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BOLILLA 11: Metabolismo del DNA. Replicación. DNA-polimerasas.
Fases de la replicación: inicio, elongación y terminación. Reparación
del DNA. Metabolismo del RNA. Transcripción. Inicio. RNApolimerasas. Terminación de la síntesis. Maduración del RNA.
Transcriptasa inversa.
BOLILLA 12: Síntesis de Proteínas. Código genético. Características
generales. Ribosomas. RNA transferencial.
Aminoacil-tRNA sintetasa. Fases de la síntesis de proteínas:
activación, inicio, elongación, terminación y maduración. Polisomas.
Destino de las proteínas.
METABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLEICOS
GEN: es la UNIDAD DE INFORMACIÓN, es el segmento de ADN que codifica
la información necesaria para producir un producto biológico funcional,
como péptido, proteína o ARN.
ATGCCAGGCCCCCCACCAGCCACGTTGGGGCAGCCCCCACAGCTCCCGGCCTTCGGGCCAAGGTGTCGGGGTGCGTCTCCTGG
CCCATCAATACAGATTACATATTTATATCAATCGCGGGCTCTGAGGGCGCCCTCGGAGAGCGGCCCCGCGCCTACGAAACCAA
ACTGGGAGTGGTCGCGCGGAAACTCTGGCTCGGGATTGGCTGCGGGCGCCCGCCGCGGTGCGGGGGGATTGCTAATCGTATTC
AGCATGTTTTGCACAAGAAATGTCAGCCAGAAAGGGCTATCTGCTCCCTTCGCCAAATTATCCCACAACAATGTCATGCTCGG
AGAGCCCCGCCGCGAACTCTTTTTTGGTCGACTCGCTCATCAGCTCGGGCAGAGGCGAGGCAGGCGGCGGTGGTGGTGGCGCG
GGGGGCGGCGGCGGTGGCGGTTACTACGCCCACGGCGGGGTCTACCTGCCGCCCGCCGCCGACCTGCCATACGGGCTGCAGA
GCTGCGGGCTCTTCCCCACGCTGGGCGGCAAGCGCAATGAGGCAGCGTCGCCGGGCAGCGGTGGCGGTGGCGGGGGTCTAGG
TCCCGGGGCGCACGGCTACGGGCCCTCGCCCATAGACCTGTGGCTAGACGCGCCCCGGTCTTGCCGGATGGAGCCGCCTGACG
GGCCGCCGCCGCCGCCCCAGCAGCAGCCGCCGCCCCCGCCGCAACCACCCCAGCCAGCGCCGCAGGCCACCTCGTGCTCTTTC
GCGCAGAACATCAAAGAAGAGAGCTCCTACTGCCTCTACGACTCGGCGGACAAATGCCCCAAAGTCTCGGCCACCGCCGCCG
AACTGGCTCCCTTCCCGCGGGGCCCGCCGCCCGACGGCTGCGCCCTGGGCACCTCCAGCGGGGTGCCAGTGCCTGGCTACTTC
CGCCTTTCTCAGGCCTACGGCACCGCCAAGGGCTATGGCAGCGGCGGCGGCGGCGCGCAGCAACTCGGGGCTGGCCCGTTCCC
CGCGCAGCCCCCGGGGCGCGGTTTCGATCTCCCGCCCGCGCTAGCCTCCGGCTCGGCCGATGCGGCCCGGAAGGAGCGAGCCC
TCGATTCGCCGCCGCCCCCCACGCTGGCTTGCGGCAGCGGCGGGGGCTCGCAGGGCGACGAGGAGGCGCACGCGTCGTCCTCG
GCCGCGGAGGAGCTCTCCCCGGCCCCTTCCGAGAGCAGCAAAGCCTCGCCGGAGAAGGATTCCCTGGGTAAGCAGGGCTGCA
GAGGGCTGCAGTCAGGCGGGCAGACAGGCAGACACAAGGAGGAGAAGGATCAGAAAACTAGGAGCCCGCGCAGCAGCCGGC
CGGCCTTGGCCCAAGCTGCAGGCAGGCTGACCTTGTGAACTTGCTTTTTAATATTTGGGCGTGGGGGCGCAGTAAAATTCATGT
CCGGCTTAGCGCCCCACAGCAAGACGTCCTCGGCGCTGGCCTCAGCTCCCCCTGACTAGGGACGAGGACACCAGCGAGCAGGC
CCCCTCCTGTGCGCTCTTTCCTGTGGCCGGGAGGACCCAGAGCCCTGGTCCCTGCCCAGCCTGCGCGGCGCGGCCCACGCGGG
GGGAGGGGGAGGGAGGGAAAGTAGCTCGCCCGCAGATAGCGCGGATGTTTGTAAGGCATCCAAAATAAGCAGCCGCCAGCG
CCAATAAATAAGCCCATTAACCGGCGAAGTTCGAGTGTACGATCCCCCATGCTTTTTTCAAAGTTGCTGAGGGGCGGGAATCT
TCGTGGCGGGAAGAAGAAAAGGCAAATCCGGCCTGGAAGCGGGGGGCCCTGAGCTGAGAGCCAGAGAAGGGCCATTTCCCTT
CCCCTGGACCTCGGAATCGCCCAGCTATGTATCCTGGCTCCTGGAGAAACTTGAGGGAGGGCCCTTGACCCCCGAATCGGTTTT
TCCTGCCTTCCCCATTGGACCAATGATGCCCTTCTTTCTCCCCTTATCGAGTCTTGGGCAATCAGGGCCCTGGGGTGAGACAGC
CAAGCTGCCTGGCCCATCTTCCAAGTAAGCACCCCGCGCTCCTAGCCTGGGGGCTACAGGAAATGCTTGTCTGCCATATGGCA
AGAGGCAAAGAAAAGCGTTAAGTTCAAGATGTACAGCCTGCCCTCCCAGGCTCACAGCCAACTTTAATTTTTCCTGATGAATC
TCCAGGCGAC
GEN
Cromosomas
Genoma
Individuo
Replicación
ADN
Transcripción
DOGMA CENTRAL
DE LA GENETICA
ARN
Traducción
Péptido o proteína
CODÓN
 El concepto: UN GEN-UNA CADENA
POLIPEPTÍDICA se fue actualizando
 Hoy se conoce que no todos los genes se
expresan finalmente como proteínas
 Algunos codifican diferentes clases de ARN
(como rARN y tARN)  GENES
ESTRUCTURALES
 Otros poseen función reguladora  GENES
REGULADORES
 Estos últimos contienen señales que permiten
identificar el comienzo y el final de los genes
estructurales
 O bien participan tanto en la activación como
en la desactivación de la transcripción de
genes estructurales.
 La mayoría de los genes se encuentran
formando parte de los cromosomas nucleares.
 Las mitocondrias y los cloroplastos también
poseen pequeñas cantidades de ADN y genes,
que codifican para tARN y rARN
mitocondriales y para un pequeño número de
proteínas mitocondriales y cloroplásticas.
Niveles de Organización del ADN
Disposición del ADN en los cromosomas
Fragmento de ADN
en doble hélice
Cromatina enrrollada
sobre histonas
Cromatina
empaquetada
en nucleosomas
Fragmento de
cromosoma
extendido
Fragmento de
cromosoma
condensado
Cromosoma
Cada molécula de ADN se encuentra
empaquetada en los cromosomas en una
longitud 10.000 veces menor.
Ácidos Nucleicos:
Estructura molecular del ADN
Acido desoxirribonucleico (ADN)
1953. Watson, Crick y Wilkins
Representación esquemática de
la estructura helicoidal del ADN
Esqueleto
Azúcar-Fosfato
Esqueleto
Azúcar-Fosfato
Pares de Bases
3’
OH
5’ 3’
5’
F
A
T
Az
Az
F
Uniones Puente
Hidrógeno
F
G
C
Az
Az
F
F
G
Az
Az
Uniones Puente
Hidrógeno
3’ 5’
F
- a-hélice con giro a la derecha.
- Cadenas complementarias y
antiparalelas.
- Desoxinucleótidos de A, T, G, y C.
- G-C 50% más fuerte que A-T.
C
A
T
F
Az
Az
F
F
G
C
Az
Az
3’
HO
Nucleótido
F
5’
El Código genético esta dado por la secuencia de las bases
REPLICACIÓN
Proceso de Replicación del ADN
ADN de doble cadena
original
Producto
intermediario en la
replicación
semiconservativa
Dos moléculas de
ADN de doble
cadena hijas
CARACTERISTICAS GENERALES DE LA
REPLICACION
- Semiconservadora.
- Dirección 5’→ 3’.
- Hebras antiparalelas: rezagada y continua.
- Se lleva a cabo en el núcleo y mitocondrias de
células animales y en cloroplastos de células
vegetales.
DNA POLIMERASAS (I,II, III)
La polimerización del ADN debe cumplir con dos requisitos:
1) Todas las polimerasas requieren un cadena molde de ADN
2) Según las reglas de apareamiento de bases: guanina (G) se une con
citosina (C) y adenina (A) se une a timina (T).
3) Se requiere un cebador. El cebador es un segmento de secuencia
complementaria a la hebra molde, de unos pocos nucleótidos y con un
grupo -OH en posición 3´ al que se pueden añadir nucleótidos. Dicho
extremo 3´ se denomina extremo cebador.
El mecanismo de replicación o síntesis de ADN sería el siguiente:
 1)- Para tener acceso a las cadenas de ADN que servirán de molde, éstas deben
separarse, esto se consigue por medio de enzimas denominadas HELICASAS.
 Estas enzimas se trasladan a lo largo del ADN y separan las cadenas
requiriendo ATP.
 2)- La separación de las cadenas genera tensiones en la estructura helicoidal
del ADN, que se eliminan por acción de las TOPOISOMERASAS.
 3)- Las cadenas separadas se estabilizan por medio de las PROTEÍNAS DE
UNIÓN AL ADN.
 4)- Para que las polimerasas puedan actuar, deben estar presentes los
CEBADORES.
 Estos son fragmentos cortos de ARN, sintetizados por las PRIMASAS que
deben estar unidas al ADN antes que las ADN polimerasas comiencen la
síntesis.
 5)- Los cebadores, son eliminados al término de la replicación por la ADN
polimerasa I y reemplazados por ADN (dNTP). Después que esto sucede,
quedan puntos donde el enlace fosfodiéster no se ha constituido.
 Estos cortes son sellados por enzimas llamadas ADN LIGASAS.
Sistema ADN replicasa o Replisoma
• Cada una de las hebras del ADN bicatenario sirve de molde para la síntesis
de una cadena nueva
• Por lo tanto, las moléculas nuevas de ADN estarán constituidas por una
cadena nueva y una vieja
• De allí que este proceso se defina como REPLICACIÓN
SEMICONSERVADORA
ADN Polimerasa
Cadena adelantada
Topoisomerasa
Helicasa
Cebador
Fragmentos de
Okazaki
ADN Polimerasa
proteínas
de unión
al ADN
Complejo de reconocimiento
del origen (ORC)
Representación esquemática de la replicación del ADN
1-Iniciación. Desenrollamiento de la
doble hélice por acción de la HELICASA,
separación de las hebras y síntesis de la
nueva cadena conductora en dirección
5’---3’, por la POLIMERASA III .
3’
5’
5’
3’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
2-Iniciación. Síntesis del ARN
cebador por la PRIMASA.
5’
3’
3’
5’
ARN
cebador
3-Elongación. Síntesis de la cadena
retardada
corta
(fragmento
de
Okazaki) por acción de la Polimerasa
III a partir del ARN cebador.
3’
5’
5’
3’
3’
Fragmento de
Okazaki
4-Elongación. Eliminación del ARN
cebador por la POLIMERASA I y unión del
fragmento de Okazaki al ADN de la
cadena retardada sintetizada previamente
mediante la ADN LIGASA.
3’
5’
5’
3’
5’
3’
5’
5’
3’
o 5-Elongación. La continuación
de la
síntesis de la hebra conductora,
expone otra zona de cadena única
en la mólecula original para la
síntesis de un nuevo fragmento de
Okazaki de la hebra retardada,
repitiéndose el proceso hasta la
replicación de toda la molécula de
ADN original.
5’
3’
3’
5’
6-Terminación. la horquilla de
Fragmento de replicación se encuentra en una
determinada región con múltiples
Okazaki
copias de una secuencia de bases
llamadas Ter (por terminal). Allí la
horquilla de replicación se detiene
y culmina la replicación.
Reparación del ADN
• Una célula generalmente posee una, o a lo sumo dos, copias de ADN
genómico.
• Mientras que las proteínas y el ARN son reemplazados rápidamente si
son dañados, (usando la información contenida en el ADN), éste es
prácticamente irreemplazable.
• El mantenimiento de la información contenida en el ADN es vital y
requiere que cada célula mantenga un complicado sistema de
reparación.
• El ADN puede ser dañado por diversos agentes ambientales o por
procesos espontáneos.
• Una lesión no reparada del ADN, puede transmitirse a generaciones
futuras y se denomina, en general, mutación.
• La presencia de defectos en genes que codifican las enzimas de
reparación del ADN tienen graves efectos.
• Una célula típica de mamífero suele acumular varios miles de
lesiones a lo largo de cada día, pero gracias a los mecanismos de
reparación, menos de 1 lesión sobre cada 1000, se transforma en
una mutación.
• La cantidad y diversidad de los sistemas de reparación del ADN
refleja la importancia del proceso para asegurar la supervivencia
de las células.
• La reparación del ADN es posible en gran parte a que está
constituido por dos cadenas complementarias y, por lo tanto,
siguiendo las instrucciones del molde en la cadena
complementaria no dañada, es posible reparar de manera precisa
la lesión del ADN en la otra cadena.
• Como detalle importante cabe señalar que la reparación del ADN
es energéticamente muy costosa.
• El primer agente de control de calidad es la ADN
polimerasa d.
• Hay otras polimerasas g y e que tiene actividad
exonucleasa (3’- 5’), que les permite eliminar la última
base incorporada si no esta correctamente apareada.
• Agentes que producen lesiones  agentes físicos y
químicos  luz UV: forma enlaces covalentes entre T,
bloqueando la replicación. (Radicales libres, radiación)
• Mecanismos de reparación: a) errores de apareamiento, b)
escisión de base, c) escisión de nucleótidos, d) ruptura de
las 2 cadenas.
• Participan:
- endo y exonucleasas.
- incorporación de las bases o nucleótidos correctos
- unión de los trozos nuevos por la ligasa.
Fases del Ciclo Celular en células eucariotas
Acido Ribonucleico (ARN)
• La transferencia de la información genética exige la síntesis de una molécula
de ácido ribonucleico (ARN), transcripta a partir de un molde de ADN, por
una ARN polimerasa.
• A primera vista, parece ser una molécula similar, pero presenta algunas
características que la distinguen del ADN:
1) un –OH en el C2 de ribosa,
2) sustitución de timina por uracilo,
3) la molécula está constituida por una única hebra y
4) éstas moléculas se pliegan sobre sí mismas dando lugar a una
diversidad estructural más amplia que la observada para el ADN.
• El ARN es la única molécula conocida que tiene funciones tanto informativas
como catalíticas.
• Con la excepción de ciertos ARN virales, todas las moléculas de ARN se
forman a partir de información almacenada en el ADN.
• En un proceso denominado TRANSCRIPCIÓN, la información contenida en un
segmento del ADN de doble cadena pasa a una cadena de ARN con una
secuencia de bases complementarias a las de la hebra del ADN.
• Una molécula de ARN recién sintetizada se denomina
TRANSCRIPTO PRIMARIO.
• Un transcripto primario de ARNm contiene la secuencia presente
en un gen.
• En ella hay fragmentos codificantes (EXONES) y no codificantes
(INTRONES).
Existen tres clases principales de ARN:
-el ARN MENSAJERO (ARNm), codifica la secuencia de
aminoácidos de uno o más polipéptidos especificados por un gen o
por un conjunto de genes. (ARN polimerasa II)
-el ARN DE TRANSFERENCIA (tARN), que actúa como un
adaptador, lee la información contenida en el ARNm y transfiere el
aminoácido adecuado a la cadena polipeptídica en formación durante
la síntesis proteica. (ARN polimerasa III)
-el ARN RIBOSÓMICO (rARN) está asociado con proteínas
formando el ribosoma. (ARN polimerasa I)
Existen además otros ARN especializados que poseen funciones
reguladoras o catalíticas.
TRANSCRIPCIÓN
-Es similar a la
replicación del ADN
desde el punto de
vista químico, por la
polaridad y el empleo
de una hebra molde.
Splicing espliciosoma
-También presenta
fases de iniciación,
elongación y
terminación.
-Las diferencias
residen en que la
transcripción no
requiere de cebador,
afecta sólo a cortos
segmentos de una
molécula de ADN y
sólo una de las
cadenas sirve de
molde.
Factores de transcripción:
• Se unen al ADN y a la ARN polimerasa
• Ubican a la polimerasa en la posición correcta en el
promotor
• Colaboran en la separación de las 2 hebras
• Promueven la iniciación de la transcripción.
Secuencia de
inicio:
Promotor
7-metil-guanosina
Transcripción y traducción de un gen
eucariota
5'UTR
3'UTR
Exon 1
preARNm:
Intron 1
Exon 2
Exon 3
Intron 2
AUG
UAA
Corte y empalme
5´ CAP
Poliadenilación
polyA
UAA AAAAAAAAA
AUG
ARNm:
Traducción
proteína
MPLTW
MPLTW
..............GFL
..............PJC
Modificaciones posttraduccionales
MPLTW
..............LAC