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Genética molecular II
Síntesis de proteínas
El código genético
-Universal
-Degenerado
-Sin imperfecciones
-Sin solapamientos
ARNm
(A , G, C, U)
?
aa – aa –aa –aa –aa – aa- aa
Proteína (20 aa distintos)
¿De cuántas letras debe constar cada palabra del lenguaje genético
si necesitamos como mínimo 20 palabras (aminoácidos)?
Si cada palabra: 1 letra. Se formarán 41 = 4 palabras
Si “
“ : 2 letras. Se formarán 42 = 16 palabras
Si “
“ : 3 letras. Se “
43 = 64 palabras
Conclusiónes:
•Cada triplete de bases del ADN codifica la información correspondiente a
un aminoácido.
•Varios tripletes codifican para un mismo aminoácido.
•Tripletes: UAA,UGA, UAG. Final de traducción. No codifican para ningún aa.
•Triplete AUG. Inicio de traducción. (Metionina)
•El conjunto de los 64 tripletes: CÓDIGO GENÉTICO.
Existen 3 tripletes “sin sentido”: UAA, UAG y UGA. Indican el fin de la síntesis.
Existe 1 triplete de inicio (met): AUG. Indica el inicio de la síntesis.
UAA
UAG
UGA
AUG
Iniciación
Terminación
Ej. ¿Qué aminoácido está codificado
por el codón GAC?
Características del código genético
UNIVERSAL
DEGENERADO
Compartido por todos los organismos
conocidos incluso los virus.
A excepción de la metionina y el triptófano, un
aminoácido está codificado por más de un codón.
El código ha tenido un solo origen evolutivo.
Esto es una ventaja ante las mutaciones.
Existen excepciones en las mitocondrias y
algunos protozoos.
CARECE DE SOLAPAMIENTO
Los tripletes se disponen de manera lineal
y continua, sin espacios entre ellos y sin
compartir bases nitrogenadas
SIN IMPERFECCIÓN
Cada codón solo codifica a un aminoácido.
Posibilidad de solapamiento
Met
Gli
Tre
His
Ala
Met
Codones de iniciación
Fen
Leu
Ala
Leu
Solapamiento
Pro
LA TRADUCCIÓN. Biosíntesis de proteínas.
Proceso mediante el cual se sintetizan proteínas a partir del
ARNm.
Intervienen: aa, ARNt, ARNr, ARNm, enzimas, factores
proteicos, ATP.
Etapas: - Activación del aminoácido.
- Traducción: iniciación, elongación y terminación.
- Asociación: varias cadenas y grupos prostéticos
para formar la proteína.
Activación de los aminoácidos
Unión en presencia de ATP, del grupo –COOH del aa y el radical –OH del extremo 3´del ARNt.
3´
5´
ACTIVACIÓN DEL AMINOÁCIDO
aa´ + ATP
Aminoacil-ARNtsintetasa
aa´-AMP + PPi
ARNt
Aminoacil-ARNtsintetasa
aa´-ARNt + AMP
ARN t
TRADUCCIÓN
1. Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el ARNm se
desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les une entonces el
complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el
anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met); complejo de iniciación. Se une la subunidad mayor
del ribosoma, quedando el ARNt inicial en el sitio P.
Subunidad menor del ribosoma
5’
P
A
AAAAAAAAAAA 3’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
UAC
Anticodón
Codón
ARNt
ARNm
Eucariotas: ARNm con
capucha (m-Gppp) y región
líder (no se traduce)
Procariotas: ARNm no
maduración. Se traduce antes
de finalizar su síntesis.
(i)
1er aminoácido
2. Elongación
Elongación I: El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa frente al
codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln
se le llama región aminoacil (A).
Subunidad menor del ribosoma
P
A
AAAAAAAAAAA 3’
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
UAC GUU
REQUIERE: - Energía (GTP)
- Factores de elongación.
(i)
Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la
metionina (Met) y el
grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln). Unión catalizada por la enzima
peptidil-transferasa.
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
UAC GUU
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera. Se produce la
translocación ribosomal, se desplaza hasta el siguiente codon de la cadena del ARNm.
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GUU
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la
región peptidil (P) del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la
entrada del complejo ARNt-aa3
P
A
ARNm
AAAAAAAAAAA
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GUU
3’
Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo
ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys).
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GUU ACG
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina)
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GUU ACG
a la cisteína (Cys).
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu).
Translocación ribosomal.
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
ACG
(i)
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-GluMet en la región peptidil del ribosoma.
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
ACG
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina.
P
A
ARNm
AAAAAAAAAAA 3’
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
ACG
AAU
Leu
Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A).
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
AC G AAU
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación
del ARNt de la cisteína. El ARNm se desplaza a la 5ª posición
ARNm
P
A
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
AAU
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación XII: Entrada del ARNt del 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg).
ARNm
P
A
5’
AAAAAAAAAAA 3’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
AAU
GCU
Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina
(Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª
posición, se trata del un codón de finalización o de stop.
ARNm
P
A
5’
AAAAAAAAAAA 3’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GCU
Arg-Leu-Cys-Gln-Met
3. Finalización : Tres codones de terminación: UAG, UAA y UGA. Liberación del péptido o
proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm.
ARNm
P
A
5’
AAAAAAAAAAA 3’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GCU
Arg-Leu-Cys-Gln-Met
Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma.
ARNm
AAAAAAAAAAA 3’
5’
A U G C A A U G C U U A C GA U A G
(i)
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf
Asociación de varias cadenas polipeptídicas.
-La cadena polipeptídica adopta una estructura secundaria y terciaria
mediante puentes de hidrógeno y enlaces disulfuro.
- En algunos casos necesitan eliminar algunos aa para ser activas.
- En otros casos necesitan asociarse a iones o a coenzimas.
-Algunas proteínas están constituidas por varias cadenas polipeptídicas o
subunidades.
Polirribosoma
DIFERENCIAS ENTRE EUCARIOTAS Y
PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
- Cada ARNm contiene un
único gen. Monocistrónicos.
PROCARIOTAS
- Contienen información de
varios genes. Policistrónicos.
(Cistrón: gen como unidad
funcional)
- Sólo se traduce un polipéptido - Al finalizar la traducción del
primer gen, el ribosoma
de una cadena de ARNm dada.
continúa con el siguiente,
después de la disociación.