Las proteínas desempeñan un papel de extrema importancia para el funcionamiento de los sistemas biológicos ya que tienen múltiples funciones, estos compuestos están hechos de la unión de tan sólo 20 aminoácidos diferentes, ordenados en diferentes secuencias para formar compuestos de un peso molecular muy alto.
El conjunto de proteínas que puede sintetizar una especie define sus propiedades y características. Por ejemplo, las células animales no pueden hacer fotosíntesis, debido a que no tienen información de cómo fabricar la maquinaria celular que se requiere para realizar este proceso; las bacterias fijadoras de nitrógeno pueden capturar este elemento y transformarlo, debido a un conjunto de proteínas que les permite fabricar amonio. Como ni los vegetales superiores ni los animales tienen la información para unir los aminoácidos en un orden específico, estos organismos no pueden desarrollar ese proceso.
Toda la información requerida para fabricar las proteínas de un individuo se encuentra en la secuencia de las bases de los desoxiribonucleótidos que integran al ADN. Esta información, almacenada en un alfabeto de cuatro letras, debe de ser decodificada para convertirse en un orden específico de aminoácidos, un alfabeto de veinte letras.
La maquinaria para ensamblar los aminoácidos se encuentra en el citoplasma y la información requerida se encuentra en el núcleo de las células eucariontes o en el cromosoma único de los procariontes. Por lo tanto, debe haber un medio que transfiera la información desde donde está almacenada, hasta el sitio en donde se utiliza.
Al proceso de transferencia de la información genética del núcleo al sitio donde se encuentra la maquinaria que efectúa la síntesis de proteínas, se le llama transcripción.
El medio físico para transportar información genética son moléculas de ARN mensajero (ARNm). El ARNm se sintetiza en el núcleo mediante la acción de unas enzimas que se conocen con el nombre de polimerasas del ARN, y que unen moléculas de nucleótidos trifosforilados para hacer crecer una molécula de ARN. La reacción general catalizada por estas enzimas se aprecia en la Figura 15.26.
Figura 15.26 Reacción que catalizan las polimerasas de ARN. (Figura elaborada por el autor).
Las polimerasas del ARN requieren, para funcionar, de la presencia de los cuatro ribonucleótidos trifosforilados: ATP, GTP, UTP y CTP. La dirección en que la enzima inserta los nucleótidos es de 5' 3'. Es decir: agrega nucleótidos al OH del carbono 3 de la ribosa.
Este tipo de polimerasas tampoco agrega los nucleótidos al azar. Requieren como templete una cadena de ADN y los nucleótidos son añadidos al ARN naciente siguiendo las reglas del apareamiento de las bases. Hay que recordar que en el ARN no hay residuos de timina; ésta es sustituida por uracilo, de tal manera que cuando en el ADN se encuentra una adenina, en el ARNm se inserta un uracilo. A diferencia de las polimerasas de ADN, las de ARN no requieren de una secuencia de nucleótido prefabricada; pueden sintetizar una hebra completa iniciándola por la unión de dos nucleótidos, luego tres, etc. El ARNm está formado por una sola cadena de polinucleótido. Al sintetizarse solamente se lee una cadena de ADN. En la Figura 15.27 se aprecia la manera en que se realiza la síntesis de una molécula de RNAm, por la acción de la polimerasa de ARN, usando como templete una cadena de ADN.