apuntes genÉtica molecular

FLUJO INFORMACIÓN GENÉTICADUPLICACIÓNTRANSCRIPCIÓNTRADUCCIÓN

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FLUJO INFORMACIÓN GENÉTICA - @profesorjano

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En 1994 Avery y sus colaboradores determinaron que la información hereditaria se encontraba en elADN.Sin embargo el ADN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y la síntesis de proteínas selleva a cabo en los ribosomas del citoplasma y en los adosados al RE, por lo que de alguna manera senecesita que la información fluya del núcleo al citoplasma a través de una molécula intermediaria.Esta molécula es un ARN llamado mensajero que mediante el proceso de TRANSCRIPCIÓN lleva lainformación del núcleo la citoplasma.Por otro lado la información genética pasa de una generación celular a otra, y también de unindividuo a su descendencia, gracias a la REPLICACIÓN previa del ADN.A este proceso se le denomina FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA.

Todo este trasvase de información se produce gracias a la complementariedad de las basesnitrogendas que puede generar copias de ADN y trasvase de información al ARN.

Hoy se sabe que este flujo de información puede producirse de manera retrógrada.a) Algunos virus que almacenan su información en forma de ARN poseen un enzima, latranscriptasa inversa o retrotranscriptasa que es capaz de pasar la información de un ARNa un ADNb) También existen virus que replican su ARN en la célula que infectan gracias a ARNreplicasas

A continuación se explican en detalle los procesos de replicación del ADN , la transcripción y labiosíntesis de proteínas o traducción así como las características del Código Genético.

¿Cómo es la replicación del ADN?✴ Conservativa o conservadora: si se genera una ADN de doble hebra (strand) nuevo y se

conserva íntegramente el parental (template strand) .✴ Dispersante o dispersiva: cada ADN resultante de la duplicación contiene fragmentos

del paretal y del de nueva síntesis✴ Semiconservadora o semiconservativa: cada molécula hija de ADN contiene una hebra

parental y otra de nueva síntesis.


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En 1957 Meselson y Stahl realizaron un elegante experimento con el que confirmaron que elmodelo válido es el SEMICONSERVATIVO. (vídeo explicativo)

La replicación del ADN es diferente en eucariotas que en procariotas. Sin embargo haycaracterísticas igualmente válidas para ambos que conviene tener claro.✴ La replicación no comienza al azar sino en puntos concretos (en procariotas en un sólo

punto). A cada una de estas unidades de replicación se les denomina replicones. En eucariotascada uno de ellos comienza la replicación de manera simultánea. Como consecuencia las dosnuevas hebras se van alargando progresivamente por adición secuencial dedesoxirribonucleótidos.

✴ En cada punto de inicio de la replicación se rompren los puentes de hidrógeno de ladoble hélice y se genera una burbuja (bubble) de replicación con dos horquillas (fork).

✴ Las ADN polimerasas que intervienen en la replicación tienen dos limitaciones”:


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- No pueden uir dos nucléotidos entre libres entre sí, sólo añadirlos a una cadena(por eso necesitan una cadena previa llamada cebadaor que es un ARN)

- La dirección en la que pueden unir desoxirribonucleótidos es 5’--> 3’

La maquinaria enzimática, procesos de iniciación y estabilización del ADN que se duplica aparte,requiere:

✴ Un cebador al que las ADN polimerasas puedan añadir los nucleótidos. Este cebador es unARN fabricado por la ADN polimerasa alfa o primasa

✴ Sustratos: los cuatro dNTPs (desoxirribonucleótidos activados)✴ Cofactores: las ADN polimerasas necesitan que los dNTPs lleven asociado el catión

metálico Mg2+ (in vitro también puede ser el Mn2+)✴ Molde o plantilla. El orden correcto de incorporación de los nucleótidos viene

determinado por su complementariedad de bases con la secuencia de cada hebra de DNA, queactúa como molde o plantilla.

✴ DNA polimerasas. Son la familia de enzimas que van a unir nucleótidos en dirección 5’-->3’. En procariotas hay tres la ADNpol I, II y III, siendo las III la que realiza la priincipal tarea dereplicación. En eucariotas hay cinco ADNpol principales la alfa, beta, gamma, delta, epsilon, �aunque hay más. La ADNpol delta (la epsilon también) es la que lleva el peso de la elongación dela cadena de ADN de nueva formación. Las ADNpolimerasas también pueden tener actividadEXOnucleasa, es decir, la de romper cadenas de nucleótidos desde los extremos.

FASES DE LA REPLICACIÓN DEL ADN

INICIACIÓNEn procariotas, como ya se ha dicho, la replicación comienza en un sólo lugar que están constituidoen una región. En eucariotas, dada la gran longitud de sus cromosomas, la duplicación comienza envarios puntos y habrá, por lo tanto, varios replicones.

La iniciación comienza con el reconocimiento del (los) punto(s) de origen. Muchos de elloscontienen una secuencia especial de nucleótidos que se ha denominado OriC. Este complejocontiene:

✴ Helicasas: son proteínas generalmente hexaméricas que se unen al ADN en el origen de la


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replicación y su función es romper los puentes de hidrógeno de la molécula de ADN que se va areplicar. Consume ATP en el proceso

✴ Proteínas de unión a hebrasencilla o SSB. Impiden que los puentesde hidrógeno se vuelvan a formar.

✴ Topoisomerasas: al separarselas hebras del ADN se genera tensión enlos extremos de la burbuja que aún no sehan abierto (imagina lo que pasa cuandoquieres desenrrollar las “cuerditas” queforman una cuerda) debido alsúperenrrollamiento que se produce. Lastoposiomerasas alivian esta tensión.También actúan durante elsobrecruzamiento del paquiteno de lameiosis.

✴ Primasa (o ADNpol �): fabricael ARN cebador.

Ya está formado el complejo de inicio y laburbuja con sus dos horquillas abierta.Ahora entrarán en acción lasADNpolimerasas encargadas de copiar demanera complementaria cada una de lashebras parentales.

ELONGACIÓNA cada complejo de inicio se le vaa unir la ADNpolimerasa encargadade la elongación formándose así elreplisoma. Esta ADNpolimerasaunirá los desoxirribonucléotidos alos ARNcebadores de maneracomplementaria a la hebraparental que sirve de molde.

Sin embargo hay un problema: lascadenas de ADN son antiparalelasy las ADNpolimerasas sólo puedenunir nucleótidos en sentido 5’-->3’y ese es sólo el sentido de avancede una de las cadenas de cadahorquilla. Esta hebra se puedesintetizar de manera continua y sedenomina hebra conductora, lídero guía (leading strand). Sinembargo, la otra hebra parental seencuentra en sentido 5’-->3’ porlo que la síntesis de su


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complementaria sería en sentido 3’-->5’, capacidad que no tiene la ADNpolimerasa como ya se hadicho.

La solución al problema de la síntesis de esta cadena se reveló al comprobar que se producía enforma de pequeños fragmentos llamados fragmentos de Okazaki (en honor a su descubridor TunekoOkazaki). Se propuso entonces un modelo en el que la síntesis complementaria de la hebra molde queiba en sentido 5’-->3’ de cada horquilla se produciría en sentido opuesto al de avance de la horquillay en forma discontinua. A esta hebra de nueva síntesis que se replica “a trocitos” se le denominóhebra retardada o retrada (lagging strand). Lógicamente, la síntesis de cada fragmento de Okazakirequiere su propio ARN cebador.

Para que esto sea posible es necesario quela hebra molde en sentido 5’-->3’ forme un bucle paradisponerse en sentido 3’-->5’ en el sentido de avance de la horquilla ya que es una mismaADNpolimerasa la que forma tanto la hebra conductora como la retardada.

La elongación se producirá por la unión de los dNTPs complementarios correspondientes medianteenlace fosfodiéster.Durante el proceso de elongación también se produce una actividad exonucleasa de la ADNpol queelimina nucleótidos mal apareados así cómo los fragmentos de ARNcebador y rellenando los huecoscon ADN.A continuación la ADNligasa une todos losfragmentos obtenidos.

TERMINACIÓNTermina evidentemente cuando laADNpolimerasa termina la repicación en todaslas horquillas (o en todo el ADN circular en elcaso de sea una célula procariota)En el caso de los eucariotas, se llega al finalde la replicación al final de la molécula delADN lineal de cada cromosoma o telómero.Cuando se elimina el último ARNcebador, lahebra retardada quedará incompleta ya que la ADN polimerasa no podrá rellenar el hueco al serincapaz de sintetizar en direción 3’ --> 5’. Para poder completar la cadena, la polimerasa necesitaráun extremo hidroxilo 3’ libre donde inicia un nuevo fragmento. Este hecho hace que el telómero se


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vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide, fenómeno que se asocia a los procesos deenevejecimiento y muerte celular.

Las ADNs polimerasas son muy eficientes en su proceso de replicación ya que pueden ir corrigiendoerores de eemparejamiento consiguiendo que sólohaya un error cada 100.000 bases.Además existen mecanismos de corrección deestos errores una vez terminada la replicación.

ANIMACIÓN REPLICACIÓNVídeo ADN - empaquetamiento y replicación (ytranascripción y replicación)Lección sobre la replicación

LA TELOMERASAEn las células madre de los gametos, las célulascnacerosas o las de los tejidos embrionarios, quese dividen continuamente, existe un enzima, latelomerasa, que impide el acortamiento de lostelómeros. Está formada por una porciónproteica y por un ARN que actúa como molde. Apartir de ese molde, el enzima fabrica unacadena de ADN complementaria al molde quelleva para completar la hebra retardada por loque la telomerasa es una retrotranscriptasa.

La apoptosis o muerte celularprogramada

Es un muerte natural gracias a la cual las célulasse autodestruyen en ejecución de un programagenético en el que están implicadas proteínasde efectos antagónicos. Un ejemplo deapoptosis es la mediada por:

• Bcl-2: protege a las células de laapoptosis

• Bax: que induce a la apoptosis.

Según como se asocien estas proteínasproducirán unos efectos u otros. Por ejemplo,los homodímeros Bax/Bax son capaces dedesencadenar apoptosis, mientras que elheterodímero Bax/Bcl-2 determinará lasupervivencia.


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LA TRANSCRIPCIÓN

La transcripción es el proceso encargado de lasíntesis de una molécula de RNA a partir de lainformación genética contenida en la regióncodificante de un DNA. Es decir, da lugar auna “copia” de RNA (con secuencia noidéntica, sino complementaria y antiparalela)a partir de una secuencia “molde” en una delas hebras de ADN. Este paso constituye elsegundo paso del esquema clásico detransmisión de la información genética que seha mostrado al principio de estos apuntes.

GENES¿Qué se transcribe?. Se transcriben genes.Habitualmente se considera que un gen esaquella región del genoma, por lo tanto ADN,que contiene la información necesaria para sintetizar una molécula de polipéptido. No obstantetambién se consideran genes aquellas regiones del genoma que regulan la transcripción de otrosgenes a ARNm y las regiones que se transcriben a los precursores de los ARNt y ARNr.Por eso es más amplio considerar que un gen es aquella región de ADN que genera un productogénico funcional. (ya sea un ARN de cualquier tipo o una cadena polipeptídica funcional)

Existen dos diferencias esenciales en cuanto a los genes y a la transcripción entre procariotas yeucariotas.๏ Los genes de eucariotas contienen exones o regiones codificantes e intrones entre

ellos, que son regiones no codificantes. Por lo tanto el ARNm transcrito contendrá informaciónútil e inútil y necesitará un proceso de maduración postranscripcional para eliminar la partecorrespondiente a los intrones.

๏ Al tenernúcleo, el proceso detranscripción ytraducción eneucariotas estáseparado espacial ytemporalmente,permitiendo el arribamencionado procesode maduración. Sinembargo, enprocariotas latraducción puedeocurrir de manera casisimultánea con latranscripción,iniciándose cuandoaún aún no haterminado detranscribirse


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completamente el ARNm.

Además del gen que se transcribe, el proceso necesita de regiones reguladoras situadasnormalmente corriente arriba (es decir, hacia 5’) de la región codificante o también llamadaestructural. Esta región contiene distintas regiones promotoras encargadas de interaccionar conlos factores de transcripción proteicos para regular positiva o negativamente el incio de latranscipción.En el caso de eucariotas la transcripción ocurre durante la interfase cuando los cromosomas noestán condensados pero si en forma de cromatina que como sabemos tiene diferentes grados deempaquetamiento. La transcripción ocurre en la cromatina menos condensada generalmente en elestado de 10 nm de grosor.

TERMINOLOGÍA y REQUERIMIENTOSPara representar la transcripción y comprender mejor el procesor se representa el ADN como doslíneas antiparalelas de modo que:๏ La hebra superior es la Hebra no molde o codificante o informativa con el extremo 5’ a

la izquierda. Es la hebra no transcrita y también se llama hebra positiva (+)๏ La hebra inferior o hebra molde o no codificante. Es la que se transcribe. También se

llama hebra antisentido o negativa (-) y tiene el extremo 3’ a la izquierda.


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๏ Numeración: los nucleótidos involucrados en la transcripción de un gen se numeran desdeel primero que se transcribe y se asignan números positivos +1, +2, +3, etc y se dice que estancorriente abajo. Los que están hacia el extremo 5’ y que generalmente se encuentran enregiones con funciones reguladoras se les asignan números negativos (se suelen representar enlos diagramas a la izquierda de las regiones que se transcriben), -1, -2, -3 y se dice que estáncorriente arriba.

๏ Para la síntesis de un ARN se necesitan enzimas del tipo ARNpolimerasas y NTPs onucleótidos trifosforilados. En procariotas y orgánulos subcelulares (mitocondrias y cloroplastosde eucariotas) se utiliza una sola ARN polimerasa para sintetizar los tres tipos de ARN celular(ARNm, ARNt y ARNr). Sin embargo en eucariotas hay tres tipos diferentes de ARNpolimerasas (I,II, III) para cada uno de los tipos de ARN. La ARN pol II es la que se encarga de la transcripcióndel ARNm y también de un tipo de ARN llamado snARN. Todas las ARN polimerasas son proteínasoligoméricas.

ETAPAS DE LA TRANSCRIPCIÓN

INICIACIÓNEs la etapa más compleja de la transcripción y es en ella en la que se da la mayor parte de laregulación. Requiere la separación de hebras en un lugar próximo al promotor en donde se encaje laARN polimerasa. En esta región se constituirá la burbuja de transcripción y en ella también actúanhelicasas.Para que la iniciación se produzca también es necesaria la unión al ADN de factores detranscripción (TF) a los promotores.


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Los promotores son regiones del ADN que regulan el inicio de la transcripción de un gen si a ellosse unen factores de transcripción (son proteínas o péptidos) de modo que se favorezca la unión dela ARN polimerasa II al punto de inicio.El promotor basal es una secuencia que define el origen de la transcripción y se sitúa comúnmentecorriente arriba en la posición -30. En esta región hay secuencias características como la secuenciaTATA, caja TATA o caja de Hogness situada en la posición -15 a -25. Otra secuencia básica que seencuentra en los promotores es laseuencia iniciadora lnr situada sobre el propio origen, entrre -3 y+5. (en procariotas la caja es TATAAT).

Hay otro tipo de promotor, elpromotor proximal situado entre-60 y -120 con cajas del tipoCAAT o GC.

Algunos genes tienen unaregulación más compleja quedepende de secuencias másalejadas del punto de inicio que laregulan la eficacia de latranscripción (que se haga conmayor o menor intensidad). Sonlas secuencias promotorasdistales que se clasifican en dosgrupos:

• Potenciadores(enhancers): que estimulan latranscripción del gen encuestión.

• Silenciadores oinhibidores (silencers): tienen elefecto opuesto ya que compitencon los enhancers por unirse aestas secuencias promotorasdistales.

Estas secuencias, los factores detranscripción, los enhancers y laARN polimerasas constituye elcomplejo de iniciación. Así seforman los primeros enlacesfosfodiester y termina la etapa deiniciación.

ELONGACIÓN o ALARGAMIENTO DEL ARNEs la etapa en la que la ARNpolimerasa II continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios a lahebra molde de ADN en dirección 5’-->3’ (para este avance los va añadiendo al extremo 3’ libre de lacadena de ARN que se va sintetizando).La burbuja de replicación se va ampliando.Por detrás de la polimerasa, la cadena de RNA nuevo se va separando de la hebra molde de DNA,saliendo de la burbuja y quedando como RNA de hebra sencilla. En el DNA se vuelven a aparear las


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dos hebras y se regenera el doble helicoide. También intervienen las topoisomerasas en esteproceso

TERMINACIÓNEl complejo de tranacripción responde a señales específicas parafinalizar el proceso, separándose el RNA formado.Estas señales en procariotas suelen ser secuencias palindrómicas obien secuencias ricas en C y pobres en G.En eucariotas también se produce la terminación de la transcripciónal llegar a determiandas secuencias específicas de ADN.

MADURACIÓN DEL ARNm (sólo en eucariotas)Como se ya se explicó, el ARNm eucariótico recién transcrito poseesecuencias de intrones no informativas que deben de ser eliminadasmediante el proceso de corte y empalme o “splicing”.Pero además hay otros dos procesos relevantes en la maduración delARNm en eucariotas.

1. Modificación en el extremo 5’: adición de lacaperuza durante la transcripción. La caperuza es un nucleótidoGTP que se adiciona en el extremo 5’. Una vez adicionado, semetila. Por lo tanto la caperuza en un nucléotido de guaninametilado. La función de la caperuza es proteger a las ARNm delas exonucleasas de modo que no sea digerido antes de ser leídopor los ribosomas. También sirve como punto de unión del mRNAa los ribosomas al iniciar la síntesis proteíca.

2. Modificación del extremo 3’: adición de la cola de


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poliA. En primer lugar se poduce uncorte corriente arriba desde el extremo3’, quedando un ARNm más corto que lasecuencia de ADN de la hebra molde. Acontinuación interviene la poli(A)polimerasa añadiendo entre 40 y 250nucleótidos de Adenina. Esta secuenciaes la cola de poliA. Su función esintervenir en el transporte correcto delARNm hasta el citoplasma y tambiéncontribuir a su supervivencia.

Animación muy básica sobre latranscripciónVídeo sobre la transcripciónVídeo sobre el splicingAdición de caperuza y cola de poli A

EL CÓDIGO GENÉTICOEl código genético es el conjunto de reglas que permiten pasar del lenguaje escrito en forma denucleótidos (bases nitrogenadas) de un ARNm a otro escrito en forma de secuencia de aminoácidos,es decir, hay que pasar de un lenguaje escrito con tan sólo cuatro “letras” a otro escrito con 20“letras”.Por lo tanto, ¿cuántos nucleótidos del ARNm serán necesarios para indicar el aminoácido que debeunirse a la cadena de la proteína que se esté sintetizando?. Como las nucleótidos del ARNm soncuatro, se hacen los siguientes cálculos:VR4,1 = 41 = 4 (no son suficiente)VR4,2 = 42 = 16 (no son suficientes)VR4,3 = 43 = 64 > 20 --> son suficientes,luego cada grupo de tres bases de unARNm “llaman” a un aminoácido. Comoya se sabe a este conjunto de tres basesnitrogenadas se le denomina CODÓN.La siguiente tabla presenta a queaminoácidos llaman los 64 codonesexistentes:

Las características del código genéticoson:

(1): ES UNIVERSAL. EL código genéticoes compartido prácticamente por todoslos organismos de modo que cada codónsiempre llama al mismo aminoácido. Deeste modo un ARNm de la especie 1incluido en el citosol de una célula de laespecie 2, fabricará la proteína de laespecie 1.


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La universalidad del código genético indica un origen evolutivo común. No obstante, existenexcepciones ya que la lectura del códigogenétio no es igual, por ejemplo, en lasmitoconrias o en algunos protozoos.(2): ES DEGENERADO. Este término indica quela mayor parte de los aminoácidos, aexcepción de la metionina (Met) y eltriptófano (Trp), están docificados por más deun codón. Los codones que llaman al mismoaminoácido se denominan codones sinónimos.(3): NO PRESENTA IMPERFECCIÓN. Cada codónllama a su aminoácido específico, es decir,ningún codón puede llamar a más de unaminoácido. Aquí radica la especificidad de lalectura del ARNm: cada ARNm (una vezmadurado completamente) sólo tieneinformación para fabricar una determinadaproteína siempre y cuando su lecturacomience en el mismo punto.(4): CARECE DE SOLAPAMIENTO. Los tripletes

de baes se hallan dispuestos de manera lineal y continua, sin que entre ellos existan comas ni espacio,y sin que compartan ninguna base nitrogenasa. Sí que existe la posibilidad de que un mismo ARNmcontenga varios puntos de inicio por lo que podría fabricar diferentes cadenas polipeptídicas.(5): CODONES STOP. Son los codones que determinan el fin de la lectura del ARNm por parte delribosomas. SOn tres: UAA, UGA, UAG.

LA TRADUCCIÓN O BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNASLa traducción consiste en la síntesis de las proteínas mediante la unión de aminoácidos según elorden establecido por la secuencia de nucleótidos del ARNm y según las reglas del código genético.Es el proceso biosintético que más energía consume, entre el 80-90 % del total dedicado a labiosíntesis.Las principales moléculas que intervienen en el proceso son:

• Un ARNt especial para la inciación que siempre lleva el aminoácido metionina.• 31 tipos de ARNt portadores de aminoácidos en forma de aminoacil-ARNt como mínimo.• Ribosomas formados por ARNr y proteínas. Son activos tanto libres en el citosol como

unidos a la membrana del RER. El ribosoma tiene tres lugares: el lugar o locus A en el que entran losaminoacil-ARNt (salvo la primera metionina que entra al locus P), lugar P en donde se vaalmacenando el péptido en formación, y el lugar o locus E en el que queda el ARNt descargado (=sinaminoácido) y que saldrá del ribosoma.

• Un ARNm de secuencia diferente para cada polipéptido sintetizado.• Factores proteícos de inicio, elongación y terminación.

El ARNm se lee por parte de los ribosomas en sentido 5’-->3’ y la secuencia de aminoácidos se vaincorporando desde el aminoácido con el extremo amino libre hacia el carboxilo

Los ARNm de eucariotas son monocistrónicos, es decir, codifican un sólo péptido y los de procariotaspueden ser también policistronicos o lo que es lo mismo, que en un ARNm hay información parafabricar varios polipéptidos.


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FASE PREVIA: ACTIVACIÓN DE AMINOÁCIDOSConsiste en la formación de aminoacil-ARNt. En esta reacción en dos pasos y catalizados ambos porla aminoacil-ARNt-sintetasa se une el aminoácido a su ARNt específico con consumo de dosenlaces ricos en energía ya que el ATP pasa a AMP + 2Pi. El aminoácido se une mediante enlace ésteral grupo OH-3’ terminal del ARNt y el grupo carboxilo del aminoácido, que es el que se unirá alsiguiente aminoácido.

ETAPAS

INICIACIÓNNo comienza en el extremo 5’ en el que seencuentra la caperuza sino un poco más adelante enun codón AUG situado internamente que necesitaser por el ribosoma y el ARNt iniciador, un ARNtdiferente a los otros que también pueden llevarmetionina como aminoácido interno en la cadenapolipeptídica. (en procariotas, muchas veces hayvarios codones de inicio al poder serpolicistrónico)A lo largo de todo el proceso y de todas las etapasse necesitan factores proteícos que permitan elproceso y que se abrevian como IF

1. Antes de comenzar la síntesis, lassubunidades del ribosoma deben separarse.

2. Una vez separados el IF-4 interaccionacon la caperuza, se consume ATP y el lasubunidad pequeña se une al ARNm

3. Se une el aminoacil ARNt iniciador conmetionina que lleva un GTP y el IF-2 a la


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subunidad menor del ribosoma.4. Este complejo se desliza hasta encontrar a AUG encajando en el locus P del ribosoma.5. Se hidroliza el GTP a GDP y se une la subunidad mayor del ribosoma.

Se ha terminado la fase de iniciación y comienza la adición de aminoácidos a la primera metionina ofase de elongación

FASE DE ELONGACIÓNEs la fase que comprende laadición del segundo aminoácidohasta el último. Es un procesocíclico, así que visto el primerose conoce todo el proceso hastala fase de terminación.Comprende tres pasos:

1. Entrada del nuevoaminoacil-ARNt específicoal lugar A según el codón.Intervienen los factores deelongación EF-1 y EF-2.

2. Formación del enlacepeptídico otranspeptidación. Una vezsituado el aa-ARNt en A yMet-ARNt en P (en sucesivosciclos ya será el péptido enformación) se forma elenlace peptídico por acción

de una RIBOZIMA, la peptidil transferasa. La metionina (o el péptido en sucesivos ciclos) sedesprende de su ARNt y con el extremo carboxilo enlaza con el grupo amino libre del aminoácidodel locus A. No se consume ATP.

3. Translocación o desplazamiento del ribosoma. El ribosoma se desplaza un codón ensentido 5’ --> 3’. Lo consigue gracias al factor EF-2 que recibe el nombre coloquial detranslocasa. Este factor contiene GTP que se hidroliza a GDP obteniendo así energía para el


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movimiento del ribosoma. Ahora la situación es la siguiente: un ARNt sin aminoácido en el locusE, el péptido en formación en P y el lugar A vació a la espera de que entre un nuevo aminoacil-ARNt

Estos tres pasos se repiten hasta que se llegue a un codón sin sentido o STOP y finalice labiosíntesis de proteínas.

FASE DE TERMINACIÓNComprende los pasos necesarios para liberar el polipéptido ya completo de su unión al tRNA en elsitio P y la disociación del ribosoma del mRNA que se separa en sus dos subunidades. Esto sucedesólo cuando el locus A se encuentra con UAG, UGA, UAACuando esto sucede se introduce en el locus A un factor de liberación RF lo que altera la actividadde la peptidil transferasa y se hidroliza el enlace éster que mantenía unido el péptido al ARNt y selibera la cadena polipeptídica. Aquí se produce otro gasto energético.

Ya tenemos una proteína. Un mismo ARNm es leído por muchos ribosomas fabricando todosmúltiples copias de la misma proteína.

Existen algunos inhibidores de la traducción. Muchos de ellos son antibióticos, por ejemplo, laestreptomicina se fija de modo irreversible a la subunidad menor del ribososma de procariotas(por esos ólo ataca a bacterias) e impide la entrada de la primera metionina. La eritromicina se unea la subunidad mayor del ribosoma de procariotas impidiendo la biosíntesis. Otros antibióticos queatacan a los ribosomas bacterianos son el cloranfenicol, la puromicina y la cicloheximida.El ricino es un potente veneno para el ser humano ya que se une a la subunidad mayor 60 Sbloqueando la unión de los aminoacil-ARNt.La toxina de la difteria (infección respiratoria causada por la liberación de esta exotoxina porparte de Corynebacterium diphteriae) inutiliza el EF-2.

Vídeo Traducción parte 1 (no contempla locus E)Vídeo Traducción parte 2VÍDEO MUY COMPLETO (se recomienda verlo)


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REGULACIÓN GÉNICAEl estado fisiológico de una célula está determinado por la actividad de las proteínas que que enese momento se han fabricado en la célula según necesidades.

La transcripción del gen para fabricar una determinada proteína es el principal punto de control dela fabricación de proteínas. Controlando iniciación de la transcripción, una célula puede regular quéproteína produce y con qué rapidez. Cuando la transcripción de un gen es reprimida, el ARNmcorrespondiente y la proteína o proteínas codificadas son sintetizadas a baja velocidad. Por elcontrario, si son activadas lo serán a mayores velocidades.

A continuación se pasa a explicar uno de los primeros modelos que se descubrieron de regulacióngénica. Tiene lugar en bacterias y recibe el nombre de MODELO OPERÓN debido a la iniciales de losgenes que intervienen.

MODELO OPERÓNPuede ser de dos tipos inducible o reprimible.

OPERON lac - un ejemplo de Operón inducibleSe descubrió en Escherichia coli por Jacob y Monod en 1961. Gran parte de las necesidadesnutricionales de esta bacteria se satisfacen con el disacárido lactosa. Cuando hay lactosa en elmedio se activan los genes necesarios (estructurales) para fabricar las proteínas que permitan elaprovechamiento y digestión de la lactosa.Para comprender el proceso conviene tener claros los siguientes conceptos:

• Genes estructurales: son aquellos que tienen información para las proteínas implicadas enuna misma ruta metabólica y se transcriben sin interrupción en la mayor parte de las bacterias yaque generan ARNpolicistrónicos.

• Promotor (p). Es una secuencia de desoxirribonucleótidos del ADN a la que se une la ARNpolimerasa para iniciar la transcripción de un gen o conjunto de genes.

• Operador (o): secuencia de nucleótidos del ADN situada entre el promotor y los genesestructurales. A él se unirá la proteína represora o represor.

• Gen regulador (r): puede estar en cualquier lugar del cromosoma bacteriano y codifica alrepresor. Cuando la proteína represora se asocia con el operador, impide físicamente que la ARN-polimerasa se pueda unir al ADN y con ello impide la transcripción. Cuando el represor no está


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unido al operador la transcripción es posible.• Inductor: es el compuesto que induce la expresión de los genes, en nuestro caso la lactosa.

Cuando NO hay lactosa el represor se sitúa sobre el operador y la ARNpolimerasa no encaja en eloperador: la transcripción de genes está “apagada” (claro, no hay lactosa)Cuando existe lactosa, un derivado de la alctosa, la alolactosa, se une al represor y ahce que éstese separe del operador dejándolo libre para que la ARNpolimerasa encaje en el sitio y se produzca latranscripción de los genes estructurales.

Otro ejemplo de de operon es elOPERÓN trp o triptófano. Esteoperón es del tipo reprimible yaque en este caso la presencia de lasustancia en cuestión, eltriptófano, reprime la expresión delos genes necesarios para susíntesis tal y como se representaen el gráfico.

La regulación en eucariotas essimilar ya que también presentanpromotores (recordar caja TATAetc) que pueden estar activos o

reprimidos. Sin embargo su regulación es mucho más compleja ya que intervienen factores detranscripción, activadores (enhancers) e inhibidores como ya se ha descrito en la transcripción.Además existen mecanismo adicionales de regulación como:- Etapas en las que se empaqueta la cromatina más o menos. Por ejemplo los genes que estánformando parte de la heterocromatina no se expresan.

- Los ecuariotas cuentan con mecanismos de maduración postranscripcionales como el cortey empalme que puede permitir obtener diferentes ARNm a partir del mismo transcrito.

- Tiempo de vida media de un ARNm antes de su degradación.

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Apuntes Genética Molecular 2º bachillerato

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