tema 3 expresión del material hereditario. del adn a la proteína. … · las adeninas. esta cola...
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Tema 3
Expresión del material hereditario.
Del ADN a la proteína.
El Código Genético
ALFREDO DE BUSTOS RODRÍGUEZ
Diámetro
Vuelta
completa 34Å
Surco
mayor
Surco
menor
Esqueleto
azúcar-fosfato
Par de bases
nitrogenadas
Eje
central
2
3
ADN
Proteína
La información presente en el ADN se utiliza para la síntesis de las
proteínas
4
George Beadle Edward Tatum
Los resultados obtenidos en el hongo Neurospora
permitieron a Beadle y Tatum enunciar la hipótesis
de un gen : una enzima.
Neurospora es capaz de crecer en un medio mínimo compuesto por:
-. Sales inorgánicas
-. Nitrógeno
-. Fuente de Carbono
-. Biotina (Vitamina)
Del ADN a la proteína
Experimentos de Beadle y
Tatum (1940)
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Rayos X
Esporas del Hongo
Esporas normalesEsporas mutadas
(ADN modificado)
Medio completo Medio mínimo
Medio
completo
Medio
mínimo
Mínimo
Vitaminas
Mínimo
bases
Mínimo
aminoácidos
Hay crecimiento en ambos medios
No se ha inducido ninguna
mutación nutricional
No hay crecimiento en el
medio mínimo
Se ha inducido una
mutación nutricional
Hay crecimiento solo si se
proporciona un suplemento de
aminoácidos
El mutante inducido no puede
sintetizar un aminoácido
Medio
completo
Medio
mínimoMínimo
leucina
Mínimo
alanina
Mínimo
fenilalanina
Mínimo
tirosina
Las células mutantes crecen
solo cuando se añade tirosina
La mutación afecta a la síntesis
de tirosina (tyr-)
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Gen
ADN
Cadena molde de ADN
Transcripción
ARNm
Tripletes
Traducción en los ribosomas
Proteína
Aminoácidos
Expresión
génica
1. El ADN está mayoritariamente asociado a los
cromosomas en el núcleo de la célula, mientras que la
síntesis de proteínas se produce en el citoplasma.
2. El ARN se sintetiza en el núcleo y es químicamente
parecido al ADN.
3. Una vez sintetizado, el ARN migra hacia el citoplasma
4. Normalmente, la cantidad de ARN presente en una célula
es proporcional a la cantidad de proteínas presentes en
dicha célula.
Evidencias previas de que el ARN actúa como intermediario
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Cadena no
molde
Cadena molde
ADN
ADN
ARN
ARN
Región del ADN que
se transcribe = GEN
ARN Polimerasa I
Maquinaria enzimática de la transcripción
Cadena
retrasada
Cadena líder o adelantada
Síntesis discontinua
Síntesis continua
Fragmentos de Okazaki
Síntesis de ADN (ADN Polimerasa)
GEN
9La ARN polimerasa sintetiza una nueva cadena de ARN sin la necesidad de
que exista un cebador.
ADN
MOLDEARN
5’
3’Enlace
fosfodiester
rNTP
5
’
H2C
HOH
H
OH
5’
3’ADN
MOLDE
GEN
5’
3’ADN
MOLDE
Dirección de
crecimiento
de la cadena
GEN
ARN
POLIMERASA
10Durante la transcripción, los ribonucleótidos se unen por enlaces fosfodiester y la
cadena crece en dirección 5’- 3’ siguiendo el molde de la cadena de ADN.
ADN
MOLDE
ARN
5’
5’
3’
3’
Dirección de
crecimiento
de la cadena
ADN
MOLDE
ARN
Enlace
fosfodiester
5’
5’
3’
3’
rNTP
H2C
HOH
H
OH
5’
3’ADN
MOLDE
GEN
5’
3’ADN
MOLDE
GENDirección de
crecimiento
de la cadena
11El proceso continua añadiendo nucleótidos complementarios al ADN molde.
ADN
MOLDE
ARN
5’
5’
3’
3’
ADN
MOLDE
ARN
Enlace
fosfodiester
Enlace
fosfodiester
5’
5’
3’
3’
5’
3’ADN
MOLDE
GEN
5’
3’ADN
MOLDE
GEN
Dirección de
crecimiento
de la cadena
Dirección de
crecimiento
de la cadena
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(a) Componentes de la transcripción
ARN polimerasa
Gen
ADN
(b) Unión al molde e inicio de la transcripción
Inserción de
ribonucleótido
(c) Elongación de la cadena
Disociación de σ
Transcrito de ARN
Mecanismo y fases de la
transcripción (procariotas)Subunidad
sigma (σ)
Cadena
acompañante
Cadena
moldePrimer
nucleótido
Cadena
acompañante
Cadena
molde
ARN naciente
inicio de la transcripción
Cadena
acompañante
Cadena
molde
Cadena de
ARN
Ribonucleótidos
trifosfato (rNTP)
Ribonucleótidos
trifosfato (rNTP)
Heteroduplex
Punto de inicio de
la transcripción
Ribonucleótidos
trifosfato (rNTP)
1.- En eucariotas la transcripción se produce dentro del núcleo y
participan tres tipos de ARN polimerasas.
2.- En eucariotas, el primer paso consiste en la descompactación de la
cromatina para que el ADN sea accesible a la enzima.
3.- En eucariotas, el control de la transcripción es mucho mayor,
existiendo gran cantidad de elementos además de los promotores que
pueden regular la expresión.
4.- El ARNm de eucariotas tiene que ser procesado eliminando algunas
partes antes de transportar la información a los ribosomas, a lo que se
denomina maduración del ARNm.
Diferencias entre la transcripción de procariotas y eucariotas
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Cromosoma metafásico
Cromátida
(700 nm de
diámetro)
Fibra de cromatina
(300 nm de diámetro)
Dominios enrollados
ADN espaciador
Octámero de histonas
+ 147 pares de bases de ADN
Nucleosomas
(disco plano de 6 nm x 11 nm)
ADN
(2 nm de diámetro)
Histonas
Histona H1Solenoide
(30 nm de diámetro)
Núcleo del nucleosoma
1400 nm
1.- Adición de una caperuza de 7-metil –guanosina
(7mG) al extremo 5’ del ARNm para la protección
del ARN frente a la acción de nucleasas. También
es necesaria para que el ARNm atraviese la
membrana nuclear y pueda ser transportado al
citoplasma.
2.- A continuación se añaden al extremo 3’ una serie
de residuos de ac. adenílico creando una cola de
poli-A. Para ello se produce un corte en una zona
cercana al extremo 3’ y a continuación se añaden
las adeninas. Esta cola de poli-A sirve también para
proteger al ARNm de la degradación por enzimas.
3.- En los genes eucariotas hay porciones
intercaladas en el ADN que no son necesarias para
que se formen las proteínas, a estas regiones se las
denomina intrones. A las partes del gen que si
portan la información para que se sinteticen las
proteínas se las denomina exones. El siguiente paso
en la maduración del pre-ARNm es la eliminación
de los intrones mediante un proceso que se
denomina de corte y empalme. 15
ADN
Transcripción
Adición de la caperuza 5’
Corte 3’
Adición de la cola
de poli-A
Inicio de la reacción
de corte y empalme
Eliminación de los
intrones; unión de
los exones
Pre-ARNm
ARNm maduro
5’
5’ 3’
3’
3’
3’
Intrón IntrónExón ExónExón
Intrón
Intrón
GEN
Gen
ADN
Cadena molde de ADN
Transcripción
ARNm
Tripletes
Traducción en los ribosomas
Proteína
Aminoácidos
El código genético
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17
1. El código genético está escrito de
manera lineal utilizando como letras
las bases ribonucleotídicas que
componen las moléculas de ARNm.
2. Cada “palabra” del ARNm contiene
tres letras ribonucleotídicas que se
denominan codones. Cada grupo de
tres ribonucleótidos o codón especifica
un aminoácido.
3. El código no tiene ambigüedades.
El código genético presenta una serie de
características generales:Gen
ADN
Secuencia de bases
ARNm
ARNm
Codón
ProteínaMet Val Leu Ser
X X X
ARNm
Codones
ProteínaMet Val Leu Ser
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ARNm
Codones
ProteínaSer Ser SerSer
AUG
AUG
UAA
UAA
ARNm
Ribosoma Inicio de la traducción
Señal de inicio Señal de fin
ARNm
Fin de la traducción
Señal de fin
Transcripción
Cadena polipeptídica
ARNm
InicioMet Val Leu Ser Tre Trp Ser
Fin
4. El código es degenerado.
5. El código contiene señales de
inicio y de fin.
6. El código no utiliza ninguna
puntuación interna.
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7. El código no es solapado.
8. El código genético es universal.
A C G
Secuencia de nucleótidos A U A C G A G U C
Código no solapado A U A C G A G U C
Ile Arg Val
U A C
Tir
Thr
Código solapado A U A C G A G U C
Ile
Segunda posición
Terc
era
po
sic
ión
(extr
em
o 3
’)
Iniciación Terminación 20
Traducción
Es el proceso por el cual se sintetiza una proteína de
acuerdo a la secuencia de bases del ARNm
transcrito a partir del gen que codifica dicha proteína.
Este proceso se produce en unos orgánulos
denominados ribosomas localizados en el
citoplasma.
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Componentes necesarios para que se produzca la
traducción: el ARNm, los ribosomas y los diferentes
aminoácidos transportados por los ARNt (de transferencia)
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Ribosoma
Subunidad pequeña
Subunidad grande
ARNt
ARNm
aminoácido
U A C
Anticodón
Codón de
inicio
C A C A U G C G C A C C A A C A U U C G G A
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El ARNm se une a la
subunidad pequeña
El ARNt se une al codón
del ARNm
La subunidad grande
se une al complejo. Él
2º ARNt se une al 2º
codón del ARNm
MECANISMO Y FASES DE LA TRADUCCIÓN
1º INICIACIÓN
Met
Phe
El 2º ARNt ha entrado en el sitio A Se forma el enlace peptídico y el 1er ARNt se desplaza y sale del
ribosoma. El ARNm se desplaza a la izquierda de manera que hay
un nuevo codón expuesto para la unión a su correspondiente ARNt
Se completa el primer paso de elongación y el
tercer ARNt está listo para entrar en el ribosoma
El tercer ARNt cargado ha entrado en el ribosoma
y empieza el segundo paso de elongación
Se sintetiza la cadena
polipeptídica, que sale del
ribosoma.
Muchos pasos de elongación
2º ELONGACIÓN
Enlace peptídico entre los
dos primeros aminoácidos
Se forma un tripéptido completándose el segundo paso de la elongación.
El ARNt sin carga se desplaza a la izquierda para salir del ribosoma.
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http://youtu.be/fC_h0zWM1us
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3º TERMINACIÓN
Se libera el ARNt y la
cadena polipeptídica
Los componentes se separan y el
polipéptido se pliega en la proteína
26
https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA
https://www.youtube.com/watch?v=fAn7s2T9CD0
https://www.youtube.com/watch?v=TSv-Rq5C3K8