y los gatos calicó
Mientras la genética trata sobre los genes en sí, la epigenética se ocupa de la interacción y regu-
lación entre estos genes y sus productos, lo que da lugar a su fenotipo.
En el núcleo celular de pocos micrómetros se compactan dos metros de ADN y la información 
almacenada no está libremente disponible, sino que algunos genes están siempre activos, como los 
genes constitutivos (housekeeping genes) y otros en cambio, inactivos. Estos patrones de activación y 
desactivación génicos se dan por las interacciones entre los genes y sus productos.
El primer gato clonado, Carbon Copy (Cc) (copia de papel carbón) fue creado en Texas (EEUU) 
a partir de un gato tricolor (o calicó). Pero, a pesar de tener el ADN idéntico al de su “madre” ge-
nética, Rainbow, el gatito Cc no resultó una “copia de papel carbón”. 
 
¿Cómo se explica que a pesar de tener los mismos genes, los dos gatos no sean idénticos? 
Esto se puede explicar en parte por la inactivación de X. Los gatos calicó son siempre hembras, 
lo que significa que tienen dos cromosomas X en todas las células. El gen que codifica el pelaje 
naranja está localizado en el cromosoma X, pero existe otro alelo de este gen, que resulta en pelo 
negro. En las gatas (XX), uno de los cromosomas X queda inactivado, de manera que si una hembra 
hereda los dos alelos (naranja y negro), su pelaje exhibirá parches de ambos colores. El proceso de 
inactivación se produce al azar, por lo que la clonación de un gato calicó nunca resultará en el mismo 
patrón. Cc fue creada a partir de un óvulo donante al que se le retiró su núcleo, intercambiándose 
por el núcleo de la gata calicó Rainbow. Aunque la célula a partir de la que fue clonada Cc tenía un 
cromosoma X inactivo, el programa de desarrollo embrionario reactivó ambos cromosomas X y el 
proceso de inactivación se produjo de forma aleatoria en cada célula de Cc. Esto resulta en un pa-
trón de pelaje completamente diferente, incluso cuando dos individuos son genéticamente idénticos. 
¿Considerás que la inactivación de X es un proceso epigenético?
Rainbow (izquierda) y Carbon Copy Cc (derecha). Cc posee la misma información genética 
que Rainbow, sin embargo, poseen diferentes colores y patrón de pelaje. Esto se debe a 
que el patrón de pelaje y el color dependen no sólo de la información genética, sino tam-
bién de factores reguladores que determinan la activación y los productos génicos.
.
Parte I Núcleo celular
32
4.4 Euploidias y aneuploidias
Los individuos euploides (eu: verdadero), son aquellos que poseen uno o más juegos completos de cro-
mosomas. Pueden ser monoploides, diploides o poliploides. Los individuos aneuploides son los que presentan 
alterado el número de cromosomas (de más o de menos) con respecto al número correcto de cromosomas 
para la especie.
Las aneuploidias cromosómicas son uno de los más frecuentes trastornos genéticos en humanos y pro-
vocan tanto abortos espontáneos como el nacimiento de niños con anomalías muy diversas, pero en general 
con discapacidad intelectual como denominador común. La probabilidad de presentarse se incrementa expo-
nencialmente a medida que es mayor la edad de la madre al quedar embarazada, principalmente en mujeres 
mayores de 35 años. Recientemente se ha visto que la edad del padre también influye
Las aneuploidias más frecuentes corresponden a las trisomías de los cromosomas 21 (Síndrome de Down 
(Fig. 25), cromosoma 18, Síndrome de Edward y cromosoma 13 Síndrome de Patau. 
También se presentan anormalidades en el número y tipo de los cromosomas sexuales, el X o el Y.
Síndrome de Turner, o monosomía X. Se caracteriza por la falta de un cromosoma X. Genotípicamente 
son mujeres pues carecen del cromosoma Y. Es la única monosomía viable en seres humanos, pues la carencia 
de cualquier otro cromosoma es letal. Las mujeres con Síndrome de Turner son de talla pequeña y presentan 
disgenesia ovárica (no se desarrolla el ovario), por lo tanto no desarrollan caracteres sexuales secundarios 
(Fig. 26).
El síndrome de Klinefelter afecta solamente a hombres, pues este síndrome se caracteriza por poseer 
cromosomas X de más. En el 75% de los casos, los individuos poseen un cromosoma X de más, siendo su 
cariotipo 47, XXY. Los hombres con Klinefelter sufren infertilidad e hipogonadismo.
En conjunto estas aneuploidías se presentan en 7 de cada 3.000 embarazos (Fig. 27). 
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 X X
Fig. 25. Trisomía del par 21. Cariotipo de mujer, con tres cromosomas número 21 (47, XX, +21).
.
Biología Celular
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1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 X Y
 Fig. 26. Síndrome de Turner. Cariotipo (45, X0). 
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 X Y
Fig. 27. Síndrome de Klinefelter. Cariotipo (47, XXY). 
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Parte I Núcleo celular
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BIBLIOGRAFÍA 
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Pierce B. (2016) Genética. 5ta Edición. Editorial Médica Panamericana. México.
.
Biología Celular
35
ParteII - NATURALEZA MOLECULAR DEL GEN Y DEL GENOMA
1. Genoma
El genoma es la totalidad del ADN contenido en una célula. En las células procariotas, el ADN forma 
un solo cromosoma circular, mientras que en los eucariotas se reparte en varias moléculas de ADN, cada 
una de las cuales corresponde a un cromosoma distinto. El genoma eucariota es mucho más extenso que el 
procariota; sin embargo, no necesariamente un genoma más extenso o con mayor cantidad de cromosomas se 
correlaciona con una mayor complejidad del organismo. Por ejemplo, los anfibios tienen un genoma de mayor 
tamaño que el humano, al igual que muchas plantas.
En general, los organismos eucariotas tienen células diploides (de diplo: doble), pues cada cromosoma se 
presenta en dos versiones, uno aportado por cada padre, formando los pares de cromosomas homólogos. Por 
ejemplo, las células humanas constan de 46 cromosomas, o bien de 23 pares de cromosomas homólogos. En 
estos casos, el genoma suele definirse como el complemento haploide (de haplo: simple), entendiendo que 
los homólogos no portan información para distintos caracteres sino, en tal caso, dos variantes de la misma 
información. El genoma humano, entonces, estaría contenido en los 23 tipos de cromosomas, doblemente 
representado en las células somáticas.
En el genoma se almacena la información que determina la mayoría de las características de un individuo: 
el color de ojos, el color de piel, el grupo sanguíneo, los rasgos fisonómicos, el color del fruto, la altura del 
tallo, y tantos otros. Las unidades informativas del genoma se denominan genes, los cuales están separados 
por secuencias sin aparente información, llamadas regiones intergénicas.
En el genoma procariota, los genes se disponen densamente a lo largo de la secuencia de ADN, separados 
por cortas secuencias intercaladas, que no codifican información. En el genoma eucariota, en cambio, las 
secuencias intergénicas son más extensas; de hecho, representan una parte mayor del genoma que la corres-
pondiente a los genes.
Las distintas regiones del ADN, génicas e intergénicas, no están separadas por ningún límite físico, sola-
mente se diferencian entre sí por la secuencia de las bases nitrogenadas; la información genética está codifi-
cada en esa secuencia de bases.
Los genes son segmentos del ADN que codifican información para la síntesis de proteínas o ARN. La 
mayoría de los genes codifica proteínas, ya que la célula solo sintetiza proteínas a partir de la información 
guardada en los genes. La síntesis de cada proteína celular requiere un “instructivo” que informa la secuencia 
de aminoácidos propia de dicha proteína. Este “instructivo” se encuentra en la secuencia de bases del gen 
correspondiente. 
Se denomina expresión genética a la forma como la información contenida en un gen es utilizada y de-
codificada hasta obtener un producto. Los genes de proteínas se expresan en dos pasos: la transcripción y la 
traducción. La transcripción consiste en la síntesis de un ARN mensajero (ARNm), que copia la secuencia de 
bases del gen. Posteriormente, en los ribosomas, el mensaje que porta el ARNm es decodificado o traducido 
para enlazar los aminoácidos en la secuencia que da como resultado la cadena proteica. Por lo tanto, en el flujo
de la información genética, los ARNm son intermediarios entre el gen y la proteína, el producto final del gen.
El genoma también contiene genes de otros tipos de ARN, como el ribosómico (ARNr), el de transfe-
rencia (ARNt), los ARN pequeños nucleares y citoplasmáticos (ARNsn y ARNsc, respectivamente) y los de 
interferencia (ARNi). Estos genes se transcriben, pero no se traducen, ya que los ARN resultantes carecen de 
información codificada para sintetizar proteínas. Dichas especies de ARN, a diferencia del ARNm, son pro-
ductos finales de los genes y desempeñan otras funciones vinculadas a la síntesis de proteínas y la regulación 
genética. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
36
Los genes tienen regiones señalizadoras, llamadas promotores y terminadores. Estas secuencias en gene-
ral no son codificantes, por lo cual no se transcriben. Los promotores y los terminadores actúan como signos 
de puntuación, marcando el principio y el final de un gen. Aun cuando dichas zonas no sean copiadas, son in-
dispensables para el que el resto del gen pueda ser transcripto. Entonces un gen no solo incluye a las regiones 
que codifican una proteína o un ARN, sino también a las secuencias requeridas para transcribirlo. Tomando en 
cuenta estas consideraciones, el gen es una unidad informativa y constituye una “unidad de transcripción”.
Las células regulan la expresión de sus genes; no transcriben y traducen todos los genes al mismo tiempo. 
En la regulación de la expresión genética intervienen las regiones del ADN llamadas secuencias regulado-
ras; estas son regiones no codifica tes, pues no llevan información para la síntesis de otras moléculas. Las 
regiones reguladoras no se transcriben; su función consiste en regular la transcripción de los genes, lo que 
requiere la interacción de las regiones reguladoras con proteínas activadoras o represoras, como los factores 
de transcripción.
En conclusión, el ADN no solo es el almacén de la información requerida para la síntesis de la totalidad 
de las proteínas y los distintos ARN, sino que también, en las secuencias reguladoras, lleva los “interruptores” 
desde los cuales se enciende o apaga la expresión de los genes.
El genoma de las células eucariotas contiene copias únicas de los genes que codifican proteínas, excep-
tuando a las histonas, cuyos genes son de copia múltiple, al igual que los genes que codificanARNr y ARNt.
Como se mencionó, gran parte del genoma consiste en secuencias intergénicas; en general estas son 
regiones de ADN no codificante, que no se expresan en productos celulares. Este tipo de secuencias se en-
cuentran, por ejemplo, en el ADN centromérico y el correspondiente a los telómeros.
A las secuencias intergénicas se las ha calificado como “ADN chatarra”, “ADN basura” o “exceso de 
ADN” y aunque existen diversas hipótesis sobre su significado, se desconoce la función de gran parte de las 
mismas. Entre las secuencias intergénicas se encuentran los elementos transponibles, los seudogenes y el 
ADN satélite.
Los elementos transponibles, o transposones, son secuencias que pueden cambiar de posición dentro 
del genoma. Algunos tipos de transposones codifican enzimas necesarias para su propia transposición, pero 
carecen de otra función conocida.
En los eucariotas, los transposones se encuentran repetidos varios miles de veces. En el humano, repre-
sentan alrededor del 50% de la secuencia total. 
Los transposones forman parte de las secuencias denominadas ADN moderadamente repetitivo, junto 
Gen de una proteína Gen de ARNr Gen de ARNt
Genes de ARN
pequeños Seudogenes
ARNm ARNr ARNt ARN pequeños
Transcripción
Traducción
Proteína
Genes
Productos finales del gen con función estructural, catalítica o reguladora
Participan en el procesamiento
de otros ARN y en el control
de la expresión genética
Participan en
la traducción
ARN
interferentes
Fig. 1. Genes y sus productos.
.
Biología Celular
37
con secuencias codificantes, como los genes de ARNr y ARNt.
Los seudogenes son secuencias originadas en duplicaciones fallidas de ciertos genes, que resultan en 
copias no funcionales. Se estima que el genoma humano contiene alrededor de 20.000 seudogenes.
Ciertas secuencias cortas de ADN aparecen repetidas cientos de miles y hasta millones de veces en un 
genoma. Se las conoce como ADN altamente repetitivo o ADN satélite. Algunas de ellas forman los centró-
meros y los telómeros, pero la mayoría no tiene función conocida. 
En el año 2001 se publicó el primer esbozo de la secuenciación llevada a cabo por el Proyecto Genoma 
Humano (PGH), concluido en el año 2003. Dicho estudio arrojó la secuencia completa de bases del genoma 
humano, que consta de un total de 3,2 x 109 pb3. También estimóen alrededor de 30.000 el número de genes, 
valor que posteriormente fue modificado a 25.000. Sin embargo, a pesar de las expectativas cifradas en los 
resultados del PGH, aún falta mucho por revelar. Si bien el conocimiento de la secuencia de nucleótidos es un 
primer paso indispensable, no es suficiente para comprender plenamente la organización del genoma, lo que 
requiere identificar y descifrar correctamente la totalidad de los mensajes almacenados en la misma.
Cuadro 1. Composición del genoma eucariota.
3 Pb: abreviatura de pares de bases. Unidad que se utiliza para indicar la longitud del ADN.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
38
2. El proceso de transcripción
En las células, la secuencia de bases de las moléculas de ARN está informada en los genes. Cada gen 
es una plantilla para la síntesis de una molécula de ARN. La transcripción es el proceso de síntesis de ARN 
dependiente de un molde de ADN.
Los genes presentan una región promotora o promotor, cuya secuencia de bases señala el nucleótido 
donde se iniciará la transcripción. A su vez, otras secuencias llamadas terminadores indican el punto final de 
la transcripción. 
La transcripción de un gen requiere la participación de una enzima de la familia de las ARN polimerasas 
(ARN pol). Cada ARN pol reconoce principalmente ciertas regiones del promotor, con secuencias de bases 
muy conservadas en la evolución, llamadas secuencias consenso. La ARN pol se une a dichas secuencias y 
da inicio a la transcripción. En eucariotas, la unión de las ARN polimerasas al promotor está mediada por un 
grupo de proteínas llamadas factores basales de transcripción.
Una vez unida al promo-
tor, la ARN polimerasa queda 
correctamente posicionada 
para copiar una de las cade-
nas del gen, la cadena molde, 
la cual recorrerá en sentido 
3’→5’. A medida que avan-
za, la enzima separa transi-
toriamente a la cadena molde 
de su complementaria, la ca-
dena antimolde. Las cadenas 
de ADN desapareadas for-
man una “burbuja de trans-
cripción” (Fig. 4). De esta 
forma se exponen los nucleótidos del molde, a cada uno de los cuales la ARNpol empareja un ribonucleótido 
complementario. Los ribonucleótidos se aparean con los desoxirribonucleótidos según las mismas reglas 
de complementariedad que rigen para el ADN, con la sola excepción de que la timina es reemplazada por 
uracilo. Conforme los ribonucleótidos se aparean con el molde de ADN, la ARN pol cataliza la formación de 
los puentes fosfodiéster que enlazan entre sí a los ribonucleótidos consecutivos, construyendo el polímero de 
ARN. Los sustratos de la ARN pol son ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U. Durante la polimerización 
se elimina un grupo pirofosfato de cada monómero, que a su vez es escindido inmediatamente en dos fosfatos 
por una enzima llamada pirofosfatasa.
GEN: unidad de transcripción
Señala el fin de
la transcripción
Fija la ARN pol.
Señala el inicio de
la transcripción
TranscripciónARN pol
PROMOTOR TERMINADOR
ARN
ADN
3'5'
Fig. 2. Regiones señalizadoras de la transcripción de un gen. 
P
P
P
3' 5'
ADN ARN
Pirofosfatasa
OH
5'
3'
P
OH P
P
P
3' 5'
ADN ARN
OH
5'
3'
P
OH
P
P P
P P
Fig. 3. Eliminación de grupos pirofosfato durante la polimerización de ribonucleótidos. 
.
Biología Celular
39
El transcripto de ARN resulta complementario y antiparalelo con respecto al molde. El ARN crece en la 
dirección 5’→3’ sobre un molde “leído” en la dirección 3’→5’.
El transcripto se mantiene un breve lapso apareado con el molde, conformando ambos una doble hélice 
transitoria. Mientras el transcripto de ARN crece, la burbuja de transcripción se desplaza junto con la polime-
rasa, pues la doble hélice de ADN se abre con el avance de la enzima y se cierra por detrás de la misma. Así, 
el molde ya transcripto vuelve a aparearse con el antimolde, en tanto el extremo 5’ del transcripto se separa 
del molde. 
El proceso concluye cuando la ARN pol sobrepasa la secuencia terminadora, que también es transcripta. 
Los terminadores son diferentes en procariotas y eucariotas; en ambos casos puede intervenir un factor pro-
teico que da fin a la transcripción. Una vez concluido el proceso de copia, el extremo 3’ del ARN sintetizado 
se desaparea de su molde y se libera, mientras se cierra la burbuja de transcripción. 
El ARN se sintetiza por complementariedad con respecto al molde y antiparalelo al mismo, por lo cual 
su dirección y secuencia de bases coinciden con las del antimolde (excepto porque donde este tiene timina, 
aquel tiene uracilo). Es por esta razón que el antimolde es también llamado hebra positiva o codificante, 
mientras que el molde es denominado hebra negativa o no codificante.
En los eucariotas, la transcripción se lleva a cabo en el núcleo celular. Allí se localizan las ARN polime-
rasas, los factores basales de transcripción, los ribonucleótidos trifosfato que actúan como precursores en la 
síntesis del ARN, y otras moléculas, enzimáticas o no, que forman parte de la “maquinaria transcripcional”.
Los procariotas constan de un solo tipo de ARN polimerasa, mientras que en los eucariotas existen tres 
clases de ARN polimerasas (con sus respectivos factores basales de transcripción). Las ARN polimerasas 
ARNpol
Hebra
antimolde
Burbuja de
transcripción Se desaparean
las bases de ADN
Hebra
molde
Los ribonucleótidos
se polimerizan de
5' 3'
Los ribonucleótidos
complementarios se 
aparean con el molde
La hélice se cierra
por detrás de la burbuja
La burbuja de
transcripción
avanza
El extremo 5' del ARN
se separa del molde
El ADN se cierra
El ARN se libera
del molde
TG AG GC G
T CA C
TG AG GC G
T CA CG C
UA
5'
3'
CC AG AG T
A TT G
G
GC
U A
U U UGG
AC
C C A5'
3'
GCU A U UUGG AC C C A5' 3'
5'3'
5'3'
Fig. 4. Fases de la transcripción. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
40
eucariotas reconocen específicame te un determinado tipo de promotores y se especializan, por lo tanto, en la 
transcripción de genes de diferentes ARN.
2.1 Transcripción en procariotas
El proceso de la transcripción consta de tres etapas: la iniciación, la elongación y la terminación.
- Iniciación: consiste en el reconocimiento del promotor por la ARN polimerasa, la formación de la bur-
buja de transcripción y el inicio de la nueva cadena de ARN.
Los promotores procariotas se caracterizan por la presencia de dos secuencias de nucleótidos muy con-
servadas, o secuencias consenso, necesarias para la fijación de la ARN pol. La interacción entre dichas se-
cuencias y la enzima posiciona a esta última de manera tal que su sitio activo interaccione sobre el primer 
nucleótido a ser transcripto en la cadena que actuará como molde. A este nucleótido de la cadena molde, 
así como a su complementario en el antimolde, se los identifica como +1. Los nucleótidos del molde y del 
antimolde que siguen al +1 en la dirección de desplazamiento de la polimerasa (también llamada río abajo), 
llevan numeración positiva creciente. Los nucleótidos ubicados en la dirección contraria (río arriba), llevan 
numeración creciente con signo negativo. 
La ARN pol procariota es una holoenzima que consta de un núcleo catalítico y una subunidad reguladora, 
llamada sigma. La subunidad sigma es fundamental para el reconocimiento del promotor y generalmente 
se libera después de la iniciación, mientras el núcleo catalítico se desplaza sobre el molde continuando la 
transcripción.
- Elongación: es el alargamiento del ARN en la burbuja de transcripción. El avance de la burbuja genera 
una supertorsión o superenrollamiento del ADN río abajo, que requiere la participación de la enzima topoi-
somerasa I para su corrección.
- Terminación: la transcripción culmina cuando la ARN pol sobrepasa una secuencia terminadora. Los 
terminadores son transcriptos, pero poseen secuencias que favorecen la separación de la ARN pol. 
Hay dos clases de terminadores: independientes de la proteína rho y dependientes de rho. Los terminado-
res independientes de rho tienensecuencias repetidas inversas, formadas por bases complementarias, lo que 
ocasiona que el transcripto forme una estructura secundaria en horquilla. La horquilla detiene a la ARN pol 
y la transcripción cesa. 
Promotor
Secuencia
consenso -35
Secuencia
consenso -10 Punto de inicio de la transcripción
+1
5'
Dirección de la ARN pol
ARN transcripto
ADN
Cadena antimolde5' TTGACA TATAAT
3' Cadena molde
Río abajo
Río arriba
Fig. 5. Promotor procariota y dirección de la transcripción. 
.
Biología Celular
41
En la terminación dependiente de rho, los ARN poseen extremos 3’ desestructurados, donde se fija la 
proteína rho. Ésta posee una actividad de helicasa, abriendo la doble hélice híbrida formada por el molde y el 
transcripto, de manera que el último se separa, poniendo fin a la transcripción
2.2 Transcripción en eucariotas
La transcripción en eucariotas procede de forma similar a los procariotas y también se divide en etapas 
de iniciación, elongación y terminación. No obstante, existen algunas características que las distinguen. En 
eucariotas:
 1) El proceso de transcripción está confinado al núcleo, donde los transcriptos sufren posteriormente un 
proceso de maduración.
3' 5'
3'5'
3'
5'
A G C C C G C C
T C G G G C G G
G G C G G G C T
C C G C C C G A
G G C G G G C T U U U U U U U
A A A A A A A
A G C C C G C C
3' 5'
3'5' G G C G G G C T
C C G C C C G A 3'
5'
A G C C C G C C
T C G G G C G G U U U U U U U
A A A A A A A
C
C
G
C
C
C
G
A
G
G
C
G
G
G
C
U
CCC
ADN
3' 5'
3'5' A G C C C G C C
T C G G G C G G
G G C G G G C T
C C G C C C G A A A A A A A A
3'5' U U U U U U U
C
C
G
C
C
C
G
A
G
G
C
G
G
G
C
U
CCC
3' 5'
3'5' A G C C C G C C
T C G G G C G G
G G C G G G C T
C C G C C C G A A A A A A A A
1
5
4
3
2
Secuencias invertidas
ricas en CG
Secuencias de Adenina
Transcripción
Formación de bucle
entre las secuencias
invertidas transcriptas
La formación del bucle
impide avanzar a la ARNpol
Separación del transcripto por
la complementariedad débil A-U
Fig. 6. Terminación de la transcripción independiente de rho. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
42
2) El ADN está asociado a las histonas, formando la cromatina. La accesibilidad del ADN a las enzimas
de la transcripción requiere modificaciones transitorias de las histonas y de la arquitectura de la cromatina
3) Existen tres especies de ARN polimerasas, que reconocen ciertos tipos de promotores y se encargan,
por ende, de la transcripción de genes específicos.
Cuadro 2. ARN polimerasas eucariotas.
4) La unión de cada ARN pol al correspondiente promotor se realiza en presencia de factores protei-
cos específicos para cada polimerasa, llamados factores basales de transcripción. La interacción de estos 
elementos, que conforman una “maquinaria” basal de la transcripción, posibilita una tasa de transcripción 
mínima.
5) Los promotores, según el tipo de gen, pueden ubicarse río arriba o río abajo del punto de inicio de la
transcripción. Por ejemplo, los promotores de los genes que codifican proteínas se ubican río arriba, de mane-
ra que no son copiados en el transcripto. Los promotores de los genes de ARNr, en cambio, se sitúan dentro 
de la región transcripta. Las secuencias consenso en eucariotas guardan cierta similitud con las de promotores 
procariotas, aunque no son idénticas. Una secuencia común es la llamada “caja TATA” o “TATA box”, que 
presenta una secuencia consenso del tipo 5’-TATAAA-3’. 
6) Las regiones reguladoras del ADN interaccionan con proteínas llamadas factores de transcripción
específicos y ambas regulan la “maquinaria” de transcripción basal. Dicha regulación modula la velocidad 
y frecuencia de transcripción de un gen. Las secuencias reguladoras, a diferencia de los promotores, pueden 
estar muy alejadas del gen regulado. Por lo tanto, un regulador podrá interaccionar con el promotor de un 
gen, si el ADN experimenta un doblez que acerque a ambas regiones, posibilitando el contacto entre ellas. 
3. El código genético
En la secuencia de bases de los ARNm está codificada la información para la síntesis de proteínas. Un gen
de una proteína particular tiene una determinada secuencia de bases que se transcribe al ARNm y en ella debe 
radicar la información acerca de cuáles aminoácidos, cuántos y en qué orden deben ser unidos para sintetizar 
la proteína en cuestión. 
¿Cómo es que una secuencia de nucleótidos puede informar acerca de una secuencia de aminoácidos? 
El código o idioma de los genes está constituido por tripletes de nucleótidos. Las cuatro bases (adenina, 
guanina, citosina y timina o uracilo) pueden formar 64 tripletes diferentes, según el orden en que se combinen. 
Cada triplete funciona como una palabra del código genético. Los tripletes, una vez transcriptos al ARNm, 
reciben el nombre de codones (codón: unidad del código).
De los 64 tripletes o codones existentes, 61 codifican aminoácidos y 3 son codones stop o de terminación.
Cada uno de los 61 codones que codifican aminoácidos “nombra” a uno y solo un aminoácido particular. 
Esto evita errores en el momento de la traducción. Si un codón designara a varios aminoácidos diferentes, 
un mismo mensaje sería traducido en proteínas distintas cada vez, pues variaría la especie de aminoácido en 
la secuencia de la proteína codificada por ese codón. O sea que el mensaje sería ambiguo, pues daría lugar 
a interpretaciones distintas. Pero el código genético tiene, para cada codón, una interpretación única: no es 
Tipo de ARN po ranscribe…
ARN pol I ARNr 45 S
ARN pol II ARNm, algunos ARN pequeños
ARN pol III ARNt, algunos ARN pequeños
Tl
.
Biología Celular
43
ambiguo. Por ejemplo, el codón UAU siempre es traducido como tirosina.
Ahora bien, existen 61 codones para codificar aminoácidos y los aminoácidos presentes en la proteínas 
son solo 20. ¿Cuál es la función de los codones restantes? Los codones restantes funcionan como sinónimos. 
Es decir que cada aminoácido está codificado por más de un codón, con la excepción de metionina y triptó-
fano que están nombrados por un único codón cada uno. La existencia de diferentes codones sinónimos que 
codifican a un mismo aminoácido es una característica del código que se conoce como “degeneración” o 
“redundancia”. Por ejemplo, el aminoácido tirosina es codificado por dos codones sinónimos: UAU y UAC
Cuadro 3. El código genético.
Los codones stop o de terminación son UGA, UAG y UAA (llamados ópalo, ámbar y ocre, respecti-
vamente) y no codifican aminoácidos. Los codones stop ofician como “punto final” del mensaje. Cuando 
el ARNm es traducido en los ribosomas, cualquiera de los codones stop indica que la proteína ya ha sido 
terminada.
La traducción de un ARNm es realizada en la dirección 5’ a 3’. El primer codón traducido es siempre un 
codón con la secuencia AUG, llamado por ello “codón de iniciación”. Dicho codón codifica al aminoácido 
metionina en eucariotas y a una variante del mismo, la formil-metionina, en procariotas (aunque cabe aclarar 
que en procariotas, el AUG es traducido como metionina no formilada cuando aparece en el interior de un 
mensaje). Una vez localizado el codón AUG más cercano al extremo 5’ del mensaje, la traducción progresa 
hacia el extremo 3’. 
El codón de iniciación determina el marco de lectura para la traducción. Durante la traducción, el mensaje 
que porta el ARNm se lee de corrido; significa que las tres bases que siguen a AUG en sentido 5’→3’ serán 
interpretadas como el segundo codón, y así sucesivamente, hasta alcanzar un codón stop. Ninguna base forma 
parte de más de un codón; los codones no se superponen o solapan entre sí.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
44
Ventajas de la degeneración y el bamboleo o “wobble”
La degeneración del código genético podría ser interpretada como una falla o imperfección del 
mismo. Sin embargo, esta característica puede resultar ventajosa. Por ejemplo, ¿qué pasaría si un 
gen fuera copiado o transcripto con un error, por el cualel codón UUU se cambiara por UUC? ¡La 
sustitución de la tercera base no alteraría el mensaje, pues ambos son codones sinónimos, que codi-
fican el aminoácido fenilalanina! La redundancia, por lo tanto, posibilita la neutralización de ciertos 
errores en los procesos de autoduplicación y transcripción del ADN, ya que a pesar de ellos, no se 
altera el significado del mensaje.
Al observar la tabla del código genético se hace evidente que, en la mayoría de los casos, los 
codones que funcionan como sinónimos solamente difieren en la tercera base. Durante la traducción, 
los codones se aparean con los anticodones, tripletes complementarios que forman parte de los ARNt 
(los encargados de transportar los aminoácidos). En el apareamiento codón–anticodón, existe una 
cierta flexibilidad para el acoplamiento de las terceras bases, que puede darse aunque éstas no sean 
complementarías. Este fenómeno recibe el nombre de bamboleo o “wobble”. Así, un ARNt específico 
para el transporte de determinado aminoácido podría aparearse con dos codones que se diferencian 
en la tercera base. Dado que existen entre 30 y 50 especies de ARNt, con sus respectivos anticodones, 
el bamboleo posibilita la interacción con los 61 codones que codifican aminoácidos. El bamboleo, 
al igual que la redundancia de codones, proporciona una dosis de plasticidad o adaptabilidad al 
funcionamiento del código genético.
Una característica muy significativ del código genético es su universalidad. El código genético es uni-
versal: es el mismo para todos los seres vivos. Esto significa que un gen humano introducido en una bacteria 
puede ser traducido por aquella con el mismo resultado, obteniéndose una proteína igual a la que sería sinte-
tizada en la célula humana. 
La universalidad del código es lo que ha permitido la creación de organismos “transgénicos”. Un orga-
nismo transgénico es aquel en el cual se introducen genes provenientes de otra especie, con el fin de que pro-
duzca determinadas proteínas. Los transgénicos se utilizan en la investigación, en la industria farmacéutica y 
también en la producción animal y vegetal, para dotar a plantas y animales de características que mejoran su 
calidad o rendimiento.
Pero más allá de las aplicaciones prácticas que ha posibilitado, la universalidad del código genético es una 
prueba muy contundente de que los seres vivos evolucionamos a partir de un único ancestro. Es muy poco 
probable que el mismo código hubiera surgido repetidas veces en forma independiente. La explicación de que 
todas las especies compartamos un código universal no puede ser otra que la del origen común de todos los 
seres vivos.
Resumiendo, el código genético:
- Consta de 64 tripletes o codones, 61 de los cuales codifican aminoácidos, mientras que los 3 restantes 
funcionan como señales de terminación de la traducción.
- Es degenerado o redundante, pues existen codones sinónimos.
- No es ambiguo, ya que cada codón solamente codifica un aminoácido
- Sus codones se traducen de corrido, el código no se solapa.
- Es universal.
.
Biología Celular
45
Para pensar
Establecer el marco de lectura de la traducción es crucial, pues de ello depende la estructura pri-
maria de la proteína obtenida como producto. Para corroborar esta afirmación, realice el siguiente 
ejercicio sobre el esquema anterior
- Tome como codón de iniciación la primera secuencia UGC desde el extremo 5’ del mensaje.
- Traduzca el resto del mensaje a una secuencia de aminoácidos, consultando la tabla del código
genético.
- Compare dicha secuencia con la obtenida al traducir el mensaje partiendo desde el marco de
lectura correcto (iniciando en AUG).
3.1 Excepciones a la universalidad del código y mensajes solapados
A pesar de que por mucho tiempo se supuso la universalidad del código genético, se ha encontrado que 
ciertos codones pueden tener significado diferente al comparar ADN de distintos orígenes. La mayor parte de 
las excepciones a la universalidad del código se verifican en los codones stop y en el ADN mitocondrial. Por 
ejemplo, UGA, que generalmente es un codón stop, codifica triptófano en el microorganismo micoplasma y 
en el cromosoma mitocondrial humano.
Se ha afirmado que el código genético no se solapa, ya que en la lectura y traducción del mensaje no se 
saltea ningún nucleótido y cada uno de ellos forma parte de un único codón. Esto implica que, por ejemplo, 
un mensaje que codifique un péptido de 10 aminoácidos deberá constar de 33 nucleótidos, agrupados secuen-
cialmente en 11 codones, el último de los cuales será un codón stop.
Sin embargo, se ha encontrado que ciertos virus portan en su genoma mensajes solapados. En estos ge-
nomas, determinadas secuencias de nucleótidos codifican más de una secuencia de aminoácidos. ¿Cómo es 
posible? Esto se logra modificando el marco lectura. Suponga una secuencia de nucleótidos que comienza a 
ser traducida a partir del nucleótido número 1, de lo cual se obtiene la proteína “A”. Luego, suponga que la 
misma secuencia es traducida a partir del nucleótido número 2. Con este nuevo marco de lectura, los codones 
quedan conformados por otras combinaciones de bases y por consiguiente son traducidos en una proteína 
“B”. El nucleótido en posición 3 puede ser el tercer nucleótido en el primer codón que codifica a la proteína 
“A” o bien el segundo nucleótido en el primer codón que codifica a la proteína “B”. Es decir que en la misma 
cadena nucleotídica se solapan o superponen dos mensajes diferentes. 
Antimolde (+)
5'
Molde (-)
5'
3'
Triplete
Codón
3'
TRADUCCIÓN
TRANSCRIPCIÓN
Cadena
Polipeptídica
Aminoácido
A T G C T C T C A T G G C A A C G C A G G
T A C G A G A G T A C C G T T G C G T C C
A U G C U C U C A U G G C A A C G C A G G
3'
ADN
ARNm
5'
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
46
4. La “maquinaria” traduccional
4.1 ARNm (mensajero)
Los ARNm son moléculas lineales de cadena simple en donde residen las instrucciones para la elabora-
ción de un producto proteico.
Los ARNm eucariotas y procariotas son esencialmente iguales en el sentido que presentan, una vez listos 
para la traducción, una secuencia continua de codones que se extienden desde el principio al fin del mensaje 
genético, dictando con exactitud la secuencia lineal de aminoácidos de una cadena polipeptídica en particular. 
Esta secuencia se lee en la dirección 5’ a 3’. El principio de la secuencia presenta un codón iniciador (casi 
siempre AUG), y el final de la secuencia o región codificadora es un codón de terminación o stop (UGA, 
UAA, UAG). 
Además de la región codificadora, el ARNm presenta sectores extra en los extremos 5’ y 3’ denominados 
secuencias no codificantes 5´y 3´ respectivamente. Estas regiones no se traducen en proteína aun cuando 
forman parte del ARNm transcripto del gen. 
4.1.1 ARNm eucariota
La mayoría de los ARNm eucariotas presentan la secuencia codificadora del mensaje interrumpida, es 
decir coexisten a lo largo de la molécula sectores que codifican la proteína, llamados exones, con secuencias 
intercaladas sin información, denominadas intrones. 
Maduración de ARNm
Los ARNm transcriptos primarios sufren una serie de modificaciones antes de salir al citoplasma como 
ARNm maduro.
Algunos cambios consisten en el agregado de moléculas en los extremos 5’ y 3’ llamados capping y po-
liadenilación. 
IntrónExón 1 Exón 2 Intrón Exón 3 Intrón5' 3'
Fig. 8. Intrones y exones en el ARNm eucariota. 
5' 3'AUG UGA
Región codificadora
Región 5'
No codificante
Región 3'
No codificante
Cadena polipeptídica
Fig. 7. ARNm. 
IntrónExón 1 Exón 2 Intrón Exón 3 Intrón
3'
7mG A A A A A A A A A (n)
Fig. 9. ARNm eucariota maduro. 
.
Biología Celular
47
1- Capping. Es la denominación del proceso por el cual se adiciona en el extremo 5’ del ARNm una 
molécula de 7 metil-guanosina (7mG, un nucleótido metilado) a la que se conoce como cap (del inglés, capu-
chón). Esta molécula se agrega al ARNm naciente cuando éste alcanza, aproximadamente, los 30 nucleótidos 
de longitud.La cap impide la degradación del ARNm inmaduro por enzimas como nucleasas y fosfatasas nucleares. 
También participa en la remoción de intrones y en el inicio de la traducción, como se explicará más adelante.
2- Poliadenilación. Este proceso consiste en el agregado de alrededor de unas 250 adenosinas o cola poli 
A, en el extremo 3’ del ARNm. El ARNm presenta una secuencia de nucleótidos específica AAUAAA cono-
cida como señal de poliadenilación. Una nucleasa corta al pre-ARNm a unos 20 nucleótidos después de dicha 
señal. Una vez liberado el pre-ARNm, la enzima poliA-polimerasa le agrega las adenosinas de a una por vez. 
Por otra parte la ARN pol II continúa transcribiendo un tramo más del molde, y finalmente se disocia del gen. 
Este último tramo de ARN es rápidamente degradado por nucleasas y fosfatasas. 
Las funciones de la cola poli A son: proteger el extremo 3’ de la degradación y ayudar a los ARNm a salir 
del núcleo.
Los ARNm de histonas carecen de cola poli A, pues no presentan la señal de poliadenilación. Otra excep-
ción la ejemplific n algunos genes que presentan más de una señal de poliadenilación. Cuando así ocurre, el 
mismo gen puede ser transcripto en dos productos diferentes, dependiendo de cuál sea la señal reconocida.
3- Corte y empalme (splicing). Otra modificación significativa afecta a la secuencia codificadora, que 
sufre un acortamiento producto de la eliminación de los intrones, quedando como producto final los exones 
empalmados en una secuencia continua. Este tipo de procesamiento se llama empalme (splicing) y fue des-
cubierto en 1977.
Para que se lleve a cabo este tipo de maduración del pre-ARNm se necesita una batería de ribonucleopro-
teínas pequeñas nucleares: las RNPpn (snRNP, del inglés, small nuclear ribonucleoprotein). Estas partículas 
ricas en uridinas y diversas proteínas se denominan U1, U2, U4, U5, U6 y se combinan de a una por vez en los 
7mG
ARNpol
ADN
A UA A
A A
Fig. 10. El capping. 
cap
cap
cap
Corte
ADN
ARN
Poliadenilación
ADN
ARN adicional
Degradación
Poli A
3'
5'
3'
A UA A
A A
A UA AAA
AAA
A
AA
AA
A
AAA
A UA AAA
Fig. 11. La poliadenilación.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
48
extremos de cada intrón (lindantes a sendos exones). El complejo resultante del ensamblado de las distintas 
RPNpn se denomina espliceosoma. La actividad enzimática residiría en los ARNpn del espliceosoma. Éstos 
serían los responsables de reconocer las secuencias señalizadoras de corte, escindir a los intrones en forma de 
lazo y empalmar a los exones entre ellos, produciendo una molécula de ARNm maduro.
Los ARNm maduros son monocistrónicos, es decir el sector codificador dicta la secuencia para una sola 
cadena polipeptídica. 
4.1.2 ARNm procariota
1- Los ARNm procariotas presentan las secuencias codificadoras continuas, pues carecen de intrones
2- No sufren modificaciones post-transcripcionales
3- Muchos ARNm procariotas son policistrónicos, es decir que una sola molécula de ARNm contiene 
información para varias proteínas. Este ARNm contiene codones para la terminación y para la iniciación de 
la traducción entre las secciones codificadoras de proteínas, de modo que se traduce como varias moléculas 
de proteína distintas. 
Exón 1 Exón 2Intrón5' 3'
3'5'
Espliceosoma completo
Exón 1 Exón 2
Intrón removido3'5'
Fig. 12. Splicing de los ARNm eucariotas.
3'7mG A A A A A A A A A
IntrónExón 1 Exón 2 Intrón Exón 35' 3'
AUG UGA
Cadena polipeptídica
Pre-ARNm
ARNm
maduro 5'
región 5' no
codificante
región 3' no
codificante
A A A A A AA A A A
cola poli-A
extremo
C-terminal
extremo
N-terminal
Fig. 13. ARNm eucariota monocistrónico. 
3'5'
AUG UGA AUG UGA AUG UGA
Proteína 2Proteína 1 Proteína 3
Sitio de unión al ribosoma Región codificadora Secuencia no traducible
P P P
Fig. 14. ARNm pocariota policistrónico.
.
Biología Celular
49
4.2 ARNt (tranferencia)
Los ARNt son moléculas “adaptadoras” ya que interactúan por un lado con la cadena polinucleotídica 
(ARNm) y por el otro con los aminoácidos que formarán parte de la cadena polipeptídica. Así alinean a los 
aminoácidos siguiendo el orden de los codones del ARNm. 
Cada ARNt es una molécula de 70 a 93 ribonucleótidos. Enlaces puente hidrógeno entre sus bases replie-
gan la molécula dando origen a una disposición espacial en forma de hoja de trébol. Cada brazo presenta una 
zona de doble cadena y un asa o bucle de cadena simple sin apareamiento de bases. 
Interacciones posteriores doblan la estructura de trébol conformando su estructura definitiva en forma de 
“letra L”.
En esta molécula se distinguen básicamente dos extremos:
En el extremo 3’ o extremo aceptor de la molécula se encuentra el trinucleótido CCA que representa el 
sitio de unión donde se liga el aminoácido. Esta unión es catalizada por una enzima aminoacil ARNt sintetasa 
específica y apropiada para cada uno de los 20 aminoácidos
En el extremo opuesto al sitio aceptor del aminoácido, se localiza un triplete de nucleótidos conocido 
como anticodón, cuya secuencia varía en cada tipo de ARNt. Cada anticodón es complementario de un codón 
del ARNm, aunque podría acoplarse a más de un codón (sinónimo).
Existen 61 codones que codifican para aminoácidos y tan solo 31 anticodones en los respectivos ARNt 
Esto se explica pues los codones sinónimos pueden ser leídos por un mismo ARNt. Por ejemplo, el aminoáci-
do fenilalanina es codificado por dos codones sinónimo: UUU / UUC. Sin embargo, un solo anticodón AAG 
puede complementarse indistintamente con UUU y UUC, realizando el trabajo de llevar la fenilalanina al 
A U G C U U U G G G G GA A A AC C C C C ARNmCodones
Anticodones CCCCCCU U UU UGGGGGA A A A A
ARNt
Cadena
peptídica
Aminoácido
aá aá aá aá aá aá aá
Fig. 15. Los ARNt interaccionan con los codones del ARNm y con los aminoácidos a los que transportan. 
P
OH
C
C
C
C
C
C C
C
C CC
C
C
C
G
G
G
G
G
GG
G
G
G
G
G
GG G
G
G G
G
U
U
U
U
U U
U U
U
U
U
U
A
A
A
A
A
A
A A
A
AA
A
C
C
C
T
A
A
AA
A
Extremo 5' 
Blucle 1
Blucle 2
Anticodón
Nucleótidos
modificados
Extremo 3'
Blucle 3
Extremo aceptor
del aminoácido
Estructura en hoja de trébol Plegamiento en “ele” Modelo simplificado de ARNt
Blucle 3
Blucle 1
Blucle 2
Anticodón
5' 
3'CC A
Anticodón
3'
Fig.16. Estructura de los ARNt. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
50
ribosoma para ser incorporada a la cadena polipeptídica en formación.
Todos los ARNt presentan un porcentaje significativo de bases poco frecuentes (raras) que surgen por 
modificación post-transcripcional de los cuatro ribonucleótidos estándar A, G, C y U.
 
Por lo hasta aquí expuesto, podemos concluir que el ARNt debe poseer varias propiedades específicas
• Debe ser reconocido por una aminoacil ARNt sintetasa que lo una al aminoácido correcto.
• Debe tener una región que actúe como sitio de unión para el aminoácido.
• Debe tener una secuencia complementaria (anticodón) específica para el codón del ARNm correcto.
Las modificaciones que sufren los pre-ARNt son semejantes en procariotas y en eucariotas ya que en 
ambos se producen escisiones y modificaciones químicas. Por ejemplo, se elimina un dinucleótido 3’ del 
precursor y se agrega el triplete CCA a los ARNt que no poseen todavía esta secuencia terminal. También 
aparecen bases raras por modificación enzimática de nucleótidos estándar del ARNt precursor. 
Algunos genes para ARNt presentan un intrón que interrumpe la secuencia codificadora, el cual es remo-
vido en el núcleo post-transcripción como se observa en la Fig. 18. 
4.3 ARNr (ribosómico)
Los ARNr, junto a las proteínas, son los componentes de los ribosomas. Los ribosomas y los ARNt inter-
vienen en la traducción de la información codificada en el ARNm por lo cual los primeros son considerados 
fábricas de proteínas.
Cada ribosoma consta de dos subunidades: la subunidad mayor y la subunidad menor.
El ARNm se inserta en el surco formado entre las superficies de contacto de las subunidadesmayor y 
menor.
N
N
H
O
ribosa
H
H
H
H O
N
N
N
N N
H
H
O
CH3
CH3ribosa
N
N
N
N H
H
N
H
CH3
CH3
CH2 CH C
ribosa
N
N O
H
S
H
H
ribosa
Dimetil guanosina
adición a G de
dos grupos metilo
Dihidro uridina
adición a U de
dos hidrógenos
Isopentenil adenosina
adición a A de un
grupo isopentenil
4-Tiouridina
sustitución de un oxígeno
de U por un sulfuro
Fig. 17. Bases raras en el ARNt. 
Precursor del ARNt ARNt maduro
intrón
P 3'5' OH
OH
P
3'
5'
OH
P
3'
5'
OH
P
3'
5'
P
OH
OH
P
3'
5'
OH
P
Fig. 18. Intrón en el ARNt. 
.
Biología Celular
51
Dentro de cada ribosoma hay tres huecos llamados sitios A (aminoacídico), P (peptidílico) y E 
(EXIT = salida), para el ingreso de los ARNt unidos a sus correspondientes aminoácidos y el egreso de los 
ARNt descargados. 
Las subunidades ribosómicas trabajan conjuntamente en la síntesis proteica. La subunidad menor aloja al 
ARNm sobre el cual se acomodan los ARNt junto con los aminoácidos que transportan. La subunidad mayor 
cataliza la unión peptídica de los aminoácidos gracias a la acción de la peptidil transferasa, ribozima (ARN 
catalítico que forma parte de la estructura de esta subunidad).
Si bien cumplen idéntica función, los ribosomas procariotas y eucariotas se diferencian en su tamaño, 
coeficiente de sedimentación (70S en procariotas y 80S en eucariotas), y en el tipo y número de moléculas de 
ARNr y proteínas que los forman. 
Todos los ARNr procariotas y eucariotas sufren modificaciones post-transcripción
Subunidad
menor
Subunidad
mayor
Ribosoma
25nm
Fig. 19. Modelo tridimensional del ribosoma bacteriano visto desde distintos ángulos. 
E
P A
Subunidadmayor
Subunidadmenor
Sitio de unión
al ARNm
Fig. 20. Modelo esquemático del ribosoma y sus sitios A, P y E del ribosoma. 
Ribosoma eucariota Ribosoma procariota
Subunidad
menor 40S
Subunidad
mayor 60S
~33 proteínas
ARNr 18S
28S
ARNr 5,8S
5S
~49 proteínas
Subunidad
menor 30S
Subunidad
mayor 50S
21 proteínas 34 proteínas
ARNr 16S ARNr 23S5S
Fig. 21. Comparación de las estructuras de los ribosomas procariotas y eucariotas. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
52
En eucariotas los ARNr 18S; 5,8S y 28S son transcriptos de un mismo gen que codifica un pre-ARNr 45S. 
La síntesis del este pre-ARNr se realiza en la zona organizadora del nucléolo a partir de la ARN pol I. Una 
vez obtenido el largo transcripto primario o pre-ARNr 45S, se eliminan secuencias espaciadoras (tramos de 
ARN inútiles para integrar la estructura ribosómica), las que serán degradadas por enzimas. Las secuencias 
resultantes utilizables de ARNr (28S, 18S y 5,8S) junto con ARNr 5S extranucleolar, se ensamblan a proteínas 
importadas del citoplasma y conforman la subunidades ribosómicas.
Finalmente, las subunidades ribosómicas por separado y antes de completar sus respectivos ensambles, 
son exportadas al citoplasma a través del complejo del poro nuclear, completando el procesamiento de cada 
subunidad en el citosol.
4.4 Los ARN pequeños
Los ARN pequeños forman complejos con proteínas específicas dando lugar a la formación de partículas 
ribonucleoproteicas (RNP).
Las RNP localizadas en el núcleo se denominan RNPpn: partícula ribonucleoproteica pequeña nu-
Núcleo
Citoplasma
ARNm
Subunidad 60S
ARNr
28S
5S
5,8S
+ proteínas
Subunidad 40S
ARNr 18S + proteínas
Polirribosoma
Subunidad 40S
inmadura
Subunidad 60S
inmadura
ARNr de 5S
Pre-ARNr
de 45S
Región de
organizador
nucleolar
Proteínas
ribosómicas
producidas en
el citoplasma
18S 5,8S 28S
Fig. 22. Procesamiento de los ARN 45S. 
.
Biología Celular
53
clear. Varios RNPpn conocidos como U1 a U6 participan en el procesamiento de los ARNm. Estas partículas 
forman un complejo multienzimático denominado espliceosoma, encargado de realizar cortes y empalmes en 
los ARNm transcritos primarios (splicing). 
Las RNP localizadas en el citoplasma se denominan RNPpc: partícula ribonucleoproteica pequeña cito-
plasmática. La función más conocida de cualquier RNPpc es la que desempeña el complejo ARN/proteínas 
que componen la partícula de reconocimiento de la señal o SRP. Estas partículas participan en el reconoci-
miento de secuencias específicas de las proteínas de secreción, proteínas de membrana y de los lisosomas, 
deteniendo su traducción, hasta que el ribosoma en el que se están sintetizando contacte con la membrana del 
retículo endoplasmático granular, donde finalizan su traducción
5. El proceso de la traducción o síntesis proteica
La traducción es el segundo paso en el flujo de información genética. Es el proceso por el cual se constru-
ye una cadena polipeptídica con una secuencia específica, a partir de la información codificada en la secuencia 
de nucleótidos del ARNm. 
 ADN → ARN → cadena polipeptídica
La estructura y funcionamiento de una célula depende de la cantidad y calidad de proteínas que produzca, 
lo que exige que el complejo proceso que les da origen sea rigurosamente controlado e implique la participa-
ción de una gran “maquinaria” molecular. Construir una proteína requiere de la participación del ARNm, los 
ARNt –unidos a sus correspondientes aminoácidos–, ribosomas, enzimas, ATP/GTP y un conjunto variado de 
proteínas denominadas factores traduccionales.
Describiremos la síntesis de proteínas, proceso esencialmente similar en procariotas y eucariotas. 
La síntesis proteica incluye las siguientes etapas:
1. Activación de los aminoácidos o aminoacilación
2. Traducción del ARNm
5.1 Activación de los aminoácidos o aminoacilación
La reacción de activación de los aminoácidos o aminoacilación consiste en la unión de cada ARNt con su 
aminoácido correspondiente. 
Este proceso está catalizado por 20 variantes de la enzima aminoacil ARNt sintetasa (una para cada 
aminoácido). La actividad de esta familia de enzimas es esencial para garantizar la exactitud del proceso tra-
duccional, ya que de ellas depende la fidelidad con la cual los aminoácidos se enlazan a sus ARNt específicos.
En esta etapa, la actividad correctora de las enzimas aminoacil ARNt sintetasa minimizan los errores en la 
selección del aminoácido correcto. 
La reacción de aminoacilación ocurre en dos fases: 
En la primera fase de la reacción se utiliza la energía de la hidrólisis del ATP para unir cada aminoácido 
a un AMP, con un enlace de alta energía. Esta reacción da origen a un complejo intermediario denominado 
aminoacil-AMP. 
Sin abandonar la enzima, se transfiere el aminoácido del complejo aminoacil-AMP al ARNt específico,
con lo cual se origina la molécula final: aminoacil-ARNt
El enlace entre el ARNt y el aminoácido libera, al hidrolizarse, la energía necesaria para propulsar la 
formación del enlace peptídico durante la traducción. El PPi obtenido en la primera fase de la aminoacilación 
se hidroliza forzando aún más la reacción total hacia la formación de productos.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
54
P PP
A
P
A
P
A
P P
Pi Pi
Activación
Unión al ARNt
Aminoacil-ARNt
sintetasa
Complejo
Aminoacil-AMP
Aminoácido
Fase 1
Fase 2
Pirofosfato (PPi)
ARNt
AMP
Aminoacil-ARNt
ATP
Fig. 23. Etapas de la aminoacilación. 
.
Biología Celular
55
La siguiente imagen resume los principales acontecimientos de la reacción: 
5.2 Traducción del ARNm
El mecanismo por el cual se traduce el mensaje genético contenido en el ARNm puede describirse en tres 
etapas:
• Iniciación
• Elongación
•Terminación
En todas las fases se requiere la presencia de un complejo sistema de proteínas citoplasmáticas conocidas 
como factores de iniciación, factores de elongación y factores de terminación o liberación respectivamente. 
Dichos factores son diferentes en procariotas y eucariotas aunque sus funciones son semejantes.
5.2.1 Iniciación de la traducción
En esta etapa se reúnen los componentes que constituyen el complejo de iniciación, disparador de la sín-
tesis proteica. El complejo está compuesto por unamolécula de ARNm, una subunidad mayor, una subunidad 
menor, el ARNt iniciador (cargado con N-formilmetionina en procariotas y con metionina en eucariotas) y 
factores proteicos de iniciación (IF). Dicho complejo comienza a formarse cuando se acoplan el ARNm y la 
subunidad menor del ribosoma. El ARNt iniciador ingresa al sitio P uniéndose por complementariedad de 
bases al codón AUG más próximo al extremo 5’ del ARNm. Este evento constituye una instancia crucial de 
la etapa de iniciación, pues garantiza que el mensaje genético se lea en sentido 5´a 3´en el marco de lectura 
correcto para el resto de los codones que contenga la región codificadora del ARNm. La incorporación pos-
terior de la subunidad mayor cierra el complejo de iniciación, originando un ribosoma completo y funcional. 
Como todas las cadenas polipeptídicas son iniciadas por un ARNt iniciador, todas las proteínas recién 
sintetizadas tienen N-formil-metionina (o metionina en eucariotas) como residuo amino terminal. En ambos 
aá
aá AMPaá Unión
AMPATP PPi
Activación
Complejo
Aminoacil-AMP
Aminoacil-ARNt
Fig. 24. Resumen del proceso de aminoacilación. 
P A
AUG CAU GGG CAG
5'
3'
Met
UAC
AUG CAU GGG CAG
5'
3'
Met
UAC
E
Fig. 25. Formación del complejo de iniciación de la traducción. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
56
casos este aminoácido inicial puede ser eliminado por una aminopeptidasa específica, aunque a veces se 
mantiene en la proteína final
En eucariotas, en cuanto se ha reconocido el codón AUG en el extremo 5’ del mensaje, ningún otro codón 
AUG del ARNm será utilizado como lugar de iniciación, por lo tanto por cada molécula de ARNm se sintetiza 
una sola cadena proteica. Los ARNm eucariotas son monocistrónicos. 
En procariotas, dado que la secuencia de reconocimiento entre el ARNm y el ARNr de la subunidad 
menor puede aparecer varias veces a lo largo del mensaje, pueden originarse varias cadenas polipeptídicas a 
partir de un ARNm. La mayoría de los ARNm procariotas son policistrónicos.
En conclusión, tres clases de interacciones determinan el inicio de la síntesis proteica:
• Reconocimiento del codón de iniciación AUG en la subunidad menor del ribosoma
• Acoplamiento de bases del codón AUG con el ARNt iniciador
• Acoplamiento de la subunidad mayor del ribosoma cerrando el complejo de iniciación
5.2.2 Elongación de la cadena polipeptídica
El proceso de elongación o crecimiento de la proteína se inicia cuando una nueva molécula de aminoa-
cil~ARNt ingresa al sitio A vacante del ribosoma (adyacente al sitio P que está ocupado) acoplándose por 
complementariedad de bases al segundo codón del ARNm expuesto en ese lugar. Esta reacción requiere la 
intervención de un factor de elongación y GTP. 
El aminoácido iniciador se desacopla del ARNt del sitio P, liberando energía que se utiliza en la formación 
del enlace peptídico entre los dos aminoácidos alineados (reaccionan el carboxilo del primer aminoácido con 
el grupo amino del segundo aminoácido). Esta reacción es catalizada por una peptidil transferasa, ribozima 
integrante de la subunidad mayor. Como consecuencia de esta reacción, el ARNt iniciador del sitio P queda 
sin aminoácido y el dipéptido resultante queda enganchado al ARNt del sitio A (peptidil ARNt).
3'
7mG A A A A A A A A A (n)
5'
UGAAUG
Proteína 1
Sitio de unión al ribosoma Región codificadora Secuencia no traducible
Fig. 26. ARNm eucariota monocistrónico.
P A
AUG CAU GGG CAG
5'
3'
Met
UAC
His
GUA
E
Fig. 27. Ingreso del ARNt al sito P durante la etapa de elongación. 
.
Biología Celular
57
El nuevo peptidil ARNt del lugar A es translocado al 
lugar P cuando el ribosoma se desplaza tres nucleótidos 
a lo largo de la molécula de ARNm. Esta etapa requiere 
energía y la presencia de un factor de elongación.
Como parte del proceso de translocación, la molécula 
libre de ARNt que se ha generado en el sitio P se libera 
del ribosoma, puesto que su lugar pasa a ser ocupado por 
el peptidil ARNt. El sitio de salida del ARNt descargado 
se denomina “E” (de “exit” o salida). Así el sitio A, que 
se halla desocupado, puede aceptar una nueva molécula 
de aminoacil~ARNt, con lo cual se vuelven a iniciar los 
pasos anteriormente analizados.
Durante la elongación, como durante la aminoacilación, se ponen en marcha mecanismos correctores. 
En esta etapa se garantiza que el apareamiento de bases codón-anticodón sea correcto. Una equivocación en 
la correspondencia de nucleótidos daría como resultado la incorporación del aminoácido incorrecto. En este 
punto de control participa un factor de elongación que forma un complejo con el aminoacil ARNt y el GTP; 
este complejo y no el ARNt libre es el que se une al codón correspondiente en el ARNm. Recién después del 
correcto apareamiento codón-anticodón, el factor se disocia posibilitando la unión del aminoácido a la cadena 
polipeptídica. Este retraso en la unión del aminoácido posibilita que se elimine el ARNt incorrecto, antes que 
el residuo aminoacídico que transporta pueda enlazarse a la proteína en crecimiento.
Resumiendo, el ciclo de elongación de la síntesis se caracteriza por:
• La unión del aminoacil-ARNt (reconocido por el codón)
• La formación del enlace peptídico
• La translocación del ribosoma
5.2.3 Terminación de la síntesis proteica
La finali ación de la síntesis proteica ocurre ante la llegada al sitio A del ribosoma, de uno de los tres 
codones stop o de terminación: UGA, UAG, UAA. Éstos son reconocidos por un factor de terminación o 
liberación. El factor de liberación se une al codón stop, estimulando la hidrólisis del enlace entre la cadena 
polipeptídica y el ARNt ubicado en el sitio P. 
Como consecuencia de esta reacción el polipéptido se desacopla del ARNt, liberándose en el citoplasma. 
El ARNm se separa del ribosoma y se disocian las dos subunidades, las cuales podrán volverse a ensamblar 
sobre otra molécula de ARNm reiniciándose el proceso de traducción. 
P A
AUG CAU GGG CAG
5'
3'
Met
UAC
His
GUA
E
Fig. 28. Formación de la unión peptídica du-
rante la etapa de elongación. 
E P A
AUG CAU GGG CAG
5'
3'
Met
UAC
His
GUA
E P A
AUG CAU GGG CAG
5'
3'
Met His
GUA
Gly
CCC
Fig. 29. Translocación del ribosoma y elongación de la cadena peptídica. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
58
Los acontecimientos que caracterizan la terminación de la síntesis son:
• El reconocimiento del codón stop
• La disociación de las subunidades ribosómicas, el ARNm y la cadena polipeptídica.
 
5.2.4 El costo energético de la síntesis proteica
La síntesis proteica requiere más energía que cualquier otro proceso anabólico. Para formar cada enlace 
peptídico se consumen en total 1 ATP y 2 GTP, los que aportan cuatro enlaces de alta energía:
• dos en la activación del aminoácido;
• el tercero en la unión del aminoacil ~ARNt a la subunidad menor del ribosoma;
• el cuarto en la translocación del ribosoma.
Considerando éste cálculo, la síntesis de una cadena polipeptídica de 250 aminoácidos consume un total 
de 1.000 enlaces de alta energía. Si a esto sumamos el gasto que implica la transcripción de un ARNm que 
contenga como mínimo 250 codones, el costo energético se potencia aún más.
5.3 Polirribosomas
Una molécula de ARNm dirige la síntesis simultánea de varias moléculas de una misma proteína. En 
cuanto un ribosoma ha traducido una secuencia de aminoácidos suficientemente larga como para dejar libre 
el extremo 5’ del ARNm, un nuevo ribosoma puede iniciar la traducción. Al grupo de ribosomas que traducen 
simultáneamente el mismo mensaje se lo denomina polirribosoma o polisoma. Cada ribosoma en esta unidad 
estructural opera independientemente sintetizando una molécula de la misma cadena polipeptídica en distin-
tos grados de crecimiento. 
E P A
GGC
5'
3'
CCG
Factor de
liberación
CCG
E P A
GGC UAA
5'
3'
Factor de
liberación
UAA
Proteína
Fig. 30. La etapa de terminación de la traducción. 
Subunidad
mayor
Subunidad
menor
Ribosoma
ARNm
Cadenapolipetídica
Fig. 31. Polirribosoma. 
.
Biología Celular
59
El ribosoma: diana de antibióticos
Los antibióticos son armas para luchar contra las bacterias que enferman a organismos euca-
riotas, ya sean humanos, otros animales o plantas. Es necesario que el arma destruya al invasor sin 
dañar al hospedador.
La síntesis de proteínas, proceso indispensable en todos los seres vivos, presenta diferencias 
significativas entre procariotas y eucariotas. Gran parte de los antibióticos utilizados en la terapia 
antimicrobiana tienen como blanco de acción a los ribosomas bacterianos, inhibiendo alguna etapa 
de la síntesis proteica. Según el tipo de antibiótico que se emplee, variará el efecto que provoque en 
el proceso de la traducción. Algunos de los efectos son:
El cloranfenicol inhibe a la peptidiltransferasa.
Se une exclusivamente a la subunidad 50S.
Las tetraciclinas interfieren en la unión del
ARNt-aa al sitio aceptor del ribosoma.
Los aminoglucósidos (por ej: gentamicina) se unen 
a la subunidad 30S. Inducen errores de lectura del 
ARNm e inhiben la formación de cadenas peptídicas. 
No inhiben la formación del Complejo de Iniciación
Los macrólidos (por ej: eritromicina) actúan sobre la
 subunidad ribosomal 50S, interfiriendo en el proces
 de elongación de la síntesis proteica.
5' 3'
FormilMetionina
P A
5' 3'
Alanina
Formil
Metionina Glicina
P A
5' 3'
Alanina
Formil
Metionina Glicina
P A
5' 3'
Alanina
Formil
Metionina Glicina
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
60
5.4 Diferencias en la traducción en procariotas y eucariotas
En eucariotas la envoltura nuclear y la maduración que sufren los ARNm impiden su traducción inme-
diata. El ARNm es “leído” después de que haya abandonado el núcleo a través de los poros nucleares. La 
traducción es por lo tanto post-transcripcional. 
En procariotas, la traducción es simultánea a la transcripción, esto es, mientras se está terminando de 
transcribir el extremo 3’, el extremo 5’ libre del ARNm se asocia a un ribosoma y al ARNt iniciador comen-
zando la traducción. 
5'
5'
3' 3'
ADN
Núcleo
Tr
an
sc
rip
ci
ón
Pr
oc
es
am
ie
nt
o
Polipéptido
Ribosoma
Tr
ad
uc
ci
ón
ARNm Secuencia
codificadora
Célula eucarionte
Traducción post-transcripcional
5'
3'
Fig. 32. Transcripción, maduración y traducción en células eucariotas.
ADN
5'
3'
Secuencia
codificadora 1
Secuencia
codificadora 2
Secuencia
codificadora 3
Transcripción
Traducción
Célula bacteriana
Traducción cotranscripcional
Fig. 33. Transcripción y traducción en células procariotas. 
.
Biología Celular
61
6 Regulación de la expresión genética
6.1 Regulación en procariotas
6.1.1 El operón lac
Las células bacterianas son organismos unicelulares que viven en contacto directo con el medio de don-
de toman los nutrientes necesarios para su supervivencia. Así, los cambios en la composición química del 
entorno afectan el funcionamiento de la célula. La bacteria E. coli vive en nuestro intestino grueso de donde 
toma nutrientes como glucosa y lactosa. Prefiere glucosa como fuente de carbonos, pero en su ausencia, opta 
por la lactosa. Para metabolizar esta molécula es necesaria la participación de enzimas. Recordemos que las 
enzimas son proteínas codificadas por genes. Solo cuando en el medio esté presente la lactosa los genes que 
codifican estas enzimas se expresarán
Hace más de 45 años, la idea de que los genes de una bacteria podían encenderse y apagarse conforme a 
los cambios en la composición química del medio circundante, fue revolucionaria. En 1965, los bioquímicos 
franceses Françoise Jacob y Jacques Monod recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por des-
cifrar el mecanismo que utiliza la bacteria E. coli para ajustar la producción de proteínas en respuesta a la 
presencia o ausencia de lactosa. 
Analizaremos el modelo del operón lac propuesto por Jacob y Monod para comprender cómo ocurre la 
regulación de la expresión genética en bacterias.
Un operón es un conjunto de genes agrupados en el cromosoma bacteriano que codifican la síntesis de 
proteínas que participan en una determinada vía metabólica. Los genes de un operón no se transcriben en 
forma independiente, funcionan como una unidad de transcripción bajo control de las mismas secuencias 
reguladoras.
El operón lac consta de: 
Fig. 34. François Jacob y Jacques Monod reciben el premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1965. 
Regulador Promotor Operador
z
Genes estructurales 
y a
Segmento de ADN que 
codifica una proteína
represora que reconoce 
al segmento operador
Segmento de ADN en 
donde se une la ARNpol 
identificando el inicio de
la transcripción
Segmento de ADN 
reconocido por la 
proteína represora, 
controla la trans-
cripción de los ge-
nes estructurales
Genes estructurales que codifican tres proteínas:
z = β galactosidasa (cataliza la hidrólisis de la
lactosa en galactosa y glucosa), y = permeasa 
(transporta a la lactosa en la célula), a = 
transacetilasa (no se conoce su función en el 
metabolismo de la lactosa).
Fig. 35. Componentes del operón lactosa. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
62
Cuando se cultivan células de E. coli en un medio carente de lactosa el operón no se transcribe. 
Jocab y Monod proponen la existencia de una proteína denominada represor lac sintetizada a partir de la 
información del gen regulador. El represor lac se une al operador bloqueando el desplazamiento de la ARN 
pol y por ende la expresión de los genes estructurales. 
Cuando se cultivan células de E. coli en presencia de lactosa el operón se transcribe. 
Un derivado de la lactosa (alolactosa) se une a la proteína represora inactivándola, ya que afecta su 
conformación espacial. El represor inactivo pierde afinidad por el operador, dejándole a la ARN pol un libre 
deslizamiento. Al transcribirse los genes estructurales, se obtiene un único ARNm policistrónico. El producto 
de la traducción del ARNm son las tres proteínas involucrada
Por lo hasta aquí analizado, se concluye que el operón lac es un ejemplo de sistema inducible bajo con-
trol negativo: la inducción se produce cuando el sustrato sobre el que actuará la proteína provoca la síntesis 
de la proteína. En este ejemplo de operón, la alolactosa funciona como inductor. El control negativo lo ejerce 
el represor, proteína que unida al ADN inhibe la transcripción. En este sistema inducible, la transcripción 
normalmente está reprimida y debe inducirse su encendido.
El operón lac también se encuentra bajo control positivo, en este caso, otras moléculas se unen al ADN 
estimulando la transcripción. Este tipo de control es dependiente de los niveles de glucosa en el medio.
Las bacterias, como otras células, optan por la glucosa como el combustible celular por excelencia. En 
presencia de este monosacárido, la célula ignora cualquier otra fuente de energía, aun cuando se trate de lacto-
sa. Teniendo en cuenta esta situación, para que el operón lac se exprese, no solo debe estar presente la lactosa, 
sino que además debe estar ausente la glucosa. 
En 1965 se observa la influencia del AMPc en el encendido del operón lac. Se establece que los niveles 
Regulador Promotor Operador Genes estructurales
ARNpol
3'
5'
Proteína
represora
activa
Fig. 36. El operón lac inactivo en ausencia de lactosa.
Regulador Operador Genes estructurales
ARNpol
3'
5'
Proteína
represora
inactiva
ARNpol
Proteína
represora
activa
Lactosa
5'
β Galactosidasa
Permeasa
Transacetilasa
Promotor
Fig. 37. El operón lac activo en presencia de lactosa. 
.
Biología Celular
63
celulares del AMPc son controlados por la concentración de glucosa del medio. Si bien el mecanismo por 
el cual se establece la relación todavía se desconoce, cuanto menor es la concentración de glucosa, mayor 
es la concentración de AMPc. El control positivo está a cargo de un complejo activador formado por AMPc 
y una proteína de regulación transcripcional denominada Cap (proteína activadora de genes catabólicos).El 
complejo Cap-AMPc activa la transcripción pues la ARN pol se une al promotor si el complejo regulador 
también está presente. 
Cuando la concentración de este complejo es alta (pues el medio contiene poca glucosa), el Cap-AMPc 
se fija a un sitio específico del promotor lac, aumentando la afinidad de la región promotora con la ARN po-
limerasa, lo que estimula la transcripción del operón. Esto posibilita que la bacteria utilice lactosa cuando la 
glucosa no está presente en el medio. 
En conclusión: 
• Si no hay lactosa y hay glucosa: la transcripción se detiene porque el represor activo se une al operador 
y porque los niveles de Cap-AMPc están reducidos. La bacteria utiliza glucosa como fuente de carbonos.
• Si hay lactosa y hay glucosa: la transcripción se reduce al mínimo porque si bien el represor en pre-
sencia de lactosa se inactiva, los niveles de Cap-AMPc están reducidos. La bacteria utiliza glucosa como 
fuente de carbonos.
• Si hay lactosa y no hay glucosa: la transcripción alcanza su máxima expresión porque el represor se 
inactiva y porque el nivel de Cap-AMPc es elevado. La bacteria utiliza lactosa como fuente de carbonos.
Regulador Operador Genes estructurales
ARNpol
Cap AMPc
Complejo
Cap-AMPc
Complejo
Cap-AMPc/ARNpol
Promotor
Fig. 38. El complejo Cap-AMPc. 
Regulador Operador Genes estructurales
ARNpol
3'
5'
Proteína
represora
inactiva
ARNpol
Proteína
represora
activa
Lactosa
5'
β Galactosidasa
Permeasa
Transacetilasa
Promotor
Fig. 39. El control positivo del operón lac a cargo del complejo Cap-AMPc.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
64
6.1.2 El operón triptófano
Así como en un operón inducible la transcripción normalmente está “apagada” y debe “encenderse”, 
existen operones reprimibles en los que la transcripción normalmente está “encendida” y debe apagarse o 
reprimirse. Es el caso del operón triptofano. Este sistema consiste en cinco genes estructurales (E, O, C, B, A) 
que codifican las enzimas involucradas en la biosíntesis del aminoácido triptófano. Dichos genes se agrupan 
en una unidad de transcripción con un solo promotor y un operador. Un gen regulador se localiza fuera del 
operón y codifica la síntesis de una proteína represora.
Cuando se cultivan células de E. coli en ausencia de triptófano, el operón se transcribe. 
En ausencia de triptófano, la ARN polimerasa se une al promotor y transcribe los genes estructurales en 
un ARNm policistrónico. Esto es posible pues el represor trp difiere del represor lac en que se sintetiza en 
forma inactiva siendo incapaz de unirse al operador. 
Cuando se cultivan células de E. coli en presencia de triptófano, el operón no se transcribe. 
En presencia de triptófano en el medio circundante, el triptófano (molécula denominada co-represor) 
se une a la proteína represora constituyendo el complejo represor/co-represor. Dicho complejo reconoce la 
zona operadora a la que se fija, impidiendo a la ARN polimerasa transcribir los genes estructurales. Con este 
mecanismo de regulación, la bacteria ahorra energía sintetizando triptófano solamente cuando esta sustancia 
esencial en su crecimiento está ausente en el medio. 
Regulador Promotor Operador Genes estructurales
trp E trp O trp C trp B trp A
Fig. 40. Componentes del operón trp. 
trp E trp O trp C trp B trp A
Regulador Operador Genes estructurales
ARNpol
3'
5'
ARNpol
5' Enzimas para la síntesis de triptófano
Proteína
represora
inactiva
Promotor
Fig. 41. El operón trp activo en ausencia de trp. 
trp E trp O trp C trp B trp A
Regulador Operador Genes estructurales
ARNpol
3'
5'
Proteína
represora
inactiva
Triptófano
(corepresor) Proteínarepresora
activa
Promotor
Fig. 42. El operón trp activo en presencia de trp.
.
Biología Celular
65
6.2 Regulación en eucariotas
Las células eucariotas presentan estrategias más complejas que las bacterias para regular la actividad de 
sus genes. Los organismos eucariotas pluricelulares poseen el mismo genoma en todas sus células, sin em-
bargo los distintos tipos celulares se diferencian entre sí porque fabrican y acumulan distintos ARNm y por 
lo tanto distintas proteínas. ¿Por qué si el gen que codifica la hemoglobina está presente en el genoma de una 
célula epitelial, no se encuentra esta proteína ni su ARNm en el citoplasma de este tipo celular?, ¿Cómo se 
mantiene apagado el gen de la hemoglobina en las células epiteliales mantener “apagado”?
Para responder estas preguntas debemos tener en cuenta no sólo que el genoma eucariota es más complejo 
que el procariota, sino que existen más niveles en donde se ejerce el control de la expresión génica. Cada etapa 
en el flujo de información propuesto por el dogma de la biología molecular: “ADN → ARN → PROTEÍ-
NAS” puede ser regulada.
Si bien los mecanismos más importantes de control son los que actúan a nivel transcripcional, es im-
portante destacar que pueden producirse regulaciones durante el procesamiento o maduración del ARNm ya 
sea controlando su pasaje a citoplasma o bien su supervivencia en el citosol. En algunos casos, los controles 
actúan a nivel traduccional o regulando la actividad de la proteína. 
Analizaremos a continuación mecanismos de regulación en eucariotas. 
Fig. 43. Niveles de control de la expresión génica.
Cuadro 4. Comparación entre el operón lac y el operón trp.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
66
1. Mecanismos de control a nivel transcripcional
El control del proceso de transcripción es el punto clave de la regulación de la expresión de los genes. 
Dicho control no sólo «enciende» o «apaga» genes (efecto del todo o nada) sino también regula la velocidad 
de transcripción de los genes «encendidos».
En la regulación de la transcripción participan: 
• El nivel de condensación de la cromatina: eucromatina /heterocromatina
• El nivel de metilación de los genes
• Las ARN polimerasas (I, II, III), factores de transcripción (basales y específicos: activadores y represo-
res), las secuencias reguladoras (intensificadores y silenciadores)
a) La estructura de la cromatina y la expresión génica
En cada tipo celular solo se expresan determinados conjuntos de genes mientras el resto del genoma se 
mantiene “silencioso”. Se supone que el grado de compactación de la cromatina desempeña un importante 
papel en la expresión génica.
La compactación de la cromatina afecta la capacidad de unión de las enzimas y factores transcripcionales 
a genes específicos
Como vimos, existen dos tipos de cromatina: la eucromatina, transcripcionalmente activa, desplegada, y 
la heterocromatina, transcripcionalmente inactiva, más condensada. La transcripción solo ocurre cuando el 
ADN está desplegado. Como la heterocromatina no puede ser transcripta, la expresión genética en los euca-
riotas se puede reprimir por condensación de eucromatina en heterocromatina. Por lo tanto, las regiones de 
cromatina condensada y dispersa varían según el tipo celular reflejando según se cree, la síntesis de proteínas 
diferentes por distintos tipos celulares. Por ejemplo, el gen que codific la insulina se encuentra como eucro-
matina en las células beta de los islotes pancreáticos, que producen insulina y como heterocromatina en otros 
tipos celulares donde no se expresa.
El grado de enrollamiento de la cromatina es regulado por el agregado o remoción de grupos acetilo, me-
tilo o fosfatos a las porciones de las histonas que se proyectan fuera del nucleosoma. A estos cambios se los 
denomina epigenéticos; son cambios que afectan la expresión de los genes y una vez establecidos pueden ser 
transmitidos a la descendencia celular, sin modificar la secuencia de bases del gen
La acetilación de las H3 y H4 disminuye el enrollamiento de la cromatina, lo que a su vez favorece el ac-
ceso de los factores de transcripción y de la ARN pol. La desacetilación provoca el efecto contrario, induce la 
condensación de la cromatina, haciéndola menos accesible, y dando lugar al surgimiento de heterocromatina.
En cambio,la metilación y fosforilación de las histonas (de la H3 y la H1 respectivamente) aumenta el enro-
llamiento de la cromatina. Contrariamente, la remoción de metilos y fosfatos estimulan la descondensación, 
propiciando la actividad de los genes.
ARNpol FT
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
AcAc
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
ARNpol
FT
Heterocromatina Eucromatina
Activación de la
transcripciónAcetiltransferasade histonas (HAT)
Desacetilasas de
histonas (HDAC)
Acetilación
Desacetilación
Fig. 44. La acetilación de histonas promueve la transcripción. 
.
Biología Celular
67
b) El grado de metilación del ADN y la expresión genética
La metilación del ADN es un proceso epigenético que participa en la regulación de la expresión génica de 
dos maneras, directamente al impedir la unión de factores de transcripción, e indirectamente propiciando la 
estructura “cerrada” de la cromatina. El ADN presenta regiones de 1.000-1.500 pb ricas en dinucleótidos CpG 
(“islas CpG”), que son reconocidas por las enzimas ADN-metiltransferasas las cuales, durante la duplicación 
del ADN metilan el carbono 5 de las citosinas de la cadena recién sintetizada, manteniéndose así la memoria 
del estado metilado en la molécula hija de ADN. En general, se considera que la metilación es un proceso 
unidireccional, de esta manera, cuando una secuencia CpG adquiere metilación de novo, esta modificación
se hace estable y es heredada como un patrón de metilación clonal. Por otra parte, la pérdida de metilación 
genómica (hipometilación), se asocia frecuentemente con el proceso neoplásico y es proporcional a la seve-
ridad de la enfermedad.
Como hemos visto, en las células de mujeres, uno de los cromosomas X se encuentra altamente con-
densado, como heterocromatina facultativa, denominándose corpúsculo de Barr. Este cromosoma que no 
expresa su información, presenta además un alto grado de metilación de citosinas en las “islas CpG” de los 
promotores de sus genes, inactivando así esta parte del genoma, siendo un ejemplo de este tipo de control de 
la expresión génica.
Los genes de expresión diferencial, por ejemplo, el gen de la hemoglobina en células precursoras de gló-
bulos rojos, parecen estar también fuertemente metilados en las células que no expresan la hemoglobina y no 
metilados en las células donde se expresa. Los genes implicados en el metabolismo general, común a todas 
las células, raramente están metilados. 
Los patrones de metilación se establecen en el proceso de diferenciación celular durante la embriogénesis. 
Una vez establecidos en las células de los tejidos ya diferenciados, dichos patrones se conservan de genera-
ción en generación en las células descendientes.
Un fenómeno llamativo es la impronta génica que resulta de una metilación diferente en los alelos de 
algunos genes según su origen sea materno o paterno. El proceso comienza durante la gametogénesis, cuando 
cierto gen recibe la impronta en el espermatozoide o en el óvulo. Todas las células del organismo hijo llevarán 
la misma impronta, que en la mayoría de los casos reprime a los genes. De esta forma, el patrón de metilación 
y consecuentemente de expresión genética se hereda de una generación a la siguiente, a diferencia de los casos 
anteriormente analizados en los cuales el patrón de metilación se establece durante la diferenciación celular.
AAA CTG G A A A ATTTTTTT G G G G CCCCCCC GC3' 5'
A A A A A A A AC C C C C C CT T T T T T TG G G G G G G G G5' 3'
CH3
CH3
Citosina 5-Metilcitosina
Grupo
metilo
CH3
C
C
CC
CC
5H
H
NH2
O
H
C
C
CC
CC
5H
H
NH2
O
Fig. 45. La metilación de citosinas en nucleótidos emparejados CpG (dímeros CpG) es muy estable y se 
asocia al silenciamiento de genes.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
68
¿Todo está en nuestros genes? 
Los gemelos univitelinos son idénticos tanto en su aspecto como en la composición de su geno-
ma. Sin embargo, a lo largo de los años se van diferenciando no solo en cuanto a su comportamiento 
sino también respecto a las enfermedades genéticas que pueden padecer. Se han realizado numerosos 
estudios para determinar el origen de estas diferencias y se ha llegado a la conclusión de que gran 
parte de las mismas se deben a los cambios epigenéticos. Entre estos cambios, se puede citar la 
metilación de secuencias de ADN específicas, en muchos casos aleatoria, en otros casos influidos por 
factores externos. Como consecuencia de estas modificaciones, determinados genes se “silencian”. 
Por ejemplo, las ratas podrían generar un patrón anómalo de metilación como respuesta al maltrato, 
lo que llevaría a una respuesta alterada frente al estrés (léase violencia exacerbada). Este comporta-
miento podría ser heredado a la progenie.
c) Los factores de transcripción y la expresión genética
Cada gen está compuesto por secuencias de nucleótidos que determinan una o más regiones reguladoras, 
un promotor, una región codificadora y una secuencia de terminación
La secuencia promotora o promotor es el sitio de unión de las ARN pol y de los factores basales de trans-
cripción, que forman un complejo proteico esencial para el comienzo de la transcripción. 
A miles de nucleótidos de distancia “río arriba o abajo” del promotor se localizan las secuencias re-
guladoras. Existen dos tipos de regiones reguladoras: secuencias intensificadoras (del inglés, enhancers) y 
secuencias silenciadoras (del inglés, silencers), que interaccionan respectivamente con dos tipos de factores 
de transcripción específicos (FTE): activadores y represores. La interacción física entre cada enhancer y su 
activador estimula la velocidad de la transcripción, lo cual redunda en un aumento en la cantidad de ARNm 
transcripto y de la proteína codificada por él
Cuando las proteínas represoras se unen a las secuencias silenciadoras se inhibe la transcripción.
Alberto Kornblihtt, prestigioso biólogo argentino especialista en biología molecular, caracteriza la in-
teracción entre las secuencias reguladoras y sus factores de transcripción específicos (FTE) de la siguiente 
manera: ¨La naturaleza de las interacciones que se establecen entre ADN y proteínas son débiles, reversibles, 
pero altamente específicas. Esto quiere decir que el factor de transcripción se asocia a la secuencia de bases de 
su enhancer (no a otra) y, así como se asocia, también se disocia. Debilidad, reversibilidad y especificidad de 
unión son características primordiales de las interacciones entre moléculas para producir efectos biológicos.” 
Para iniciar la transcripción de los genes que codifican proteínas, la ARN pol II requiere la presencia 
de factores basales de trans-
cripción unidos al promotor. 
Para que dicha unión ocu-
rra, las secuencias regula-
doras deben ser activadas 
previamente por factores de 
transcripción específicos. Se 
considera que los factores 
basales son constitutivos, ya 
que son los mismos para casi 
todos los genes. En cambio, 
los factores de transcripción 
específicos son particulares 
para cada gen y por ello se los 
califica como facultativosFig. 46. Tipo de factores de transcripción y sus mecanismos de acción. 
.
Biología Celular
69
Los FTE interactúan con regiones específicas del surco mayor del ADN que corresponden a las zonas 
reguladoras del gen. La geometría de la molécula y los diseños característicos de los factores de transcrip-
ción posibilitan dichas interacciones mediadas por uniones no covalentes del tipo puente hidrógeno, uniones 
iónicas e hidrofóbicas.
La transcripción de un gen depende de la actividad conjunta de los factores de transcripción unidos a las 
secuencias reguladoras. Cada gen tiene una combinación particular de intensificadores y silenciadores. Dos 
genes distintos pueden compartir secuencias intensificadoras y silenciadoras, pero no existen dos genes que 
posean la misma combinación de estas secuencias reguladoras.
Las diferencias entre los distintos tipos celulares se deben a que cada célula transcribe distintos 
genes y expresa distintas proteínas. Estoes consecuencia, en parte, de que cada tipo celular contiene 
distintos conjuntos de factores de transcripción que determinan la expresión de diferentes genes. 
¿Cómo se regula la transcripción si los activadores y silenciadores se encuentran a mucha distancia del 
promotor del gen?
La unión de los FTE provoca un cambio conformacional del ADN que al curvarse formando un asa de-
termina una aproximación entre las secuencias reguladoras y promotora. Este plegamiento permite contactar 
a los factores específicos, unidos a las regiones reguladoras, con una o más proteínas asociadas (como los 
coactivadores) al complejo de transcripción basal. Cuando esto ocurre, se estimula la transcripción por parte 
de la ARN polimerasa, la que se desplaza copiando la región codificadora del gen
Diseño hélice - vuelta - hélice
Diseño de cremallera de leucina
Diseño dedos de Zinc
Diseño hélice - bucle - hélice
Zn Zn Los factores de transcripción encajan 
de pares en regiones simétricas con-
tiguas de ADN. Dichas regiones pre-
sentan secuencias palíndromas (se 
leen igual en ambos sentidos). 
Cada proteína del par se une no 
covalentemente con la mitad del pa-
líndromo, ocupando la estructura 
dimérica simétrica así formada, 
dos vueltas de la hélice de ADN. 
Esta propiedad de dimerización per-
mite a los factores de transcripción 
interactuar con el promotor y las 
secuencias reguladoras.
Dimerización de los
factores de transcripción
Fig. 47. Ejemplos de estructuras de factores de transcripción. 
Factores basales
de transcripción
Activador Intensificador(Sitio de unión
de activador)
Proteínas de
flexión de ADN
Proteínas
mediadoras
Promotor
ARNpolTATAA
FB FB
Secuencia
codificadora
Fig. 48. Interacción entre los factores de transcripción basales y específicos.
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
70
2. Mecanismos a nivel del procesamiento del ARNm
En la maduración de los ARNm eucariotas, el corte de intrones y el empalme o splicing de exones 
posibilita la obtención de una secuencia codificadora continua en el ARNm maduro. El empalme o splicing 
alternativo permite que a partir de un mismo gen puedan obtenerse dos o más proteínas diferentes. Se estima 
que este proceso afecta al 90% de los genes que codifican proteínas en los seres humanos.
En estos casos, existe más de una vía de procesamiento del transcripto primario que dan como resultado 
proteínas estructural y funcionalmente diferentes o bien isoformas de una misma proteína. Esta variedad de-
pende de la forma en que se combinen los exones a partir del transcripto primario.
Durante el empalme, diferentes combinaciones de exones se unen y generan una amplia gama de ARNm 
a partir de un solo pre-ARNm. Puede ocurrir que uno o más exones sean removidos o que uno o más intrones 
no sean excluidos o ambos acontecimientos simultáneamente. Los ARNm maduros resultantes podrían dar 
lugar a proteínas que difieren en uno o más tramos de su secuencia aminoacídica, con diferentes actividades 
y funciones.
Por ejemplo, los pre-ARNm de las cadenas livianas de las inmunoglobulinas o anticuerpos sufren corte 
y empalme alternativo, esto contribuye a ampliar el repertorio de los mismos, y así reconocer una mayor 
variedad de antígenos (elementos no propios) a los que pueda ser expuesto el organismo, además de mejorar 
la respuesta inmunitaria a un antígeno en particular. Otro ejemplo se encuentra en un tipo de gen que da por 
resultado el mismo transcripto primario en la tiroides y en un tipo de neurona del hipotálamo, aunque según 
el tipo de célula, los lugares de corte y empalme varían. En las células parafoliculares de la tiroides, el ARNm 
maduro codifica la hormona calcitonina (interviniente en la regulación de los niveles de calcio plasmático), 
en cambio, cuando se expresa en las neuronas hipotalámicas produce una proteína llamada CGRP (producto 
relacionado al gen de calcitonina) que actúa como neurotransmisor.
Exón 1 Exón 2 Exón 3 Exón 4 Exón 5
Exón 1 Exón 2 Exón 3 Exón 4 Exón 5
ADN
ARN
1 3 4 52 21 4 5 1 2 3 5
Empalme alternativo
Proteína A Proteína B Proteína C
Fig. 49. Empalme alternativo. 
.
Biología Celular
71
3. Mecanismo a nivel del transporte del ARN al citoplasma 
Para salir del núcleo, los ARN deben pasar previamente por el proceso de maduración. Aquellos que 
carezcan de capuchón, cola poliA o no hayan sufrido remoción de intrones, no superarán el control nuclear, 
y serán rápidamente degradados.
4. Mecanismo a nivel de la permanencia del ARNm en el citoplasma
La vida media de un ARNm está determinada principalmente por la longitud de la cola poli A. En el cito-
plasma, la cola poli A comienza a acortarse y esto inestabiliza a los ARNm. Cuando la cola es muy corta, los 
ARNm son rápidamente degradados.
Por ejemplo, la inestabilidad de los ARNm de histonas se relaciona con la ausencia de cola poli A. En 
los humanos, estos son los únicos mensajeros no poliadenilados. Se sintetizan constantemente a lo largo de 
todo el ciclo celular, pero no se traducen, ya que su vida media es de unos pocos minutos. Cuando progresa la 
transición de G1 a S de la interfase, se incrementa la tasa de transcripción de los ARN, de modo que al haber 
una gran cantidad disponible, se alcanzan a traducir. Una vez que la célula ha ingresado a la fase S, la vida 
media del ARNm de histonas se prolonga hasta 1 hora, posiblemente por la baja actividad de nucleasas en 
este momento del ciclo celular. 
5. Mecanismos de control a nivel de la traducción
Existen mecanismos generales e inespecíficos de control de la traducción. Por ejemplo, los factores de 
iniciación de la traducción se controlan por fosforilación. También es importante la disposición espacial del 
extremo 5’ del ARNm, donde es fundamental la presencia de la cap para que el ARNm pueda interactuar 
con la subunidad menor del ribosoma e iniciar la traducción. Otro mecanismo inespecífico importante es el 
control de la estabilidad del ARNm. Se conocen algunos casos en los que la integridad de la cola poli A es 
determinante para la supervivencia del mensaje. El acortamiento gradual de la cadena de adeninas por acción 
de nucleasas, reduce en algunos casos la vida media del ARNm.
Entre los mecanismos específicos de control a nivel de la traducción, describiremos el control de la tra-
ducción por proteínas reguladoras y la interferencia de ARN.
Gen de la
calcitonina y el CGRP
Transcripto
Primario
ARNm
Prehormonas
Transcripción
Procesamiento
EN LA TIROIDES EN EL HIPOTALAMO
Traducción
A B C D E
3'5' Exón Exón CalcitoninaExón CGRP
A B C D E
3'5' Exón Exón CalcitoninaExón CGRP
A B C D
5' Calcitonina 3'
E
CGRP5' 3'
A B C
H2N COOHCalcitonina CGRP COOHH2N
Traducción
 Fig. 50. Empalme alternativo del transcripto primario del gen de la calcitonina y CGRP. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
72
a) Control de la traducción por proteínas reguladoras: se conocen también casos específicos o con-
trol particular de la traducción de ciertos ARNm. Estos mecanismos dependen de proteínas reguladoras, que 
modifican la configuración de la secuencia de nucleótidos no traducibles, localizados en el extremo 5’, entre 
la cap y el codón de iniciación. 
Un ejemplo de este tipo de regulación lo proporciona la traducción del ARNm que codifica la proteína 
ferritina. Esta proteína se une al hierro formando un depósito intracelular (en estado libre, el hierro es tóxico 
para la célula).
La traducción del ARNm de la ferritina es regulada por una proteína represora, la aconitasa, cuya activi-
dad depende de la concentración de hierro libre en el citosol. Cuando la concentración intracelular de hierro es 
baja, la aconitasa se une a una secuencia nucleotídica específica en el ARNm, llamada elemento de respuesta 
al hierro (ERH). Esto provoca un plegamiento del ARNm a modo de bucle, que bloquea la traducción, impi-
diendo de esta manera la producción innecesaria de ferritina.
Cuando aumenta la concentración de hierro en el citosol, éste se asocia a la aconitasa,la cual cambia su 
conformación y pierde afinidad por el ERH. Una vez liberado el ARNm, comienza la síntesis de ferritina y 
su asociación con el hierro intracelular.
b) Interferencia por ARN
Los ARN interferentes pequeños (siARN) y los microARN (miARN) participan en un fenómeno llamado 
interferencia por ARN.
Tanto los siARN como los miARN son cadenas cortas de ARN (alrededor de 25 nucleótidos), que se apa-
rean en forma perfecta o imperfecta con regiones de los ARNm, induciendo la degradación de estos últimos 
por ARNasas o bien impidiendo su traducción.
Los siARN y los miARN se originan por acción de una enzima llamada “dicer” (cortadora) a partir de 
moléculas de ARN de doble cadena. Estas últimas provienen de distintos orígenes: de ARN de cadena simple 
autocomplementario, de dos cadenas de ARN que se aparean o de la replicación de ciertos virus.
La interferencia por ARN parece ser un mecanismo regulatorio de la expresión génica, que participa asi-
mismo en la defensa contra las infecciones virales.
Fig. 51. Control de la traducción del ARNm de la ferritina. 
.
Biología Celular
73
Por otra parte, la síntesis de ARN interferente de diseño (producido artificialmente) podría permitir el 
silenciamiento de genes específicos, convirtiéndose en una herramienta útil para diversos propósitos, tales 
como la identific ción de la función de determinados genes, la terapia molecular en ciertas enfermedades y el 
silenciamiento de virus de ARN. 
6. Mecanismos de control post traduccionales
Los mecanismos de regulación postraduccionales incluyen modificaci nes que afectan la vida media de 
las proteínas o su actividad biológica.
La vida media de las proteínas también puede ser considerada una forma indirecta de regular la expresión 
génica.
Dos factores son determinantes de la vida media de una proteína citosólica: su correcto plegamiento y la 
secuencia aminoacídica de su extremo aminoterminal.
Desde el momento en que una proteína emerge del ribosoma libre, otras proteínas citosólicas de diversos 
tipos se unen a la cadena en síntesis, ayudándola a adquirir la conformación nativa. Estas proteínas se deno-
minan chaperonas moleculares. Esta unión transitoria evita que las proteínas recién sintetizadas se plieguen 
de forma anómala.
 Respecto del extremo aminoterminal, existen secuencias aminoacídicas estabilizadoras, que asegurarían 
una vida media prolongada y otras desestabilizadoras, las cuales favorecerían la marcación de las proteínas en 
dicho extremo, conduciéndolas a una rápida degradación. Esto es conocido como la regla del aminoterminal.
Las proteínas que adquieren un plegamiento anómalo, o se han desnaturalizado, o bien poseen su extremo 
aminoterminal desestabilizante, sufren un proceso de ubiquitinización. Este consiste en la adición de varias 
moléculas de ubiquitina, un polipéptido básico de 76 aminoácidos, muy conservado evolutivamente La vía 
de la ubiquitina consta de varios pasos mediados por enzimas, que implican gasto de energía en forma de 
ATP. La proteína ubiquitinizada es captada por un complejo enzimático denominado proteosoma, donde la 
proteína es degradada. 
5'
3'
5'
3'
Complejo
RISC
5' 3'
Degradación
de ARNm
(plantas)
Inhibición de
la traducción
(animales)
5'3' ARNsi
Dicer
ARNm
ARN bicatenario de
origen viral o endógeno.
Dicer (ribonucleasa) separa 
fragmentos de 25 nucleótidos 
del ARN doble.
Si la complementaridad es total, el
complejo RISC degrada el ARNm blanco.
Si es parcial interfiere la unión del ARN
blanco al ribosoma.
1-
2-
Estos fragmentos se denominan
ARNsi y ARNmi (según su tamaño).
3-
El ARNsi o ARNmi se unen al Complejo
RISC y reconoce por complementariedad
una secuencia de bases del ARNm blanco.
4-
5-
Fig. 52. Secuencia del mecanismo de acción de ARN interferentes. 
.
Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
74
Proteosomas
Los proteosomas están formados por más de una docena de proteasas, que se organizan en cuatro 
anillos apilados que delimitan una cámara central. En ambos extremos de este canal se localizan sen-
dos complejos regulatorios, formados por diferentes ATPasas, y varios sitios de reconocimiento de 
la ubiquitina. La proteína ubiquitinizada es reconocida por la partícula regulatoria del proteosoma 
perdiendo su plegamiento por acción de las ATPasas, con gasto de energía. La proteína desenrollada 
es translocada dentro de la cámara central, donde las proteasas la degradan. Como resultado se pro-
ducen oligopéptidos de aproximadamente 8 aminoácidos de longitud. La partícula regulatoria libera 
la ubiquitina que puede ser nuevamente utilizada. 
Existe otra vía que compite con la ubiquitinización. Las proteínas desnaturalizadas son conducidas por 
chaperonas moleculares hasta una chaperona oligomérica. Éstas pueden recuperar el plegamiento nativo de 
la proteína evitando su destrucción. Esto solo es posible cuando el encuentro entre la chaperona y la proteína 
desnaturalizada se da en una etapa previa o temprana de la ubiquitinización.
ATP
Ubiquitina
Proteína
poliubiquitinizada
Salida de
oligopéptidos
E1,E2,E3
ATP
ADP
Reconocimiento e
ingreso de la proteína
poliubiquitinizada
Cámara
central
20S
Complejo
regulatorio
19S
Complejo
regulatorio
19S
β1
β2 β7
α1 α6α7
α1 α2α7α6
β2
β1
β7Anillo β
Anillo α
Anillo α
Proteosoma
26S
Fig. 53. Ubiquitinización de proteínas mal plegadas y degradación en el proteosoma. 
ATP
Proteína mal
plegada o
desnaturalizada
Chaperona
Proteína plegada
correctamente
"Conformación nativa"
ADP + Pi
Fig. 54. Las chaperonas ayudan a las proteínas mal plegadas o desnaturalizadas a adquirir su conforma-
ción nativa. 
.
Biología Celular
75
Tanto la actividad de las chaperonas como la de los proteosomas, aunque contrarias en su acción, garan-
tizan la calidad de las proteínas presentes en el citosol. 
Las modificacion s que afectan la actividad biológica incluyen la fosforilación, la metilación y la su-
moilación, todos ellos cambios reversibles que llevan a la proteína blanco del estado activo al inactivo o 
viceversa. La sumoilación (por SUMO, acrónimo de small ubiquitin-like modifier) se ejerce sobre factores de 
transcripción, por lo cual, a pesar de ser una modificación postraduccional, reprime la transcripción
Control transcripcional
A- Grado de condensación de la cromatina 
B- Grado de metilación 
C- Factores de transcripción 
Control procesamiento del ARNm Empalme alternativo
Control transporte del ARNm Mecanismos que determinan si el ARNm maduro sale o no 
al citosol
Control traduccional Mecanismos que determinan si el ARNm presente en el 
citosol es o no traducido
Control de la degradación del ARNm Mecanismos que determinan la supervivencia del ARNm 
en el citosol
Control de la actividad proteica
Mecanismos que determinan la activación o desactivación 
de una proteína, como así también el tiempo de supervi-
vencia de la misma.
Cuadro 5. Resumen de los mecanismos de regulación de la expresión génica en eucariotas.
7. Estabilidad del genoma
En 1953, con el modelo del ADN propuesto por Watson y Crick, se conoce la naturaleza química del gen. 
El modelo fue el primer paso de una serie de descubrimientos que explican, en función de aquél, el almacena-
miento, la conservación y la expresión de la información genética. En pocos años se enunció aquello que dio 
en llamarse (inapropiadamente) el “dogma” de la Biología Molecular:
Desde entonces, se atribuyó a la molécula de ADN una infrecuente estabilidad, concepción basada en la 
capacidad que manifiesta esta molécula para mantener sus características generación tras generación. El ADN 
fue considerado poco menos que una molécula inerte. Hoy sabemos que tal estabilidad es debida al particular 
mecanismo de replicación y a los sistemas de reparación que actúan sobre la molécula de ADN, ambos 
sumamente eficientes para asegurar la fidelidad en las copias de la información genética y su perpetuación
A pesar de la alta estabilidad del genoma, existen mecanismos, como las mutaciones,que agregan varia-
bilidad, afectando no solo a una célula o a un individuo, sino a la vida en su conjunto.
Transcripción
ADN ARNm
Traducción
PROTEÍNA
Fig. 55. Dogma de la Biología Molecular: la información genética almacenada en el ADN se transcribe 
en ARN y se traduce en proteínas. La replicación del ADN garantiza la transferencia vertical de dicha 
información. 
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Parte II Naturaleza molecular del gen y del genoma 
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7.1 Mecanismos que introducen variaciones en el genoma: mutaciones
La información genética que dirige la síntesis proteica proviene del ADN, por lo tanto, cualquier cambio 
que se produzca en la secuencia de nucleótidos de un gen, será transmitido al ARNm durante la transcripción, 
pudiendo o no producir efectos en la proteína resultante durante la traducción del mensaje genético. 
Se denomina mutación, en un sentido amplio, a todo cambio espontáneo o inducido en la secuencia de 
nucleótidos del ADN. Si una mutación ocurre en una célula somática (muscular, hepática, etc.) su funciona-
miento puede ser afectado en mayor o menor medida, pero este cambio no será transmitido a las generaciones 
siguientes. En cambio, si la mutación ocurre o involucra de algún modo a las células germinales, a partir de 
las cuales se originan las gametas, existe una probabilidad elevada de que la misma sea transmitida a las si-
guientes generaciones. Según la extensión que abarque un determinado cambio en el genoma, las mutaciones 
pueden considerarse génicas o puntuales, cuando afectan a uno o unos pocos nucleótidos, o aberraciones 
cromosómicas, cuando afectan a la estructura o al número de cromosomas propio de una especie (cariotipo). 
En este apartado desarrollaremos las mutaciones génicas.
Existen distintos tipos de mutaciones génicas; en cualquiera de los casos, el cambio de la información que 
contiene un gen puede llevar o no a la producción de una proteína diferente de la original e, incluso, puede 
llegar a impedir su síntesis.
Las mutaciones génicas más comunes se originan a partir de alguno de los siguientes fenómenos:
1-Sustitución: consiste en el reemplazo de un nucleótido por otro, pudiendo producir un cambio en el sig-
nificado o la codificación del triplete. En el ejemplo de la Fig. 56, el triplete UUA codifica para el aminoácido 
leucina; si se cambia el primer nucleótido del triplete, el nuevo codón AUA codificará otro aminoácido distin-
to, la isoleucina. Como resultado, la estructura primaria o secuencia aminoacídica del polipéptido resultante 
se verá modificada, pudiendo ello generar o no trastornos funcionales en la proteína sintetizada
La sustitución de un nucleótido que conlleva a una modificación de un codón por otro que codifica un 
aminoácido distinto, se denomina mutación de cambio de sentido. Como consecuencia de este tipo de muta-
ción, la estructura primaria de la proteína sintetizada difiere de la estructura primaria original. Este hecho pue-
de tener mayor o menor incidencia sobre la función de la proteína. Por ejemplo, si el aminoácido original fue 
reemplazado por otro con características similares (ambos son polares o ambos no polares), probablemente, 
la nueva proteína se pliegue de manera semejante a la original y, en tal caso, es de esperar que su función sea 
muy parecida a la original. Sin embargo, cuando el aminoácido original es reemplazado por otro con distintas 
características (polar por no polar o viceversa), es probable que la proteína no se pliegue de la misma forma 
y que ello conlleve una alteración significativa de su función.
Un ejemplo de este último caso, lo constituye la anemia falciforme. En esta patología se producen gló-
bulos rojos defectuosos como resultado de la presencia de una cadena B anómala de la hemoglobina (Hb), 
denominada “S” de (sickle = hoz), pues las células adoptan la forma de esta herramienta. 
Como consecuencia de una sustitución en el codón 6 del gen de la β-hemoglobina, el aminoácido ácido 
glutámico (hidrofílico) de la proteína normal es reemplazado por valina (hidrofóbico) en la proteína mutada. 
Este cambio modifica la solubilidad de la hemoglobina y da como resultado una proteína con una disposi-
ción o conformación espacial alterada, lo cual, a su vez, induce cambios en la forma de los eritrocitos que la 
contienen. 
Fig. 56. Mutación por sustitución de nucleótido. 
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Debido a la breve vida de estos glóbulos rojos anómalos, se genera anemia y también daño en los tejidos, 
ya que la forma de hoz de las células dificulta el flujo sanguíneo a través de los vasos capilares que irrigan 
los órganos. 
Como consecuencia de la redundancia del código genético, no siempre las mutaciones alteran el producto 
del mensaje. Cuando la sustitución pasa “inadvertida”, se denomina silenciosa. El caso más típico es cuando 
se produce un cambio en la tercera base de un codón, convirtiéndolo en un codón sinónimo. Es decir, el codón 
se modifica pero el aminoácido codificado sigue siendo el mismo. Por ejemplo, en la imagen, el codón UUA 
muta a UUC, pero a pesar de ello, el aminoácido codificado continúa siendo el mismo: leucina
Es importante tener presente que si el código genético no fuese redundante o degenerado no existirían las 
mutaciones silenciosas.
Otra consecuencia de la sustitución es aquella en la cual un codón de detención (stop) reemplaza a otro 
codón previo que codificaba un aminoácido. Estas mutaciones se denominan sin sentido. En el ejemplo ilus-
trado, la síntesis de la cadena polipeptídica finaliza prematuramente debido a la aparición de un codón stop 
y, consecuentemente, el producto resultante presenta menos aminoácidos. Según el número de aminoácidos 
que se hayan perdido, más o menos relevantes serán las consecuencias sobre el funcionamiento de la proteína 
mutada. 
La distrofia muscular de Duchenne es una enfermedad hereditaria caracterizada por una degeneración 
progresiva de las fibras musculares. Se relaciona con mutaciones en el gen DYS que codifica la proteína dis-
trofina. Si bien existen distintas alteraciones del gen DYS, cerca del 13 al 15% de los pacientes con distrofia
muscular de Duchenne tienen una mutación sin sentido en ese gen. En las células musculares, la distrofina
conecta el citoesqueleto de actina con la matriz extracelular a través de la membrana plasmática. La ausencia 
de distrofina provoca fragilidad de la membrana y tendencia al daño del sarcolema (membrana plasmática de 
la célula muscular) durante la contracción muscular. La ausencia de distrofina también causa la desestabiliza-
ción del complejo de glicoproteínas asociadas a la distrofina y conduce a la necrosis de las fibras musculares.
En conclusión, las sustituciones no afectan lo que se denomina marco de lectura del gen, y que está indi-
cado por el primer codón de inicio AUG. Dicho en otras palabras, las sustituciones no afectan “la forma en 
que se agrupan y leen” los tripletes de nucleótidos.
2-Inserción: Consiste en el agregado de uno o más nucleótidos en el gen. Este tipo de mutación induce 
a un corrimiento en el orden de lectura de los codones. Como resultado del cambio, los codones situados a 
continuación del agregado del nucleótido informan una secuencia de aminoácidos completamente distinta.
Fig. 57. Mutación “silenciosa”. 
Fig. 58. Mutación sin sentido. 
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3-Deleción: Consiste en la pérdida de uno o más nucleótidos en un gen. Este tipo de mutación al igual que 
las inserciones, induce un corrimiento en el marco de lectura de los codones y da como resultado una cadena 
de aminoácidos distinta de la original. Las diferencias entre el polipéptido original y el que resulta de este 
tipo de mutaciones, no sólo involucran la calidad de los aminoácidos sino también el número de los mismos. 
En definitiva, tanto las deleciones como las inserciones, al producir corrimientos en el marco de lectura, 
generalmente, ocasionan profundos cambios en la estructura de las proteínas; de allí que también afecten o 
modifiquenseveramente su funcionamiento
 
Por último, cabe analizar brevemente el significado biológico de las mutaciones, que desde una pers-
pectiva exclusivamente médica no siempre es considerado en toda su magnitud. Contrariamente, desde una 
perspectiva más amplia, como puede ser la ecológica y/o evolutiva, las mutaciones tienen una interpretación 
mucho más trascendente, que es la de proveer nuevas variantes génicas o alelos en el seno de una población. 
A tal punto que se considera a las mutaciones como la fuente primaria de variabilidad en los procesos evoluti-
vos. Estos y otros aspectos relacionados serán ampliados cuando se trate específicamente el tema Evolución
Conclusiones
Una de las primeras sorpresas que deparó el creciente conocimiento del genoma fue el hallazgo de que, así 
como el ARN se sintetiza copiando un molde de ADN, también es posible el proceso inverso. La aparición en 
escena de la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa viral, identificada en 1970, puso en evidencia que 
la información genética puede fluir desde el ARN al ADN.
En los últimos tiempos ha sido el ARN el gran protagonista en cuanto a añadir complejidad a la genética 
molecular, a causa de que distintos hallazgos relacionados con esta molécula y sus modificaciones postrans-
Fig. 59. Mutación por inserción de nucleótido. 
Fig. 60. Mutación por deleción. 
Sustitución
Inserción
Deleción
Sin cambio en el
marco de lectura
Con cambio en el
marco de lectura
Mutación de
cambio de sentido
Mutación sin
sentido
Mutación
silenciosa
El codón mutado informa para
un aminoácido diferente
El codón mutado actúa como señal de stop,
la traducción termina prematuramente
El codón mutado informa para
el mismo aminoácido
M
uta
cio
ne
s
Fig. 61. Resumen de los tipos de mutaciones génicas. 
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Biología Celular
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cripcionales obligan a concebir un modelo mucho más dinámico del viejo “dogma”.
Tiempo atrás se consideraba que los genes eran secuencias ininterrumpidas de ADN que se transcribían en 
secuencias complementarias de ARNm y se traducían sin más en una cadena polipeptídica. El sistema parecía 
tan preciso y predecible como un reloj. Cualquiera que dispusiera de una secuencia de ADN se creía capaz 
de derivar, a partir de ella, la secuencia de ARN y, en consecuencia, el orden de aminoácidos de la correspon-
diente proteína. Con el tiempo se comprobó en los hechos que el flujo es menos lineal. A fines de la década de 
1970 se describió la estructura en mosaico de los genes, con regiones que se expresan (exones) y otras que 
se eliminan del transcripto (intrones), y más tarde, la actividad catalítica de ciertos ARN. A mediados de la 
década de 1980 se realizó el imprevisible hallazgo de que ciertos ARNm contenían más bases que las halladas 
en el ADN de sus correspondientes genes. Esta situación se observó en Tripanosoma brucei (protozoo cau-
sante de la enfermedad del sueño) y de manera similar en otros parásitos, plantas verdes, virus del sarampión, 
huevos de rana y humanos. A estas alteraciones postranscripcionales del ARN se las denominó “correcciones 
de estilo” o “edición del ARN”. Todos estos descubrimientos, desde 1953 en adelante, pusieron en evidencia 
la extrema simplicidad del dogma original.
El 12 de febrero de 2001, el Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano y la 
empresa privada Celera Genomics anunciaron que luego de más de una década de investigación se había 
logrado descifrar un 95% del genoma humano. La secuencia de bases de un individuo hoy ya puede ser leída 
completa por Internet. 
Durante mucho tiempo prevaleció el concepto de que, una vez acabada la secuenciación del ADN, se 
gozaría de una idea clara de quiénes somos, por qué enfermamos y por qué envejecemos. En realidad, el 
ADN del genoma humano no cuenta más que una pequeña parte de la historia de una célula, dado que algunas 
regiones nunca se leen, los genes pueden leerse por partes, activándose y desactivándose en distintos tipos 
celulares en diferentes momentos y los transcriptos se modifican. Por ello, los investigadores se ven obligados 
a prestar atención al transcripoma, el conjunto de ARNm que una célula produce en un momento dado, y al 
proteoma, el conjunto de proteínas que se sintetizan en función de las instrucciones que hay en esos ARN. 
Por otra parte, la función de una proteína depende de su estructura tridimensional, la cual no puede deducirse 
simplemente de su estructura primaria, pues está influida por el medio en que la proteína se encuentra. Así, la 
aplicación de los conocimientos que aportó el Proyecto Genoma Humano condujo hacia un nuevo campo: 
el de la “proteómica”. Aun más, de la actividad metabólica resultan una serie de productos o metabolitos cuyo 
conjunto, sumamente dinámico, conforma el metaboloma.
A pesar del explosivo surgimiento y acelerado avance de la biología molecular desde 1953 en adelante, 
queda un largo camino por recorrer.
GENOMA
Información
genética
TRANSCRIPTOMA
Calidad y cantidad
de ARNm
PROTEOMA
Calidad y cantidad
de proteínas
METABOLOMA
Calidad y cantidad
de metabolitos
Tipo celular 3
gen a gen b gen c
Tipo celular 2
gen a gen b gen c
Tipo celular 1
gen a gen b gen c
Fig. 62. Las diferencias entre los distintos tipos celulares de un organismo son debidas fundamentalmente a 
una transcripción diferencial de sus genes, es decir a la presencia de un transcriptoma y, en consecuencia, 
de un proteoma diferentes.
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