Replicación del ADN
La información genética se halla en el ADN y cada una de las moléculas de ADN debe generar
otra molécula de ADN idéntica a la originaria para que ambas sean repartid en las 2 células
hijas.
Esta DUPLICACION, en la cual el ADN se propaga en las células de generación en generación se
llama, REPLICACION.
PROPIEDADES DE LA REPLICACION
La síntesis de ADN se produce siempre en sentido 5´---> 3 ´.
La replicación del ADN es SEMICONSERVATIVA: se producen 2 moléculas hijas
formadas por una cadena original y otra nueva.
Es un proceso BIDIRECCIONAL: cuando en un origen de replicación se abre la doble
hélice del ADN se forma la Burbuja de replicación, cuyo tamaño aumenta a medida
que avanza la separación de las cadenas en los 2 extremos de la burbuja. Dando
lugar a una estructura con forma de Horquilla de replicación
Las 2 horquillas que nacen en cada origen avanzan en
direcciones opuestas.
El segmento de ADN que se sintetiza a partir de un origen de replicación recibe el
nombre de REPLICON.
La duplicación se genera a partir de múltiples ORIGENES DE REPLICACION.
El tiempo que tarda el ADN en duplicarse es de 7 horas aproximadamente, se debe a
que lo largo de cada cromosoma aparecen en el ADN múltiples orígenes de replicación,
entre 20 y 80 por cada lazo de cromatina.
Contienen tramos de ADN especiales, que contienen una secuencia común denominada
ARS.
Se halla asociado al complejo de proteínas ORC .Requerido durante la activación de los
orígenes de Replicación.
Proceso
INICIACION
Una enzima HELICASA abre la hélice parental rompiendo los puentes de hidrogeno que las unen.
La enzima PRIMASA sintetiza fragmentos de ARN denominados CEBADORES O PRIMERS.
La TOPOISOMERASA II alivia el súper enrollamiento causado por la horquilla de replicón..
ESLONGACION
CADENA ADELANTADA
Se crea un cebador el cual es catalizado por la ADN PRIMASA.
La ADN POLIMERASA agrega un desorribonucleotido en el extremo 3´ del cebador y luego
los sucesivos nucleótidos al extremo 3´de la cadena de crecimiento.
Cuando la horquilla arriba al extremo del replicón la enzima ADN LIGASA, une al extremo 3´
de la primera con el extremo 5´ de la segunda. El cebador es removido por la NUCLEASA
REPARADORA y remplazado por una pieza de ADN generada por la ADN POLIMERASA β
.Finalmente, esta pieza de ADN se conecta con el resto de la cadena continua mediante la
ADN LIGASA.
El tramo de la cadena hija que crece en dirección 5´---> 3´, cuyo molde es la
cadena progenitora 3´---> 5´ se construye sin complicaciones mediante el
agregado continuo de nucleótidos en su extremo 3´ por la ADN POLIMERASA.
La cadena hija que usa como molde la cadena progenitora 5´ ----> 3´, se sintetiza de un
modo particular, ya que para poder crecer debe hacerlo en dirección contraria al avance de la
horquilla.
Lo logra porque se fabrica de manera DISCONTINUA: construye pequeños tramos de ADN,
llamados FRAGMENTOS DE OKAZAKI
CADENA ATRASADA
Requiere que la ADN PRIMASA fabrique múltiples cebadores, uno para cada fragmento
de Okazaki.
La enzima responsable de la síntesis de los fragmentos de okazaki es la ADN
POLIMERASA α. Esta coloca el primer dexorribonucleotido junto al extremo 3´ del
cebador del fragemento de okazaki, lo liga a él y agrega los otros dexorribonuleotidos
en el extremo 3´ del fragmento en crecimiento.
Los cebadores son removidos por la NUCLEASA REPARADORA y reemplazados con
piezas de ADN construidas por la ADN POLIMERASA β.
Luego la ADN LIGASA suelda el extremo 3´de esas piezas con el extremo 5´ de los
fragmentos de okazaki.
Se debe hacer un poco de trabajo de limpieza si queremos que el ADN no
contenga ARN. La ADN POLIMERASA elimina los cebadores de ARN y los
sustituye por ADN. La enzima ADN LIGASA sella los extremos que
permanecen después de reemplazar los cebadores.
Veamos el panorama para conocer cómo las enzimas y proteínas
TERMINACION
TERMINACION
Muchas de las características esenciales de la duplicación del ADN son universales,
aunque existen algunas diferencias entre procariontes y eucariontes debido a que su
material genético está organizado de manera distinta.
En las bacterias casi todo el ADN se encuentra formando una cadena circular, en cambio
en los eucariontes cada cromosoma no duplicado contiene una cadena lineal asociada a
una gran cantidad de proteínas y algo de ARN. En procariontes al existir un único punto
de origen se forma sólo un ojal de replicación.
Actúan tres ADN-polimerasas:
ADN polimerasa I, es la que elimina el cebador y reemplaza los ribonucleótidos de éste
por desoxirribonucleótidos, rellenando los huecos dejados por la ADN-polimerasa II.
. ADN polimerasa II, tiene actividad de nucleasa, es decir que retira nucleótidos de la
cadena de ADN en los sitios donde se produjeron errores o desemparejamientos.
ADN polimerasa III, es la enzima responsable de alargar las cadenas en el proceso de
replicación. Adiciona
Replicación en Procariotas
Replicación de los Telomeros
Para evitar la pérdida de genes por el desgaste de los extremos del cromosoma, las puntas de los
cromosomas eucariontes tienen “tapones” de ADN especializado llamadas telómeros. Los
telómeros se componen de cientos o miles de repeticiones de la misma secuencia corta de ADN,
que varía entre organismos, pero en seres humanos y otros mamíferos es 5'-TTAGGG-3'.
Cada ciclo de replicación conduce a un nuevo acortamiento de los telomeros.
Algunas células tienen la capacidad de revertir el acortamiento de los telómeros por la expresión
de la TELOMERASA una enzima que extiende los telómeros de los cromosomas. La telomerasa es
una ADN polimerasa dependiente de ARN, lo que significa que es una enzima que puede producir
ADN usando un molde de ARN.
INICIO: La telomerasa se ubica en el extremo 3´
ESLONGACION: la enzima fabrica una cadena de ADN complementaria al ARN de la telomerasa.
TRANSLOCACION: La enzima se desplaza sobre la cadena de ADN y continúa la elongación..
Mutación del ADN
Las alteraciones del ADN pueden deberse a mutaciones génicas o aberraciones cromosómicas.
MUTACIONES GENICAS: cuando las alteraciones del genoma involucran a uno o más nucleótidos.
LAS MUTACIONES MÁS COMUNES SON:
La sustitución de un nucleótido por otro.
En la pérdida de uno o varios nucleótidos.
Inserción de uno o varios nucleótidos en una molécula de ADN.
Cualquiera que se ale tipo de mutación genera un cambio en la información
contenida en el gen y lleva a la producción de una proteína distinta de la esperada o
a la ausencia de su producción.
Reparación del ADN
Si la ADN POLIMERASA inserta en forma accidental un nucleótido incorrecto “percibe” el error
y no agrega nuevos nucleótidos. El error es resuelto por la propia enzima mediante la función
adicional, LECTURA DE PRUBAS.
Así la ADN POLIMERASA, retrocede y lo elimina. Si falla esta lectura de pruebas se pone en
marcha un segundo sistema de reparación.
El o los nucleotidos erroneos son removidos por una NUCLEASA REPARADORA.
Corta la union fosfodiester que conecta al nucleotido incorrecto con el nucleotido contiguo.
La reparacion se complementa cuando la ADN POLIMERASA sintetiza la pieza faltante y la
ADN LIGASA se une a la pieza con el ADN cortado.
La aparición en el ADN de uracilos en lugar de citosinas, como consecuencia de la
DESAMINACION ESPONTANEA, da lugar a un mecanismo de reparación que utiliza una ADN
GLICOSIDASA.
Esta reconoce y corta la conexión entre la base errónea.
Para cada tipo de alteración del ADN existe un mecanismo de reparación especial:
Transcripción del ADN
Consiste en la síntesis de ARN a partir de un molde de ADN.
Proceso anabólico y endergonico.
Proceso
1- El primer paso es la unión de la enzima ARN POLIMERASA a una región del gen llamada
PROMOTOR.
2- El ARN se sintetiza a partir de su extremo 5´y progresa por su extremo 3´.
3- Los ribonucleotidos se agregan uno por vez..Solo se separa un tramo de 10 pares de
nucleótidos, formando en el ADN una BURBUJA DE TRANSCRIPCION que se desplaza a
medida que se leen los nucleótidos. Así la ARN polimerasa empareja los ribonucleotidos
complementarios a los desxorribonucleotidos de la cadena molde.
4- La ARN POLIMERASA cataliza las uniones fosfodiester.
5- Termina cuando la ARN polimerasa alcanza la secuencia de terminación en el extremo 3´ del
gen. La enzima el nombre de TRANSCRIPTO PRIMARIO.
Resulta una copia complementaria y antiparalela de una región
del gen
DATOS EXTRAS
Se utiliza solo un fragmento del ADN.
Es un proceso selectivo ya que selección el gen a
transcribir.
Es asimétrico, solo transcribe una cadena molde.
Transcripción en Procariotas
La transcripción es llevada a cabo por un solo tipo de ARN POLIMERAS que sintetiza
las diversas clases de ARN.
La ARN POLMERASA BACTERIANA: complejo proteico constituido por 5 subunidades
formando un núcleo enzimático. Constituye una HOLOENZIMA capacitada para leer
secuencias promotoras.
INICIACION
El proceso comienza con el reconocimiento del promotor por la ARN POLIMERASA. La
transcripción es asimétrica, pues usualmente sólo se transcribe una de las dos cadenas que
forman cada gen. La ARN POLIMERASA se desplaza sobre la cadena molde, recorriéndola en
dirección 3’ => 5’ y transcribiéndola a partir del nucleótido que el promotor señala como punto
de inicio de la transcripción.
Transcripción en Eucariotas
Es llevada a cabo por 3 tipos de enzimas ARN POLIMERASAS, cada una especializada en la
síntesis de distintos tipos de ARN:
ARN POLIMERASA I: Transcribe genes del ADN nuclear que codifican para los ARNr 45s.
ARN POLIMERASA II: Transcribe genes del ADN no nuclear que codifican para los ARNm y los
ARNpn.
ARN POLIMERASA III: transcribe ARNt, ARNr, ARNpc y el resto de los ARNpn.
A comparación de la transcripción en procariotas la unión de cada ARN POLIMERASA al
promotor se da en presencia de FACTORES PROTEICOS ESPECIFICOS.
Proceso
La transcripción, tanto en células procariotas como eucariotas, involucra la
participación de una enzima ARN polimerasa ADN dependiente. Ésta sintetiza una
cadena de ARN cuyos inicio, terminación y secuencia de bases vienen determinados
por el propio gen.
ESLONGACION
La ARN polimerasa sólo puede desplazarse y transcribir si previamente la doble hélice sufre un
desenrollamiento y fusión (separación de las cadenas complementarias por ruptura de los puentes de
hidrógeno entre las bases). La misma enzima cataliza ambos procesos, generando hacia el extremo
3´ una burbuja de transcripción, un tramo de aproximadamente 12 nucleótidos de longitud, en el cual
las cadenas permanecen desapareadas.
La formación de la burbuja causa un superenrollamiento de la doble hélice. Esto es corregido por la
acción de una enzima TOPOISOMERASA I.
TERMINACION
La transcripción concluye cuando la ARN POLIMERASA alcanza una señal (una secuencia específica
de bases del ADN) que actúa como señal de terminación. El producto obtenido, un ARN transcripto
primario, resulta una copia complementaria y antiparalela de una región del gen comprendida
entre el punto de inicio y la señal de terminación.
Procesamiento del ARN
Conjunto de modificación es que experimentan los TRANSCRIPTOS PRIMARIOS para
convertirse en ARN FUNCIONALES.
Una vez transcriptos cada ARN sufre una serie de modificaciones cuyas características
difieren según hablemos de células procariotas y eucariotas.
ARN mensajero (ARNm)
Los ARNm son moléculas lineales de cadena simple en donde
residen las instrucciones para la elaboración de un producto proteico
ARNm PROCARIOTA
No sufren modificaciones post-transcripcionales.
Muchos ARNm procariotas son policistrónicos, es decir que una sola molécula de ARNm contiene
información para varias proteínas.
Los ARNm procariotas presentan las secuencias codificadoras continuas, pues carecen de
intrones.
Posee varias zonas de Iniciación y terminación en el mismo ARNm
ARNm EUCARIOTA
La mayoría de los ARNm eucariotas presentan la secuencia del mensaje interrumpida
Sectores que codifican la proteínas llamados
EXONES, intercalados con secuencias sin
información llamadas INTRONES
EXON
EXON
INTRON
INTRON
5´
3´
Los ARNm transcriptos primarios sufren una serie de modificaciones antes de salir al
citoplasma como ARN MADURO.
Algunos cambios consisten en el agregado de moléculas en los
extremos 5´y 3´ llamados CAPPING y POLIADENILACION.
CAPPING
Se adiciona en el extremo 5' del ARNm una molécula de 7 metil-guanosina llamado
CAP (capuchón). Ésta molécula se agrega al ARNm cuando éste alcanza,
aproximadamente, los 30 nucleótidos de longitud.
La CAP impide la degradación del ARNm por nucleasas y fosfatas nucleares.
Participa en la remoción de intrones y en el inicio de la traducción.
POLIADENILACION
Consiste en el agregado de una cola Polia-A en el extremo 3´.
El ARNm presenta una secuencia de nucleótidos específica AAUAAA conocida como señal de
poliadenilación.
PROCESO
Una nucleasa corta al pre-ARNm a unos 20 nucleotidos después de la
señal.
Una vez liberado, la enzima Poli-A polimerasa le agrega las adenosinas
de una por vez.
La ARN Polimerasa II continúa transcribiendo un tramo más del molde y
se disocia del gen.
Este último tramo de ARN se degrada por nucleasas y fosfatasas.
POLI-A:
Protege el extremo 3´ de la degradación.
Ayuda a los ARNm a salir del nucleo.
SPLICING
La secuencia codificadora sufre un acortamiento por la eliminación de los intrones.
Para que se lleve a cabo este tipo de maduración del pre-ARNm se necesita una bacteria
ribonucleoproteinas nucleares: las RNPpn
ARN RIBOSOMICO 5s
Estas se ensamblan en los extremos de cada intron y el complejo resultante se denomina
ESPLICEOSOMA.
Los ARNpn del espliceosoma son los responsables de reconocer las secuencias señalizadoras del
corte, escindir los intrones y empalmar los exones, produciendo una MOLECULA DE ARN MADURO.
EL PROCESAMIENTO DE LOS ARNm ES REGULADO EN VARIOS NIVELES:
CORTE Y POLIADENILACION DIFERENCIAL DEL EXTREMO 3´ DEL TRASNCRIPTO PRIMARIO: generan un
transcripto primario que puede sar lugar a 2 clases de proteínas, aunque estas se diferencian solo por
ser una más larga que la otra.
CORTE Y EMPALMES EN LUGARES ALTERNATIVOS DEL TRANSCRIPTO PRIMARIO: la presencia de
intrones convierte al transcripto primario en una molécula que puede ser cortada y empalmada de
diferentes maneras y a raíz de ellos pueden crearse diversas clases de ARNm.
CONTROL DE LA SALIDA DE LOS ARNm al CITOSOL: los ARNm pasan al citoplasma porque son
previamente degradados en el nucleo o porque es impedido si pasaje por los poros de la envoltura
nuclear.
ARN RIBOSOMICO 45s
El transcripto primario del ARNr 45s tiene lugar en el núcleo y comienza una serie de
cortes para eliminar las secuencias espaciadoras y hacer que los ARNr 28s , 18s y 5,8s que
como unidades independientes
El procesamiento del ARNr 45s incluye la formación de las 2 subunidades del ribosoma:
SUBUNIDAD MAYOR: cataliza la unión peptidica de los aminoácidos.
SUBUNIDAD MENOR: aloja los ARNm sobre el cual se acomodan los ARNt para que puedan
unirse los aminoácidos que transportan.
Una vez sintetizado el ARNr 5s ingresa al núcleo y se incorpora a la subunidad mayor.
ARN DE TRANSFERENCIA (ARNt)
ARN pequeños
Los ARNt son moléculas "adaptadoras" ya que interactúan por un lado con la cadena
polinucleotídica (ARNm) y por el otro con los aminoácidos que formarán parte de la cadena
polipeptídica, así alinean a los aminoácidos siguiendo el orden de los codones del ARNm
Su procesamiento incluye la remoción de un intron.
Los ARNt contiene secuencias de nucleótidos complementarias que se aparean entre sí.
El procesamiento culmina con el reemplazo del trinucleotido AAA por el trinucleotido CCA.
Forman complejos junto a proteínas específicas.
ARNpn:
Se localiza en el nucleo.
Participa en el procesamiento de los ARNm.
Forman el espliceosoma
ARNpc:
Se localiza en el citoplasma.
Se asocian con proteínas diferentes, lo que da lugar al complejo PRS.
Traducción del ARNm
La síntesis proteica consiste en la traducción de la información codificada en la secuencia
de nucleotidos de ARNm , en la secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptida.
La síntesis se lleva a cabo en los RIBOSOMAS.
SINTESIS DE PROTEINAS
Tiene 4 sitios importantes:
SITIO DONDE SE COLOCA EL ARNm
SITIO A
SITIO P
SITIO E
La síntesis proteica incluye las siguientes etapas:
1. ACTIVACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS O AMINOACILACIÓN
2. TRADUCCIÓN DEL ARNm
Activación de los aminoácidos
Antes de la traducción cada ARNt se engancha a su aminoácido específico.
Esta reacción de aminoacilación es catalizada por las enzimas aminoacil ARNt sintetasas.
El proceso de aminoacilación ocurre en dos etapas:
-En la primera fase se utiliza la energía de la hidrólisis del ATP para unir cada aminoácido a
un AMP, con un enlace de alta energía. Esta reacción da origen a un complejo intermediario
denominado aminoacil- AMP:
-Sin abandonar la enzima, se transfiere el aminoácido del complejo aminoacil-AMP al ARNt
específico, con lo cual se origina la molécula final: AMINOACIL –ARNt
La activación de los aminoácidos tiene dos funciones:
1- Proporcionar el primer paso en la traducción del mensaje genético a una secuencia de
aminoácidos
2- Activar al aminoácido antes de incorporarlo a la proteína.
Traducción
El mecanismo por el cual se traduce el mensaje del ARNm puede describirse en tres etapas: ·
Iniciación ·
Elongación
Terminación
En todas las etapas se requiere la presencia de un complejo sistema de proteínas citoplasmáticas
conocidas como:
Factores de iniciación,
Factores de elongación
Factores de terminación
INICIACION
Este complejo está compuesto por una molécula de ARNm, una subunidad mayor, una subunidad
menor, el ARNt y factores proteicos de iniciación (IF).
1- El aminoacil~ARNt iniciador se une a la subunidad menor, con gasto de GTP.
2- El ARNm se acopla a la subunidad menor, para lo cual debe ser previamente reconocida la cap
y los nucleótidos contiguos en el extremo 5' del mensaje. 3. La subunidad menor se desliza
sobre el ARNm hasta localizar al codón de iniciación AUG.
3- Una vez localizado y acoplado el anticodón al codón AUG del mensaje. se acopla la subunidad
mayor, quedando el aminoacil ~ARNt iniciador en el sitio P del ribosoma.
Este documento contiene más páginas...
Descargar Completo
parteb.pdf
Estamos procesando este archivo...
Lamentablemente la previsualización de este archivo no está disponible. De todas maneras puedes descargarlo y ver si te es útil.
Descargar
Estamos procesando este archivo...
Lamentablemente la previsualización de este archivo no está disponible. De todas maneras puedes descargarlo y ver si te es útil.