3 Replicación, trascripción y traducción del material...
Transcript of 3 Replicación, trascripción y traducción del material...
3Replicación,trascripciónytraduccióndelmaterialgenético.
Objetivo:DescribircomounacéluladuplicasumaterialgenéticoprecisamenteapartirdelADNyexplicarcomodecodificayutilizalainformacióncontenidaensugenoma.
3.1ReplicaciónyreparacióndelADN.
• Procesoextremadamentecomplicadoenelqueparticipangrancantidaddeenzimas.
• Debeasegurarsequelascélulashijasseanidénticasalacélulamadreyqueestasnoseandefectuosas.
UnodelosmecanismosmasimportantesdetodacélulaeslaReplicación delDNA® continuacióndelavida.
Tresetapasfundamentalesdelareplicación:
IIniciaciónIIElongaciónIIITerminación
IIniciación:• Reconocimientodelsitiodeorigen.• Separaryestabilizarcadenasparentales(Helicasa).• IniciarsíntesisdelDNAenhorquilladereplicaciónporcomplejo
protéicollamadoPrimosoma.
IIElongación:• FormacióndelcomplejodesíntesisdecadenashijasoReplisoma
(complejoactivoDNApolimerasaIII).
IIITerminación:• Uniónoreaccióndeterminacióndelasíntesisalfinaldelreplicón.
Bloqueoinhibiendohelicasa,Metilación(Hemimetilación).
Lareplicación tienelassiguientescaracterísticas:
1) Ocurreenelcitoplasmaenprocariotasyenelnúcleoeneucariotas.
2) Essemiconservativa,esdecirqueconservaunacadenadelADNoriginal.
3) Bidireccionalysimultánea.
4) NecesitacebadoresdeARN.
5) Laadicióndenucleótidossóloocurreendirección5’-3’.
6) Ocurresólounavezporciclocelular.
7) Sereplicaelgenomacompleto.
FormacióndelcomplejodesíntesisdecadenashijasoReplisoma.Unadelascadenasesreplicadadiscontinuamente:FragmentosOkazaki
3)Lareplicaciónesbidireccionalyocurresimultáneamente enambascadenas,porloquelahorquillaoburbujadeiniciaciónsevahaciendomáslargaconformeavanzalareplicaciónalsintetizarnuevoADN.
Cadaextremodelahorquillarepresentaunacuñacrecientedondeambascadenassesintetizan,sinembargo,unacadenaessintetizadadeformacontinuaylaotradiscontinua.Lacadenaquevaendirección5’– 3’creceenlamismadirecciónenlaquecrecelahorquillayporelloseledenominalacadenalíder.
4)NecesitacebadoresdeARNLacadenasintetizadadeformacontinuanecesitaunsolocebadordeRNAlacadenaretrasadanecesitamúltiplescebadores.
II.Elongación.
Cadenalíder
Cadenaretrasada
Cadenamolde
Direccióndelmovimientodelahorquilla
• LasíntesisdelaotracadenasecomplicamuchoyaqueladirecciónglobaldesucrecimientodebeserendireccióncontrariaalaquetrabajalaADNpolimerasa.
• EsterequerimientoincompatibleconlasfuncionesdelaenzimaquepolimerizaelADN,essolucionadomedianteunprocesoqueinvolucrauncopiadodiscontinuodelacadenaretrasadamedianteelusodemuchoscebadoresdeARN.
<15 nucleótidos
Unadelascadenasesreplicadadiscontinuamente:FragmentosOkazaki
Hay varias familias de ADN Polimerasas:
Familia Función Taxón
A Replicaciónyreparación Eucariotasy procariotas
B Replicaciónyreparación Eucariotasy procariotas
C Replicación Procariotas
D Replicación Archaea
X Replicaciónyreparación Eucariotas
Y Replicaciónyreparación Eucariotasy procariotas
RT Replicaciónyreparación Virus,retrovirusyeucariotas
Polimerasa Familia Función
α B Síntesisdecadena deretraso
β X ReparacióndeambascadenasdeADN
γ A ReplicacióndelADN mitocodrial
δ B Síntesisdecadenalider,llenadodehuecosdespuésderemovercebadores.
ε B ReparacióndeambascadenasdeADN
Principales DNA polimerasas en Eucariota:
1)LasADNpolimerasasnopuedendesenrollarladoblehélicedelADN.
2)Lascadenassonantiparalelas ylasADNpolimerasassolopuedenañadirnucleótidosendirección5’- 3’.
3)Requierendelapresenciadeun“cebador”deARNparaadicionarnucleótidos.Esdecirdependendelapreexistenciadeunfragmentopatrónparainiciarelcopiadodelascadenasmolde.
5’
3’ 5’
3’
Cadenalíder
Cadenaretrasada3’ 5’
5’ 3’
Helicasa:estimulalaseparacióndelasdoscadena
Topoisomerasa(DNAgirasa):encargadadelenrollamientoydesenrollamientodeladoblehélice
ProteínasSSBoestabilizadoras:estabilizanlaestructuradecadenasimple
DNAprimasa:sintetizanlos
cebadoresdeARNenlossitiosde
iniciación
DNAligasa:formaenlacesreparandoloscortesenlamolécula
deDNAreplicada
Enzimas involucradas enlareplicación
DNApolimerasa:añadenucleótidos
complementariosalacadenamolde
• LaADNpolimerasaprocesahasta500,000nucleótidossindesprenderse,actividadindispensableparaelcrecimientodelacadenalíder.
VelocidadnaturalàProcariotas:500-1000nucleótidosporsegundo(4x106)Eucariotas:50nucleótidosporsegundo(150x106)
ReparacióndelADN
Reparación y Protección à Trabajo correcto y eficiente de la célula
Células envejecidas à 1- Senescencia2- Suicidio celular (apoptosis)3- Carcinogénesis
1- REPARACIÓN DIRECTA: enzimas especialistas que detectan bases con errores.
Ejemplos: - metil-guanina-metil transferasa- Fotoliasa
2- REPARACIÓN SOBRE LA MARCHA: La polimerasa que sintetiza la nueva cadena de ADN detecta el error y lo repara.
polimerasa - exonucleasa
ReparacióndelADNREPARACIÓN POR MALAPAREAMIENTO
4- REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE BASES
5- REPARACIÓN POR ESCISIÓN DE NUCLEÓTIDOS
6- RESPUESTA SOS (emergencia)
7- PROTEÍNA p53 (suicidio)
3 Replicación,transcripciónytraduccióndelmaterialgenético.
Objetivo:DescribircomounacéluladuplicasumaterialgenéticoprecisamenteapartirdelADNyexplicarcomodecodificayutilizalainformacióncontenidaensugenoma.
3.2Mecanismosdetranscripción.
Dogma Central de la Biología MolecularReplicación
Transcripción
TraducciónADN ARN Proteína
LaexpresióngénicaseconcretizaporlatransformacióndelainformacióngenéticadesdemoléculasdeADNamoléculasdeARNydesdeéstashastalospolipéptidoscorrespondientes.
expresióngénica
SíntesisdeARN
LatranscripcióneselprocesodeobtencióndeunARNmensajero(ARNm)apartirdelADNcorrespondienteaungen.
• LacadenadeARNcreceendirección5’– 3’.EstadireccióncoincideconlasíntesisdeADN.
• LaARNpolimerasa,adiferenciadelaADNpolimerasa,escapazdeiniciarsusíntesissinlapresenciadeningúntipodemoléculacebadora.
• Eneucariotas,losnucelosomasdebenserremovidosyreestablecidosunavezquelalecturaseharealizado.
SíntesisdeARN
LosprecursoresenlasíntesisdeARN(unidadesestructurales)soncuatroribonucleótidostrifosfatados:rATP;rCTP;rGTP;rUTP.
LasecuenciadebasesdelARNapolimerizarestádeterminadaporlasecuenciadebasesdelamoléculadeADNutilizadacomomoldeparasusíntesis.
HeahíqueseladenomineCadenaMoldedeADN(ocadenatemplada).
LasmoléculasdeARNsonsintetizadasusandocomomoldeasegmentosespecíficosdeADN,enlareaccióndepolimerizaciónqueescatalizadaporlaARNpolimerasa.
SíntesisdeARN
Ribonucleótidostrifosfatados
Cadena codificante
Síntesis de ARN
LaburbujadesíntesissemuevealolargodelacadenadeADNy,simultáneamente,unacadenadeARNsevaformando.
ARNpolimerasa
CadenadeARN
CadenaMoldedeADN
CadenadecodificacióndeADN
1.etapa- UNIÓNdelaARNpolimerasaalADNeINICIACIÓNdelasíntesis.
2.etapa- ELONGACIÓN delacadenadeARNmensajero
3.etapa- TERMINACIÓN delasíntesisyliberacióndelacadenadeARN
SíntesisdeARN
CadenacodificanteCadenamolde
Archea– factorBEucariota– factordetranscripciónIIB
CaracterísticasdelaARNpolimerasaLaARNpolimerasaesunadelasenzimasmásgrandesqueseconoce.Constadevariassubunidades:dosalfa(a),beta(b),betaprima(b’)yomega(ω).
Laenzimacompletaesdenominadaholoenzimaysedivideendoscomponentesprincipales:
1. Laenzimacentral,denominadaCore,formadaporlassubunidades2a,b, b’yω.
2. ElFactorSigma(elpolipéptidos)
b
b’
aasω
b
b’
aaω s
ARN polimerasa
LaRNApolimerasa es una enzima crucialpara lasintesis denuevas moléculas deRNA.
Enbacterias existe solountipo deARNpolimerasa yconsta decuatro subunidades.
Eneucariotas haytres diferentes tipos deRNApolimerasa.
ARNPolI:TranscribeARNdelosribosomas
ARNPolII:TranscribeARNmensajero
ARNPolIII:TranscribetARN,5srARN,snARN
Inicio de la transcripción
Promotor
Exon 1 Exon 2 Exon 3Intron 1 Intron 2
Señal de Poli-A Región de
terminación
Inicio de la traducciónATG
Codon de terminación de traducción
TGA, TTA, TAG
EstructurabásicadeungenEucariota
Splicing
5’ 3’ARNtranscrito primario
Transcripción
MaduraciónCodón de inicioAUG
Codón de terminaciónUGA, UUA, UAG
AAAAA 3’
Estructura CAP 5’
PP PG –
CH3
RNAmensajero
maduroPoliadenilación
• LascélulaseucariotasposeentresclasesdeARNpolimerasas(I,IIyIII),lascualesseutilizanparasintetizarlosdistintostiposdeARNexistentes.
• LasmoléculasdeARNm,luegodesersintetizas,sonmodificadas.Los“transcritosprimarios”eucariotassufrenunprocesoporelcuallosintronessoneliminados.
• Losextremos3’y5’delosARNmestánmodificados.Enelcasodelextremo5’encontraremosunaestructuradenominadaCAPy,enelcorrespondienteextremo3’,seencuentraadheridounalargasecuenciadenucleótidoscuyabasenitrogenadaeslaAdenina(ColaPolyA).
• LosARNmeucariotasson Monocistrónicos - codificaparaunacadenapolipeptídicasimple.
ESTRUCTURADELARNmensajeroenEUCARIOTAS
ESTRUCTURADELARNmensajeroenPROCARIOTASEncélulasProcariotasescomúnhallarARNmquecodificanparavariascadenaspolipeptídicasdiferentes,enestecasoestamoléculasedenominaARNmpolicistrónico.
• TodoARNmProcariotacontienedostiposderegiones:
• Nocodificante:segmentosLíderyTrailer• Codificante: cistronesosegmentosconcodonesquedeterminanlaseriede
aminoácidosdelaproteína.Estaregiónseextiendedesdeuncodóndeinicio(usualmenteAUG)hastauncodónstop(UAA,UAG,UGA).
• CadaCistrónposeeuncodóndeinicioyunstop.
• Regionesespaciadoras:secuenciasdelongitudvariable(∼ 10pb)queseparanlasregionescodificantesocistrones.
Inicio StopInicio InicioStopARNmpolicistrónico
Terminación de la transcripción
Secuencia terminadora
Todas contienen secuencias complementarias justo antes del
punto de terminación.
Esta zona está caracterizada por poseer repeticiones inversas
conteniendo un segmento central no repetido.
La secuencia del ADN continúa con una secuencia de pares A-T, las cuales producen, en el RNA
mensajero, una secuencia de 6 a 8 Uracilos en el extremo
transcrito.
1. Dependiente del factor Rho2. Independiente del factor Rho
La secuencia de uracilos suministra la señal que permite a la RNA polimerasa
disociarse del DNA molde.
3Replicación,trascripciónytraduccióndelmaterialgenético.
Objetivo:DescribircomounacéluladuplicasumaterialgenéticoprecisamenteapartirdelADNyexplicarcomodecodificayutilizalainformacióncontenidaensugenoma.
3.3Síntesisdeproteínas.
Dogma Central de la Biología MolecularReplicación
Transcripción
TraducciónADN ARN Proteína
LaexpresióngénicaseconcretizaporlatransformacióndelainformacióngenéticadesdemoléculasdeADNamoléculasdeARNydesdeéstashastalospolipéptidoscorrespondientes.
expresióngénica
Traducción
EslasíntesisdeproteínasapartirdelARNmensajero(ARNm)
Constade3etapas:
1- Iniciación2- Elongación3- Terminación
LainformacióndelADNtranscritaaARNm esinterpretadaporelARNr,loquepermiteeltransporte(ARNt)eincorporacióndelosaa’s específicosdelaproteínacodificada.
Estaestrechamenteacopladoalatrascripción
1- Iniciación representatodoslosprocesosrequeridosparaensamblarelribosomaconelcodóndeinicio.
2- Durantelaelongación sellevaacabolasíntesisdepolipéptidosenlasub-unidadribosomalgrande.
3- Laterminación sedacuandoelribosomaalcanzalaseñalde“stop”seliberaconelpéptido.
DurantetodoelprocesoelribosomarequierefactoresdetraducciónqueleauxilianaenlazarsealmRNA,aseleccionarlosaayamediarlaterminación.
Procesoparticularmentecomplejoeneucariotas.
Traducción
CaracterísticasdeunARNmensajero
ü El ARN mensajero es una cadena sencilla de ARN.
ü Lleva la información genética del ADN al ribosoma y es usado como molde para la síntesis de polipéptidos.
ü Lleva la información genética codificada (mensaje) como una secuencia de codones.
ü Cada codón consiste en un triplete de bases nitrogenadas.
ü El mensaje del ARNm se lee de forma consecutiva en dirección 5’ – 3’. Cada aa es reconocido por un codón específico.
Región codificanteCodón de inicioAUG
Codón de terminación
UGA, UUA, UAG
poly APP PG –
CH3RNA mensajero maduro
-5’
-3’
1. UnióndelasubunidadpequeñaribosomalalARNm.
2. Unióndelcomplejoaminoácido/ARNtalribosoma.
3. Establecerelcomplejodeiniciaciónconsubunidadgrande.
4. Iniciafasedeelongación.
IniciaciónRepresentatodoslosprocesosrequeridosparaensamblarelribosomaconelcodóndeinicio.
1. Unióndelasubunidadpequeñaribosomalalcodóndeinicio.
ReconocimientoSecuenciadeShine-Dalgarno:
5 a 10 primeros nucleótidos antes del codón deinicio complementaria a los nucleótidos cerca delextremo 3’ de la subunidad.
Secuencias complementarias que permiten quellegue la subunidad y se pegue.
• Reunirloselementosnecesarios• Reconocerelsitiodeinicio(AUG)• Proveersitiosparaqueseinicielaelongación
ElongaciónSellevaacabolasíntesisdepolipéptidosenlasubunidadribosomalgrande.
Etapas:
4.Seleccióndelaminoacil-ARNt.
5.Formacióndelenlacepeptídico.
6.TranslocaciónyliberacióndeltRNAdeacilado.
Terminación
• 3 codones è terminación de la adición de aa
• UAA, UAG o UGA è detener la elongación y liberar el polipéptido asociado al último ARNt.
• Factores de liberación (RF:releasefactors)
– RF1: UAA y UAG– RF2: UAA y UGA– RF3: no específico, incrementa la
actividad de RF1 y RF2.
• RF è sitio A. – Tripéptido interactúa con el codón
STOP, hidroliza el enlace éster del ARNt y libera el aa.
Reconoce que aquí ha terminado la proteína
1. Complejo covalente con el codón.
2. Cambio en la conformación del ribosoma, se une al RF.
3. Hidrólisis
Elribosomaalcanzalaseñalde“stop”seliberaconelpéptido
Terminación
El proceso de terminación es de crítica importancia en la síntesis de proteínas.
Mala interpretación del STOP èadición no funcional e incluso dañina a la cadena de polipéptidos è pérdida de la función real de la proteína.
Diferencia entre la traducción de procariotas y eucariotas
EnPROCARIOTAS:•Lametioninainicial(AUG)presentaelgrupoformil (formilmetionil-tRNA).•Latraducciónylatrascripciónestánacopladas.•Genespolicistrónicos
PRIMEREXAMENPARCIALLunes25demarzo
UNIDAD1.Historiadelacienciaydelagenética
UNIDAD2.Lacélulayelmaterialgenético
UNIDAD3.Replicación,transcripciónytraducción
Entrega:títulodeltrabajofinal
Primerexamenparcial:LUNES25deMARZO
Entregartítulodeltrabajoyunabrevedescripción(mediacuartilla).Formatoelectró[email protected]
Eltrabajoesenequiposde3-4personas.
Ejemplosdetemasparatrabajofinal:
• Variabilidadgenética• Triploides• Híbridos• Reversiónsexual• SúpermachosYY• Transgénesis• Selecciónasistida
ProhibidocopiarypegarlostextosíntegrosUsensuspropiaspalabrasCitencorrectamente(veranexo1delmanualdelab)Cadafaltasdeortografía=-1punto