trabajo prÁctico nº4: “la información genética – expresión de los genes: el fenotipo”...
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TRABAJO PRÁCTICO Nº4: “La información genética – Expresión de los genes: el
fenotipo”
Objetivos: Comprender los mecanismos de almacenamiento y trasmisión de la información hereditaria. Comprender el mecanismo de expresión de los genes en el nivel celular. Inferir las repercusiones de la expresión genética en el nivel celular en niveles de organización superiores del individuo.
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ÁCIDOS NUCLEICOSÁCIDOS NUCLEICOS
Polímero de Polímero de NUCLEÓTIDOSNUCLEÓTIDOS
Fosfato
Pentosa
Base Nitrogenad
a
.
.
.
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Los nucleótidos se unen mediante un enlace fosfodiester
entre el fosfato de un nucleótido y el azúcar
de otro.
POLIMERIZACIÓN DE NUCLEÓTIDOSPOLIMERIZACIÓN DE NUCLEÓTIDOS
Dejando libre en cada extremo de la cadena los carbonos 5’ y 3’
ENLACE FOSFODIESTER
EXTREMO 5’
EXTREMO 3’
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ADN ARN
Desoxirribosa Desoxirribosa Ribosa Ribosa
CitosinCitosinaa
AdeninaAdenina
GuaninaGuanina
TiminaTimina UracilUraciloo
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LA DUPLICACIÓN (replicación) DEL ADNLA DUPLICACIÓN (replicación) DEL ADNLas dos cadenas de la doble hélice se desenrollan y cada una de ellas especifica la síntesis de una cadena hija por las reglas del emparejamiento de bases.
Polimerasa de ADN III en la cadena líder
.
Cadena líder
.
Topoisomerasa
.Molde de la cadena líder
.
Helicasa
.
Primasa de ARN
.
Proteínas de unión a ADN de cadena sencilla
.
ADN PARENTAL
3’
5’
5’
5’
3’
5’
Molde de la cadena retrasada
.
Polimerasa de ADN III en la cadena retrasad
.Fragmento de
Okazaki
.
Cebador de ARN
.
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DUPLICACIÓN DEL ADNDUPLICACIÓN DEL ADN
La doble La doble cadena de cadena de
ADN se ubica ADN se ubica en el núcleo en el núcleo
celular.celular.
-T-T5’5’ -A -A -C -C -G -G -A -A -C -C -T -T -A -A -C -C -G -G -C -C -T -T - -G G -T -T - -CC3’3’
3’3’A-A-T-T-G-G-C-C-T-T-G-G-A-A-T-T-G-G-C-C-G-G-A-A-C-C-A- A-
5’5’G-G-
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DUPLICACIÓN DEL ADNDUPLICACIÓN DEL ADN
En la fase S del En la fase S del ciclo celular, ciclo celular, las hebras las hebras
complementaricomplementarias se separan.as se separan.
-T-T5’5’ -A -A -C -C -G -G -A -A -C -C -T -T -A -A -C -C -G -G -C -C -T -T - -G G -T -T - -CC3’3’
3’3’A-A-T-T-G-G-C-C-T-T-G-G-A-A-T-T-G-G-C-C-G-G-A-A-C-C-A- A-
5’5’G-G-
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DUPLICACIÓN DEL ADNDUPLICACIÓN DEL ADN
-T-T5’5’ -A -A -C -C -G -G -A -A -C -C -T -T -A -A -C -C -G -G -C -C -T -T - -G G -T -T - -CC3’3’
3’3’A-A-T-T-G-G-C-C-T-T-G-G-A-A-T-T-G-G-C-C-G-G-A-A-C-C-A- A-
5’5’G-G-
Sobre cada hebra Sobre cada hebra molde de ADN, los molde de ADN, los desoxirribonucleótidesoxirribonucleóti
dos dos complementarios, complementarios,
se unen se unen construyendo la construyendo la
nueva hebra.nueva hebra.
-C-C3’3’
3’3’AA--
5’5’G-G-A-A-C-C-A-A-G-G-C-C-G-G-T-T-A-A-G-G-T-T-C-C-G-G-T-T-
-T -T 5’5’
-A-A-C-C-G-G-A-A-C-C-T-T-A-A-C-C-G-G-C-C-T-T-G-G-T-T
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FORMACIÓN DEL ARN: FORMACIÓN DEL ARN: TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN
Durante la fase G1 del ciclo celular, una
cadena del ADN sirve de molde para la
síntesis de una cadena de ARN.
3’
3’
ARN Polimeras
a
5’
3’
5’
ARN
5’
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TRANSCRIPCIÓN DEL ADNTRANSCRIPCIÓN DEL ADN
La doble cadena de La doble cadena de ADN, localizada en ADN, localizada en el núcleo celular.el núcleo celular.
-T-T5’5’ -A -A -C -C -G -G -A -A -C -C -T -T -A -A -C -C -G -G -C -C -T -T - -G G -T -T - -CC3’3’
3’3’A-A-T-T-G-G-C-C-T-T-G-G-A-A-T-T-G-G-C-C-G-G-A-A-C-C-A- A-
5’5’G-G-
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TRANSCRIPCIÓN DEL ADNTRANSCRIPCIÓN DEL ADN
Se separan Se separan durante la fase durante la fase
G1 del ciclo G1 del ciclo celular.celular.
-T-T5’5’ -A -A -C -C -G -G -A -A -C -C -T -T -A -A -C -C -G -G -C -C -T -T - -G G -T -T - -CC3’3’
3’3’A-A-T-T-G-G-C-C-T-T-G-G-A-A-T-T-G-G-C-C-G-G-A-A-C-C-A- A-
5’5’G-G-
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TRANSCRIPCIÓN DEL ADNTRANSCRIPCIÓN DEL ADN
-T-T5’5’ -A -A -C -C -G -G -A -A -C -C -T -T -A -A -C -C -G -G -C -C -T -T - -G G -T -T - -CC3’3’
3’3’A-A-T-T-G-G-C-C-T-T-G-G-A-A-T-T-G-G-C-C-G-G-A-A-C-C-A- A-
5’5’G-G-
Sobre una hebra Sobre una hebra molde de ADN, los molde de ADN, los
nucleótidos de nucleótidos de ARN ARN
complementarios complementarios se unen se unen
construyendo la construyendo la molécula de ARN.molécula de ARN.
-C-C3’3’
-U -U 5’5’
-A-A-C-C-G-G-A-A-C-C-U-U-A-A-C-C-G-G-C-C-U-U-G-G-U-U
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TRANSCRIPCIÓN DEL ADNTRANSCRIPCIÓN DEL ADN
La doble cadena de La doble cadena de ADN se reconstituyeADN se reconstituye
-T-T5’5’ -A -A -C -C -G -G -A -A -C -C -T -T -A -A -C -C -G -G -C -C -T -T - -G G -T -T - -CC3’3’
3’3’A-A-T-T-G-G-C-C-T-T-G-G-A-A-T-T-G-G-C-C-G-G-A-A-C-C-A- A-
5’5’G-G- -C-C3’3’
-U -U 5’5’
-A-A-C-C-G-G-A-A-C-C-U-U-A-A-C-C-G-G-C-C-U-U-G-G-U-U
El ARN El ARN formado formado
se se desprenddesprend
ee
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LOS BLOQUES ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS: LOS BLOQUES ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS: LOS AMINOÁCIDOSLOS AMINOÁCIDOS
La unión peptídica
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La secuencia de nucleótidos de un gen codifica la estructura primaria de una proteína.
CÓDIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓNCÓDIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN
Nucleótidos codificantes: 4 (A, C, T, G)
Número de aa a codificar: 20
Codificación 1 nucleótido → 1 aa
Deja 16 aa sin codificar
Codificación secuencia de 2 nucleótidos → 1 aa
Deja 4 aa sin codificar
A → aa1; T → aa2; C → aa3; G → aa4
AA → aa1 AT → aa2 AC → aa3 AG → aa4
TA → aa5 TT → aa6 TC → aa7 TG → aa8
CA → aa9 CT → aa10 CC → aa11 CG → aa12
GA → aa13 GT → aa14 GC → aa15 GG → aa16
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Codificación secuencia de 3 nucleótidos → 1 aa
64 posibles conjuntos “tripletes” o “codones” de codificación
AAA → AAG → AAT → AAC →
GAA → GAG → GAT → GAC →
CAA → CAG → CAT → CAC →
A
A
AGTC
G
C
TAA → TAG → TAT → TAC →
T
AGA → AGG → AGT → AGC →
GGA → GGG → GGT → GGC →
CGA → CGG → CGT → CGC →
G
TGA → TGG → TGT → TGC →
ATA → ATG → ATT → ATC →
GTA → GTG → GTT → GTC →
CTA → CTG → CTT → CTC →
T
TTA → TTG → TTT → TTC →
ACA → ACG → ACT → ACC →
GCA → GCG → GCT → GCC →
CCA → CCG → CCT → CCC →
C
TCA → TCG → TCT → TCC →
AGTC
A G T C
A G T C
Nucleótido de la segunda posición
Nucl
eóti
do d
e la p
rim
era
posi
ción N
ucle
ótid
o d
e la
terce
ra p
osició
n
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Número de tripletes a utilizar: 64 Número de posibles de codificar: 20
CÓDIGO GENÉTICOCÓDIGO GENÉTICO
Asignación UNIVERSAL y ESPECÍFICA de los tripletes de nucleótido Asignación UNIVERSAL y ESPECÍFICA de los tripletes de nucleótido (codones) a cada uno de los aminoácidos utilizados para la síntesis (codones) a cada uno de los aminoácidos utilizados para la síntesis
de proteínas.de proteínas.
Número “aparente” de exceso de aa a codificar: 44
SOLUCIÓN: Varios tripletes codifican el mismo aa.
DEGENERACIÓN
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El Código Genético escrito en codones de ARNm.
UUU → UUC → UUA → UUG →
CUU → CUC → CUA → CUG →
GUU → GUC → GUA → GUG →
U
U
UCAG
C
G
AUU → AUC → AUA → AUG →
A
UCU → UCC → UCA → UCG →
CCU → CCC → CCA → CCG →
GCU → GCC → GCA → GCG →
C
ACU → ACC → ACA → ACG →
UAU → UAC → UAA →STOPUAG →STOP
CAU → CAC → CAA → CAG →
GAU → GAC → GAA → GAG →
A
AAU → AAC → AAA → AAG →
UGU → UGC → UGA →STOP UGG →
CGU → CGC → CGA → CGG →
GGU → GGC → GGA → GGG →
G
AGU → AGC → AGA → AGG →
UCAG
UCAG
UCAG
Nucleótido de la segunda posiciónN
ucl
eóti
do d
e la p
rim
era
posi
ción N
ucle
ótid
o d
e la
terce
ra p
osició
n
Phe
Leu
Leu
Ileu
Met
Val
Ser
Pro
Thr
Ala
Phe
His
Glun
Aspn
Lys
Asp
Glu
Tryp
Cys
Arg
Ser
Arg
Gly
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TRADUCCIÓN (Síntesis de Proteínas en los ribososmas):
Polimerización de los aminoácidos llevada a cabo en los ribosomas asociados al REL dispersos en el citoplasma.
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ACTORES DE LA SÍNTESIS DE ACTORES DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNASPROTEÍNAS
Forma de hojas de trébol
Específico de un único aa.
El bucle central con triplete de nucleótidos (anticodón) que se une
un codón complementario de
RNAm.
ÁCIDO RIBONUCLEICOÁCIDO RIBONUCLEICO
MensajerMensajeroo
Una hebra.Transcripta a partir
del ADN. Conduce información
desde el ADN al ribosoma.
TransfereTransferenciancia
RibosómicRibosómico o
(ribosoma(ribosoma))
ARN asociado a proteínas. Dos
subunidades que se ensamblan al
reconocer y unirse al ARN mensajero.
Sitio de síntesis de proteínas.
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Met
1er aminoácido
ARNtAnticodón
Codón
ARNm
AAAAAAAAAAA “P” “A”
A U G C A A
U A C
5’3’
U G C U U A C G A U A G
1) Iniciación: La subunidad menor del ribosoma reconoce el capuchón y se une a él.El ARNm es leído hasta llegar a un codón AUG de inicio de la proteína que queda ubicado en el sitio “P” (peptidil). El primer complejo ARNt-aa1 (Met), se une al codón AUG.
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Met
U A C
2) Elongación I: Se une la subunidad mayor completándose el ribosoma funcional. El segundo complejo ARNt-aa2 (ARNt-Glu) se une al codón ubicado en el sitio aminoacil (“A”).
“P” “A”AAAAAAAAAAA
“P” “A”
A U G C A A
5’ 3’
U G C U U A C G A U A G
Pro
G U U
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U A C
“P” “A”AAAAAAAAAAA
“P” “A”
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A GG U U
3) Elongación II: La enzima Peptidil-transferasa cataliza la formación del enlace peptídico entre el grupo carboxilo del aa ubicado el en sitio “P” (Met) y el grupo amino del aa ubicado en el sitio “A” (Pro) la metionina (Met).
ProMet
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U A C
“P” “A”AAAAAAAAAAA
“P” “A”
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A GG U U
4) Elongación III: El primer ARNt se desprende del complejo.
Pro
Met
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A GG U U
ProMet
5) Elongación IV: El ARNm se traslada y el complejo ARNt-Pro-Met queda ubicado queda en el sitio “P”, liberando el sitio “A” donde se ubicará el complejo ARNt-aa3.
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A GG U U
ProMet
6) Elongación V: Entrada en la posición correspondiente, al sitio “A”, del complejo ARNt-Cis, complementario al tercer codón.
Cis
A C G
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C
U U A C G A U A GG U U
ProMet
Cis
A C G
7) Elongación VI: Unión del péptido Met-Pro al aa cisteína (Cis).
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A GG U U
ProMet
Cis
A C G
8) Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aa (Pro).
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9) Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma.
ProMet
Cis
A C G
“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
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ProMet
Cis
A C G
“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
10) Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aa al sitio “A” libre.
Leu
A C G
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Pro Met
Cis
A C G
“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
11) Elongación X: Se produce la unión del aa Leu con la cadena previa .
Leu
A C G
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Pro Met
Cis
A C G
“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
12) Elongación XI: Se libera el ARNt anterior.
Leu
A C G
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
13) Elongación XII: El ribosoma se desplaza a la próxima posición de lectura.
Pro Met
Cis
Leu
A C G
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
14) Elongación XIII: Ingresa el complejo ARNt-aa5 (Arg)
Pro Met
Cis
Leu
A C G
Arg
A C G
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
15) Elongación XIV: Unión del péptido Met-Pro-Cis-Leu con el 5ºaa (Arg). Liberación del ARNt de Leu.
A C G
Arg
A C G
Pro Met
Cis
Leu
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
16) Elongación XIV: Desplazamiento a la siguiente posición que contiene un CODÓN DE TERMINACIÓN.
Arg
A C G
Pro Met
Cis
Leu
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“P” “A”AAAAAAAAAAA
A U G C A A
5’3’
U G C U U A C G A U A G
17) Finalización I: Unión de proteínas de finaliación.Liberación del péptido y el último ARNt. Desensamblado del ribosoma funcional.
Arg
A C G
Pro Met
Cis
Leu
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AAAAAAAAAAA5’ 3’
A U G C A A U G C U U A C G A U A G
18) Finalización II: Después de unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas presentes en el citoplasma.
ARNm