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Genética molecular I
SÍNTESIS DE ARN
(TRANSCRIPCIÓN)
Temario selectividad Tema 11.- Expresión de la información genética:
Transcripción y Traducción.
6.- Descripción del mecanismo de la transcripción (iniciación, elongación, terminación, y maduración). Diferencias entre procariotas y eucariotas.
7.- El código genético y la traducción.
Código genético: fundamento y características (específico, degenerado, sin solapamientos ni discontinuidades y universal).
Traducción: descripción de las etapas del proceso (iniciación, elongación y terminación). Papel del ARNm, ARNt y ribosomas. Diferencias entre procariotas y eucariotas.
El ADN como material genético.
Cepas S vivas Cepas R vivas
Cepas S muertas Cepas S muertas y R vivas
Cepas S vivas
Conclusión: Las bacterias S muertas podían transmitir un “factor transformante” a las R , convirtiéndolas en patógenas (sintetizan la cápsula polisacárida)
GENES, ENZIMAS Y CARACTERES
Contexto histórico y social
Mendel (1866): factores hereditarios.
Sutton, Boveri y Morgan (inicio siglo XX): teoría
cromosómica de la herencia.
Garrod: paralelismo entre gen y sustancia química.
Avery, McLeod y McCarty (1944): los genes están
formados por ADN
Beadle y Tatum (1948): “Un gen, una enzima”
“Un gen-una enzima-un carácter”
Nacimiento de la GENÉTICA MOLECULAR
Dogma Central de la Biología
Molecular (Crick, 1970)
Crick: Hipótesis de la colinealidad:
correspondencia entre la secuencia de
nucleótidos de un gen y la secuencia de aa
de la enzima que el gen codifica.
Concepto moderno de gen
Cualquier secuencia de ADN que se
transcribe como una unidad de ARN,
incluyendo así todo tipo de ARN y la
posibilidad de que un mismo ARNm sirva
para sintetizar varias proteínas
relacionadas en lugar de una sola.
Del gen a la proteína
La expresión de los genes
La expresión de los genes ocurre en dos etapas sucesivas: Transcripción y Traducción
Transcripción
Es el proceso mediante el cual se copia la información (secuencia de nucleótidos) de un fragmento del ADN, el correspondiente a un gen, en el ARN.
Por consiguiente mediante la transcripción se va a sintetizar una molécula de ARN.
MECANISMO DE LA TRANSCRIPCIÓN
Intervienen
-ADN:
- cadena molde: se transcribe
- cadena informativa:
- Ribonucleótidos trifosfatos de A, G, C, y U
- ARN-polimerasas (Lee 3’-5’ y sintetiza 5’-3’)
-Principio de complementariedad de bases.
- Cofactores sigma () y rho ().
(ARNt, ARNr)
Procariotas: Transcripción y Traducción a la vez y
mismo lugar.
Eucariotas: Transcripción: en el núcleo.
Traducción: ribosomas.
CARACTERÍSTICAS
Proceso mediante el cual el ARNm copia
la información del ADN
Es selectivo: sólo se transcriben
algunas regiones del ADN
Es reiterativo: un gen puede
transcribirse muchas veces
Sólo se copia una de las cadenas del
ADN. Las enzimas son ARN
polimerasas
Expresión génica en procariotas y
eucariotas
PROCARIOTAS EUCARIOTAS
Genes G. continuos G. Fragmentados
Exones, intrones
ADN Asociado a pocas
proteínas no histonas
Densamente
empaquetado.
Cromatina
ARN
polimerasa
1 tipo 3 tipos: síntesis de
ARNr, ARNm y
ARNt
Expresión génica en procariotas y
eucariotas
PROCARIOTAS EUCARIOTAS
Localización
transcripción
y traducción
Citoplasma y procesos
simultáneos
Transcripción:
núcleo. Traducción:
citoplasma
Tipos de
genes
Policistrónicos Monocistrónicos
Maduración Sólo para ARNt y
ARNm
Para los tres tipos:
ARNr, ARNm y
ARNt
TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS
Precursor: nucleósido trisfosfato
ARN pol.: varias subunidades. La subunidad σ reconoce el
promotor como señal de inicio (una secuencia específica de
nucleótidos)
ARN pol. : añade ribonucleótidos 5´ 3´
Fin de la síntesis: una secuencia específica.
Transcripción en procariotas
Promotor
5‟ 3‟
5‟ 3‟
5‟ 3‟
5‟ 3‟
ARN-polimerasa
ARN
Iniciación
Elongación
Finalización
ARN transcrito completo
3‟
5‟
3‟
5‟
3‟
5‟
3‟
5‟
Características:
- Tres tipos de ARN pol.
- Genes fragmentados: maduración (eliminación de
intrones y unión de exones).
- ADN asociado a histonas: nucleosomas.
Transcripción en eucariotas.
Elementos que intervienen en la TRANSCRIPCION
En este proceso intervienen unas enzimas llamadas ARN-polimerasas
o ARN-pol que tienen las siguientes características:
Utilizan como molde una de las cadenas del fragmento de ADN y la van leyendo en sentido 3‟5‟ y van uniendo ribonucleótidos en sentido 5'3', teniendo en cuenta su complementariedad con los nucleótidos de la cadena del segmento de ADN que se utiliza como molde (hay que tener presente que en el ARN la base complementaria de la adenina es el uracilo).
En el proceso para formar el ARN se utilizan ribonucleótidos trifosfatos (ATP, GTP, CTP y UTP). La energía necesaria para crear el enlace que une a los ribonucleótidos se obtiene de la hidrólisis de los mismos. Cada ribonucleótido trifosfato se hidroliza dando un grupo P-P, energía y un ribonucleótido monofosfato que se unirá mediante un enlace éster a la cadena de ARN en formación.
ARNpolimerasa
3’
3’
5’
5’
ARN
ADN
Etapas de la Transcripción de ARNm en eucariotas.
4 FASES: Iniciación, elongación, finalización y maduración
T A C A C G C C G A C G
U C G U G G G C U G C A
(i)
T A C G A A C C G T T G C A C A T C
A U G C U U G G C A A C G U G
1. Iniciación:
Una ARN-polimerasa comienza la síntesis del precursor del ARN a partir de
unas señales de iniciación "secuencias de consenso " que se encuentran en el
ADN.
ARNpolimerasa
T A C G A A C C G T T G C A C A T C
A U G C U U G G C A A C G U G
2. Alargamiento o elongación:
La síntesis de la cadena continúa en dirección 5'3'. Después de 30 nucleótidos
se le añade al ARN una cabeza (caperuza o líder) de metil-GTP en el extremo 5„
con función protectora.
m-GTP
ARNpolimerasa
A U G C U C G U G
3. Finalización:
Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región terminadora del gen
finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poliA-polimerasa añade una serie de
nucleótidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado ahora ARNm
precursor, se libera.
m-GTP
poliA-polimerasa
U A G A A A A A
ARNm precursor
ARNm
AAAAAA AUG UAG
cola
4. Maduración:
El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se trata, por lo tanto, de
un ARNm no apto para que la información que contiene sea traducida y se sintetice
la correspondiente molécula proteica. En el proceso de maduración un sistema
enzimático (Varias RNPpn: espliceosoma) reconoce, corta y retira los intrones y
las ARN-ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro.
Cabeza
maduro
5‟ 3‟
Maduración:
3‟ 5‟
Exón 1 Intrón Exón 2
RNPpn
Ribonucleoproteína pqña
nuclear.
Proteína
Espliceosoma
5‟ 3‟
Intrón
ARNm
Exón 1 Exón 2
Región codificadora del gen
Promotor E1 I1 E2 I2 E3 Terminador
ADN
ARNm
precursor
ARNm maduro
AAAAAA
AAAAAA
AUG UAG
AUG UAG
ATC TAC
Cabeza
Cabeza E1 I1 E2 I2 E3 cola
cola
Maduración del ARNm (Visión de conjunto).
Maduración. Comparación entre eucariotas y procariotas
ORGANISMOS PROCARIONTES
ORGANISMOS EUCARIONTES
Transcrito primario
ARNasa
ARNt ARNr
RNPpn
Exón Intrón
Exón
Intrón
Exón
Bucle
Punto de unión
entre exones
Bucle
Los ARNm no sufren
proceso de maduración.
Los ARNt y ARNr se forman a partir de un
transcrito primario que contiene muchas
copias del ARNt y ARNr.
El ARN transcrito primario sufre
un proceso llamado splicing
mediante el que se eliminan los
intrones y se unen los exones.
Un mismo gen puede madurar de diferentes maneras, según como se eliminen los intrones y exones A partir de un solo gen se pueden obtener diferentes proteínas. Splicing alternativo
DIFERENCIAS en la TRANSCRIPCIÓN
EUCARIOTAS PROCARIOTAS • Tiene lugar en el núcleo
• Tres ARN polimerasas
– ARN pol. I: transcribe ARNr
– ARN pol. lI: transcribe genes
estructurales. ARNm
– ARN pol. III: transcribe ARNt y un
ARNr
• ARN monocistrónico
• Procesado del ARNm
• Los nucleosomas intervienen en el
proceso.
• Señal de terminación: TTATTT
• Región nucleoide
• Una ARN polimerasa
• ARN policistrónico
• No se procesa ARNm
• No hay nucleosomas.
• Señal de terminación:
Palíndromo: GGGCCCTTCCCGGG
Ejemplo de secuencia palindrómica:
“dábale arroz a la zorra el abad”
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