Replicacion ADN-Sintesis Proteinas

CLASE 5:
Estructura general del ADN
Introducción a la replicación
Unidad I: GENOMA Y ORGANISMO
Profesora: Carmen Gloria Fuentealba Jara
Email. cfuentea@udec.cl;
carmen.fuentealba@gmail.com
Objetivos y aprendizajes
esperados
1-Estructura General del ADN
2-Genes específicos
3-Proceso de replicación y regulación enzimática de la
expresión génica
Introducción a la replicación
Helicasas: Romper los puentes de hidrógeno de la
doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de
replicación.
Topoisomerasas impide que el ADN se enrede debido al
superenrollamiento producido por la separación de la doble hélice
(renaturalice).
Proteínas SSB (single-stranded DNA binding proteins) impide
que la hebra se enrolle consigo misma.
ADN Polimerasas
Sintetiza la cadena complementaria de forma continua
en la hebra adelantada y de forma discontinua en la
hebra rezagada Rellenar espacios de los fragmentos
OKAZAKI
ADN Polimerasas
Sintetiza la cadena complementaria de forma continua
en la hebra adelantada y de forma discontinua en la
hebra rezagada Rellenar espacios de los fragmentos
OKAZAKI
ADN Polimerasas
Sintetiza la cadena complementaria de forma continua
en la hebra adelantada y de forma discontinua en la
hebra rezagada Rellenar espacios de los fragmentos
OKAZAKI
ARN Primasa La sintetiza el cebador de ARN
necesario para la síntesis de la cadena complementaria
a la cadena rezagada.
ADN Ligasa une los fragmentos de Okazaki
PRIMER CEBADOR o PARTIDOR
27F:AGAGTTTGATCMTGGCTC
AG.
Pequeñas piezas de ADN que anillan a secuencias
específicas ej. el 27Forward y el 1525 Reverse, Una vez
que los "primers" se anillan la ADN polimerasas extiende
e ADN desde el extremo 5' hasta el 3' final.
Numero de genes específicos
Especie
Nº genes
Ser humano (Homo sapiens)
20.500
Pulga de agua (Daphnia pulex)
31.000
Ratón (Mus musculus)
23.000
Bacteria E. coli
4.377
Arroz (Oryza sativa)
28.000
Levadura (S. cerevisiae)
5.800
Mosca (Drosophila melanogaster)
17.000
Gusano (C. elegans)
21.733
Arabidopsis (A. thaliana)
25.500
Numero de genes específicos
Especie
Nº genes
Ser humano (Homo sapiens)
20.500
Pulga de agua (Daphnia pulex)
31.000
Ratón (Mus musculus)
23.000
Bacteria E. coli
4.377
Arroz (Oryza sativa)
28.000
Levadura (S. cerevisiae)
5.800
Mosca (Drosophila melanogaster)
17.000
Gusano (C. elegans)
21.733
Arabidopsis (A. thaliana)
25.500
Genes de importancia
evlutiva
ADN
MITOCONDRIAL
-Citocromo Oxidasa I y Cit
b
-Origen Materno
-ADN circular
-Alta tasa de Mutación
-Codifica dos ARN
ribosómicos,
-22 ARN de transferencia y
13 proteínas que participan
en la fosforilación oxidativa.
El ADN mitocondrial codifica 13 proteínas involucradas
en la producción de energía celular y procesos de
fosforilación oxidativa. Por lo tanto, el entorno que
rodea la mitocondria y el ADN mitocondrial está
expuesto al daño oxidativo producido por los radicales
libres
generados
en
ese
metabolismo.
Si a esto se le añade el hecho de que el material
genético de las mitocondrias no está protegido por
histonas como lo está el ADN nuclear, y que los
mecanismos de reparación de daños el ADN son poco
eficientes en las mitocondrias, obtenemos como
resultado que la tasa de mutación aumenta hasta ser
10 veces mayor que la del genoma nuclear
Filogenias basadas en Cyt-b
Nuestros mejores amigos son los
lobos. Un estudio filogenético de
736 pb del gen mitocondrial
Citocromo b demostró que los
lobos divergen de los perros en un
0.2% de sus bases, de los coyotes
en un 4% y de los zorros en un
17%. Por estas razones, en 1993 la
designación Canis familiaris fue
cambiada a Canis lupus familiaris
Arbol filogenético y árbol genealógico
Filogenia basada en COI
GEN ITS ADN Ribosomal (nuclear) no codifica suje
a continua mutación ( tasa constante).
Alta tasa de mutación
no afectado por las
reparasas.
Los ribosomas son diferentes en procariontes y eucariontes
RESUMEN CLASE 5
Función de H-H
Enlaces Fosfodiester
Estructura ADN
Helicasas
ADN Polimerasas
Replicación en Eucariontes
Regulación
enzimática
Topoisomerasas
ARN Primasa
Proteínas SSB
ITS
Genes de
Importancia evolutiva
COI
Cyt-b
F
U
N
C
I
O
N
Clase 6: Replicación en Procariontes
Unidad II: GENOMA Y ORGANISMO
Cultivo bacteriano en placa Petri
5 de Mayo 2014
Objetivos y aprendizajes esperados
1-Conocer el proceso replicativo en procariontes
2-Relacionar comparativamente con el proceso replicativ
eucariontes
3-Estructura modelo operon de Procariontes.
4-Función de los intrones y exones
5- Introducción síntesis proteica
Caracteristicas de la replicación en
procariontes
La replicación del ADN sigue los mismas etapas tanto
en procariotas como en eucariotas.
En ambos es semiconservativa y bidireccional,
cadenas en horquillas separadas, se necesitan
cebadores, se sintetizan las nuevas cadenas
mediante polimerasas, etc.
Pero debido a las diferencias estructurales entre los
cromosomas de procariotas y eucariotas y su
bioquímica diferente, el proceso y las enzimas son
también un poco diferentes.
1- Replicación
En las bacterias existe un solo origen de replicación, al
que llamamos Ori C. Ya que el ADN procariota es una
única molécula circular, a partir de este único punto, la
replicación avanza en ambas direcciones hasta que se
replique toda la molécula.
El cromosoma entero es un replicón. Cuando la
duplicación se esta llevando a cabo podemos observar
los llamados ojos o burbujas de replicación
1er Indiv.
2do Indiv.
Los fragmentos de Okazaki
son más largos, y la velocidad
de elongación mas rápida.
Las ADN polimerasas solo
sintetizan en el sentido 5' - 3'.
Existen 3 tipos de ADN
polimerasas I,II y III.
Las tres se encargan de la
elongación y reparación, sin
embargos solo una una se
encarga de corregir ADN pol I.
Enzimas requeridas para la replicación de procariontes
Reparación y corrección
Covalente??????
2-Estructura génica y organización
Los genes de las bacterias y de los organismos
superiores se diferencian en su organización.
Esto es debido a que el genoma bacteriano es
muy pequeño y debe reducir la información al
mínimo posible.
Al revés el genoma en mamiferos es tan amplio
que se dice que solo el 10% posee genes, así que
muchas regiones no codificantes rodean a los
genes e incluso estáN dentro de ellos INTRONES
y EXONES (regiones codificantes) que luego se
arreglan en el splicing.
Cual esta sujeto a mutaciones?????? Porque???????
Organización genes eucariontes: gen para
Ovoalbumina
Organización genes procariontes
No existen intrones
ADN Bacteriano Componentes de un
operón
DNA
RNA polimerasa
P: promotor de los genes estructurales E1, E2, E3 y E4
R: gen regulador (codifica una proteína represora que regula la
transcripción de los genes estructurales)
O: operador (secuencia reconocida por la proteína represora
que impide la transcripción)
Un operón es un conjunto de genes, localizados contiguamente
en el DNA, que obedece a las mismas señales de encendido o
apagado.
Los operones están formados por genes
estructurales y una región de control
Galactosidasa
Permeasa
Transacetilasa
Diferencias entre el ribosoma eucarionte y
procarionte
s
procarionte
Proteinas
Diferentes tasas de sedimentación S por centrifugación
Recordar:
Proteína : Conjunto de aminoácidos que forman una cadena
polipeptidica.
aminoacidos
Triplete de
codones
Cadena
Polipeptidica =proteinas
Las proteínas están formadas por ácido ribonucleico (ARN).
Clase 7
SINTESIS DE PROTEINAS:
TRANSCRIPCIÓN
7-5-2014
Transcripción:
1- Iniciación: Una ARN-polimerasa comienza la síntesis del precursor del ARN
l( base de la futura proteina) a partir de "secuencias de consenso " que se
encuentran en el ADN antes de ser ARN precursor. Completa con Uracilo.
ADN
ARNpolimerasa
PROMOTOR
T
A
A
U
C
G
G C
A A
U
C
U G
C
G
G C
T
T
G
C
A
A A
C
G
U
C
A
T
C
G
ARN
Transcripción:
3- Finalización: Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región de
termino del gen, finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poliA-polimerasa
añade una serie de nucleótidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado
ahora ARNm precursor, se libera.
poliA-polimerasa
m-GTP
A
U
G C
U
C
G
U
G
U
región de termino
ARNm precursor
A
G
A
A
A
A
A
4. Maduración (cont.): El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se
trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la información que contiene sea
traducida y se sintetice la correspondiente molécula proteica. En el proceso de
maduración un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones y las
ARN-ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro.
cola
Cabeza
AAAAAA
AUG
UAG
ARN maduro sin intrones
bases agrupados en tripletes
de codones
Maduración del ARNm (Visión de conjunto).
ETAPA I
Región codificadora del gen
ADN
Promotor
E1
I1
E2
I2
E3
Terminador
TAC
ATC
Cabeza E1
ARNm
precursor
ARNm
maduro
I1
E2
I2
cola
E3
AAAAAA
AUG
UAG
Cabeza
cola
AAAAAA
AUG
UAG
Síntesis proteica = Lectura de codigo
ETAPA II
SINTESIS DE PROTEINAS:
TRADUCCIÓN
Etapa en la que se une el ARNm (maduro) al ribosoma y
los codones son traducidos en aminoacidos.
Iniciación
12 fases de elongación
ENZIMAS: ARN Transferencia
Finalización
Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm(m) y
este se comienza a leer desde el codón AUG, que codifica el principio de la proteína (UAC).
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).
ARNm(m)
Subunidad menor del ribosoma
5’
P
A
AAAAAAAAAAA
3’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
UAC
Anticodón
Traducido a Metionina
(i)
Codón
ARNt
Proteina
ARNm
ARNt Transportar los aminoacidosAl complejo ribosoma ARNm(m)
formando el anticodon (proteína).
1er aminoácido
Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el
ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente
del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNtGln se le llama región aminoacil (A).
Subunidad menor del ribosoma
P
5’
G UA
U
AAAAAAAAAAA 3’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
UAC
Región aminocil A, se une la otra
subunidad
(i)
Triplete
codones
Gln
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).
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.
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GUU
Los ARNt se liberan
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.
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 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’
AAAAAAAAAAA 3’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GUU AC
G
Los nombre de los complejos que se forman
dependen del aminoacido unido al ARNt.
Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a 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) a la cisteína (Cys).
P
A
ARNm
5’
AU G CAA U G C U UA C GA UAG
GUU ACG
AAAAAAAAAAA 3’
Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina
(Glu).
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-CysGlu-Met 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 leucina. 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 de la leucina, el 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
Finalización I: 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
GC
U
Arg-Leu-Cys-Gln-Met
Finalización II: 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
Resultado final una proteína en el citoplasma.
(i)
RECORDAR: Síntesis proteica
ARN :Azucar ribosa
Timina por Uracilo
Cadena sencilla
ARN-Polimerasa
ADN
ARN
Transcripción
Citoplasma
ARN molde
ARN mensajero
Proteína
ARN maduro
Transducción
XeY
XeY