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4/6/16 TRANSCRIPCION Y TRADUCCION BibliograIa: CurJs. 7ma edición. Capítulo 10. (Código fotocopiadora 2160) hSp://www.curJsbiologia.com/indice_figuras_animadas Asignatura: Biología para IRNR Profesora Responsable: M. Virginia Sanchez Puerta DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA El dogma central establece que la información puede fluir de un ácido nucleico a una proteína pero no de una proteína a otra proteína, ni de una proteína a un ácido nucleico. La transcripción puede generar: -­‐ ARN mensajero (ARNm) -­‐ ARN de transferencia (ARNt) -­‐ ARN ribosomal o ribosómico (ARNr) -­‐ ARN pequeños (ARNs) Sólo los ARNm son traducidos a proteínas. Los ARNt y ARNr forman parte de la maquinaria que sinteJza proteinas. 1 4/6/16 TRANSCRIPCION Río arriba Hebra codificante (ADN) Río abajo . Region de ADN que codifica un gen y se transcribe AGCTTATACGTCTCGATGCCCTGTCTAGTGTTGAGTATGCGTTTGTAA Hebra molde (ADN) CUCGAUGCCCUGUCUAGUGUUGAGUAUGCGUUUGTAA La ARN polimerasa se une a un promotor en la cadena de ADN que señaliza el inicio de la transcripción y se encuentra río arriba del gen a transcribir. La nueva molécula de ARN se sinteJza en senJdo 5’-­‐3’ a parJr de la hebra de ADN molde por apareamiento de bases. Reacción química catalizada por la enzima ARN polimerasa • La enzima ARN polimerasa añade los ribunucleóJdos trifosfato al Carbono 3’ de la cadena de ARN. • La energía de la síntesis de la cadena de ARN se obJene de los 2 enlaces fosfatos presentes en los ribonucleoJdos UTP, GTP, ATP, CTP que se suman a la cadena de ARN. 2 4/6/16 CONCEPTO DE GEN GEN: •  El concepto fue cambiando en el 7empo. “un gen : una enzima” “un gen : una proteína” “un gen : varias posibles cadenas polipepjdicas o RNA” Un gen da lugar a varios Jpos de RNA: -­‐  ARNm -­‐  ARNr -­‐  ARNt -­‐  pequeños ARNs CONCEPTO DE GEN CONCEPTO ACTUAL DE GEN: • segmento de ADN seguido de un promotor y que puede ser transcripto por una RNA polimerasa y originar un RNA funcional: ARNm, ARNt, ARNr. Sólo los ARNm son traducidos a proteínas. Los ARNt y ARNr forman parte de la maquinaria que sinteJza proteinas. 3 4/6/16 TRADUCCION La traducción es la conversión de la secuencia de nucleóJdos del ARNm en la secuencia de aminoácidos de una proteína. ParJcipan los ARNm, ARNr y ARNt. Cómo ocurre la traducción de una molécula como el ARNm formada por 4 nucleóJdos diferentes en proteínas que poseen 20 amino ácidos disJntos? • 1 nucleóJdo codifica 1 proteína? Alcanza para 4 aminoácidos disJntos. • La combinación de 2 nucleóJdos codifican 1 proteína? Alcanza para 16 aminoácidos disJntos. • Por lo tanto, una secuencia de al menos 3 nucleóJdos se necesitan para codificar los 20 aminoácidos que se conocen. TRADUCCION El código se basa en tripletes de nucleóJdos (llamados codones) • Un codón del ARN (triplete de nucleóJdos) codifica para 1 amino ácido. Se pueden formar 64 codones, y por lo tanto 64 amino ácidos disJntos. Sin embargo, el código genéJco codifica para solo 20 amino ácidos. Hay codones redundantes (codifican el mismo amino ácido) Ej.: CCU, CCC, CCA codifican para el amino ácido Prolina. El código genéJco es degenerado. 4 4/6/16 CODIGO GENETICO El código genéJco es uJlizado para traducir una secuencia de nucleóJdos en una secuencia de amino ácidos. El código gené7co es universal: es el mismo para todos los seres vivos (con excepciones) SINTESIS DE PROTEINAS El ribosoma se une al ARNm en el siJo de inicio de la traducción, junto con el ARNt iniciador. La subunidad mayor del ribosoma posee 3 siJos de unión para cada aminoacil-­‐tRNA. A: aminoacílico punto de entrada para el primer aminoacido P: pepJdilico Ribosoma Amino Acido ARNm E: “exit” (salida) VIDEO: Eukaryotes.mp4 5 4/6/16 SINTESIS DE PROTEINAS El enlace pepAdico es un enlace covalente entre el extremo amino y carboxilo de dos amino ácidos. La energía requerida para la unión de dos amino ácidos proviene de un enlace fosfato del nucleóJdo GTP, que se transforma en GDP. TRADUCCION o SINTESIS DE PROTEINAS • La traducción ocurre en senJdo 5’ a 3’ a lo largo del ARNm maduro. Iniciación Elongación Terminación AUG La traducción se inicia siempre en el codón AUG, todas las proteínas nacientes inician con el amino ácido meJonina o formil-­‐meJonina. 6 4/6/16 TRANSCRIPCION y TRADUCCION: Diferencias entre Dominios • El proceso de transcripción es muy similar en todos los seres vivos. • Sin embargo, se reconocen algunas diferencias entre los 3 dominios de la vida. En procariotas, la transcripción y traducción ocurren en el citoplasma, de forma acoplada. Es decir, a medida que transcurre la transcripción, el ARNm generado comienza a traducirse. En eucariotas, la transcripción ocurre en el núcleo y la traducción en el citoplasma. Son procesos secuenciales. TRANSCRIPCION y TRADUCCION: Diferencias entre Dominios • Los ribosomas poseen 2 subunidades (mayor y menor) compuestas por moléculas de ARNr y proteínas. El número de moléculas de ARNr y de proteínas es diferente en bacterias y eucariotas. Coeficiente de sedimentación 80S Coeficiente de sedimentación 70S Video:Bacteria El codón de inicio de la traducción AUG se traduce en el amino ácido MeJonina (en eucariotas o arqueas) o en formil-­‐meJonina (en bacterias). 7 4/6/16 TRANSCRIPCION y TRADUCCION: Bacterias En procariotas, varios genes se transcriben en una única molécula de ARN, ya que poseen un único promotor al inicio del operón. promotor DNA ARN polimerasa ARNm policistrónico: un mRNA codifica para varios polipépJdos En bacterias, hay una sola ARN polimersa que cataliza la síntesis de ARNm, ARNt, ARNr, ARNs. PROCESAMIENTO DE ARN en EUCARIOTAS ARNm monocistrónico: un ARNm codifica para un solo polipépJdo • La transcripción inicia en la caja TATA dentro del promotor. TATA El transcripto primario se modifica en eucariotas: Casquete: adición de un nucleóJdo modificado (CAP) en el extremo 5’. Poliadenilación: se agregan ribonucleóJdos de A en el extremo 3’ Splicing o “corte y empalme”: Se eliminan los intrones y se empalman los exones. hSp://www.curJsbiologia.com/node/1476 El ARN maduro se dirige al citoplasma Existen 3 ARN polimerasas diferentes Error en CurJs: pag. 197:” En el promotor de los eucariontes, en una región localizada unos 30 nt río abajo…..” debería decir “río arriba”. 8 4/6/16 PROCESAMIENTO DE ARN en EUCARIOTAS Splicing alterna7vo o Empalme alterna7vo: La célula eucariota reconoce disJntos intrones y realiza el proceso de “splicing” de diversas formas, dando lugar a ARN mensajeros maduros diferentes, que luego dirigirán la síntesis de proteínas disJntas. Video: transcripJonTranslaJon.mp4 MUTACIONES: efecto en las proteínas Mutación: alteración de la secuencia de nucleóJdos en un genoma La mayoría son silenciosas (no afectan el fenoJpo). Algunas pueden generar cambios en las proteínas. Por ejemplo: • Las mutaciones pueden ser por susJtución de un nucleóJdo por otro. Puede acarrear un cambio en un amino acido • Las mutaciones pueden ser por inserción o deleción de un nucleóJdo. Qué ocurre con la proteína resultante? Se produce un cambio en el marco de lectura de la proteína, dando lugar a una proteína disJnta. 9 4/6/16 DOGMA CENTRAL Nuevos descubrimientos produjeron una revisión del Dogma Central. Algunos virus son capaces de producir ADN a parJr de ARN, uJlizando la enzima transcriptasa inversa. Además, algunos virus de ARN pueden replicar la molécula de ARN uJlizando la enzima, ARN polimerasa dependiente de ARN. EJERCICIOS 1.  V o F: En una célula, todas las moléculas de ARN se traducen a proteínas. 2.  Cómo es posible que dos células en el cuerpo humano sean disJntas teniendo exactamente el mismo genoma? 3.  Nombre al menos 4 caracterísJcas del código genéJco. 4.  Indique 3 casos en que una mutación se consideraría silenciosa. 5.  Todos los codones del código genéJco codifican para alguno de los 20 amino ácidos? 6.  Cuántos genes disJntos codifican ARNt? y ARNr? Y ARNm? 7.  Qué macromoléculas componen a los ribosomas? 8.  Cómo es la unión entre los amino ácidos que ocurren en el ribosoma? 9.  La transcripción y traducción en mitocondrias y cloroplastos será más parecida a la de los procariotas o eucariotas? 1. Nombre 7 diferencias entre bacterias y eucariotas, respecto a su biología molecular. 10