RESUMEN DE LA SEGUNDA CLASE DE ÁCIDOS NUCLEICOS
TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN
1 las enzimas encargadas de la degradación de las cadenas de ADN son las
nucleasas, más exactamente la desoxiribonuclesas. Estas enzimas rompen los
enlaces fosfodiester por lo cual obtendríamos nucleótidos.
2 sabemos en el la vía del catabolismo los nucleótidos pueden seguir
degradándose para convertirse en nucleosidos los cuales carecen de fosfato.
3 un tipo de nucleosido es la que posee la base nitrogenada adenina. Este
nucleósido de adenina o nucleosido de adenosina puede seguir siendo degrado por
una enzima denominada ADENOSINA DESAMINASA.
4 la degradación de adenosina es la ruta que nos llevara a la obtención de
ácido úrico. Este es el producto de excreción de los ácidos nucleicos.
5 sabemos que si se da algún problema en la información que codifica para
la enzima adenosina desaminasa es decir su respectivo gen entonces se da la
aparición de una enfermedad que se presenta en los recién nacidos. A estos
niños se les denomina niños burbuja. Sabemos que los linfocitos B tiene una
alta tasa de metabolismo y mitosis
debido a están encargadas de la inmunidad especifica con la producción
de anticuerpos. Estas células se duplican rápidamente de acuerdo a la exigencia
del organismo por lo que necesitan tener a la mano una gran cantidad de
sustratos par la mitosis entre estos sustratos están los necesarios para la
replicación del ADN. Sabemos también que la enzima adenosina desaminasa se
encarga de la degradación de los nucleosidos
de adenina, y que el producto de esa degradación entra en la vía
anabólica a esta vía le denominamos vía de salvamente por la cual se recupera
los anillos de adenina para la formación de nuevos ácidos nucleicos. De esta
manera el organismo puede mantener una alta tasa de metabolismo y división
celular. Cuando se presenta algún problema en la formación de la enzima
adenosina desaminasa se produce un gran
déficit de sustratos para la construcción de Ac. Nucleicos lo cual hace
imposible la adecuada respuesta inmune del individuo.
DOGMA DE LA BIOLOGIA MOLECULAR
6 se decía que el ADN al ponerse
como platilla para la formación de ARNm daba paso a la TRANSCRIPCIÓN luego este
ARNm salía hacia el citoplasma donde se TRADUCIA a proteínas en los ribosomas.
7 el dogma de la biología molecular ha cambiado mucho desde la echa en que
se enuncio por primera vez.
8 sabemos que existen virus que pueden a partir de su ARN generar ADN que se
va a insertar en el ADN de una célula hospedera. Por otro lado sabemos de tipos
de ARN como el mensajero o el de transferencia que nunca llegan a traducirse en
proteínas como lo dice el dogma. También sabemos que una molécula de ARN
mensajero no da como resultado de su traducción solamente un tipo de proteína
sino puede dar varios tipos debido a las combinaciones de exones, es decir una
ARN mensajero varias cadenas polipeptidicas. El conclusión diremos que el dogma
de la biología molecular está en desuso completamente.
9 observamos que los eventos de transcripción y traducción se dan en el
mismo ambiente en los procariotas porque el ADN se encuentra libre sin
envoltura nuclear por lo que veremos que en el mismo momento en que se
transcribe la información genética en el ADN circular se esta traduciendo en
los ribosomas.
10 en los organismos eucariotas el ADN se encuentra en un compartimento
especial denominado núcleo en donde se da el evento de la transcripción.
Mientras que la traducción se da en el citoplasma.
11 sabemos que el ARN resultante de la transcripción se encuentra aún en el
núcleo de la célula en el que sufre el
fenómeno de corte y empalme por el cual se convierte en ARN maduro listo para
salir del núcleo. Durante el corte y empalme se pueden producir varios tipos de
ARN a partir de un solo ARN inmaduro con lo cual podemos obtener varias cadenas
polipeptidicas.
12 el ARN mensajero maduro sale por los poros nucleares por lo cual se une
a los ribosomas en el citoplasma. Donde es tradicido a proteína con la ayuda de
el ARN de transferencia.
13 diremos así que la transcripción y la traducción en procariotas es un fenómeno simultaneo
mientras que en eucariotas no lo es.
14 contenido de la clase.
-dogma de la biología molecular
-proceso de transcripción y modificaciones del transcrito
-proceso de traducción
-características del código genético
-regulación de la traducción
-modificaciones post-traduccionales
TRANSCRIPCIÓN
15 es el proceso de síntesis del
ARNm. Es realizado por el ARN polimerasa
ocurre en la dirección de 5 prima a 3 prima y presenta 3 etapas:
-iniciación: el ARN polimerasa se une al promotor. El promotor es la marca
donde el ARN polimetrasa debe empezar el proceso de transcripción. Esta marca
se encuentra en el gen que se requiere expresar no en cualquier parte. De
manera que solamente se expresa el gen que se requiere en el organismo es decir
la transcripción es especifica. Por otro lado sabemos que existen genes que siempre
tienen que estas transcribiéndose, estos genes se denominan genes constitutivos estos siempre son
necesarios para el desarrollo de nuestra vida. Los genes que en un momento se
encuentra en reposo y en otro momento en actividad se denominan genes regulados este sistema es muy
útil para el ahorro de energía por parte del organismo en dejar de producir
estructuras que no son necesarias en todo momento. Para estos genes regulados
son muy importantes la presencia de las secuencias promotoras que no en
realidad las encargadas de permitir su expresión o transcripción en ARM
mensajeros. El ARN polimerasa se logra unir al promotor para empezar la
elongación.
-elongación: el ARN polimerasa se mueve a lo largo del ADN y
secuencialmente sintetiza la cadena de ARN. Esto quiere decir que se incorporan
unidades de polinucleotidos para formar la cadena de ARNm. Incorpora
ribonucleotidos.
-terminación: el ARN polimerasa reconoce un terminador no incorporando más
ribonucleotidos.
16 la ARN polimerasa se une al promotor. En E. coli son importantes las
secuencias 10 y -35.
17 la ARN polimerasa está formada por varias cadenas pilipeptidicas:
Núcleo central de la enzima
-Subunidad beta
-Subunidad beta prima
-Dos subunidades alfa
-Subunidad sigma : es la más importante.
18 para que la enzima ARN polimerasa pueda unirse al ADN es necesario que
las cuatro subunidades del núcleo de la enzima se unan con la subunidad sigma.
De esta manera se comporta como una enzima activa es decir una holoenzima.
19 de toda la secuencia promotora la ARN polimerasa reconoce
específicamente el nucleótido -10 y -35.
20 una vez que la holoenzima ha reconocido y se unido a la cadena promotora
esta se desprende de su subunidad sigma y empieza abrir la cadena de ADN. De
esta forma la ADN polimerasa (núcleo central) puede iniciar la incorporación de
ribonucleótidos para formar de esta manera el ARNm.
21 es muy importante reconocer que la ARN polimerasa se desplaza, es decir
va agregando ribonucleotidos, en sentido de 5 prima a 3 prima nunca en sentido
contrario por lo que es necesario que tome como hebra plantilla solamente una
de las dos, precisamente la cadena que tiene dirección de 3 prima a 5 prima. La
otra hebra de ADN no sirve como molde para la formación de ARN.
22 observemos que en el tramo en donde se está formando el ARNm partir de ADN se forma un hibrido es decir
una doble cadena de ácidos nucleicos de tipo ADN y ARN.
23 evidentemente la cadena de ARNm tienen
una dirección contraria a la cadena molde, si la cadena molde era de 3-5
prima la cadena de ARNm será de 5 prima a 3 prima lo cual quiere decir que es
semejante(porque en la cadena de ADN se encuentra la timina y en la de ARN el uracilo) a la cadena de ADN que no es
molde en la transcripción.
24 la hebra molde se le denomina hebra anti-sentido mientras que la hebra
que no es molde se le denomina hebra sentido.
25 existen dos mecanismo, sistemas o vías para el proceso de terminación de
la transcripción:
-por la proteína o el factor “RO”
Sabemos que existen secuencias de nucleótidos en la hebra de ADN que le
indican a la ARN polimerasa que hasta ese punto se encuentra la información
necesaria para codificar un gen. Una vez que la ARN polimerasa se detiene
debido a la presencia de esta secuencia el factor Ro se une a la cadena recién
sintetizada hasta que llega a la ARN polimerasa detenida formando con ella un
complejo de forma que la enzima se deslinda de la cadena de ADN y se linera el
ARN recién sintetizado. Una vez que ocurre esto las hebras de ADN se vuelven a
juntar y a arrollarse para retomar su estructura normal.
-por secuencias terminadoras de citosina y guanina:
Dentro de la secuencia terminal del gen en la hebra de ADN que hace de
plantilla existen una secuencia de varias citosina y guaninas. Es evidente que
el la cadena de ARNm por complementariedad se formaran segmentos de
ribonucleotidos repetidivos de guanina y citosina. Las secuencias de guaninas y
citosinas en el ARNm en formación tienden a formar nudos que funcionan como la
secuencia terminal de la transcripción de manera que el ARN se desprende de la
plantilla y de la enzima.
MODIFICACIONES DEL TRANSCRITO
26 sabemos que la cadena de ARNm es muy susceptible de sufrir daños por las
nucleasas de forma que este tiene que estar protegido.
27 una de las formas de proteger el ARNm es adicionando en el extremo 5
prima una molécula de 7-metilguanosina. A este mecanismo se le denomina capping
o caperuza.
28 la otra forma de protección y que también le van a dar direccionalidad
se da por la agregación de nucleótidos de adenina. Este mecanismo se denomina de poliadenización. Por todo esto decimos que
se formará una cola de POLI-A.
29 ya sabemos que a partir del monde de la hebra de ADN (3-5 prima) se
formaba una hebra de ARNm inmaduro o heterogéneo nuclear (5-3 prima) este sufre
modificaciones como la agregación de la poli-a o la 7-metilguanosina. Después
de esto el ARNm aún sufre un último proceso denominado de corte y empalme donde
se eliminan las secuencias intrónicas, proceso denominado splicing.
30 en procariotas se dan los mecanismos de protección del ARNm pero no del
splicing o de corte y empalme.
SINTESIS DE ARNr EN PROCARIOTAS
31 sabemos también que existen tipos ARN que no se van a traducir en
cadenas polipeptidicas porque se les requiere en esa forma dentro de la célula.
Estos son los ARN ribosomales y los ARN de transferencia. Esto quiere decir que
en el ADN existen secuencias de nucleótidos que codifican la información para
estos tipos de ARN que servirán para formar ARN pero nada más.
32 si observamos una hebra de ADN bacteriano veremos que desde el extremo 3
prima hacia el extremo 5 prima encontraremos la secuencia promotora como es
normal y luego una secuencia de ADN llamada 16s ARNr, el gen 23s ARNr, el gen
5s ARNr todos estos genes codifican para ARN ribosomal. Y los tres en este
ejemplo depende de un sala secuencia promotora o en otras palabras están
regulados por una misma secuencia promotora.
33 la secuencias de ADN que se encuentran entre la secuencias de ADN que
codifican para ARNr codifican para ARNt.
34 toda la secuencia de ADN que codifica tanto para ARNr como para ARNt
regulados por un solo promotor sufre la correspondiente transcripción. de
manera que al obtenemos una secuencia de ARN de 5-3 prima en la que se
encuentran segmentos de ARNt y ARNr. Se denomina a esta secuencia de
ribonucleotidos PRE ARNr.
35el pre-ARNr se divide o fragmenta en las correspondientes secuencias de
ARNr y ARNt de manera que se muestran independientes. Estos son denominados
precursores de ARNr y ARNt
36 al final se obtienen en cuando a los ARNr los ARNr maduros y listos para
su uso dentro de la célula estos son:
-16s ARNr
-23s ARNr
-5s ARNr
37 sabemos también que las moléculas de ARNr en principio se encuentran de
manera lineal y libres pero para que adquieran su funcionalidad tienen que
plegarse sobre si mismas de manera que adoptan estructuras funcionales
adecuadas para su trabajo en la célula.
38 asi como existen secuencias de ADN que codifican para ARNr y ARNt existen
secuencias de ADN que codifican solamente para ARNt. de la misma forma varios
genes de ARNt están regulados por una sola secuencia promotora. Veremos como la
secuencia de ribonucleotidos en el ARNt ya transcrito se pliega sobre si misma
para adoptar la forma que le caracteriza (en forma de trébol) antes de
fragmentarse en unidades independientes.
TRADUCCIÓN
39 es el mecanismo por el cual se sintetizan cadenas polipeptidicas a
partir de la información del ARNm, traducida a partir del código genético.
Requiere de la actividad de los ribosomas y el ARN de transferencia.
40 la información que lleva el ARNm se encuentra en la secuencia de
nucleótidos con los cuales esta constituido el ARNm.
41 los ribosomas son como ya lo dijimos los lugares donde se ensamblan las
cadenas polipeptidicas. Estos ribosomas estas constituidos por ARN ribosomal y
varias cadenas polipeptidicas.
42 los ribosomas estas constituidos por dos subunidades una mayor y otra
menor y esto se da tanto en procariotas como en eucariotas. Veremos que “s” nos
indica la velocidad de sedimentación que posee el ribosoma completo o sus
respectivas subunidades debido al proceso de centrifugación de una solución de
ribosomas. Apreciaremos que la velocidad de sedimentación de el ribosoma completo
es mayor que la suma de las velocidades de sedimentación de sus respectivas
subunidades. Esto se debe a que los polos que se encuentran en contacto cuando
el ribosoma se encuentra completo en las subunidades libres es un impedimento
para que las subunidades sedimenten libremente.
Procariotas
Ribosoma completo: 70s
Subunidad mayor : 50s está formado por 34 proteínas y
ARNr tipo 5s y 23s
Subunidad menor : 30s está formado por 21 proteinas y
ARNr tipo 16s
Eucariotas
Ribosoma completo
Subunidad mayor : 60s está formado por 45 proteínas y ARNr tipo 5s 5.5s y 28s.
Subunidad menor : 40s
está formado por 30 proteínas y ARNr tipo 30s.
43 ya hemos dicho que en proceso de traducción también intervienen los ARNt
los cuales son cadenas de ARN de una sola cadena pero que están plegadas sobre
si misma formando regiones de doble cadena donde existen uniones
intramoleculares debido precisamente al plegamiento de la cadena. Esta cadena
también tiene un extremo 5 prima y otro 3 prima. Debido al plegamiento
observamos tres brazos grandes y uno pequeño.
44 en uno de los tres brazos grandes el ARNt posee tres nucleótidos que
exponen sus bases nitrogenadas. Estas tres bases están encargadas de leer la
cadena de ribonucleotidos de los cuales está formada la adena de ARNm.
45 el ARNm se agrupa de tres en tres nucleótidos formando así codones de
manera que para cada codón debe haber un ARNt, que reconoce al codón con el
cual se aparea por decirlo de un modo y se le une momentáneamente. La región
del ARNt donde se encuentran los tres nucleótidos exponiendo sus bases
nitrogenadas se denomina anticodon. El anticodon está formado como es evidente
por tres nucleótidos los cuales leen las secuencias de nucleótidos del ARNm
para encontrar su codón específico y se le une.
46 el ARNm también posee una
secuencia corta de nucleótidos que indica el fin de la traducción o en otras
palabras el momento en el cual la cadena polipeptidica ya está completamente
formada por todos los aminoácidos correspondientes. Estas son las llamadas
secuencias stop:
- UAA
-UAG
-UGA
Es evidente que para estas secuencias de nucleótidos o codones si los
tomamos de tres en tres no existe ningún ARNt que le corresponda.
47 el primer codón que se usa como codón de inicio es: AUG que le
corresponde a la metionina. Sabemos que en los procesos post-traduccionales la
metionina puede ser eliminada quedando solamente la cadena polipeptidica. Como
detalle diremos que para los procariotas es el mismo codón con la diferencia de
que el aminoácido sería n-formailmetionina.
ETAPAS DE LA TRADUCCIÓN
49 la traducción está dada por tres tapas:
- iniciación: ensamblaje del ribosomas en el ARNm. En necesario que el
ribosoma se una al ARNm de forma que este último pueda ser leído por el ARNt.
-elongación: ciclos repetidos de envío de aminoácidos, formación de enlaces
peptídicos y movimiento a lo largo del ARNm
- terminación: liberación de la cadena polipeptidica.
50 debemos considerar que los ribosomas tienen estructuras muy complejas y
por lo tanto poseen regiones con funciones especializadas tales como la región
peptidil o la región aminoacil.
51 como veremos el ARNm se une al ribosoma para ser leído y este se ubica a
lo largo del ribosoma completo. El ARNm mensajero que llega al citoplasma se
incorpora a la subunidad menor luego la subunidad mayor se incorpora a estos
dos últimos. En la subunidad mayor se encuentran dos áreas especializadas:
Región aminoacil: aquí es donde llegan los ARNt llevando consigo los aminoácidos
Región peptidil: en esta región es donde se forman los enlaces peptídicos
formándose por lo tanto la cadena polipeptidica. La unión de los aminoácidos se
realiza gracias a la acción de la aminoacilpeptidasa la cual se encuentra en el
propio ribosoma.
52 es importante remarcar que el primer ARN de transferencia( para la
mationina) va a poder ubicarse en primer lugar en la región peptidil todos los
demás primero llegaran a la región aminoacil.
53 una vez que se a completado la cadena de aminoácidos es decir la cadena
polipeptidica lo cual indica que todo el ARNm ha sido leído por lo diferentes
ARNt entonces las subunidades de ribosomas se desensamblan. Puede ocurrir que
el ARNm liberado del ribosoma pueda ser utilizado por otro ribosoma para
sintetizar más cadenas polipeptidicas.
TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN EN PROCARIOTAS
54 los procesos de transcripción y traducción son procesos simultáneos en
procariotas debido a que no existen compartimentos especializados.
55 un detalle es darse cuenta de que la síntesis de péptidos en procariotas
empieza en el extremo amino y termina en el extremo carboxilo.
56 en los procariotas podemos observar como la ARN polimerasa esta
sintetizando la cadena de ARNm y esta se encuentra formando complejos con los
ribosomas y no solo uno sino varios de forma que la traducción ya está en
marcha aún cuando la transcripción sigue en marcha. Podemos decir que los dos
procesos son cooperativos.
57 la transcripción ocurre en sentido 5 a 3 prima y de la misma manera la
traducción ocurre de 5 a 3 prima.
TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN EN EUCARIOTAS
58 estos dos procesos están separados espacial y temporalmente debido a que
ocurren en compartimentos distintos el primero se realiza en la cariolinfa
mientras que el segundo se realiza en el citoplasma.
59 observamos que en el citoplasma el ARNm es leído y traducido a proteínas
en una cadena de montaje donde se ven varios ribosomas trabajando a la vez con
un solo ARNm de manera que se forman varias cadenas polipeptidicas a la vez. Este sistema de
trabajo tiene una gran eficiencia y una alta producción de proteínas. Estas
estructuras o asociaciones de varios ribosomas y una cadena de ARNm se denomina
POLISOMAS.
60 existen cadenas de ribosomas anclados a las membranas intracelulares
estos ribosomas sintetizan proteínas que generalmente serán exportadas hacia
afuera de la célula por ello hacen uso de las membranas y vesículas mientras
que los ribosomas que se encuentran libres en el citoplasma construyen
proteínas que generalmente se quedan dentro de la célula y son parte de la
estructura de la célula. A estas proteínas se les puede agregar algún metal u
otra sustancia para que la proteína adquiera funcionalidad.
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
61 la expresión génica es regulada de manera positiva o negativa. Puede
ocurrir:
-en la transcripción
-después de la transcripción (post-transcripcional)
-en la traducción
-después de la traducción( regulación post-traduccional)
62 sabemos que la síntesis de proteínas tiene que ser regulado porque no
siempre el organismo requiere proteínas.
ELEMENTOS DE LA REGULACIÓN
63 debemos conocer algunos elementos que intervienen en la regulación de la
expresión génica:
-elementos CIS-ACTING: secuencia de ADN reguladoras, ejemplo de este
regulador es la secuencia promotora.
-elementos TRANS_ACTING: proteínas reguladoras
-OPERÓN: unidad de expresión génica que incluye genes regulados y elementos
de control. Son estructuras de ADN que solamente existen en procariotas en
eucariotas no existe. Podemos decir que son varios grupos de genes que a pesar
de estar separados por espacios inter-génicos, todos ellos están regulados por
una misma secuencia reguladora.
-gen regulador: sus productos reconocen elementos controles. Estos genes
codifican la información para proteínas que van a funcionar como reguladoras de
otros genes. Diremos por lo tanto que estos genes regulan indirectamente otros
genes, pero los genes no son reguladores de genes directamente.
OPERÓN TRIPTOFANO (OPERÓN Trp)
64 sistema tipo represible donde un co-represor (triptófano) impide la
expresión de genes necesarios para su propia síntesis cuando existe niveles
elevados de este.
65 en ausencia o niveles bajos de triptófano, se transcribe los genes del
operón triptófano.
66 sabemos que las bacterias para su funcionamiento adecuado y
supervivencia necesitan de diversas biomoléculas las cuales pueden ser
aminoácidos, carbohidratos y otros. Uno de los aminoácidos que necesita la
bacteria es el triptófano por lo cual posee los genes que codifican este
aminoácido y toda la maquinaria necesaria para su elaboración por la propia
bacteria. Cuando la bacteria se encuentra en un medio deficiente en este
aminoácido se pone en marcha la síntesis del mismo pero cuando se encuentra en
un medio rico en triptófano deja de lado la producción de este aminoácido y lo
toma de su medio. Este es un recurso para ahorrar energía. Quiere decir que
existen mecanismos que pueden estimular o inhibir la síntesis de proteínas y
aminoácidos lo cual es un medio perfecto de adaptación del organismo.
67 como es evidente el operón, que es un conjunto de genes como lo hemos
dicho anteriormente contiene a los genes que codifican las proteínas que son
necesarias en la cascada de producción del triptófano. En esto consiste la
regulación por parte de operón.
68 veremos que el triptófano es un correpresor porque inhibe la síntesis o
expresión de los genes que codifican para las enzimas que son necesarias en la
producción del triptófano.
ELEMTOS DEL OPERÓN TRIPTOFANO
69 el operón tiene varios elementos de regulación:
- genes estructurales: cinco genes en el orden trpE-trpD-trpC-trpB-trpA son
enzimas que están encargadas de la ruta sintética del aminoácido.
-elementos de control: promotor (P) y operador (O)son cis-ADCTING porque
son secuencias de ADN reguladoras.
- gen regulador: codifica para el represor (proteína reguladora)
- co-represor: triptófano
70 cuando en el medio se encuentra gran cantidad de triptófano entonces no
existe la necesidad de producirla internamente debido a esto el gen regulador
produce una proteína represora. Esta proteína es producida constantemente por
este gen sin embargo esta en forma inactiva solamente se activara por la unión
con el triptófano que si se encuentra en el medio entonces ocurrirá. Una vez
que la proteína represora se encuentra activada se une a la secuencia de
regulación del ADN de la bacteria, más exactamente en el operado. El operador
como vemos es una secuencia de nucleótidos en el ADN que se encuentra adyacente
a la secuencia promotora por lo cual cuando la ARN polimerasa se une a la
secuencia promotora para iniciar la transcripción esta no puede seguir su
camino en sentido 3 prima hacia 5 prima y se detiene el procesos de síntesis.
71 en el caso de que no exista triptófano en el medio donde se encuentra la
bacteria es evidente que la proteína represora nunca se activara por lo tanto
no se unirá al operador para formar un complejo que impida el paso de la ARN
polimerasa en su trabajo de transcripción y por lo tanto habrá síntesis de las
enzimas necesarias para producir triptófano.
MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES
72 modificaciones covalentes en la estructura de la proteínas además de la
separación de segmentos peptídicos e interacción con otras cadenas
polipeptídicas u otros elementos.
BUENAZO!
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