Es necesario que haya mecanismo de regulación de la expresión génica,pues,sin ellos,las células producirían continuamente grandes cantidades de proteínas.La regulación de la síntesis proteica puede hacerse en la replicación,en la transcripción o en la traducción.
La regulación en procariotas:-
Jacob y Monod propusieron un modelo denominado operón para la regulación de la expresión génica en las bacterias.
Un operón es un conjunto de genes que codifican proteínas diferentes implicidas en procesos bioquímicos muy relacionados;por ejemplo,los enzimas que intervienen en una misma ruta metabólica,todos estos genes se localizan unos cerca de otros en el cromosomas.
La regulación de los genes,puede ser inducible o represibles.
-Inducible:la expresión de los genes está bloqueada salvo que en el medio esté presente una molécula determinada,llamada inductor,que la activa.
-Represibles:los genes se expresan salvo que una proteína represor(el represor)inhiba la transcripción.
Elementos que componen el modelo del operón son:
-Los genes estructurales(Gen 1,Gen 2...).Codifican la síntesis de las proteínas enzimáticas(E1,E2..),que participan en un determinado proceso bioquímico.
-El gen regulador(R).Codifican la síntesis de una proteína represora(llamada represor)y es el agente que controla materialmente la expresión.
-El promotor(P).Está próximo a los genes estructurales,y es la zona donde se une el enzima ARN-polimerasa y decide el inicio de la transcripción
-El operador(O).Es una secuencia de ADN reconocida por el represor que bloquea al operador e impide el avance de la ARN-polimerasa,con lo que la transcripción se interrumpe y se peroduce una represión génica(los genes no se expresan).
-El inductor:Sustrato o compuesto cuya presencia induce a la expresión de los genes.
-El operón lactosa:
El ejemplo de regulación de la expresión génica mejor conocido es del operón lactosa de la bacteria Escherichia coli.
La lactosa es un disacárido que E.coli puede usar como fuente de energía y de carbono,después de degradarse en glucosa y galactosa.El enzima que lleva a cabo la degradación es la beta-galactosidasa.La regulación tiene lugar de la manera siguiente:
●Si en el medio no hay lactosa (sin inductor).El operón está regulado por un gen regulador que codifica una proteína represora con dos lugares de unión.Uno bloquea al operador,y los génesis no se transcriben.
●Si en el medio hay lactosa (con inductor).La lactosa actúa como inductor y se une al segundo lugar de unión de la proteína represora,provocando un cambio en su conformación que no bloquea al operador,lo que permite la transcripción de los genes.
La regulación en eucariotas :
Tanto en los eucariotas como en los procariotas,el principal punto de regulación es el inconveniente de la transcripción .
Casi ninguno de los genes eucariotas se encuentra en grupos tipos operón.Sin embargo,cada gen eucaríotico tiene secuencia reguladoras específicas esenciales para la transcripción.
No obstante,las diferencias principales entre la regulación en los eucariotas con respecto a la regulación en los procariotas son:
●La activación de la transcripción en eucariotas está asociado con múltiples cambios en la estructura de la cromatina de la región que se va a transcribir.De hecho,la activación se produce por la unión del ADN a determinados factores de transcripción.
●Aunque existan elementos tanto de regulación positiva como negativa,predomina la regulación positiva.
●En eucariotas,hay una separación física entre transcripción,que se produce en el núcleo,y la traducción,que se lleva a cabo en el citoplasma.
Otra consecuencia de la regulación de la expresión de los genes en los organismos eucariotas pluricelulares que permitan a las células inviduales realizar funciones específicas y,a grupos de células,organizarse en tejidos,órganos,aparatos o sistemas.
sábado, 14 de enero de 2017
4.El Código Genético
El Código Genético
El código genético es la relación de correspondencia entre las bases nitrogenadas del ARNm y los aminoácido que codifican.
En condiciones normales,solo hay veinte aminoácido en las proteínas;por tanto,debe haber al menos veinte palabras codificadas en una cadena lineal simple de ADN.Está comprobado que la codificación de los veinte aminoácidos viene especificada por secuencia de tres nucleótidos,que reciben el nombre de triplete o codones.
Si la unidad de información fuera un nucleótido,el número de combinaciones posibles sería 4;si fuera dos nucleótidos,las combinaciones serían 4 elevado a 2=16;y solo a partir de tres(4 elevado a 3=64),el número de combinaciones posibles es superior a veinte.
Características del código genético:
El código genético tiene tres características:-
-Universalidad:-el código genético es universal,debido a que la correspondencia entre codones y aminoácido es la misma,independientemente del organismo estudiado.
Actualmente,se sabe que esto no es del todo cierto,ya que se han encontrado expeciones en las mitocondrias de los seres humanos y de otros mamíferos,y en ciertas bacterias.Por
tanto,lo correcto sería decir que el código genético es casi universal.
-Degeneración:-se entiende por degeneración el hecho de que un aminoácido esté codificado por más de un códon;hay hasta 6 codones diferentes para un determinado aminoácido;a los codones que codifican el mismo aminoácido se les llama codones sinónimos.
-Código no solapado:-la lectura del código se hace de tres en tres bases;es decir,es una lectura seguida,sin puntación y no comparten ninguna base nitrogenada.
Otras Características Del Código Genético:-
-El codón de incio:-El codón AUG es el único que codifican metionina.Además de incorporar este aminoácido a la cadena polipeptídica,actúa como codón de inicio en la mayoría de los casos(con mucha menos frecuencia aparecen codones de inicio ACG,CUG y GUG).
-El codón con sentido.-Solo 61 codones,los llamados codones con sentido,dirigen la incorporación de aminoácido a las proteínas.
-Los codones de terminación o <<stop>> o codones sin sentido:(no codifican aminoácidos).Son los codones UGA,UGA y UUA,que participan en la terminación.
El código genético es la relación de correspondencia entre las bases nitrogenadas del ARNm y los aminoácido que codifican.
En condiciones normales,solo hay veinte aminoácido en las proteínas;por tanto,debe haber al menos veinte palabras codificadas en una cadena lineal simple de ADN.Está comprobado que la codificación de los veinte aminoácidos viene especificada por secuencia de tres nucleótidos,que reciben el nombre de triplete o codones.
Si la unidad de información fuera un nucleótido,el número de combinaciones posibles sería 4;si fuera dos nucleótidos,las combinaciones serían 4 elevado a 2=16;y solo a partir de tres(4 elevado a 3=64),el número de combinaciones posibles es superior a veinte.
Características del código genético:
El código genético tiene tres características:-
-Universalidad:-el código genético es universal,debido a que la correspondencia entre codones y aminoácido es la misma,independientemente del organismo estudiado.
Actualmente,se sabe que esto no es del todo cierto,ya que se han encontrado expeciones en las mitocondrias de los seres humanos y de otros mamíferos,y en ciertas bacterias.Por
tanto,lo correcto sería decir que el código genético es casi universal.
-Degeneración:-se entiende por degeneración el hecho de que un aminoácido esté codificado por más de un códon;hay hasta 6 codones diferentes para un determinado aminoácido;a los codones que codifican el mismo aminoácido se les llama codones sinónimos.
-Código no solapado:-la lectura del código se hace de tres en tres bases;es decir,es una lectura seguida,sin puntación y no comparten ninguna base nitrogenada.
Otras Características Del Código Genético:-
-El codón de incio:-El codón AUG es el único que codifican metionina.Además de incorporar este aminoácido a la cadena polipeptídica,actúa como codón de inicio en la mayoría de los casos(con mucha menos frecuencia aparecen codones de inicio ACG,CUG y GUG).
-El codón con sentido.-Solo 61 codones,los llamados codones con sentido,dirigen la incorporación de aminoácido a las proteínas.
-Los codones de terminación o <<stop>> o codones sin sentido:(no codifican aminoácidos).Son los codones UGA,UGA y UUA,que participan en la terminación.
3.La Transcripción
La transcripción es el proceso por el cual se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas complementarias al ARN.
La transcripción se lleva a cabo en el interior del núcleo y para que se produzca son necesarios estos requisitos:
Una cadena de ADN que actúe como molde:se ha comprobado que las cadenas de ARN que se forman son complementarias de solo una de las dos que forman el ADN;es decir,actúa como molde.
Los enzimas:el proceso de la transcripción está controlado por los enzimas ARN-polimerasas.En el caso de los procariotas se trata de un solo enzima ARN-polimerasa y en el de los eucariotas hay tres.
Los ribonucleótidos trifosfato de A,G,C, y U:la cadena de ARN es complementaria a la de ADN que le sirve como molde.En ella no aparece la base timina,que se ha sustituido por uranio.
El Proceso De Transcripción En Procariotas:
●La inciación
Antes de que comience la transcripción el enzima ARN-polimerasa tiene que reconocer una región del ADN,llamada centro promotors (son señales con unas determinadas secuencias cortas de bases nitrogenadas)hay dos tipos de centro promotores que son TTGACA y TATAAT,la diferencia entre dos sitios promotores es de unos diez y unos treinta y cinco nucleótidos ante el punto de iniciación.
El enzima ARN-polimerasa cambia su configuración y desenrolla una vuelta de hélice del ADN;esto crea una burbuja de transcripción que se desplaza a lo largo del ADN junto con la ARN-polimerasa en la elogación.La burbuja de transcripción que permite que la secuencia de bases del ADN quede expuesta y se puedan incorporar con la ARN-polimerasa.
●La elongación
El enzima ARN-polimerasa lee el ADN en la dirección 3'-5'.Sin embargo,el crecimiento del ARN y,por tanto,la adición de ribonucleótidos se realiza en sentido 5'-3'.El enzima selecciona los ribonucleótidos que se van añadiendo (C,G,A y U en el ARN se emparejan con G,C,T y A en el ADN,respectivamente).
●Terminación
El enzima ARN-polimerasa continúa la transcripción hasta que encuentra una señal de parada o secuencia terminadora en el ADN.El ARN se separa.
La señal de parada o terminadora,en los organismos procariotas,es una región palindrómica (es decir,una secuencia de bases que tiene la misma lectura de izquierda a derecha que de derecha a izquierda).Como consecuencia,el ARN forma una horquilla que por alguna razón hace que se separa del ADN molde y se interrumpa la síntesis del ARN.
●La maduración del ARN
La transcripción del ADN,como hemos visto,es un proceso esencialmente semejante en procariotas y eucariotas.Sin embargo,hay diferencias importantes entre estos tipos de células cuando se considera la formación del ARN funcional.Se llama transcrito primario o precursor del ARN a la molécula de ARN a la molécula de ARN que resulta directamente del proceso de transcripción.
En los organismos procariotas hay transcritos primarios para los ARN de transferencia y ribosómicos,pero el ARN carece de precursor,lo que permite su empleo inmediato para la traducción.
La Transcripción En Eucariotas
En los organismos eucariotas,la transcripción ocurre en el núcleo.En estos organismos existen tres tipos de ARN-polimerasa:ARN polímerasas l,ARN-polimerasa ll y ARN-polimerasa lll.
El proceso de la transcripción en eucariotas:
-La inciación:-
El ADN tiene centros promotores;en este caso,el más frecuente es el denominado compartimiento TATA . Se encuentra unos venticinco nucleótidos antes de la inciación.Para reconocer este comportamiento,se requiere la unión al ADN de proteínas llamadas factores de inicio de la transcripción (TF).Estos factores son necesarios para que se junte el enzima ARN-polimerasa ll y empiece la transcripción.
-La elogación:-
La mayoría de los genes que codifican proteína están fragmentados,es decir,son discontinuos .Las interrupciones se denominan intrones y no codifican proteínas,los que codifican proteína se llaman(exones).Durante esta fase se transcriben exones e intrones.Además,una vez que se han unido los trienta primeros nucleótidos,en el extremo 5' del ARN sintetizado se une <<caperuza>> de metilguanosina trifosfato.Esta servirá como señal de inicio en el proceso de la traducción.
-La terminación:-
En algunas de las células se forma una horquilla en el ARN,similar a la de los procariotas.La señal de corte es la secuencia TTATTT,que se transcribe como AAUAAA.Cuando se produce la separación del ARN,un enzima une en el extremo final 3' una secuencia de 200 nucleótidos de adenina llamada poli-A.
-La maduración:-
Los precursores de los tres tipos de ARN no pueden desenpeñar la función directamente,necesitan una fase intermedia llamada la maduración ,que tiene lugar en el núcleo;solo ncuando se ha completado el proceso ,las moléculas de ARN maduro pueden ser transportadas al citoplasmo,donde ejerce su función,a través de los poros nucleares.Sola parte codificadora se traduce,por eso los intrones se transcriben pero no se traducen,se eliminan durante la maduración en un proceso denominado corte y empalme(splicing).
La transcripción se lleva a cabo en el interior del núcleo y para que se produzca son necesarios estos requisitos:
Una cadena de ADN que actúe como molde:se ha comprobado que las cadenas de ARN que se forman son complementarias de solo una de las dos que forman el ADN;es decir,actúa como molde.
Los enzimas:el proceso de la transcripción está controlado por los enzimas ARN-polimerasas.En el caso de los procariotas se trata de un solo enzima ARN-polimerasa y en el de los eucariotas hay tres.
Los ribonucleótidos trifosfato de A,G,C, y U:la cadena de ARN es complementaria a la de ADN que le sirve como molde.En ella no aparece la base timina,que se ha sustituido por uranio.
El Proceso De Transcripción En Procariotas:
●La inciación
Antes de que comience la transcripción el enzima ARN-polimerasa tiene que reconocer una región del ADN,llamada centro promotors (son señales con unas determinadas secuencias cortas de bases nitrogenadas)hay dos tipos de centro promotores que son TTGACA y TATAAT,la diferencia entre dos sitios promotores es de unos diez y unos treinta y cinco nucleótidos ante el punto de iniciación.
El enzima ARN-polimerasa cambia su configuración y desenrolla una vuelta de hélice del ADN;esto crea una burbuja de transcripción que se desplaza a lo largo del ADN junto con la ARN-polimerasa en la elogación.La burbuja de transcripción que permite que la secuencia de bases del ADN quede expuesta y se puedan incorporar con la ARN-polimerasa.
●La elongación
El enzima ARN-polimerasa lee el ADN en la dirección 3'-5'.Sin embargo,el crecimiento del ARN y,por tanto,la adición de ribonucleótidos se realiza en sentido 5'-3'.El enzima selecciona los ribonucleótidos que se van añadiendo (C,G,A y U en el ARN se emparejan con G,C,T y A en el ADN,respectivamente).
●Terminación
El enzima ARN-polimerasa continúa la transcripción hasta que encuentra una señal de parada o secuencia terminadora en el ADN.El ARN se separa.
La señal de parada o terminadora,en los organismos procariotas,es una región palindrómica (es decir,una secuencia de bases que tiene la misma lectura de izquierda a derecha que de derecha a izquierda).Como consecuencia,el ARN forma una horquilla que por alguna razón hace que se separa del ADN molde y se interrumpa la síntesis del ARN.
●La maduración del ARN
La transcripción del ADN,como hemos visto,es un proceso esencialmente semejante en procariotas y eucariotas.Sin embargo,hay diferencias importantes entre estos tipos de células cuando se considera la formación del ARN funcional.Se llama transcrito primario o precursor del ARN a la molécula de ARN a la molécula de ARN que resulta directamente del proceso de transcripción.
En los organismos procariotas hay transcritos primarios para los ARN de transferencia y ribosómicos,pero el ARN carece de precursor,lo que permite su empleo inmediato para la traducción.
La Transcripción En Eucariotas
En los organismos eucariotas,la transcripción ocurre en el núcleo.En estos organismos existen tres tipos de ARN-polimerasa:ARN polímerasas l,ARN-polimerasa ll y ARN-polimerasa lll.
El proceso de la transcripción en eucariotas:
-La inciación:-
El ADN tiene centros promotores;en este caso,el más frecuente es el denominado compartimiento TATA . Se encuentra unos venticinco nucleótidos antes de la inciación.Para reconocer este comportamiento,se requiere la unión al ADN de proteínas llamadas factores de inicio de la transcripción (TF).Estos factores son necesarios para que se junte el enzima ARN-polimerasa ll y empiece la transcripción.
-La elogación:-
La mayoría de los genes que codifican proteína están fragmentados,es decir,son discontinuos .Las interrupciones se denominan intrones y no codifican proteínas,los que codifican proteína se llaman(exones).Durante esta fase se transcriben exones e intrones.Además,una vez que se han unido los trienta primeros nucleótidos,en el extremo 5' del ARN sintetizado se une <<caperuza>> de metilguanosina trifosfato.Esta servirá como señal de inicio en el proceso de la traducción.
-La terminación:-
En algunas de las células se forma una horquilla en el ARN,similar a la de los procariotas.La señal de corte es la secuencia TTATTT,que se transcribe como AAUAAA.Cuando se produce la separación del ARN,un enzima une en el extremo final 3' una secuencia de 200 nucleótidos de adenina llamada poli-A.
-La maduración:-
Los precursores de los tres tipos de ARN no pueden desenpeñar la función directamente,necesitan una fase intermedia llamada la maduración ,que tiene lugar en el núcleo;solo ncuando se ha completado el proceso ,las moléculas de ARN maduro pueden ser transportadas al citoplasmo,donde ejerce su función,a través de los poros nucleares.Sola parte codificadora se traduce,por eso los intrones se transcriben pero no se traducen,se eliminan durante la maduración en un proceso denominado corte y empalme(splicing).
2.La Replicación Del ADN
La replicación del ADN es el proceso mediante el cual a partir de una molécula de ADN progenitora se sintetizan dos moléculas hija con la misma secuencia que el ADN original.
Hipótesis sobre la replicación del ADN
Hay tres hipótesis sobre como se produce la replicación:
La replicación en procariotas
La replicación está controlada por enzimas y otras proteínas de naturaleza no enzimática.
Las principales son:
-ADN-polimerasa -son los enzimas encargados de catalizar la formación de los enlaces fosfodiéster en sentido 5'-3'.En E. coli solo hay tres enzimas conocidos que puedan polimerizar nucleótidos en una cadena de ADN en crecimiento.Estos enzimas son ADN-polimerasas l,ll,lll.
-ADN-polimerasa l:se utiliza,principalmente,en el relleno de pequeños segmentos de ADN durante los procesos de reparación y de replicación.
-ADN-polimerasa ll:si la ADN-polimerasa l resulta dañado por una mutación ,puede servir como polímeros de reparación alternativa.
ADN-polimerasa lll:es el principal enzima polímeros activo durante la replicación del ADN. ---- -Helicasas:son los encargados de abrir la doble hélice.
-Topisomerasas:son enzimas cuya función es desenrollar la doble hélice de ADN.
-Primasa-es un enzima que cataliza la formación de un fragmento de ARN,llamado cebador,que iniciará la replicación.
-Proteínas SSB-son proteínas que unen las cadenas de ADN una vez separadas y evitan que se enrollen de nuevo.
-ADN-Ligasa-es un enzima que une dos fragmentos de una misma cadena.
La replicación continua y discontinua
La replicación empieza en un punto determinado del ADN,denominado origen de la replicación, y,a partir de ese punto,las dos cadenas se separan,la replicación avanza y se copian las dos hebras a la vez en ambos sentidos,es decir,es bidireccional,una cadena discurre en dirección 5'-3',mientras que la otra lo hace en dirección 3'-5'.
Todos los enzimas polímerasas conocidos añaden nucleótidos solamente en sentido 5'-3'.Esto provoca que la replicación continua es posible en la cadena molde 3'-5';en cambio,en la cadena coplementaria,la replicación se produce de forma discontinua,es decir,se van replicando pequeños fragmentos denominados fragmentos de okazaki,que luego se unen mediante una ligas.La cadena con replicación continua se llama la cadena adelantada y a la cadena sintetizada discontinua cadena retardada.
El proceso de la replicación en procariotas:-
●Inicio de la replicación:la replicación comienza en ciertas zonas donde hay una secuencia de nucleótidos conocida como origen de la replicación.Para comenzar,se necesita una pequeña cadena de ARN,sintetizada por el enzima ARN-primasa,que actúa de cebador.En la cadena retardada,se necesita para cada fragmento de Okazaki.
●Separación de las cadenas:en ella intervienen los enzimas,llamados Helicasas, que rompen los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las bases complementarias,y abren así la doble hélice.Esta separación provoca superenrollamientos en las zonas vecinas,por lo que existen otros enzimas(topoisomerasas o girasas)que rebajan la tensión.
Mantenimiento de la separación de las cadenas - una vez separadas las dos cadenas,estas se mantienen abiertas gracias a la acción de unas proteínas,las SSB en procariotas y las RPA en eucariotas,que se unen a las hebras individuales.
Formación de nuevas hebras:La síntesis real de las nuevas cadenas es catalizada por los enzimas ADN-POLIMERASAS, que van añadiendo nucleótidos uno a uno.Lz zona donde tiene lugar la replicación se observa al microscopio electrónico como un -ojo- o burbuja,las cadenas forman una estructura en forma de Y,conocida como horquilla de replicación. En el proceso de la replicación, la síntesis de las nuevas cadenas siempre se produce en el sentido de la cadena de nucleótidos 5'-3',pues las polímerasas solo colocan y unen nucleótidos en ese sentido.Como la replicación solo ocurre en un sentido y las dos cadenas de ADN son antiparalelas,la otra cadena se forma de manera discontinua, es decir,se sintetizan mediante fragmentos de Okazaki.
●Terminación:Por último,hay otro enzima,ADN-LIGASA-ES, que conecta los fragmentos de Okazaki recién formados con la cadena de ADN retardada en crecimiento.
La replicación en eucariotas
La replicación en eucariotas es muy parecida a la de los procariotas,aunque presenta respecto a esta las siguientes particularidades,derivan de la mayor complejidad que tiene el material genético eucariota.
Los cromosomas de los eucariotas contienen moléculas de ADN muy largas.La replicación, se inicia en varios puntos de la cadena llamados replicones.Hay cinco tipos de ADN-polimerasas que se reparten las tareas de elongación y corrección de errores.
En los cromosomas de los organismos eucariotas,el ADN se encuentra asociada a historias, proteínas básicas que no tienen los procariotas y que se dublican durante la replicación.
El proceso de replicación del ADN se va completando normalmente hasta llegar al extremo del cromosomas,el telómero. Cuando se elimina el último ARN cebador,la hebra retardada queda incompleta,ya que la ADN-polimerasa no puede rellenar el hueco,al ser incapaz de sintetizar en dirección 3'-5'.Este hecho hace que el telómero se vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide,fenómeno que se asocia a los procesos de envejecimiento y muerte celular.
Hipótesis sobre la replicación del ADN
Hay tres hipótesis sobre como se produce la replicación:
- Hipótesis conservativa:cada hebra de la molécula de ADN original sirve de molde para sintetizar una hebra hija complementaria.Las dos hebras hijas se unen entre sí y forman una nueva molécula de ADN y se guarda el original.
- Hipótesis dispersiva:La molécula de ADN original se fragmenta.Cada fragmento se replica y,posteriormente,se unen,formándose dos moléculas de ADN que tendrán,cada una,fragmentos nuevos y otros de la molécula original.
Hipótesis semiconservativa:Las cadenas de ADN se separan,y cada una sirve de molde para una nueva.Cada molécula hija tiene una cadena molde intacta y una cadena recién replicada.
La replicación está controlada por enzimas y otras proteínas de naturaleza no enzimática.
Las principales son:
-ADN-polimerasa -son los enzimas encargados de catalizar la formación de los enlaces fosfodiéster en sentido 5'-3'.En E. coli solo hay tres enzimas conocidos que puedan polimerizar nucleótidos en una cadena de ADN en crecimiento.Estos enzimas son ADN-polimerasas l,ll,lll.
-ADN-polimerasa l:se utiliza,principalmente,en el relleno de pequeños segmentos de ADN durante los procesos de reparación y de replicación.
-ADN-polimerasa ll:si la ADN-polimerasa l resulta dañado por una mutación ,puede servir como polímeros de reparación alternativa.
ADN-polimerasa lll:es el principal enzima polímeros activo durante la replicación del ADN. ---- -Helicasas:son los encargados de abrir la doble hélice.
-Topisomerasas:son enzimas cuya función es desenrollar la doble hélice de ADN.
-Primasa-es un enzima que cataliza la formación de un fragmento de ARN,llamado cebador,que iniciará la replicación.
-Proteínas SSB-son proteínas que unen las cadenas de ADN una vez separadas y evitan que se enrollen de nuevo.
-ADN-Ligasa-es un enzima que une dos fragmentos de una misma cadena.
La replicación continua y discontinua
La replicación empieza en un punto determinado del ADN,denominado origen de la replicación, y,a partir de ese punto,las dos cadenas se separan,la replicación avanza y se copian las dos hebras a la vez en ambos sentidos,es decir,es bidireccional,una cadena discurre en dirección 5'-3',mientras que la otra lo hace en dirección 3'-5'.
Todos los enzimas polímerasas conocidos añaden nucleótidos solamente en sentido 5'-3'.Esto provoca que la replicación continua es posible en la cadena molde 3'-5';en cambio,en la cadena coplementaria,la replicación se produce de forma discontinua,es decir,se van replicando pequeños fragmentos denominados fragmentos de okazaki,que luego se unen mediante una ligas.La cadena con replicación continua se llama la cadena adelantada y a la cadena sintetizada discontinua cadena retardada.
El proceso de la replicación en procariotas:-
●Inicio de la replicación:la replicación comienza en ciertas zonas donde hay una secuencia de nucleótidos conocida como origen de la replicación.Para comenzar,se necesita una pequeña cadena de ARN,sintetizada por el enzima ARN-primasa,que actúa de cebador.En la cadena retardada,se necesita para cada fragmento de Okazaki.
●Separación de las cadenas:en ella intervienen los enzimas,llamados Helicasas, que rompen los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las bases complementarias,y abren así la doble hélice.Esta separación provoca superenrollamientos en las zonas vecinas,por lo que existen otros enzimas(topoisomerasas o girasas)que rebajan la tensión.
Mantenimiento de la separación de las cadenas - una vez separadas las dos cadenas,estas se mantienen abiertas gracias a la acción de unas proteínas,las SSB en procariotas y las RPA en eucariotas,que se unen a las hebras individuales.
Formación de nuevas hebras:La síntesis real de las nuevas cadenas es catalizada por los enzimas ADN-POLIMERASAS, que van añadiendo nucleótidos uno a uno.Lz zona donde tiene lugar la replicación se observa al microscopio electrónico como un -ojo- o burbuja,las cadenas forman una estructura en forma de Y,conocida como horquilla de replicación. En el proceso de la replicación, la síntesis de las nuevas cadenas siempre se produce en el sentido de la cadena de nucleótidos 5'-3',pues las polímerasas solo colocan y unen nucleótidos en ese sentido.Como la replicación solo ocurre en un sentido y las dos cadenas de ADN son antiparalelas,la otra cadena se forma de manera discontinua, es decir,se sintetizan mediante fragmentos de Okazaki.
●Terminación:Por último,hay otro enzima,ADN-LIGASA-ES, que conecta los fragmentos de Okazaki recién formados con la cadena de ADN retardada en crecimiento.
La replicación en eucariotas
La replicación en eucariotas es muy parecida a la de los procariotas,aunque presenta respecto a esta las siguientes particularidades,derivan de la mayor complejidad que tiene el material genético eucariota.
Los cromosomas de los eucariotas contienen moléculas de ADN muy largas.La replicación, se inicia en varios puntos de la cadena llamados replicones.Hay cinco tipos de ADN-polimerasas que se reparten las tareas de elongación y corrección de errores.
En los cromosomas de los organismos eucariotas,el ADN se encuentra asociada a historias, proteínas básicas que no tienen los procariotas y que se dublican durante la replicación.
El proceso de replicación del ADN se va completando normalmente hasta llegar al extremo del cromosomas,el telómero. Cuando se elimina el último ARN cebador,la hebra retardada queda incompleta,ya que la ADN-polimerasa no puede rellenar el hueco,al ser incapaz de sintetizar en dirección 3'-5'.Este hecho hace que el telómero se vaya acortando un poco cada vez que la célula se divide,fenómeno que se asocia a los procesos de envejecimiento y muerte celular.
viernes, 13 de enero de 2017
5.La Traducción
-Introducción
La traducción consiste en transformar la información contenida en la secuencia de basses del ARNm en una secuencia de aminoácidos de una proteína.Interviene una molécula intermediaria que soluciona dos problemas:
-El triplete del ARNm tiene que descodificarse para que se produzca la correspondencia entre nucleótidos y aminoácidos que establece el código genético.
-El tamaño molecular de un triplete de nucleótidos es mucho mayor que el de un aminoácido.
Esta molécula se llama ARNt.
-El ARN transferente
El brazo que no tiene bucle presenta en su cadena más larga(extremo 3')siempre el triplete CCA,que es el que sujeta al aminoácido precisamente por la A.El bucle del brazo opuesto tiene un triplete de anclaje que es complementario de un triplete del ARNm.Este triplete del ARNm se denomina códon,y el correspondiente del ARNt,anticodón.Cada molécula de ARNt es específica de cada aminoácido:según el anticodón de anclaje que tenga,sujeta por el triplete CCA a uno u otro aminoácido de los que hay libres en el citoplasma de la célula.
La Fase Previa a La Traducción:
La fase previa a la traducción se conoce como fase de activación de los aminoácidos en forma aminoacil-ARNt,su fijación al triplete CCA del ARNt,exige la presencia de una molécula de ATP y de un enzima,aminoacil-ARNt-sintetisa,específico para cada aminoácido.En la reacción de activación,el ATP libera un grupo pirofosfatp(PPi).
El complejo aminoácido-ARNt unido recibe el nombre de complejo de tranxferencia,y es la forma en que los aminoácidos se transportan y se unen para formar las cadenas de proteínas.
Las Fases De La Traducción:-
Fase de inciación:-
La traducción comienza por el triplete AUG(que codifican la metionina), más próximo a la caperuza de metil-GTP del ARNm.El AUG se elimina al final del proceso.
Con la energía que produce la hidrólisis del metil-GTP,la subunidad menor del ribosoma se une al ARNm en la zona próxima a la caperuza(extremo 5') y forma el complejo de inciación.
A continuación,se coloca el ARNt iniciador,que está cargado con el aminoácido metionina y presenta el anticodón complementario al AUG;por ello,todas las proteínas recién sintetizadas tienen metionina en su extremo N-terminal.
Al final de esta etapa de inciación,la subunidad mayor del ribosoma,se acopla con el complejo de inciación,tiene dos sitios:-
El sitio P:que queda ocupado por el ARNt-Met.
EL sitio A :que está libre para recibir a un segundo ARNt cargado con su correspondiente aminoácido.
La Elogación:-
La elogación es el crecimiento de la cadena polipeptídica,y se puede considerar como la repetición de ciclos de elogación,cada uno de los cuales consiste en añadir un nuevo aminoácido a la cadena.
Cada uno de estos ciclos consta de primera ,segundo y tercera fases:
Primera Fase:-
El sitio P está ocupado incialmente por el ARNt-Met,y en el sitio A,que está vacío,se introduce otro ARNt cargando con su correspondiente aminoácido,cuyo anticodón es complementario al triplete sigiente al AUG.
Segundo Fase:-
La metionina,que está unida por su grupo carboxillo al ARNt,rompe este enlace y se une,mediante enlace peptídico,al grupo amino del siguiente aminoáciodo,que,a su vez,está enlazado a su ARNt.El resultado es la formación de un dipéptido alojado en el sitio A.La unión entre los aminoácidos está catalizada por el enzima peptidil-transferasa.El centro P queda ocupado por un ARNt sin aminoácido.
Tercera Fase:-
El ribosoma se desplaza a lo largo de ARNm exactamente tres nucleótidos en sentido 5'-3',lo que provoca la expulción del ARNt de la metionina del sitio P.El dipeptidil ARNt pasa del sitio A a sitio P,con lo que se restablece la situación de la primera fase(el sitio A queda vacío)y se inicia otro ciclo de elogación.El proceso es catalizado po los factores de elogación(FE) y requiere gasto de GTP.
Terminación:-
La síntesis de la cadena polipeptídica se detiene cuando aparece en el sitio A uno de los tres codones de terminación en el ARNm(UAA,UAG oUGA).En este momento,el factor proteico de terminación(RF) se une al codón de terminación, e impide que algún complejo de transferencia se aloje en el sitio A.
Estos factores provocan la separación de la cadena polpeptídica del ARNt,es decir,se libera,y,por tanto,termina su síntesis.Posteriormente,se separa las unidades del ribosomas.
Si un ARNm es suficientemente largo,puede estar siendo leído a la vez por varios ribosomas(entre cinco y cuarenta);cuando esto ocurre se forma una estructura conocida como polisoma o plirribosoma
La traducción consiste en transformar la información contenida en la secuencia de basses del ARNm en una secuencia de aminoácidos de una proteína.Interviene una molécula intermediaria que soluciona dos problemas:
-El triplete del ARNm tiene que descodificarse para que se produzca la correspondencia entre nucleótidos y aminoácidos que establece el código genético.
-El tamaño molecular de un triplete de nucleótidos es mucho mayor que el de un aminoácido.
Esta molécula se llama ARNt.
-El ARN transferente
El brazo que no tiene bucle presenta en su cadena más larga(extremo 3')siempre el triplete CCA,que es el que sujeta al aminoácido precisamente por la A.El bucle del brazo opuesto tiene un triplete de anclaje que es complementario de un triplete del ARNm.Este triplete del ARNm se denomina códon,y el correspondiente del ARNt,anticodón.Cada molécula de ARNt es específica de cada aminoácido:según el anticodón de anclaje que tenga,sujeta por el triplete CCA a uno u otro aminoácido de los que hay libres en el citoplasma de la célula.
La Fase Previa a La Traducción:
La fase previa a la traducción se conoce como fase de activación de los aminoácidos en forma aminoacil-ARNt,su fijación al triplete CCA del ARNt,exige la presencia de una molécula de ATP y de un enzima,aminoacil-ARNt-sintetisa,específico para cada aminoácido.En la reacción de activación,el ATP libera un grupo pirofosfatp(PPi).
El complejo aminoácido-ARNt unido recibe el nombre de complejo de tranxferencia,y es la forma en que los aminoácidos se transportan y se unen para formar las cadenas de proteínas.
Las Fases De La Traducción:-
Fase de inciación:-
La traducción comienza por el triplete AUG(que codifican la metionina), más próximo a la caperuza de metil-GTP del ARNm.El AUG se elimina al final del proceso.
Con la energía que produce la hidrólisis del metil-GTP,la subunidad menor del ribosoma se une al ARNm en la zona próxima a la caperuza(extremo 5') y forma el complejo de inciación.
A continuación,se coloca el ARNt iniciador,que está cargado con el aminoácido metionina y presenta el anticodón complementario al AUG;por ello,todas las proteínas recién sintetizadas tienen metionina en su extremo N-terminal.
Al final de esta etapa de inciación,la subunidad mayor del ribosoma,se acopla con el complejo de inciación,tiene dos sitios:-
El sitio P:que queda ocupado por el ARNt-Met.
EL sitio A :que está libre para recibir a un segundo ARNt cargado con su correspondiente aminoácido.
La Elogación:-
La elogación es el crecimiento de la cadena polipeptídica,y se puede considerar como la repetición de ciclos de elogación,cada uno de los cuales consiste en añadir un nuevo aminoácido a la cadena.
Cada uno de estos ciclos consta de primera ,segundo y tercera fases:
Primera Fase:-
El sitio P está ocupado incialmente por el ARNt-Met,y en el sitio A,que está vacío,se introduce otro ARNt cargando con su correspondiente aminoácido,cuyo anticodón es complementario al triplete sigiente al AUG.
Segundo Fase:-
La metionina,que está unida por su grupo carboxillo al ARNt,rompe este enlace y se une,mediante enlace peptídico,al grupo amino del siguiente aminoáciodo,que,a su vez,está enlazado a su ARNt.El resultado es la formación de un dipéptido alojado en el sitio A.La unión entre los aminoácidos está catalizada por el enzima peptidil-transferasa.El centro P queda ocupado por un ARNt sin aminoácido.
Tercera Fase:-
El ribosoma se desplaza a lo largo de ARNm exactamente tres nucleótidos en sentido 5'-3',lo que provoca la expulción del ARNt de la metionina del sitio P.El dipeptidil ARNt pasa del sitio A a sitio P,con lo que se restablece la situación de la primera fase(el sitio A queda vacío)y se inicia otro ciclo de elogación.El proceso es catalizado po los factores de elogación(FE) y requiere gasto de GTP.
Terminación:-
La síntesis de la cadena polipeptídica se detiene cuando aparece en el sitio A uno de los tres codones de terminación en el ARNm(UAA,UAG oUGA).En este momento,el factor proteico de terminación(RF) se une al codón de terminación, e impide que algún complejo de transferencia se aloje en el sitio A.
Estos factores provocan la separación de la cadena polpeptídica del ARNt,es decir,se libera,y,por tanto,termina su síntesis.Posteriormente,se separa las unidades del ribosomas.
Si un ARNm es suficientemente largo,puede estar siendo leído a la vez por varios ribosomas(entre cinco y cuarenta);cuando esto ocurre se forma una estructura conocida como polisoma o plirribosoma
jueves, 12 de enero de 2017
1.El ADN Contiene El Mensaje Genético
La Estructura De los Genes
Un gen es la unidad elemental de la herencia,la región física y funcional del cromosoma portadora de la información genética de una generación a la siguiente y responsable de conferir rasgos al organismo,y como la entidad capaz de sufrir recombinación.
El gen tiene dos tipos de secuencias diferentes:una estructural y otra reguladora de la expresión y,dentro de la secuencia o región estructural,se hallan regiones codificantes,llamadas exones,y regiones no condificantes,denomnadas intrones.
La función de un gen supone conservar,almacenar,transmitir,expresar y regular la información genética.
La Estructura De Los Procariotas
Los organismos procarióticos suelen tener un solo cromosoma circular y la información codificadora suele ser continua;es decir,toda la información genética contenida en un gen se traduce en formación de una proteína.
Algunas bacterias tienen plásmidos(molécula de ADN más pequeñas que los cromosomas)que pueden replicarse independientemente.
La Estructura De Los Eucariotas
En los organismo eucariotas,la mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo y muchos de los genes contienen información codificadora (exones) interrumpida periódicamente por secuencias no codificadoras (intrones).
Experimento De Grifftith
Griffith trabajó con dos cepas distintas de la bacteria Streptococcus pneumoniae.Una cepa (R) producía colonias rugosas sin cápsula de polisacáridos que no producían efectos patalógicos en ratones.Otra cepa (S) producía colonias lisas, y sus células tenían una cápsula de polisacáridos.Estos colonias provocaban una infección bacteriana mortal en los ratones.
Griffith Comprobó que las células del tipo S muertas y las células de tipo R inyectadas a los ratones no les causaba la muerte;pero que si se les inyectaba una mezcla de células del tipo R vivas con células del tipo S muertas,desarrollaban una enfermedad id-
éntica a la causada por la inyección de células del tipo S vivas
Conclución:dedujo que había algo en las células S muertas que transformaba las bacterias del tipo R en células del tipo S.
Experimento De Oswald Avery
Oswald Avery repetió el expermento pero inoculando bacterias R con distintas sustancias aisladas de bacterias S(en caso,proteínas;en otro,polisacáridos;en otro,lípidos;en otro,ADN), y comprobó que solo se lograba la transformación cuando se incorporaba ADN.
El Flujo De La Información Genética
El dogma central de la biología describe cómo se produce el flujo de la información genética que se encuentra en el ADN.
La explicación del esquema actual es:
El ADN es la molécula que lleva la información genética,puede replicarse y hacer copias de sí mismo permitiendo que esta información pase completa de unas células a otras cuando se divide,igualmente puede copiar una parte de su información sintetizado una molécula de ARNm,la cual constituye la información utilizada por los ribosomas para síntesis de una proteína.
Trancripción:En esta etapa se copia la información de un fragmento del ADN,el correspondiente a un gen,al ARNm .Por lo que sesintetiza una molécula de ARNm complementaria con el fragmento de ADN correspondiente al gen.
Traducción:En ella la secuencia de nucleótidos del ARNm se traduce en una determinada secuencia de aminoácido.En esta etapa interviene además el ARNt.
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