tema 11 bases de la genética molecular
TRANSCRIPT
Bases de la genética molecular
El ADN portador de la información genética
A principios del siglo XX ya se sabía que los genes (los factores hereditarios) estaban en los cromosomas.Se sabía que éstos estaban formados por ADN y proteínas. Los trabajos de Grifith (1928) Avery, Mac Leod y MacCarthy (1944) demostraron que era el ADN y no las proteínas la molécula portadora de la información genética.
Duplicación del ADN para transmitir información a las siguientes generaciones por medio de los cromosomas (asociaciones de ADN y proteínas). Transcripción del ADN para formar ARNm principalmente, pero también ARNr, ARNt y ARNn. Traducción, en los ribosomas, del mensaje contenido en el ARNm a proteínas. Capacidad de cierta mutación química, para conseguir nueva variabilidad genética y por tanto fuente de evolución en las especies.
Funciones de los ácidos nucléiccos
El dogma central de la Biología
“El dogma central de la Biología” se refiere al paso desde el ADN hasta las proteínas para expresar el mensaje genético. El esquema de este “dogma” ha sido encontrado repetidamente y se considera una regla general (salvo en los retrovirus)
ADN ARNm ProteínaTranscripción
Transcripcióninversa
Duplicación
Duplicación
Traducción
Transcriptasa inversa
Transcriptasa inversa
Transcriptasa inversa
Transcriptasa inversa
ARN vírico
EnvolturaRETROVIRUS
Membrana plasmática de la célula huésped
ADNc(complementario) ADNc
bicatenario
ADNcmonocatenarioDegradación
del ARN
Los retrovirusAlgunos virus poseen ARN replicasa, capaz de obtener copias de su ARN. Otros poseen transcriptasa inversa que sintetiza ADN a partir de ARN mediante un proceso de retrotranscripción.
Duplicación del ADN
Hipótesis
Hipótesis conservativa Hipótesis dispersiva
Duplicación del ADN
F1
Replicación
medio con 14N
15N-15N
15N-14N
15N-14N 15N-14N
Duplicación del ADNHipótesis semiconservativa
F2
15N-14N
15N-14N
14N-14N
15N-14N
14N-14N
Duplicación del ADNHipótesis semiconservativa
Matthew Meselson Franklin Stahl
Duplicación del ADN
Estos autores descubrieron hacia 1958 que la replicación es semiconservativa
Enzimas que intervienen
Helicasas
Su misión es romper los puentes de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas de ambas hebras. Este desenrollamiento provoca a su vez, superenrollamiento en el resto de la doble hélice. Otro par de enzimas, llamadas topoisomerasas, liberan esta tensión al cortar y luego reunir la doble hélice.
Helicasa
helicasa
Topoisomerasas Además de lo visto, son capaces de actuar sobre la forma del ADN, ya sea:
enredándolo para permitir que se almacene y no se transcriba. desenredándolo para que controle la síntesis de proteínas transcribiéndose y para facilitar la replicación.
Topoisomerasas
topoisomerasa
Estas enzimas son necesarias debido a los inherentes problemas causados por la propia estructura del ADN.
Las ADN polimerasas son las que sintetizan la nueva cadena de ADN. No pueden empezar a añadir nucleótidos sin tener un soporte al que unirlos (no pueden empezar “de novo”)Utilizan un cebador (segmento corto de ARN) al que se le agregan los nuevos nucleótidos.
ADN polimerasas
La ADN polimerasa copia la cadena molde con alta fidelidad. Sin embargo, introduce en promedio un error cada 107 nucleótidos incorporados. Tiene, además, la capacidad de corregir sus propios errores, ya que puede degradar ADN que acaba de sintetizar.
ADN polimerasas
ADN polimerasa
ADN polimerasa
Hay varias, con dos funciones: Polimerasa. Va uniendo los nucleótidos, añadiendo siempre al extremo 3’. Necesita una base de ARN o ADN (cebador) para ir uniendo los nucleótidos ya que no puede empezar de cero. Exonucleasa. Va retirando los trozos de cebador además de retirar trozos de ADN erróneos como vimos.
ADN polimerasa
ADN polimerasaEstá constituida por un complejo (holoenzima) formado por varias subunidades. P ej. Pol III de E. coli
Subunidad a: cuerpo central. Sintetiza ADN.Subunidad e: actividad exonucleasa.Subunidad θ : ensambla las anteriores.Subunidad τ: mantienen unido el dímero.Subunidad γ y δ: ayudan al avance de la enzima.Subunidad b: Une la enzima a las hebras de ADN
Curiosidad
La ADN polimerasa solo puede unir nucleótidos al extremo 3’ y como las dos hebras de ADN se orientan en sentido contrario, cada hebra se replica de manera totalmente distinta:
la hebra que se lee en sentido 5’ se va a replicar en sentido 3’ por lo que no hay problema y se sintetiza de seguido. Da lugar a la hebra conductora.
ADN polimerasa
ADN polimerasala hebra que se lee en sentido 3’ se va a replicar en sentido 5’ por lo que se va a sintetizar a trozos. Da lugar a la hebra retardada.
La ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’ uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’.
Fragmentos de Okazaki
Otras enzimas que intervienen en el proceso son:
Primasas: sintetizan los iniciadores de ARN cebador que se necesitan para iniciar la replicación. Son ARN polimerasas que no necesitan un trozo previo para empezar a añadir nucleótidos. Pueden empezar de novo.
Otras enzimas
Ligasas: sellan las lagunas dejadas por las exonucleasas cuando retiran los ARN cebadores. Catalizan los enlaces fosfodiester entre nucleótidos adyacentes.Proteínas de unión (SSB) se unen a la hebra sencilla del ADN: estabilizan la horquilla de replicación, impidiendo que las hebras se unan.
Otras enzimas
Mecanismo general
Duplicación del ADN
La duplicación o replicación del ADN tiene lugar antes de la división celular. El mecanismo consiste en:
Separación de las dos cadenas de polinucleótidos. Cada una actúa como plantilla de la nueva. La cadena original se abre, cada uno de los nucleótidos atrae a otro nucleótido complementario formado previamente por la célula.
Los nucleótidos que intervienen son desoxirribonucleótidos trifosfato:
ATP, GTP, TTP, CTP.Al unirse a la cadena en formación pierden un grupo pirofosfato(P-Pi) y se aprovecha la energía desprendida.
Duplicación del ADN
Los nucleótidos complementarios van encajando en su lugar, a través una enzima ADN polimerasa.Los nucleótidos nuevos se unen:
a los de la cadena molde por enlaces de hidrógeno entre ellos, por enlaces fosfodiester.
Este proceso continúa hasta que se ha formado una nueva cadena de polinucleótidos.
Duplicación del ADN
Duplicación del ADN
En procariotas
En procariotas se han descrito tres ADN polimerasas, todas ellas con actividad polimerasa y exonucleasa
ADN polimerasa I: retira el cebador de ARN y lo sustituye por ADN. ADN polimerasa II: repara ADN dañado por agentes externos. No participa en la replicación. ADN polimerasa III: es la que sintetiza el ADN, salvo el que sustituye a los cebadores.
ADN polimerasas
La replicación se inicia en una secuencia concreta, llamada origen de la replicación. Intervienen helicasas y topoisomerasas para desespiralizar y separar ambas hebras.
Inicio
Por la acción de estos enzimas (SSB) se forma y mantiene la horquilla de replicación.
Horquilla de replicación
A partir del origen, la replicación es en ambos sentidos.Debido a las limitaciones de las ADN polimerasas cada hebra se duplica de distinta manera:
una cadena produce la hebra conductora otra cadena produce la hebra retardada,
Elongación
Hebra continua La ADN pol necesita un cebador al que añadir nucleótidos. Una ARN polimerasa, primasa, fabrica el trozo de ARN cebador o “primer”. La ADN polimerasa III utiliza ese cebador para fabricar la nueva cadena de ADN.
Hebra continuaCuando termina, una ADN polimerasa I retira el ARN cebador y lo sustituye por ADN. Finalmente una ligasa une los dos fragmentos de ADN (el sintetizado por la ADN-polimerasa III y el que sustituye al ARN cebador. En E. coli las ADN polimerasas I y III, tienen capacidad para corregir errores.
Hebra continua
Hebra retardada La enzima Primasa (ARN polimerasa que utiliza como molde ADN) comienza sintetizando un corto segmento de ARN cebador a unos 1000 nucleótidos del origen. la ADN polimerasa III sintetiza ADN a partir del cebador, en sentido 3’, hasta llegar al origen, dando lugar a un fragmento de OkazakiOrigen
ADN
ARN
5’
Fragmentos de Okazaki
Se conocen como fragmentos de Okazaki a las cadenas cortas de ADN recién sintetizadas en la hebra discontinua. Éstos se sintetizan en dirección 5’→ 3’ a partir de cebadores de ARN que después son eliminados.Los fragmentos de Okazaki se unen entre sí mediante la ADN ligasa completando la nueva cadena.
Se van fabricando fragmentos de Okazaki nuevos a medida que el ADN patrón se va abriendo. Cuando la ADN polimerasa III que fabrica el ADN del fragmento llega a un nuevo cebador, la ADN polimerasa I sustituye a la ADN polimerasa III.
Hebra retardada
Hebra retardada La ADN polimerasa I retira el ARN cebador mediante su actividad exonucleasa y rellena el hueco sintetizando ADN
Por último, los dos fragmentos de Okazaki tienen que unirse, enlazando el extremo 3'OH de un fragmento con el 5'P del siguiente fragmento. Dicha labor de sellado y unión de los sucesivos fragmentos la realiza la Ligasa.
Hebra retardada
Hebra continua
Duplicación del ADN en procariotas
En eucariotas
Duplicación en eucariotasEs muy similar a procariotas excepto por:
El empaquetamiento y espiralización del ADN es mucho más complejo por lo que los procesos previos son más complicados.Existen cuatro tipos de ADN polimerasas (a, b, y ).
Las histonas también se duplican durante la replicación. Junto al ADN formarán el nucleosoma. Los nuevos nucleosomas se incorporan a la hebra retardada y los viejos en la conductora.Los fragmentos de Okazaki son más cortos que en procariotas
Duplicación en eucariotas
Orígenes de replicaciónComo la molécula de ADN es muy larga, existen múltiples orígenes de replicación (replicones) para hacer la duplicación mas rápida (si lo hiciera a partir de un extremo, tardaría 30 días!!!!)
3’
5’
5’
3’3’
5’
5’3’
3’5’
3’
La ADN polimerasa necesita un fragmento de ARN (cebador o primer) con el extremo 3’ libre para iniciar la síntesis.
Una de las hebras se sintetiza de modo contínuo. Es la conductora o lider.
Fragmentos de Okazaki
La otra hebra se sintetiza de modo discontinuo formándose fragmentos que se unirán más tarde. Es la retardada.
La ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’ uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’.
El mecanismo de elongación (I)
Mitad de una burbuja de replicación
El mecanismo de elongación (II)
1 2
3 4
5 6
La primasa sintetiza un cebador en cada hebra de la burbuja de replicación.
Las ADN polimerasa comienzan la síntesis de la hebra conductora por el extremo 3’ de cada cebador.
La primasa sintetiza un nuevo cebador sobre cada hebra retardada.
La ADN polimerasa comienza a sintetizar un fragmento de ADN a partir del nuevo cebador.
Cuando la ADN polimerasa llega al cebador de ARN, lo elimina y lo reemplaza por ADN.
La ligasa une los fragmentos de ADN.
Nuevo cebador
Cebador
Ligasas
Hebra retardada
Hebra retardada
Primasas
Cebador
Nuevo cebador
Síntesis de proteínas
Genes, enzimas y caracteres
En 1901, el médico británico Garrod estableció la relación entre los genes y las sustancias químicas al ver que enfermedades genéticas dependían de sustancias presentes o ausentes.En 1948, Beadle y Tatum establecieron la relación entre genes y enzimas, llegando a la conclusión de que las alteraciones de los nucleótidos alteraban la secuencia de aminoácidos de las enzimas.
Al alterarse los enzimas, se alteran las rutas metabólicas en las que intervienen y no se producen las sustancias finales de dichas rutas, alterándose el carácter que depende de dichas enzimas.
Genes, enzimas y caracteres
Por lo tanto, para que se expresen los genes en los distintos caracteres, tienen que traducirse a proteínas. Este proceso consta de varias fases.
Genes, enzimas y caracteres
SÍNTESIS PROTEÍCA: Fases Transcripción:
ADN ARNm, ARNr y ARNtTraducción:
ARNm Secuencia de aminoacidos
Procesamiento de Proteínas Formación de Estructuras:
Primaria, Secundaria, Terciaria y Cuaternaria.
Transcripción
IntroducciónLa transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión génica.Mediante este proceso se pasa la información contenida en la secuencia de ADN a la secuencia de aminoácidos de la proteína utilizando diversos ARN como intermediarios.
La transcripción: requisitos
La síntesis de ARN se produce gracias a la acción de la enzima ARN polimerasa.
Necesita una molécula de ADN como molde o patrón para establecer la secuencia específica de bases del ARN que se va a sintetizar.
La transcripción: requisitosLa ARN polimerasa se fija a regiones específicas del ADN (regiones promotoras que no se transcriben) para comenzar su acción a partir de ese punto.
Son enzimas complejas formadas por varias subunidades (holoenzimas) No requiere cebador. No tiene la función de corregir errores. Sintetiza en sentido 3’ En procariotas hay un sólo un tipo con múltiples subunidades.
ARN polimerasa
ARN polimerasaEn eucariotas hay 3 tipos de ARN-polimerasa:
I sintetiza ARNr (El ARN de las subunidades grandes de los ribosomas) II sintetiza ARNm (mensajero) III sintetiza ARNt, ARNr 5S (el ARN de la subunidad pequeña de ribosomas)
Tan solo se transcribe una de las dos hebras de ADN. Se la llama hebra molde, sin sentido o no codificante. La otra hebra es la no transcrita, inactiva, codificante.
ADN ARN
(5)’ CGCTATAGCG (3’) cadena codificadora del ADN (la secuencia de ARN es idéntica a esta cadena, salvo por tener uracilo en vez de timina. Por eso se la llama no transcrita, con sentido o codificante)(3’) GCGATATCGC (5’) cadena molde del ADN. (la secuencia de ARN es complementaria de esta cadena, Por eso se la llama transcrita, sin sentido o no codificante) (5’) CGCUAUAGCG (3’) transcrito de ARN
Orientación y nomenclatura de las cadenas en relación a la transcripción
ADN ARN
¿Qué cadena de la doble hélice es la codificadora?
Depende de cada gen, no es una propiedad del cromosoma. Siempre se transcribe en dirección 3’
ADN ARN
Mecanismo
01/05/2023 08:14 p. m.69
EL PROCESO DE LA TRANSCRIPCIÓN EN
PROCARIOTAS1. INICIACIÓN
2. ELONGACIÓN3. TERMINACIÓN
HOLOENZIMA = 4 subunidades
2 a (alfa): ensamblan el enzima y promueven interacciones b (beta): actividad catalítica b’: se une al ADN ω (omega): ensamblaje y regulación expresión (sigma): se une al promotor y posiciona a la holoenzima en el sitio de inicio
ARN polimerasa en procariotas
Curiosidad
El promotor de un gen es la sección de ADN que controla el inicio de la transcripción. Es una secuencia específica de ADN, generalmente TATA (caja TATA). Es a donde se une la ARN polimerasa.
Inicio
Inicio Los promotores se localizan en los extremos 5' de los genes, a -35 y -10 nucleótidos del comienzo del gen (+1), y a ellos se une la ARN pol.La ARN pol, unida al promotor, abre la doble hélice de ADN.
InicioPrimero se une al promotor -35 .Luego avanza hasta el -10 donde la la subunidad que la ayudó a fijarse () se desprende. La ARN pol avanza hasta el primer nucleótido del gen y comienza a transcribir.
Inicio La ARN polimerasa comienza a unir ribonucleótidos trifosfato mediante enlaces fosfodiéster.Lo hace sin necesidad de cebador. Una vez que se forma el primer enlace fosfodiéster (con separación de un pirofosfato), acaba la etapa de iniciación.Una vez comenzada la síntesis, el promotor queda libre para volver a funcionar de nuevo.
Inicio
01/05/2023 08:14 p. m.
76
Adición de sucesivos ribonucleótidos.Sentido de lectura del ADN por la ARN pol: 3’ 5’Sentido de síntesis ARN: 5’ 3’Se sintetiza la cadena complementaria.
Elongación
ElongaciónLa ARN polimerasa reconoce a los ribo nucleótidos trifosfato entrantes. La ARN polimerasa cataliza la formación del enlace fosfodiéster y se separa un pirofosfato (P-Pi)Se aprovecha la energía desprendida ya que es anabolismo
TerminaciónLa terminación está señalizada por ciertas secuencias del ADN que hacen que la ARN polimerasa se detenga. Estas secuencias forman un bucle al final del ARN. Así se favorece la separación del ARN, el ADN y la ARN polimerasa. El ADN se espiraliza de nuevo.
Terminación
Terminación
En bacterias, con mucha frecuencia, los ARN-m son poligénicos o policistrónicos, de manera que un solo ARN-m contiene información para la síntesis de varios polipéptidos distintos.
01/05/2023 08:14 p. m.81
EL PROCESO DE LA TRANSCRIPCIÓN EN
EUCARIOTAS1. INICIO
2. ELONGACIÓN3. TERMINACIÓN
Diferencias con procariotasExisten varias diferencias con procariotas:
Existen tres tipos de ARN-polimerasa. Se necesitan factores de transcripción (que se unen al promotor) para que se pueda unir a ellos la ARN-polimerasa
Los genes están fragmentados por fragmentos sin sentido por lo que el ARN transcrito necesita un proceso de maduración. El ADN está enrollado a histonas formado nucleosomas y tiene que extenderse para transcribirse.Los genes que se transcriben continuamente, están continuamente extendidos.
Diferencias con procariotas
ARN polimerasaExisten tres tipos de ARN polimerasa
ARN polimerasa I, 13 subunidades. Sintetiza subunidad grande de ribosomas (rARN).ARN polimerasa II, 12 subunidades. Sintetiza los precursores de los mARN. ARN polimerasa III, 17 subunidades. Sintetiza la subunidad pequeña de ribosomas rARN) y tARN.
InicioEn eucariotas se necesitan toda una serie de factores de transcripción que ejercen de factores de iniciaciónSe unen a secuencias concretas de ADN (promotor en posición -25 nucleótidos) para reconocer el sitio donde ha de comenzar la transcripción.
InicioUn factor de transcripción es una proteína que regula la transcripción, pero que no forma parte de la ARN polimerasa. Para que se pueda unir el factor de transcripción actúa una helicasa que separa las hebras de ADN en la secuencia del promotor (TATA).
Iniciación Entonces ya se unen los factores
de transcripción permitiendo el acceso de la ARN polimerasa II al molde de ADN.
La ARN polimerasa II tiene como función establecer enlaces fosfodiester entre ribonucleótidos trifosfato.
Una vez que se forma el primer enlace, acaba la etapa de iniciación y comienza así la siguiente etapa
ElongaciónLa ARN polimerasa II cataliza la elongación de cadena del ARN. Se van añadiendo los nucleótidos trifosfato. Para establecer los enlaces fosfodiéster, se desprende un pirofosfato (P-Pi) y se aprovecha la energía desprendida. Básicamente es igual que en procariotas.
TERMINACIÓN
El ARNm que se sintetiza es más largo de lo necesario.Hay señal de corte (AAUAA).Se corta 20 nucleótidos después de dicha señal. El ARN se separa del ADN y de la ARN pol.
89
Procesos postrascripcionales
Adición del casquete CAP
Adición de cola de poli-A
Splicing
Traslado
Acoplamiento
Degradación
Adición del casquete CAPEl CAP es un ribonucleótido modificado de guanina que se añade al extremo 5' de la cadena del ARNm transcrito mediante un enlace fosfodiéster. Es necesario para el proceso normal de traducción del ARN, para mantener su estabilidad y el acceso apropiado del ribosoma.
CAP
Adición de cola poli-A
Secuencia larga de nucleótidos de Adenina (100-200) al extremo 3. Su misión es proteger y facilitar el viaje al citoplasma.
SplicingEn eucariotas el ADN tiene en cada gen intrones y exones:
Los intrones no se traducen a proteína.Los exones sí se traducen.
Ambos se transcriben y aparecen transcritos en el ARNm.Antes de la traducción, es necesario eliminar los intrones que no se van a traducir.
SplicingLa ARN Ligasa pega los trozos (exones) tras la retirada de los intrones
Es el proceso de corte y empalme de ARN. Este proceso es muy común en eucariotas, pudiéndose dar en cualquier tipo de ARN aunque es más común en el ARNm.
AutosplicingCorte y empalme en el que el propio intrón actúa como catalizador en su eliminación, por lo que no se requiere de proteínas enzimáticas. Cuando un fragmento de ARN tiene actividad catalítica se le denomina ribozima.
Splicing Alternativo
Proceso que permite obtener, a partir de un transcrito primario de mARN o pre-ARNm, distintas moléculas de mARN maduras, para la síntesis de diferentes proteínas.
NO
01/05/2023 08:14 p. m.
(+1)
(-25)
Transcripción eucariotas
Transcripción: Diferencias procariotas
eucariotas
ARNm primario o ARNhn (heterogéneo nuclear)
Transcripción procariotas vs eucariotas
La transcripción y la traducción sonprocesos simultáneos.
La transcripción y la traducción noson procesos simultáneos
Transcripción procariotas vs eucariotas
Procariotas Eucariotas
El ARNm es policistrónico: tiene información para más de una proteína y transcribe más de un gen
El ARNm es monocistrónico: tiene información solo para una proteína y solo transcribe un gen
Transcripción
Traducción
TraducciónLa traducción es la transferencia de información de un lenguaje (ácido nucleíco) a otro (proteína).El proceso de traducción sucede en el Citoplasma de la célula una vez que el ARNm sale del núcleo finalizada la transcripción.Se produce en 3 etapas: Iniciación, elongación y terminación.
TraducciónIntervienen dos tipos de enzimas fundamentales:
aminoacil-ARNt-sintetasas: unen los aminoácidos con el correspondiente ARNt. Hay 20 distintas, una para cada aminoácido y su ARNt. peptidil transferasa: es una ribozima aminoacil transferasa que se encarga de la formación de enlaces peptídicos entre aminoácidos adyacentes. Es parte del ARN de los ribosomas.
Código genético
Es el utilizado por los ribosomas para descifrar el ARNm y transformar su lenguaje (nucleótidos) en lenguaje de proteínas (aminoácidos) La combinación formada por un triplete de tres bases (codón) del ARNm dice qué aminoácido se tiene que incorporar a la cadena polipeptídica en crecimiento.
Existe un triplete o codón de inicio de síntesis que determina Metionina (AUG) y tres tripletes o codones de final de síntesis: UAA, UAG, UGA.Se dice que el código es degenerado porque hay más de un triplete para la mayoría de aminoácidos y hay tripletes sin sentido (los de final de síntesis)
Código genético
UNIVERSALCompartido por todos los organismos conocidos incluso los virus.El código ha tenido un solo origen evolutivo.Existen excepciones en las mitocondrias y algunos protozoos.
A excepción de la metionina y el triptófano, cada aminoácido está codificado por más de un codón.Esto es una ventaja ante las mutaciones.
DEGENERADO
Cada codón solo codifica a un aminoácido.
SIN IMPERFECCIÓNLos tripletes se disponen de manera lineal y continua, sin espacios entre ellos y sin compartir bases nitrogenadas
CARECE DE SOLAPAMIENTO
Posibilidad de solapamientoMet Gli Tre His Ala Fen Ala
Met Leu Leu Pro
SolapamientoCodones de iniciación
Código genético
1ª Base2ª Base3ª Base
UCCUCAUCGUCUSer
Ventaja frente a mutaciones
LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
ARN MENSAJEROAMINOÁCIDOSENZIMAS Y ENERGÍA
SUBUNIDAD PEQUEÑA
SUBUNIDAD GRANDE
SITIO A
SITIO P
AMINOÁCIDO
POLIPÉPTIDO
Don
de s
e si
túa
el
Tienen dos
lugares
Formados por
RIBOSOMAS
Donde se unen los
Donde se une el
Donde se une el EXTREMO 3’
Tiene dos
zonas
ARN DE TRANSFERENCIA
Por donde se une al
ANTICODÓN
AMINOACIL-ARNt -SINTETASA
Como la
necesita
Traducción: necesidades
ARN transferenteEl ARNt tiene cuatro brazos, tres de ellos con un bucle que se enrolla en hélice:
Brazo D por donde se une a la enzima peptidil transferasa del ribosoma. Esta enzima cataliza el enlace peptídico entre los aminoácidos que llegan.Brazo TYC por el que se une al ribosoma.
Brazo anticodón donde se encuentra el triplete complementario del codón del ARNm. De este triplete depende el aminoácido que va a transportar el ARNt.Brazo aceptor: es el que carece de bucle y donde están los extremos 3’ y 5’ del ARN. En su extremo 3’, que es el más largo, hay un triplete CCA a donde se unirá el aminoácido determinado por el anticodón.
ARN transferente
Unión al ribosoma
Unión al codon complementario del ARNm en el ribosoma
NOTA.- EXISTEN TANTOS ARNt como aminoácidos, uno para cada uno, en total 20 clases de ARNt
ARN transferenteSitio de unión
del aminoácido
Anticodón Unión a la peptidil-
transferasa en el
ribosoma
Unión del aminoácido
Triplete de unión: siempre CCA
Brazo D Brazo TYC
Brazo D
Brazo TYC
Anticodón
Estructura terciaria del ARNt
ARN de transferencia activado: cargado con el aminoácido correspondiente
ARN transferente
RibosomasUnión del ARNt con la cadena polipeptídica en formación
Unión del ARNt que llega con el nuevo aminoácido
E
Sitio que ocupa el ARNt que está a punto de irse
Sitio E
Traducción
Activación de aminoácidos. Iniciación. Elongación. Terminación
Activación de los aminoácidos
Consiste en la formación de aminoacil-ARNt (aminoácido unido al ARNt).Se requiere
una enzima Aminoacil-ARNt-sintetasaATP que desprende P-Pi y deja un AMP unido al aminoácido aprovechando la energía desprendida.La energía liberada del ATP al liberar los P-Pi, es la utilizada en la síntesis del aminoacil-ARNt
El aminoácido se une al brazo aceptor del ARNt, a un triplete que siempre es CCA.La enzima Aminoacil-ARNt-sintetasa es específica de cada aminoácido.El aminoácido queda unido al AMP formando el acido aminoaciladenílico y sólo lo libera al unirse al ARNt.Hay 20 ARNt distintos, uno para cada aminoácido.
Activación de los aminoácidos
+ +
+
Aminoacil ARNt -sintetasa
Aminoácido Ácido aminoaciladenílico
ARNtx
Aminoácil -ARNtx
Existen al menos 20 aminoacil-ARNt-sintetasas, una para cada aminoácido. Son enzimas muy específicas
La unión se realiza en el extremo 3’ del ARNt
Activación de aminoácidos
aa
aa
Aminoacil ARNt
sintetasa
ATP
Ácido aminoaciladenílico
aa AMP
PPi
AMPExisten al menos 20 aminoacil-ARNt-sintetasas, una para cada aminoácido. Son enzimas muy específicas
Activación de aminoácidos
IniciaciónComienza cuando la subunidad menor del ribosoma se une al ARNm.Luego el primer ARNt se empareja con el primer codón (AUG) del ARNm llevando siempre el aminoácido correspondiente (metionina).Esta unión se hace en el sitio P del ribosoma.Ahora la subunidad ribosómica mayor se une a la menor, y el ARNm queda encerrado por ambas
ARNt iniciador
Subunidad menor
3’
5’
UA C
5’
3’A
U G
5’3’
E A
Metionina
5’3’
GTPGDP
Iniciación de la síntesis
Iniciación
ElongaciónLlega un segundo ARNt con el aminoácido correspondiente al anticodón complementario del siguiente codón y se sitúa en el sitio A del ribosoma.Se establece el enlace peptídico entre la metionina y este segundo aminoácido.Dicho enlace es catalizado por la peptidil transferasa que es una de las enzimas (ribocimas) que constituyen el ribosoma.
ElongaciónUna vez unidos los aminoácidos, el primer ARNt se suelta de la metionina, quedando el nuevo ARNt con el dipéptido en el sitio AEl ribosoma avanza un codón (translocación ribosomal y el ARNt con el dipéptido pasa al sitio P.El ARNt primero queda en el sitio E, de donde se irá posteriormente.El sitio A queda libre a la espera de otro aminoacil-ARNt
Todo esto requiere energía que cede un GTP.Llega otro ARNt con su aminoácido al sitio A.Se establece el segundo enlace peptídico.De nuevo avanza el ribosoma un codónEl ARNt anterior se va.Y así sucesivamente hasta el final
Elongación
Anticodón
Complementariedad entre
codón y anticodón
GTPGDP
5’3’ 3’
5’ 5’ 5’3’
3’GTPGDP
Enlace peptídico
El aminoácido se traslada al
otro ARNtARNt
AminoácidoSe libera el
ARNt que ha cedido el
aminoácido
Elongación
TerminaciónAl finalizar la secuencia, el ribosoma se encuentra con codones de terminación para los que no hay ARNt (UAA, UAG, UGA).Cuando se llega a estos codones, la traducción se detiene.La cadena polipeptídica (proteína) se desprende.Las subunidades ribosomales y el ARNm se separan.
El codón de finalización puede
ser UAA, UAG o UGA
Último ARNt
Factor de liberació
n
Polipéptido libre
Separación del ARNm y las
subunidades ribosómicas
3’
5’
3’
5’
Terminación
Microfotografía electrónica (MET, falso color) de un
polirribosoma.
Si el ARN a traducir es lo suficientemente largo puede ser leído por más de un ribosoma a la vez, formando un polirribosoma o polisoma.
Ribosoma
Proteína en formación
Poliribosomas o polisomas
Traducción
Plegamiento de las proteínas.
Las proteínas según se van sintetizando, se van plegando para adquirir las estructuras tridimensionales propias de cada una de ellas.
Estructura primaria.Estructura secundaria.Estructura terciaria.Estructura cuaternaria.
Estructuras Proteicas
Preparación de la proteína.Después de la traducción hay proteínas enzimáticas que ya son activas.Otras necesitan eliminar algunos aminoácidos (generalmente se libera la metionina o aminoácido iniciador)Algunas tienen que unirse a cofactores o coenzimas.
Anaya
AnayaEn el siguiente PowerPoint ya que pertenece al mismo tema.
PAU Cantabria
PAUCon un esquema /dibujo describe el mecanismo mediante el cual las células eucarióticas obtienen un ARN mensajero maduro a partir de ADN. Representa los elementos que intervienen en proceso, así como las funciones de cada uno de ellos en el mismo. Define el concepto de promotor e indica su papel en dicho proceso.Desarrolla un texto de no más de diez líneas en el que se relacionen de manera coherente, dentro de un fenómeno biológico, los siguientes conceptos: polimerasa de ADN, cebador, semiconservativa, fase S del ciclo celular.
Desarrolla un texto de no más de diez líneas en el que se relacionen de manera coherente, los siguientes conceptos: transcripción, polimerasa de ARN, ADN molde, proteína, traducción del mensajero.Desarrolla un texto de no más de diez líneas en el que se relacionen de manera coherente, dentro de un fenómeno biológico, los siguientes conceptos: maduración ARN, intrones, ribosomas, código genético.
PAU
Describe, ayudándote de un dibujo, el mecanismo de la transcripción de un gen eucariótico, indicando los principales elementos moleculares que intervienen en el mismo. ¿Cómo tiene lugar la maduración del producto obtenido para generar el ARNm? ¿En qué lugar de la célula tiene lugar la transcripción?Describe, mediante un dibujo claro, el mecanismo de replicación del material genético indicando en cada etapa los elementos moleculares más importantes así como la posición naturaleza y función del cebador y los carbonos terminales de cada cadena (3’ ó 5’)
PAU
Identifique el proceso biológico (localizado en el citoplasma)
que aparece en la figura e identifique su finalidad, así como dos elementos que componen la
estructura representada.Desarrolla un texto de no más de 10 lineas en el que se relacionen, de manera coherente, los siguientes conceptos: promotor, ARN-polimerasa, maduración del mensajero, gen.
PAU
FIN