REPLICACION Y TRANSCRIPCION DEL ADN

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REPLICACION Y TRANSCRIPCION DEL ADN

La unidad básica de información en los seres vivos es el gen Segmento de ADN que lleva la información necesaria para la síntesis de una proteína o de un ARN. En el hombre, el número de genes que codifican proteínas se calcula que es tan sólo el 3 % del ADN Principio fundamental de la genética molecular. Son tres procesos denominados: Replicación o copia del ADN paterno para formar moléculas de ADN hijas idénticas a su progenitor, e idénticas entre sí. Transcripción o copia de la información de una parte del ADN a moléculas de ARN. Traducción o copia de la información genética del ARN a la secuencia aminoacídica específica de una proteína

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Principales características

1. La replicación es un proceso semiconservador. Cada cadena de la molécula de ADN parental actúa de molde para la síntesis de una nueva cadena produciéndose dos nuevas moléculas de ADN, cada molécula nueva posee una cadena vieja y una nueva. 2) La replicación comienza en un punto del ADN. Las dos cadenas de ADN se replican al mismo tiempo y comienzan en un punto denominado origen. En dicho punto el ADN parental se desenrolla y forma una estructura de lazo cuyos extremos se denominan horquillas de replicación. En el caso del cromosoma circular bacteriano, el punto inicial de la replicación es un gen denominado oriC. 3) La replicación es bidireccional. Comenzada en un punto de la molécula de ADN el proceso se desarrolla hacia los dos extremos de la cadena; en cada lazo, los extremos u horquillas de replicación avanzan en el proceso de síntesis hasta completar la copia. 4) La síntesis de ADN se desarrolla en dirección 5' → 3'. La dirección en que actúan las enzimas es fija y única de 5' a 3'. Esto determina que la cadena molde ha de tener la dirección 3'→5', para que la nueva cadena en formación, complementaria y antiparalela tenga la dirección 5' →3' coincidente con el sistema de trabajo de la enzima.

5) La síntesis de ADN es semidiscontinua En una cadena, la replicación es continua y en la segunda la síntesis es discontinua Solución fue descrita por Reiji Okazaki quien encontró que en el procedimiento de copia de las dos cadenas del ADN parental, se formaba una cadena nueva continua (también denominada conductora) en la que la síntesis se desarrolla en la misma dirección de la enzima o de la horquilla de replicación; mientras que la otra cadena nueva era discontinua (también denominada cadena rezagada o retrasada) ya que su síntesis se realizaba en contra de la dirección de la horquilla mediante fragmentos, los fragmentos de Okazaki, secuencias formadas por unos centenares o miles de nucleótidos dependiendo de la célula.

Replicación del ADN avanzada I - Biología - Educatina (Embed)

Enzimas participantes

ADN POLIMERASAS Necesitan una cadena de ADN molde, el proceso de replicación es dirigido por la cadena de ADN molde, y sigue el principio de complementariedad de bases fijando el nucleótido que debe incorporarse a la cadena en formación según tal regla. Necesitan un cebador, la polimerización que realizan estas enzimas requiere que exista una cadena previa inicial (cebador). Su dirección de síntesis es fija de 5'→ 3', esto significa que adicionan nucleótidos a la cadena siempre por un extremo fijo, el extremo 3'. O bien, que de los dos extremos del nucleótido libre que se va a incorporar, utilizan su grupo fosfato o extremo 5' para añadirlo a la cadena en crecimiento. La velocidad con que adicionan nucleótidos, o procesividad, se mide como el número de nucleótidos incorporados en la unidad de tiempo y es una característica propia de cada polimerasa

Existen tres polimerasas denominadas ADN polimerasa I (la primera que se describió), ADN polimerasa II y ADN polimerasa III.

HELICASAS.  Separan las dos cadenas de la molécula de ADN parental. Desplazándose a lo largo de la molécula de ADN  Topoisomerasas. Enzimas que desenrollan el ADN y lo relajan Proteínas fijadoras de ADN Proteínas que estabilizan las cadenas separadas uniéndose a ella. Primasas Enzimas que sintetizan el cebador, éste suele ser un corto fragmento de ARN, necesario para que pueda comenzar la ADN polimerasa III, y que posteriormente será eliminado y sustituido por un fragmento de ADN por la ADN polimerasa I. ADN ligasas Enzimas que se encargan de unir trozos formados de cadenas, realizando un enlace fosfodiéster entre los nucleótidos pertenecientes a dos segmentos de una cadena.

Replicación del ADN avanzada II - Biología - Educatina (Embed)

TRANSCRIPCION DEL ADN

Se denomina transcripción al proceso de trasvase de la información contenida en el ADN, a la molécula de ARN. Primer paso en la expresión de los genes, y mediante esta ruta se sintetizan todos los tipos de ARN que existen en la célula. Cada ARN formado corresponde a la copia de una porción o segmento de ADN

Transcripción del ADN - Educatina (Embed)

CARACTERISTICAS

La reacción es igualmente de polimerización, se necesita también un molde para realizarla, y, por último, la dirección de síntesis es fija al igual que en la replicación. 1) El proceso se limita a una porción de ADN, se dice que es un proceso selectivo, ya que ha de reconocerse un punto de inicio y uno de terminación en la molécula de ADN. 2) El proceso puede repetirse infinidad de veces a lo largo de la vida de la célula, a diferencia de la replicación que es un proceso que marca la división celular. 3) El proceso no afecta a la estructura del ADN, es un proceso conservador de la molécula de ADN, el gen o genes copiados permanecen iguales 4) El proceso es monocatenario, afecta a una sola de las cadenas del ADN, y la copia resultante, o ARN es una molécula de una única cadena o monocatenaria. Los genes a copiar puede localizarse en cualquiera de las dos cadenas del ADN, la cadena que funciona como molde para la síntesis de ARN se la denomina hebra molde (-), y la cadena complementaria hebra no molde (+)

Maduración del ARNm - Biología - Educatina (Embed)

ENZIMAS PARTICIPANTES

La enzima que se describió en primer lugar fue una ARN polimerasa dependiente de ADN, encargada de formar los distintos tipos de ARN a partir de los ribonucleótidos activados (ATP, GTP, CTP y UTP). Para la síntesis sólo se usa una cadena de ADN molde que es copiada en su dirección 3'→5' Esta enzima no requiere cebador pudiendo comenzar la síntesis con los dos ribonucleótidos iniciales. El punto de inicio viene “señalado” en el ADN por unas secuencias concretas denominadas promotores, siendo característico que el primer ribonucleótido sea púrico y conserve todos sus grupos fosfato.

FASES DE LA transcripción

FASE DE INICIO: La ARN polimerasa debe reconocer el punto de inicio de la síntesis (SITIO PROMOTOR). Los promotores más frecuentes, secuencia TATA o caja de Pribnow. La ARN polimerasa se une al ADN migrando hasta los promotores, cuando llega a esa posición se produce el desenrollamiento del ADN en una sección de unos 17 nucleótidos, formando lo que se denomina burbuja de transcripción. FASE DE ELONGACION: Se produce el crecimiento de la cadena por incorporación de ribonucleótidos con bases complementarias, que forman el híbrido ADN-ARN La ARN polimerasa avanza por la cadena molde de ADN  y los dos componentes del híbrido se van separando, volviendo la cadena de ADN a su configuración de doble hélice. FASE DE TERMINACION: La ARN polimerasa continúa la copia de ADN hasta  que llega a la secuencia concreta de terminación que provoca su disociación. Suele estar formada por una repetición de bases de adenina que se transcribe como una secuencia de uracilos en el ARN sintetizado

Uno de los procedimientos para terminar la transcripción depende de la presencia de un factor proteico denominado factor ρ (Rho). Funciona como una helicasa. Provoca la rotura de los enlaces que mantienen al ARN recién sintetizado unido al ADN y causa la separación de la ARN polimerasa de la cadena de ADN.   TRANSCRIPCION EN CELULAS EUCARIOTAS. Los eucariotas tienen tres ARN polimerasas, I, II y III, cada una con una función específica y con sus diferentes promotores. La actividad de estas polimerasas se inicia con la necesaria presencia de unas proteínas denominadas factores de transcripción. Estas moléculas modulan la fijación de la enzima al promotor; y forman, junto con la ARN polimerasa, un complejo proteico preparado para iniciar la síntesis de ARN en los lugares correctos.  

MADURACION DEL ARN

La mayor parte de las moléculas de ARN procariotas y la totalidad de las eucariotas recién sintetizadas, los denominados transcritos primarios, han de pasar por una serie de modificaciones o cambios que se conocen con el nombre de maduración del ARN o procesos postranscripcionales. Los transcritos primarios de los ARNm y ARNt son los que experimentan más modificaciones 1). Corte y empalme (splicing).  Las secuencias no codificantes de genes se denominan intrones, y las secuencias codificantes, exones. Se eliminan los intrones a través de un proceso denominado de corte y empalme (“splicing”), permitiendo que los exones formen una secuencia ininterrumpida. Algunos intrones experimentan autocorte y empalme, sin necesidad de participación de proteínas 2) Corte. Los ARN ribosómicos, tanto de procariotas como de eucariotas, son sintetizados como largos transcritos primarios, que darán origen mediante secciones o cortes adecuados a los distintos tipos moleculares de ARNr. 3) Modificaciones de adición. Los ARNm de células eucariotas se caracterizan por presentar rasgos comunes en ambos extremos de la cadena. La mayoría tiene en su extremo 5' un casquete formado por un nucleótido metilado de guanosina. En el extremo 3' tiene una cola de poliA formada por 20 a 250 residuos adenilato.

4) Modificación de bases. En los ARNt, existen por último modificaciones químicas realizadas sobre las bases, como metilaciones, desaminaciones o reducciones; estas bases situadas en lugares concretos de la estructura del ARNt determinan su estructura espacial o conformación natural.

TRADUCCION DEL ARNm

El último paso en el flujo de la información genética es el proceso de síntesis de proteínas. Se ha estimado que la síntesis proteica consume alrededor del 90% del total de energía que la célula destina a sus rutas biosintéticas. Esta información escrita en un lenguaje de cuatro letras, las bases nitrogenadas (A, G, C, T), debe ser traducida a un lenguaje diferente, un lenguaje que se sustenta en 20 aminoácidos. La relación existente entre ambos lenguajes se conoce como código genético

Traducción (de ARNm a las proteínas) | Biología | Khan Academy en Español (Embed)

El Código está formado por un grupo de tres bases nitrogenadas (triplete) o codones (unidades de codificación), cuya presencia en la cadena polinucleotídica del ARNm codifica o da lugar a la presencia de un aminoácido en la cadena polipeptídica. CARACTERISTICAS DEL CODIGO 1) Existen 64 codones, de los que 61 codifican aminoácidos y tres son señales para la terminación de la cadena. 2) Los codones que especifican al mismo aminoácido se les denomina sinónimos. Normalmente los sinónimos comparten las dos primeras bases del triplete o codón, siendo la tercera base del triplete la menos importante (UC codifica serina, independientemente de cual sea la tercera base UCU, UCC, UCA, UCG). 3) Cada codón o triplete sólo codifica un aminoácido 4) El código tiene codones que no codifican aminoácidos. Estos codones tienen funciones especiales, uno de ellos es el triplete de iniciación, AUG. Este codón no sólo marca el inicio de la síntesis proteica, en eucariotas y en procariotas, sino que también codifica metionina cuando está situado en el interior de la secuencia polinucleotídica.

El código genético y la síntesis de proteínas (Embed)

5) El código es continuo, los tripletes son traducidos uno tras otro de forma secuencial y continua sin solaparse las bases de uno con otro, y sin dejar bases intermedias que no pertenezcan a ningún triplete. 6) El código es prácticamente universal; desde virus y bacterias hasta organismos superiores utilizan el mismo código. Sin embargo, ha de puntualizarse que las mitocondrias presentan un código ligeramente distinto.