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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Biología Celular
Relación entre genes y proteínas
• El avance de la biología en el siglo pasado se reflejo de muchas maneras en nuestro concepto cambiante de la naturaleza del gen.
• Los resultados de múltiples experimentos establecieron que un gen especifico portaba la información para elaborar una enzima en particular «un gen una enzima»
• Posteriormente cuando se supo que las enzimas a menudo se componen de mas de una cadena de polipéptidos, cada una codificada por un gen diferente, el concepto se modifico a «un gen de cadena de polipéptidos» .
• Un gen con frecuencia genera varios polipéptidos relacionados.
• Los datos de Beadle y Tatum plantearon una pregunta acerca de la naturaleza molecular del defecto ocurrido en una proteína a causa de una mutación genética.
• La respuesta se obtuvo en 1956 por Vernon Ingran.
• La diferencia observada fue la sustitución de una valina en la hemoglobina drepanocítica por un acido glutámico de la molécula normal.
El experimento de Beadle- Tatum para la separación de mutantes genéticos en Neurospora.
Flujo de información a través de la célula
Intermediario entre un gen y su polipéptido
RNAm (RNA mensajero
intermediario)
Un RNA mensajero se ensambla como copia complementaria de una de las dos cadenas de DNA que constituye un gen.
Revisión de flujo de información en una célula eucariota.
• La síntesis de un RNA a partir de una plantilla de DNA
Transcripción
El gen permanece almacenado, aislado dentro del núcleo como parte de una enorme molécula inmóvil de DNA, pero puede transmitir su información a un RNA movible mucho mas pequeño capaz de llegar al citoplasma.
Una vez en el citoplasma, el RNAm puede servir como plantilla.
• Las proteínas se sintetizan en el citoplasma.
Traducción
Los ribosomas son componentes inespecíficos del mecanismo de traducción.Un ribosoma funcional consta de una subunidad grande y una pequeña.
Los ribosomas tienen un RNA y proteína.
El RNA de un ribosoma = RNAr (RNA ribosomatico)
El RNAt (RNA de transferencia) Este se requiere para traducir la información codificada en el «alfabeto» de un nucleótido de RNAm al «alfabeto» del aminoácido de un polipéptido.
El RNAr y Los RNAt son moléculas de vida media prolongada dentro de la célula (horas a días). Deben su capacidad para adoptar estructuras complejas secundarias y terciarias.
El RNAm es inestable (horas o minutos)
Transcripción: el proceso básico
• Es un proceso mediante el cual un tipo de ácido nucleico produce otro tipo de acido nucleico .
• Se efectúa en una sola enzima.
• RNA polimerasas son las que se encargan de la transcripción de células procariotas y eucariotas.
RNA bacteriano
Transcripción en procariotas
• La RNA polimerasa se une a un polipéptido accesorio llamado factor sigma (σ) para que la transcripción se inicie en los sitios apropiados.
• La fijación del factor sigma al núcleo enzimático aumenta la afinidad de la enzima por los sitios promotores.
• Para concluir la transcripción se requiere una enzima llamada factor rho, pero en la mayor de los casos la polimerasa puede detener la transcripción y liberar la cadena de RNA sin factores adicionales.
Transcripción y procesamientos del RNA en células eucariotas
• Poseen 3 enzimas transcriptoras distintas: La RNA polimerasa I sintetiza RNA ribosómico grande.
La RNA polimerasa II sintetiza RNAm y RNA nucleares.
La RNA polimerasa III sintetiza RNA de bajo peso molecular, varios RNAt y RNAr pequeño.
Enzimas sumamente complejas que contienen de 8 a 14 polipéptidos distintos (subunidades)
• Cada una de las polimerasas se auxilia durante su operación con varias proteínas auxiliares denominadas factores de transcripción:
Factores generales de transcripción, requeridos para la polimerasa inicie la transcripción.
Factores específicos de transcripción que determinan la tasa de transcripción de un gen o un grupo particular de genes.
RNA Ribosómico
• En realidad mas del 80% del RNA de una célula consta de RNAr.
• Para suministrar a la célula un numero tan grande de transcritos, las secuencias de DNA que codifican RNArnormalmente se repiten cientos de veces, se agrupa en una o una s pocas regiones de genoma de los nucléolos, los cuales desaparecen durante la mitosis.
• Los ribosomas eucariotas tienen cuatro RNAr distintos tres en la subunidad grande (28S, 5.8S, 5S) y uno en la subunidad pequeña (18S).
RNA de transferencia
• Se estima que las células eucariotas tienen aproximadamente 60 especies diferentes de RNA de transferencia, cada una codificada por una secuencia de DNA repetida varias veces dentro del genoma.
• El grado de repetición varia con el organismo
• 300 genes de RNAt Levadura
• 850 genes de RNAtMosca de fruta
• Cerca de 1300 de genes de RNAt
Hombre
RNA Mensajero
• Se origina de un precursor « RNA nuclear heterogéneo (RNAnh).»
Peso molecular elevado con 50 000 nucleótidos, 80S
El conjunto, corresponde a RNA con diversas secuencias de nucleótidos (heterogéneos)
Solo se encuentra en el núcleo
La RNA polimerasa II sintetiza a todos los RNAm precursores con ayuda de algunas proteínas auxiliares denominadas «Factores generales de transcripción».
• Todos los RNAm comparten ciertas propiedades:
Contienen una secuencia continua de nucleótidos que codifica un polipéptido especifico
Se encuentra en el citoplasma
Están fijos a un ribosoma o tiene capacidad para hacerlo
La mayor parte de los RNAm contienen un segmento significativo no codificante, que no controla el ensamblado de aminoácidos, pero con un papel regulador importante.
El RNAm eucariotas presentan modificaciones en sus extremos terminales 5´ y 3´ no observadas en los RNAm procariotas.
El extremo 5´de un RNAm eucariota tiene un «casquete» de guanosina metilada y el extremo 3´ tiene una cadena del 50 a 250 residuos de adenosina que forman una especie poli (A).
Codificación de la información genética
– Con el descubrimiento del RNA mensajero como intermediario del flujo de información del DNA a la proteína, la atención se oriento a investigar:
Una secuencia «escrita» en un «alfabeto» ribonucleótido puede codificar una secuencia «escrita» en un «alfabeto» muy diferente de aminoácidos (aa).
Propiedades del código genético
• El físico George Gamow propuso:
Cada aminoácido (aa) de un polipéptido estaba codificado por una secuencia de tres nucleótidos, las palabras del código, o codones, para aminoácidos (aa) eran tripletes de nucleótidos.
• Con una letra hay cuatro palabras posibles, 16 palabras posibles con dos letras y 64 posibles palabras con letras.
• Puesto que se debe especificar 20 aa diferentes, los codones deben contener por lo menos tres nucleótidos sucesivos.
• El ribosoma se fija al RNAm en un sitio preciso llamado «codón de inicio, AUG», que coloca al ribosoma en el cuadro de lectura apropiado, y es el único que especifica para el aa metionina.
• El código esta muy deteriorado, casi los 64 codones posibles especifican aa., 3 de los 64 no lo hacen, el ribosoma los reconoce como codones de terminación y detiene la lectura.
Traducción de la información genética
• La síntesis o traducción de proteínas es la actividad sintética mas compleja que ocurre en la célula.
• El ensamblado de una proteína requiere todos los diferentes RNAt con sus aminoácidos unidos, ribosomas, RNAm y algunas proteínas con varias funciones, cationes y GTP.
• la complejidad no es sorprendente si consideramos que la síntesis de proteínas requiere la incorporación de cada uno de los 20 aa en la secuencia precisa dictada por un mensaje codificado escrito en un lenguaje que emplea distintos símbolos.
• Los mecanismos de traducción en células bacterianas son notablemente similares en células eucariotas.
• La síntesis de una cadena de polipéptidos se puede dividir en tres actividades distintivas:
• Inicio
• Alargamiento
• Terminación
