Page 1
3Replicación,trascripciónytraduccióndelmaterialgenético.
Objetivo:DescribircomounacéluladuplicasumaterialgenéticoprecisamenteapartirdelADNyexplicarcomodecodificayutilizalainformacióncontenidaensugenoma.
3.1ReplicaciónyreparacióndelADN.
Page 2
Dogma Central de la Biología Molecular
Transcripción
Traducción
Replicación
Page 3
• Procesoextremadamentecomplicadoenelqueparticipangrancantidaddeenzimas.
• Debeasegurarsequelascélulashijasseanidénticasalacélulamadreyqueestasnoseandefectuosas.
UnodelosmecanismosmasimportantesdetodacélulaeslaReplicación delDNA® continuacióndelavida.
Page 4
Tresetapasfundamentalesdelareplicación:
IIniciaciónIIElongaciónIIITerminación
IIniciación:• Reconocimientodelsitiodeorigen.• Separaryestabilizarcadenasparentales(Helicasa).• IniciarsíntesisdelDNAenhorquilladereplicaciónporcomplejo
protéicollamadoPrimosoma.
IIElongación:• FormacióndelcomplejodesíntesisdecadenashijasoReplisoma
(complejoactivoDNApolimerasaIII).
IIITerminación:• Uniónoreaccióndeterminacióndelasíntesisalfinaldelreplicón.
Bloqueoinhibiendohelicasa,Metilación(Hemimetilación).
Page 5
Lareplicación tienelassiguientescaracterísticas:
1) Ocurreenelcitoplasmaenprocariotasyenelnúcleoeneucariotas.
2) Essemiconservativa,esdecirqueconservaunacadenadelADNoriginal.
3) Bidireccionalysimultánea.
4) NecesitacebadoresdeARN.
5) Laadicióndenucleótidossóloocurreendirección5’-3’.
6) Ocurresólounavezporciclocelular.
7) Sereplicaelgenomacompleto.
Page 6
1)Ocurreenelcitoplasmaenprocariotasyenelnúcleoeneucariotas.
Replicón
Page 7
2) Essemiconservativa,esdecirqueconservaunacadenadelDNAoriginal.
ExperimentodeMeselson–Stahl
Page 8
FormacióndelcomplejodesíntesisdecadenashijasoReplisoma.Unadelascadenasesreplicadadiscontinuamente:FragmentosOkazaki
3)Lareplicaciónesbidireccionalyocurresimultáneamente enambascadenas,porloquelahorquillaoburbujadeiniciaciónsevahaciendomáslargaconformeavanzalareplicaciónalsintetizarnuevoADN.
Cadaextremodelahorquillarepresentaunacuñacrecientedondeambascadenassesintetizan,sinembargo,unacadenaessintetizadadeformacontinuaylaotradiscontinua.Lacadenaquevaendirección5’– 3’creceenlamismadirecciónenlaquecrecelahorquillayporelloseledenominalacadenalíder.
4)NecesitacebadoresdeARNLacadenasintetizadadeformacontinuanecesitaunsolocebadordeRNAlacadenaretrasadanecesitamúltiplescebadores.
II.Elongación.
Cadenalíder
Cadenaretrasada
Cadenamolde
Direccióndelmovimientodelahorquilla
Page 9
• LasíntesisdelaotracadenasecomplicamuchoyaqueladirecciónglobaldesucrecimientodebeserendireccióncontrariaalaquetrabajalaADNpolimerasa.
• EsterequerimientoincompatibleconlasfuncionesdelaenzimaquepolimerizaelADN,essolucionadomedianteunprocesoqueinvolucrauncopiadodiscontinuodelacadenaretrasadamedianteelusodemuchoscebadoresdeARN.
<15 nucleótidos
Unadelascadenasesreplicadadiscontinuamente:FragmentosOkazaki
Page 10
5) Laadicióndenucleótidossóloocurreendirección5’-3’
Page 11
Hay varias familias de ADN Polimerasas:
Familia Función Taxón
A Replicaciónyreparación Eucariotasy procariotas
B Replicaciónyreparación Eucariotasy procariotas
C Replicación Procariotas
D Replicación Archaea
X Replicaciónyreparación Eucariotas
Y Replicaciónyreparación Eucariotasy procariotas
RT Replicaciónyreparación Virus,retrovirusyeucariotas
Polimerasa Familia Función
α B Síntesisdecadena deretraso
β X ReparacióndeambascadenasdeADN
γ A ReplicacióndelADN mitocodrial
δ B Síntesisdecadenalider,llenadodehuecosdespuésderemovercebadores.
ε B ReparacióndeambascadenasdeADN
Principales DNA polimerasas en Eucariota:
Page 12
1)LasADNpolimerasasnopuedendesenrollarladoblehélicedelADN.
2)Lascadenassonantiparalelas ylasADNpolimerasassolopuedenañadirnucleótidosendirección5’- 3’.
3)Requierendelapresenciadeun“cebador”deARNparaadicionarnucleótidos.Esdecirdependendelapreexistenciadeunfragmentopatrónparainiciarelcopiadodelascadenasmolde.
5’
3’ 5’
3’
Cadenalíder
Cadenaretrasada3’ 5’
5’ 3’
Page 13
Helicasa:estimulalaseparacióndelasdoscadena
Topoisomerasa(DNAgirasa):encargadadelenrollamientoydesenrollamientodeladoblehélice
ProteínasSSBoestabilizadoras:estabilizanlaestructuradecadenasimple
DNAprimasa:sintetizanlos
cebadoresdeARNenlossitiosde
iniciación
DNAligasa:formaenlacesreparandoloscortesenlamolécula
deDNAreplicada
Enzimas involucradas enlareplicación
DNApolimerasa:añadenucleótidos
complementariosalacadenamolde
Page 14
• LaADNpolimerasaprocesahasta500,000nucleótidossindesprenderse,actividadindispensableparaelcrecimientodelacadenalíder.
VelocidadnaturalàProcariotas:500-1000nucleótidosporsegundo(4x106)Eucariotas:50nucleótidosporsegundo(150x106)
Page 15
ReparacióndelADN
Reparación y Protección à Trabajo correcto y eficiente de la célula
Células envejecidas à 1- Senescencia2- Suicidio celular (apoptosis)3- Carcinogénesis
1- REPARACIÓN DIRECTA: enzimas especialistas que detectan bases con errores.
Ejemplos: - metil-guanina-metil transferasa- Fotoliasa
2- REPARACIÓN SOBRE LA MARCHA: La polimerasa que sintetiza la nueva cadena de ADN detecta el error y lo repara.
polimerasa - exonucleasa
Page 16
Reparación
A A T T A
T T A A T T
G
Page 17
ReparacióndelADNREPARACIÓN POR MALAPAREAMIENTO
4- REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE BASES
5- REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE NUCLEÓTIDOS
6- RESPUESTA SOS (emergencia)
7- PROTEÍNA p53 (suicidio)
Page 18
Replicación delADNhttps://www.youtube.com/watch?v=TNKWgcFPHqw
Page 19
Reparación delANDWhat happens when your DNA is damaged?https://www.youtube.com/watch?v=vP8-5Bhd2ag
Page 20
3 Replicación,transcripciónytraduccióndelmaterialgenético.
Objetivo:DescribircomounacéluladuplicasumaterialgenéticoprecisamenteapartirdelADNyexplicarcomodecodificayutilizalainformacióncontenidaensugenoma.
3.2Mecanismosdetranscripción.
Page 21
Dogma Central de la Biología MolecularReplicación
Transcripción
TraducciónADN ARN Proteína
LaexpresióngénicaseconcretizaporlatransformacióndelainformacióngenéticadesdemoléculasdeADNamoléculasdeARNydesdeéstashastalospolipéptidoscorrespondientes.
expresióngénica
Page 22
SíntesisdeARN
LatranscripcióneselprocesodeobtencióndeunARNmensajero(ARNm)apartirdelADNcorrespondienteaungen.
Page 23
• LacadenadeARNcreceendirección5’– 3’.EstadireccióncoincideconlasíntesisdeADN.
• LaARNpolimerasa,adiferenciadelaADNpolimerasa,escapazdeiniciarsusíntesissinlapresenciadeningúntipodemoléculacebadora.
• Eneucariotas,losnucelosomasdebenserremovidosyreestablecidosunavezquelalecturaseharealizado.
SíntesisdeARN
Page 24
LosprecursoresenlasíntesisdeARN(unidadesestructurales)soncuatroribonucleótidostrifosfatados:rATP;rCTP;rGTP;rUTP.
LasecuenciadebasesdelARNapolimerizarestádeterminadaporlasecuenciadebasesdelamoléculadeADNutilizadacomomoldeparasusíntesis.
HeahíqueseladenomineCadenaMoldedeADN(ocadenatemplada).
LasmoléculasdeARNsonsintetizadasusandocomomoldeasegmentosespecíficosdeADN,enlareaccióndepolimerizaciónqueescatalizadaporlaARNpolimerasa.
SíntesisdeARN
Ribonucleótidostrifosfatados
Cadena codificante
Page 25
Síntesis de ARN
LaburbujadesíntesissemuevealolargodelacadenadeADNy,simultáneamente,unacadenadeARNsevaformando.
ARNpolimerasa
CadenadeARN
CadenaMoldedeADN
CadenadecodificacióndeADN
Page 26
1.etapa- UNIÓNdelaARNpolimerasaalADNeINICIACIÓNdelasíntesis.
2.etapa- ELONGACIÓN delacadenadeARNmensajero
3.etapa- TERMINACIÓN delasíntesisyliberacióndelacadenadeARN
SíntesisdeARN
CadenacodificanteCadenamolde
Archea– factorBEucariota– factordetranscripciónIIB
Page 27
CaracterísticasdelaARNpolimerasaLaARNpolimerasaesunadelasenzimasmásgrandesqueseconoce.Constadevariassubunidades:dosalfa(a),beta(b),betaprima(b’)yomega(ω).
Laenzimacompletaesdenominadaholoenzimaysedivideendoscomponentesprincipales:
1. Laenzimacentral,denominadaCore,formadaporlassubunidades2a,b, b’yω.
2. ElFactorSigma(elpolipéptidos)
b
b’
aasω
b
b’
aaω s
Page 28
ARN polimerasa
LaRNApolimerasa es una enzima crucialpara lasintesis denuevas moléculas deRNA.
Enbacterias existe solountipo deARNpolimerasa yconsta decuatro subunidades.
Eneucariotas haytres diferentes tipos deRNApolimerasa.
ARNPolI:TranscribeARNdelosribosomas
ARNPolII:TranscribeARNmensajero
ARNPolIII:TranscribetARN,5srARN,snARN
Page 29
Inicio de la transcripción
Promotor
Exon 1 Exon 2 Exon 3Intron 1 Intron 2
Señal de Poli-A Región de
terminación
Inicio de la traducciónATG
Codon de terminación de traducción
TGA, TTA, TAG
EstructurabásicadeungenEucariota
Splicing
5’ 3’ARNtranscrito primario
Transcripción
MaduraciónCodón de inicioAUG
Codón de terminaciónUGA, UUA, UAG
AAAAA 3’
Estructura CAP 5’
PP PG –
CH3
RNAmensajero
maduroPoliadenilación
Page 30
• LascélulaseucariotasposeentresclasesdeARNpolimerasas(I,IIyIII),lascualesseutilizanparasintetizarlosdistintostiposdeARNexistentes.
• LasmoléculasdeARNm,luegodesersintetizas,sonmodificadas.Los“transcritosprimarios”eucariotassufrenunprocesoporelcuallosintronessoneliminados.
• Losextremos3’y5’delosARNmestánmodificados.Enelcasodelextremo5’encontraremosunaestructuradenominadaCAPy,enelcorrespondienteextremo3’,seencuentraadheridounalargasecuenciadenucleótidoscuyabasenitrogenadaeslaAdenina(ColaPolyA).
• LosARNmeucariotasson Monocistrónicos - codificaparaunacadenapolipeptídicasimple.
ESTRUCTURADELARNmensajeroenEUCARIOTAS
Page 31
ESTRUCTURADELARNmensajeroenPROCARIOTASEncélulasProcariotasescomúnhallarARNmquecodificanparavariascadenaspolipeptídicasdiferentes,enestecasoestamoléculasedenominaARNmpolicistrónico.
• TodoARNmProcariotacontienedostiposderegiones:
• Nocodificante:segmentosLíderyTrailer• Codificante: cistronesosegmentosconcodonesquedeterminanlaseriede
aminoácidosdelaproteína.Estaregiónseextiendedesdeuncodóndeinicio(usualmenteAUG)hastauncodónstop(UAA,UAG,UGA).
• CadaCistrónposeeuncodóndeinicioyunstop.
• Regionesespaciadoras:secuenciasdelongitudvariable(∼ 10pb)queseparanlasregionescodificantesocistrones.
Inicio StopInicio InicioStopARNmpolicistrónico
Page 32
Terminación de la transcripción
Secuencia terminadora
Todas contienen secuencias complementarias justo antes del
punto de terminación.
Esta zona está caracterizada por poseer repeticiones inversas
conteniendo un segmento central no repetido.
La secuencia del ADN continúa con una secuencia de pares A-T, las cuales producen, en el RNA
mensajero, una secuencia de 6 a 8 Uracilos en el extremo
transcrito.
1. Dependiente del factor Rho2. Independiente del factor Rho
La secuencia de uracilos suministra la señal que permite a la RNA polimerasa
disociarse del DNA molde.
Page 33
Principales Diferencias en la Transcripción y Traducción entre Procariotas y Eucariotas
Page 34
3Replicación,trascripciónytraduccióndelmaterialgenético.
Objetivo:DescribircomounacéluladuplicasumaterialgenéticoprecisamenteapartirdelADNyexplicarcomodecodificayutilizalainformacióncontenidaensugenoma.
3.3Síntesisdeproteínas.
Page 35
Dogma Central de la Biología MolecularReplicación
Transcripción
TraducciónADN ARN Proteína
LaexpresióngénicaseconcretizaporlatransformacióndelainformacióngenéticadesdemoléculasdeADNamoléculasdeARNydesdeéstashastalospolipéptidoscorrespondientes.
expresióngénica
Page 36
Traducción
EslasíntesisdeproteínasapartirdelARNmensajero(ARNm)
Constade3etapas:
1- Iniciación2- Elongación3- Terminación
LainformacióndelADNtranscritaaARNm esinterpretadaporelARNr,loquepermiteeltransporte(ARNt)eincorporacióndelosaa’s específicosdelaproteínacodificada.
Estaestrechamenteacopladoalatrascripción
Page 37
1- Iniciación representatodoslosprocesosrequeridosparaensamblarelribosomaconelcodóndeinicio.
2- Durantelaelongación sellevaacabolasíntesisdepolipéptidosenlasub-unidadribosomalgrande.
3- Laterminación sedacuandoelribosomaalcanzalaseñalde“stop”seliberaconelpéptido.
DurantetodoelprocesoelribosomarequierefactoresdetraducciónqueleauxilianaenlazarsealmRNA,aseleccionarlosaayamediarlaterminación.
Procesoparticularmentecomplejoeneucariotas.
Traducción
Page 38
CaracterísticasdeunARNmensajero
ü El ARN mensajero es una cadena sencilla de ARN.
ü Lleva la información genética del ADN al ribosoma y es usado como molde para la síntesis de polipéptidos.
ü Lleva la información genética codificada (mensaje) como una secuencia de codones.
ü Cada codón consiste en un triplete de bases nitrogenadas.
ü El mensaje del ARNm se lee de forma consecutiva en dirección 5’ – 3’. Cada aa es reconocido por un codón específico.
Región codificanteCodón de inicioAUG
Codón de terminación
UGA, UUA, UAG
poly APP PG –
CH3RNA mensajero maduro
-5’
-3’
Page 39
1. UnióndelasubunidadpequeñaribosomalalARNm.
2. Unióndelcomplejoaminoácido/ARNtalribosoma.
3. Establecerelcomplejodeiniciaciónconsubunidadgrande.
4. Iniciafasedeelongación.
IniciaciónRepresentatodoslosprocesosrequeridosparaensamblarelribosomaconelcodóndeinicio.
Page 40
Estructura delribosoma
•Componente de los ribosomas (ARNr 60-65%, proteínas 35-40%)
Page 41
1. Unióndelasubunidadpequeñaribosomalalcodóndeinicio.
ReconocimientoSecuenciadeShine-Dalgarno:
5 a 10 primeros nucleótidos antes del codón deinicio complementaria a los nucleótidos cerca delextremo 3’ de la subunidad.
Secuencias complementarias que permiten quellegue la subunidad y se pegue.
• Reunirloselementosnecesarios• Reconocerelsitiodeinicio(AUG)• Proveersitiosparaqueseinicielaelongación
Page 42
ElongaciónSellevaacabolasíntesisdepolipéptidosenlasubunidadribosomalgrande.
Etapas:
4.Seleccióndelaminoacil-ARNt.
5.Formacióndelenlacepeptídico.
6.TranslocaciónyliberacióndeltRNAdeacilado.
Page 43
Terminación
• 3 codones è terminación de la adición de aa
• UAA, UAG o UGA è detener la elongación y liberar el polipéptido asociado al último ARNt.
• Factores de liberación (RF:releasefactors)
– RF1: UAA y UAG– RF2: UAA y UGA– RF3: no específico, incrementa la
actividad de RF1 y RF2.
• RF è sitio A. – Tripéptido interactúa con el codón
STOP, hidroliza el enlace éster del ARNt y libera el aa.
Reconoce que aquí ha terminado la proteína
1. Complejo covalente con el codón.
2. Cambio en la conformación del ribosoma, se une al RF.
3. Hidrólisis
Elribosomaalcanzalaseñalde“stop”seliberaconelpéptido
Page 45
Terminación
El proceso de terminación es de crítica importancia en la síntesis de proteínas.
Mala interpretación del STOP èadición no funcional e incluso dañina a la cadena de polipéptidos è pérdida de la función real de la proteína.
Page 46
Diferencia entre la traducción de procariotas y eucariotas
EnPROCARIOTAS:•Lametioninainicial(AUG)presentaelgrupoformil (formilmetionil-tRNA).•Latraducciónylatrascripciónestánacopladas.•Genespolicistrónicos
Page 47
PRIMEREXAMENPARCIALLunes25demarzo
UNIDAD1.Historiadelacienciaydelagenética
UNIDAD2.Lacélulayelmaterialgenético
UNIDAD3.Replicación,transcripciónytraducción
Entrega:títulodeltrabajofinal
Page 48
Primerexamenparcial:LUNES25deMARZO
Entregartítulodeltrabajoyunabrevedescripción(mediacuartilla).Formatoelectró[email protected]
Eltrabajoesenequiposde3-4personas.
Ejemplosdetemasparatrabajofinal:
• Variabilidadgenética• Triploides• Híbridos• Reversiónsexual• SúpermachosYY• Transgénesis• Selecciónasistida
ProhibidocopiarypegarlostextosíntegrosUsensuspropiaspalabrasCitencorrectamente(veranexo1delmanualdelab)Cadafaltasdeortografía=-1punto