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Universidad San Sebastián Facultad de Ciencias de la Salud
Tecnología Médica
Prof. TM. Paulina Fernández Garcés.
COPIADO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
REPLICACIÓN
Flujo de Información Genética en la Célula.
ADN ARN PROTEÍNA
Replicación del ADN
Replicación del ARN
Transcripción
Traducción
Transcripción Reversa
Proceso en que la molécula de doble hélice del ADN se copia para producir dos moléculas de doble cadena.
Consiste en un proceso complejo y altamente refinado.
La célula enfrenta tres restos importantes para llevara acabo el proceso de replicación:
- Separara las dos moléculas de ADN
- Síntesis del ADN del extremo 5’ al extremo 3’
- Evitar errores de replicación
El proceso de replicación posee algunas propiedades como:
- Es semiconservativa
- Es bidireccional
- Secuencial y Ordenada
- Utiliza sustratos activados
- Exacta
- Discontinua.
REPLICACIÓN:
1. Replicación Semiconservativa:
La replicación implica la separación de las dos cadenas originales y la producción de dos cadenas nuevas, con las cadenas originales como matriz.
Cada nueva molécula de ADN contiene una cadena de ADN original y una cadena recién sintetizada.
Experimetos de Meselson y Stahl
Experimetos de Meselson y Stahl
2. Replicación Secuencial y Ordenada:
La replicación se inicia en uno o unos pocos puntos fijos en un cromosoma con horquillas de replicación que parten de estos orígenes fijos.
La replicación es un proceso ordenado ya que comporta el desenrollamiento de las cadenas progenitoras, la incorporación de los precursores de los nucleótidos y la renatutalización de las moléculas replicadas.
Todos estos procesos ocurren dentro de un mismo micro ambiente, denominado “Horquilla de Replicación”
3. La replicación utiliza sustratos activados:
Estos son los desoxirribonucleótidos 5’-trifosfatos (dNTP)
4. La replicación es discontinua:
Una cadena de replicación crece en dirección del movimiento de la horquilla, mientras la otra en dirección contraria.
5. La replicación es exacta:
La replicación es mucho más exacta que cualquier otro proceso catalizado por enzimas.
6. Replicación Bidireccional:
Durante la replicación la doble hélice de ADN se desenrolla en un punto específico denominado origen de replicación. Las nuevas cadenas de polinucleótido se sintetizan utilizando como matriz cada una de las nuevas cadenas expuestas.
La síntesis puede ocurrir en ambos sentidos a partir del origen de replicación, o bien sólo en un sentido.
Se ha establecido que la síntesis de ADN es bidireccional en la mayoría de los organismos.
Unidades de Replicación: El Replicón
La iniciación de la replicación del ADN está controlada por un pequeño grupo de elementos genéticos , consistentes en:
-Una secuencia de nucleótidos en los que se inicia la replicación
- Genes estructurales para las proteínas cuya acción sobre la secuencia de origen inicia la replicación en ese punto.
Los componente proteicos que actúan en la horquilla de replicación o cerca de ella son los siguientes:
- DNA polimerasa
- Proteínas de uniónal ADN de cadena única
- Helicasa
- Primasa
- Topoisomerasas y
- DNA ligasas
La Horquilla de Replicación
Exigencias para el inicio de la replicación genética:
Existen dos exigencias para su iniciación:
1. Una secuencia de nucleótidos que una específicamente las proteínas de iniciación
2. Un mecanismo que genere un extremo cebador al que puedan añadirse los nucleótidos por la ADN polimerasa.
DNA Polimerasas:
DNA polimerasa I
Reparación del ADN
DNA polimerasa I I Reparación del ADN
DNA polimerasa III Principal participante en la polimerización de la cadena de ADN recién formada
Cataliza la reacción química de la síntesis de ADN en una reacción entre le hidroxilo 3’ de un residuo de desoxirribonucleótido del ADN de la cadena cebadora y el fosfato α de un dNTP que forma un apareamiento de bases con una cadena de ADN molde.
Cataliza la creación de los enlaces fosfodiéster entre los desoxirribonucleótidos y una cadena de ADN.
Dada la necesidad de los grupos hidroxilos 3’ y de los sustratos 5’ dNTP, la DNA polimerasa puede catralizar el creciemiento de la cadena de DNA tan sólo en la dirección 5’ 3’
La DNA polimerasa dimérica genera la replicación en dirección 3’ 5’
Polimerasa III
Cadena conductora
Cadena retardada
Debido a que la síntesis de ambas cadenas conductora y retardada se producen en la
horquilla, la polimerasa de la cadena retardada debe permanecer en ella.
Primasa:
Para iniciar la síntesis de un fragmento de Ogazaki debe intervenir otra enzima, denominada “Primasa”
Esta enzima copia una cadena molde de ADN para formar un producto polinucleótido .
Este producto es ARN, y debe iniciar la síntesis de una cadena de polinucleótido posicionando primero un ribonucleótido 5’-trifosfato (rNTP) opuesto a su base de ADN complementaria y luego extenderlo a partir del grupo hidroxilo 3’ de este rNTP
La primasa sintetiza el RNA cebador
Cuando el extremo 3’ del fragmento de Ogazaki en crecimiento alcanza el extremo 5’ del fragmento de Ogazaki sintetizado previamente,pueden ocurrir tres cosas:
1. Eliminación del RNA cebador
2. Sustitución de los ribonucleótidos por desoxirribonucleótidos
3. Unión covalente del extremo 3’ del frangmento de Ogazaki recién sintetizado
Intervención de:
ADN Polimerasa I
DNA Ligasa
La primasa se asocia con otras proteínas de replicación como:
-Helicasas: que catalizan el desenrollamiento de los ácido nucleicos de doble cadena. Se asociada con la cadena retardada.
HELICASA + PRIMASA PRIMOSOMA
-Proteína desestabilizadora de la hélice o proteína de unión al ADN de cadena única (SSB): El proceso de desenrollamiento deja en descubierto el ADN original de una sola cadena, el cual debe estabilizarse, proceso que es realizado por la SSB.
-Abrazadera deslizante: Proteína circular unida ala molécula de ADN polimerasa, que asegura que ésta permanezca unida a su ADN molde.
- Topoisomerasas: Enzimas que modifican el número de ligazón del ADN sin modificar su estructura en otros aspectos. Alivian la tensión por encima de la horquilla rompiendo transitoramente las cadenas de ADN .
Representación Esquemática de la Horquilla de Replicación:
Dirección del movimiento de la horquilla
Fragmento de Ogazaki
DNA polimersa dimérica replicativa
DNA polimersas I Y
DNA Ligasa
Cadena retardada
Cadena Conductora
Pinza deslizante
Proteína de unión al ADN de cadena única ( SSB)
Helicasa
Promosoma
RNA cebador
Primasa
Topoisomerasa
http://www.youtube.com/watch?v=-EGKrYdQEHQ
COPIADO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
TRANSCRIPCIÓN
Universidad San Sebastián Facultad de Ciencias de la Salud
Tecnología Médica
Prof. TM. Paulina Fernández Garcés.
Constituye el primer proceso de la expresión génica, mediante el cuál se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios.
Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la secuencia del ADN.
De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero
Las dos diferencias principales entre Replicación y Transcripción son:
- Sólo se transcribe una cadena molde de ADN
- Sólo una pequeña fracción de potencial genético global de un organismo se ejecuta en la célula.
TRANSCRIPCIÓN:
Esquema General de la Transcripción
MODELO DEL OPERÓN Jacob y Monod -1961
La transcripción esta regulada de forma específica a nivel de la iniciación
Modelo Operón: Conjunto de genes contiguos y elementos reguladores que controlan la expresión del ARNm
RNA polimerasa
La síntesis de ARN utiliza un proceso de copiado de una cadena de DNA molde, mediante la RNA polimerasa.
Las células eucariontes poseen tres RNA polimerasas diferentes.
RNA polimerasa I
Síntesis de rRNA
RNA polimerasa I I Síntesis de mRNA
RNA polimerasa III Síntesis de tRNA y la especie 5S del rRNA
El proceso de síntesis catalizado por la RNA polimerasa es mucho más lento que los procesos llevados a cabo por la ADN polimerasa 3, sin embargo ocurre en muchos más sitios. Por lo tanto se acumula mucho más RNA que DNA en la célula.
Finalizada la transcripción la RNA polimerasa rara vez, o nunca se disocia del molde hasta que se llega a la señal específica de terminación.
La RNA polimerasa es mucho más exacta que las holoenzimas replicativas de DNA polimerasa.
Composición de subunidades de la RNA polimerasa de E. coli.
MECANISMO DE LA TRANSCRIPCIÓN
La transcripción ocurre en tres fases diferentes : iniciación, elongación y terminación.
Las señales de iniciación, y terminación en la secuencia de ADN orientan el mensaje genético dirigiendo a la RNA polimerasa a genes concretos.
Estas señales son:
-Instrucciones codificadas en las secuencias de bases del ADN
- Interacciones entre el ADN y proteínas diferentes de la RNA polimerasa.
1.- Iniciación de la Transcripción:a. Unión de la ARN polimerasa al ADN
b. Migración de la polimerasa al lugar de iniciación del ADN, el promotor.
c. Generación del complejo promotor cerrado
d. Generación del complejo promotor abierto
e. Isomerización dependiete de Mg2+
2.- Iniciación y Elongación:
a. Comienza luego de la localización del promotor y una vez formado el complejo promotor abierto.
b. La RNA polimerasa contiene dos lugares de unión para los ribonucleótidos trifosfato, uno se utiliza durante la elongación y une cualquiera de los robonucleótidos trifosfato (rNTP) comunes. El segundo lugar se emplea para la iniciación une preferentemente ATP y GTP.
Elongación
Burbuja de Transcripción:
La enzima se mueve a lo largo del DNA molde en registro con el RNA transcrito en crecimiento.
3.- Puntuación de la Transcripción: Reconocimiento del Promotor.
a. Constituye un paso limitante de la velocidad de la transcripción.
b. Presencia de secuencias TATAAT (región 10) en la cadena con sentido (cadena que no se transcribe)
c. Presencia de secuencias TTGACA (región 35)
4.- Terminación:
En bacterias se reconocen dos tipos diferentes de fenómenos de terminación
a. Dependiente de factor de terminación proteico ρ (rho)
b. Independientes de factor.
Terminación Independiente del Factor:
Terminación Dependiente del Factor:
REGULACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN
PROCESAMIENTO PORSTERIOR A LA TRANSCRIPCIÓN
La degradación del mRNA bacteriano es muy rápido
La degradación comienza por el extremo 5’
La degradación se inicia a veces con la acción de ribonucleasa III, una enzima específica para el ARN de doble cadena.
1. Recambio del mRNA
2.Procesamientos posteriores en la síntesis de rRNA y tRNA
Ambos RNA se sintetizan en forma de transcritos de mayor tamaño (pre-rRNA y pre- tRNA)
Luego sufren una ruptura en sus dos extremos para formar los RNA maduros.
DECODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN
TRADUCCIÓN
Universidad San Sebastián Facultad de Ciencias de la Salud
Tecnología Médica
Prof. TM. Paulina Fernández Garcés.
Visión General de la Traducción:
El código genético especifica un triplete de nucleótidos que coresponde a cada residuos de aminoácidos.
Para lograr la correspondencia entre los aminoácidos individuales y sus correspondientes tripletes codones, es necesario un conjunto de moléculas adaptadoras: RNA de transferencia
Cada tARN contiene un triplete de nucleótidos denominado anticodón, que es complemetario de un codón en el mARN para el aminoácido concreto
Es necesaria una enzima específica para realizar la unión entre cada tARN y el correspondiente aminoácido denominada aminoacil-tARN sintetasa
Los ribosomas son los encargados de juntar los tARN y mARN para efectuar la traducción.
El mensaje se lee en dirección 5’ 3’, y la cadena polipeptídica se sintetiza comenzando por el residuo N-terminal.
CÓDIGO GENÉTICO
El código es redundante, varios codones pueden corresponder a un solo aminoácido, a veces mediante un solo balanceo en la posición 5’ del anticodón.
El balanceo generado en la base 5’ del anticodón permite que se formen disposiciones del enlace de hidrógeno alternativas con varias bases de codón diferentes.
Capacidades de apareamiento de bases en los pares con balanceo
Son necesarias señales de inicio y final para que empiece y termine la traducción
UAA
UAG
UGA
Señales de detención
AUG Señale de inicio (único codón de la metionina)
Metionina son siempre el primer aminoácido que se incorpora a la cadena polipeptídca
Sin embargo, en la mayoría de los casos el residuo se eliminan después de la traducción
PRINCIPALES PARTICIPANTES DE LA TRADUCCIÓN
- mARN: Productos de una sola cadena de la transcripción del ADN genómico.
- tARN: Son capaces de reconocer a más de un codón cuando la diferencia se encuantra en la posición (3’).
