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SINTESIS PROTEICA
TRANSCRIPCION
Y TRADUCCION
Síntesis Proteica
 Involucra dos etapas:
 La transcripción del gen (ADN)
 La traducción del ARN
Proceso por el cual un gene codifica para una proteína: Expresión
génica
 El ADN como tal sólo dicta el orden de los aminoácidos de la
nueva proteína, pero no es usado como machote o plantilla
para este proceso.
Transcripción
 ARN polimerasa se une a una secuencia de ADN de
20-200 pb (promotor) y luego inicia la transcripción
 Forma un ARN mensajero, cuyo orden lineal está
determinado por el orden lineal en el ADN
 Diferencia entre ADN polim. y ARN polim: última es
capaz de iniciar el crecimiento de la cadena sin
necesidad de un iniciador
Transcripción
 ARN polimerasa
 Bacterias tienen sólo un tipo, con 6 cadenas polipeptídicas
 Las ARN polimerasas en E. Coli son capaces de iniciar la
transcripción solas, mientras que las de organismos
eucariotas necesitan de factores de iniciación.
 Eucariotas: son más grandes, más subunidades, forma
activa se llama holoenzima
Tipos de ARN polimerasas
 ARN polimerasa I: sintetiza el ARN de la subunidad
grande de los ribosomas.
 ARN polimerasa II : transcribe todos los genes que
codifican para proteínas.
 ARN polimerasa III: sintetiza el ARN de la subunidad
pequeña del ARN ribosomal 5S y todos los ARN de
transferencia.
Mecanismo de la transcripción
 Cuatro estados discretos:
 Reconocimiento del promotor
 Inicio de la cadena
 Extensión de la cadena
 Terminación
Mecanismo de la transcripción
 Reconocimiento del promotor
 Secuencias reconocidas, diferencias entre los promotores de
las polim I, II y III
 En bacterias: Una secuencia consenso (-35) y la otra a –10
(caja TATA) del sitio de iniciación
 La posición de las secuencias del promotor determina donde
comienza la síntesis de la ARN polim, una A o G es el primer
nuecleótido en el transcripto
 Eucariotas: Además de los promotores, también hay otras
secuencias de ADN = “enhancers” = intensificadores,
interactúan con el promotor para determinar el nivel de
transcripción
Mecanismo de la transcripción
 Inicio de la cadena
 Después de unirse al ADN, la ARN polim
“desnaturaliza” la doble hélice del ADN, causando
que la banda que se va a transcribir se separe de su
complementaria y que quede accesible a la polim.
para que inicie la síntesis de ARN en el sitio de inicio
de la transcripción (+1). Se incorpora el primer
nucleótido y la síntesis procede en la dirección 5´- 3´
Mecanismo de la transcripción
 Extensión de la cadena
 La ARN polim se mueve progresivamente a lo largo
de la hebra del ADN transcrita, agregando
nucleótidos a la cadena creciente de ARN. Cada gen
tiene solamente una hebra del ADN que se
transcribe y esta hebra varía de gen a gen a lo largo
de la molécula de ADN.
Mecanismo de la transcripción
 Terminación
 La ARN polim alcanza una secuencia de terminación
y tanto la recién sintetizada molécula de ARN como
la polim se liberan
 Particular secuencia de nucleótidos que es capaz de
plegarse sobre sí misma para formar un “hairpin
loop”. También es necesario una secuencia de U´s
en el extremo del “hairpin”.
Transcripción del ADN
 En mamíferos, sólo un 1% de la secuencia
de nucleótidos es transcrita en ARN
funcional.
 Sólo una porción del ARN transcrito (ARN
maduro) es enviado al citoplasma para la
traducción.
Procesamiento del ARN en eucariotas
 Dos eventos:
 Modificación de los extremos
 Corte de secuencias que no codifican
Procesamiento del ARN en eucariotas
 Modificación de los extremos
 Extremo 5´ se altera con la incorporación de
una guanosina modificada (7-metil guanosina)
 Este 5´ “cap” es necesario para que el ARNm
se una al ribosoma para comenzar la síntesis
de proteínas
Procesamiento del ARN en eucariotas
 Modificación de los extremos
 El extremo 3´ se modifica con la incorporación
de una secuencia poliadenilada (cola poli A) de
hasta 200 nucleótidos.
 Estabilidad al ARNm
Eliminación de un intrón del transcripto
primario
 Corte de secuencias que no codifican
(intrones) y unión de exónes: “splicing”
 Mayoría de intrones tienen secuencias
consenso:
 Extremo 5´: sitio donador
 Extremo 3´: sitio aceptor
Eliminación de un intrón del transcripto
primario
 “Splicing”
 El 2´-OH de una A del intrón (cerca del aceptor) ataca
el fosfodiester de la G del intrón en el sitio donador,
rompiendo la unión exón-intrón. Se forma un “loop” que
se conecta al resto del intrón
 El 3´ de la G del exón en el sitio donador ataca el
fosfodiéster de la G del exón en el sito aceptor, libera el
intrón y une a los exones
 El “loop” se libera y se degrada rápidamente en
nucleótidos por la nucleasas
Procesamiento del ARN en eucariotas
 Ocurre en los “spliceosomes”
 Partículas abundantes compuestas de proteínas y
varias moléculas de ARN especializadas (snRNPs)
 5 tipos de snRNPs: U1, U2, U4, U5 y U6)
 Se requieren por lo menos 100 “spliceosomes” para el
“splicing”
Intrones
 También presentes en algunos genes de
organelas
 Mecanismo de remoción difiere del nuclear, ya que las
mit. no contienen “spliceosomes”
 El intrón contiene una secuencia que codifica para una
proteína que participa en la remoción del intrón que codifica
para ella
 En Tetrahymena: Auto-splicing, ya que el ARN precursor crea
su propio ARN splicing. Primer ejemplo de que una molécula
de ARN puede funcionar como enzima para catalizar una
reacción química: ribozimas.
Transcripción, cont.
 ARN polimerasa contiene 4 diferentes
subunidades.
 La subunidad sigma tiene el papel específico de
iniciación (permite hallar el promotor).
 Luego de 8 nucleótidos se disocia y entran otros
factores de elongación y terminación que se
unen a la enzima.
ADN vs ARN
 El ARN se diferencia del ADN en:
 Es una molécula simple banda (no doble hélice).
 Posee como azúcar una ribosa.
 Una de las pirimidinas es uracilo y no timina. Pero
puede forma puentes de hidrógeno al igual que la
timina con la adenina.
ESTRUCTURA Y FUNCION DE LOS
DIFERENTES TIPOS DE ARN
 Hay diferentes clases de ARN: ARNm, ARNt, ARNr,
principalmente.
 Moléculas ARN en E. Coli / por bacteria:
Tipo
ARNr
% de ARN
80
ARNt
ARNm
15
5
Coeficiente S
PM
N° nucleótidos
23
1.2x106
3700
16
0.55x106
1700
5
3.6x104
1700
4
2.5x104
75
Heterogéneo
Varía
TRADUCCIÓN
 Procariotas: Todos los componentes están
presentes en la célula
 Eucariotas: Localizados en el citoplasma,
mitocondria y cloroplastos
 ARNm se une a un ribosoma. ARNts
aminoacilados se incorporan uno por uno, en
este ribosoma. Se forman enlaces peptídicos
entre los aa.
TRADUCCIÓN
 Durante este proceso intervienen:
 ARNm:
1. Es necesario para unir las subunidades del
ribosoma.
2. Contiene la secuencia codificante que determinará
la secuencia de aa en la cadena polipeptídica.
 ARNt, el cual se acopla al ARNm. Traen consigo
TRADUCCIÓN
 Durante este proceso intervienen:
 Ribosomas: Partículas donde ocurre la síntesis de
proteínas. Se mueven a lo largo de un ARNm y
alínean sucesivos ARNt. Compuestas por dos
subunidades: pequeña = 40S y grande = 60S.
 Aminoacil ARNt sintetasas: catalizan la adición de
cada aa a un ARNt específico
 Factores de iniciación, extensión y de liberación
Traducción, cont.
 La información genética que dicta la secuencia de
a.a. esta dada por los codones => los cuales son
tripletas de nucleótidos que se encuentran en el
ARNm.
 Se unen a un grupo particular de tres nucleótidos
adyacentes en el ARNt (anticodones)
Esquema Simplificado de la Traducción
El Proceso de Traducción del ARNm
 Involucra aproximadamente la interacción de 100
tipos de macromoléculas, así como numerosos
factores.
 Antes de que se de la traducción, el a.a. debe
haberse unido un ARNt, por medio de enlaces
covalentes.
 El complejo resultante es una: aminoacil-ARNt.
 Además, los ribosomas deben unirse al ARNm.
Anticodón
El Proceso de Traducción del ARNm
 En los Ribosomas se reúnen todos los
componentes del aparato de traducción.
Esta compuesto de 2 subunidades, la menor
contiene 21 proteínas y 1 molécula de ARN.
La mayor 35 proteínas y 2 moléculas de
ARN.
 Los ribosomas tienen una función estructural
Traducción cont.
 En el sitio A, se une el aminoacil-ARNt.
 El aminoacil-ARNt se une primero al sitio A, luego
que el a.a. que porta ha formado un enlace
polipeptídico con el a.a. anterior, este ARNt se
desplaza al sitio P del ribosoma. Deja así el sitio A
libre.
 La Traducción como tal involucra tres pasos:
 1) Iniciación
2)Alargamiento
3)Terminación
Traducción cont.
 Iniciación: Factores de iniciación se unen al extremo 5’ (cap)
del ARNm. El ARNt met se incorpora al igual que la subunidad
pequeña del ribosoma junto con algunos factores de
alargamiento. Se forma el complejo de iniciación.
 El complejo de iniciación se mueve a lo largo del ARNm en la
dirección 3´, buscando la tripleta AUG, que es reconocido
como el codón de iniciación, inicia la síntesis del polipéptido.
Los factores de iniciación se liberan y se incorpora la
subunidad grande del ribosoma, que comprende tres sitios de
unión para las moléculas de ARNt
 Sitios E (salida), P (peptidil), A (aminoacil)
 ARNt metionina se encuentra en el sitio P
Traducción cont.
 Alargamiento o extensión : Consiste de tres
procesos:
 1. Poner cada ARNt aminoacilado en línea
 2. Formación del nuevo enlace peptídico para alargar el
polipéptido
 3. Movimiento del ribosoma al próximo codón a lo largo del
ARNm
 Próximo ARNt aminoacilado viene al sitio A, requiere la
hidrólisis de GTP a GDP y de varios factores de
alargamiento
Traducción cont.
 Alargamiento o extensión :
 Lleno el sitio A, una peptidil transferasa cataliza la reacción
para unir la metionina con el grupo amino del segundo aa
formando el primer enlace peptídico.
 Translocación, movimiento del ribosoma hacia el siguiente
codón a lo largo del ARNm. Hidrólisis de GTP a GDP
produce la energía para cambiar los ARNt de los sitios P y
A a los sitios E y P.
 Se repite el proceso para el siguiente codón hasta que
aparezca un codón de terminación.
 En eucariotas se sintetiza una cadena polipeptídica a una
tasa de 15 aa por segundo
Traducción cont.
 En el proceso el ARNt unido a P libera su a.a. y se une al
aminoacil-ARNt en el sitio A. Luego se libera el ARNt del sitio
P, y se trasloca hacia P aminoacil-ARNt
 Terminación: La síntesis de la cadena polipeptídica se termina
cuando se reconoce uno de los codones de terminación (UAA,
UGA o UAG), los cuales son señales de alto que no codifican
para ningún a.a.
 Cuando aparecen estos codones, la hidrólisis de GTP provee
la energía para romper el polipéptido del ARNt
 Unos factores de liberación disocian los ribosomas del ARNm.
Luego, se separan las dos subunidades, que pueden reciclarse
para iniciar la traducción de otro ARNm.
 Eucariotas tienen sólo un factor de liberación que reconoce los
tres codones de terminación
Traducción cont.
 Hay muchos ribosomas sobre un mismo ARNm =>
polisomas.
 Un único ARNm puede ser traducido simultáneamente
por varios ribosomas
 Un ARNm puede contener un ribosoma cada 80
nucleótidos
Síntesis de proteínas
El Genoma Eucariótico
 Existen varios cromosomas.
 No son circulares. Son lineales.
 Hay gran cantidad de secuencias no codificantes
entre genes y dentro de genes (intrones).
 Estas secuencias no codificantes poseen varias
funciones. Ej: contribuyen a la regulación de la
expresión genética.
El Genoma Eucariótico
 Las regiones codificantes se conocen como exones.
 No hay presencia de plásmidos.
 Es importante señalar que las organelas conocidas
como mitocondrias y cloroplastos poseen un
material genético propio. Este es circular.
Nuestros Genes y sus Funciones
 Un gen es una secuencia de ADN, la cual es
capaz de transcribir un ARNm que pueda ser
traducido en un péptido o proteína.
 Se divide en intrones y exones. Donde los exones
son secuencias codificantes y los intrones son
regiones espaciadores con funciones variadas.
 Los genes poseen regiones reguladoras que
inducen su expresión o la reprimen.
Representación de un Gen Eucariota
Región Promotora
Exones
Intrones
Transcripción
Cap 5’
ARNm procesado
Traducción
Proteína
AAAAAA