ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS PECUARIAS CARRERA DE MEDICINA VETERINARIA BIOLOGÍA Y BIOFÍSICA • • • • • Tipos de ARN: Estructura y funciones Replicación de ADN Transcripción de ADN Traducción de proteínas Expresión génica DOCENTE: Nora Mejía Estructura del ARN Bases Nitrogenadas Ribonucleótido ARN ESTRUCTURA DEL ARN Estos componentes se organizan en base a tres niveles estructurales: Nivel primario. Consiste en la secuencia lineal de nucleótidos que definen las siguientes estructuras. Nivel secundario. El ARN se pliega sobre sí mismo debido al apareamiento intramolecular de bases. La estructura secundaria es la forma que adquiere durante el plegado Nivel terciario. Aunque el ARN no forma una doble hélice como el ADN en su estructura, sí suele formar una hélice simple como estructura terciaria, a medida que sus átomos interactúan con el espacio circundante. Funciones del ARN Actúa como intermediario en el flujo de información que se produce entre el propio ADN y la proteína (traducción entre el ADN y la proteína) Sirve para traducir la información que designa la secuencia de los componentes que van a formar las proteínas. Es un componente básico para los ribosomas. Tipos de ARN Tipos de ARN • El ARN es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. • Hay varios ARN que tienen la misma composición química, pero distinta estructura y función. • Los principales son: ARN mensajero (ARNm) ARN ribosómico (ARNr) ARN de transferencia (ARNt) ARN nucleolar (ARNn) Tipos de ARN El ARN mensajero o ARNm Su estructura es lineal, excepto en algunas zonas donde se forman horquillas. Su función principal es copiar la información genética del ADN y llevarla a los ribosomas (orgánulos celulares), donde se realiza la traducción o síntesis de proteínas ARNm Se sintetiza en el núcleo de la célula tomando como molde una hebra de ADN (es decir, en el proceso de transcripción). Tipos de ARN El ARN ribosómico o ARNr Es el más abundante. Tiene las cuatro bases nitrogenadas principales y algunas metiladas. Al igual que el ARNt, presenta zonas con estructura de doble hélice. El ARNr unido a proteínas básicas forma los ribosomas (orgánulos encargados de la síntesis proteica). Tipos de ARN El ARN de transferencia o ARNt Está formado por moléculas relativamente pequeñas, cuya función es actuar como portadoras de los aminoácidos específicos hasta los ribosomas. Los ARNt contienen las bases normales A, G, C y U, gran número de nucleótidos con bases nitrogenadas diferentes . Y también los 50 tipos distintos de ARNt que hay tienen algunas características similares: En uno de sus extremo, presentan un triplete de bases nitrogenadas en el que siempre hay guanina y un ácido fosfórico libre. En el otro extremo, todos contienen la secuencia CCA sin aparear, que actúa como aceptor del aminoácido específico que transporta hasta el ribosoma. Tipos de ARN El ARN nucleolar o ARNn Se encuentra unido a diferentes proteínas formando el nucléolo. Se origina a partir de diferentes segmentos del ADN denominados región organizadora nucleolar. Una vez formado, se fragmenta y da origen a los diferentes tipos de ARNr. Replicación, Transcripción y Traducción Dogma Central de la Biología Molecular Replicación del ADN El ADN debe transmitirse fielmente a cada una de las células hijas, obtenidas tras la división celular. Por tanto, antes de producirse esta, es imprescindible que el ADN forme réplicas exactas de sí mismo para disponer de dos copias iguales. Este proceso es la replicación o autoduplicación. Posibles formas de replicación Conservativa: la doble cadena original se mantiene y se sintetiza otra completamente nueva Semiconservativa: una hebra de cada doble hélice procede de la original, y la otra se sintetiza de nuevo Dispersiva: en cada hélice existen fragmentos de la original y fragmentos nuevos. Mecanismo de replicación Transcripción Consiste en generar una copia de ARN a partir de una secuencia de ADN Esta copia, llamada ARN mensajero (ARNm), es portadora de la información sobre la proteína que el gen tiene codificada en ADN. En los seres humanos y otros organismos complejos, el ARN se desplaza desde el núcleo de la célula al citoplasma de la célula (compartimento acuoso), donde se usa para sintetizar la proteína codificada. Mecanismo de la transcripción UNIDAD 7 2 LA TRANSCRIPCIÓN DEL ADN EN ARNm 1b Ocurre en el núcleo. El ADN se desenrolla y se abre. 1a Una de sus hebras sirve de molde para sintetizar una cadena de ARN llamada ARN mensajero (ARNm), que pasará al citoplasma. Traducción Es el proceso de biosíntesis de proteínas, se realiza en los ribosomas y de la misma manera en procariotas y eucariotas, con pequeñas diferencias. Antes del inicio se tienen que activar los aa en el citoplasma, uniéndose a un ARN-t específico mediante la aminoacil-ARNt sintetasa. Para ello se necesita la energía que aporta la hidrólisis de un ATP. El aa se une por su extremo 3’ al ARNt. Los ARNt se comportan como intermediarios o intérpretes entre la secuencia de aa y la de nucleótidos Ya que además de llevar un aa en el extremo 3’, reconocen los nucleótidos del ARNm gracias a su anticodón complementario del codón correspondiente Mecanismo de la Traducción UNIDAD 7 2 LA TRADUCCIÓN DEL ARNm EN UNA PROTEÍNA 1. Inicio de la traducción La molécula de ARNm se une a un ribosoma por uno de sus extremos. 2. Un aminoácido se une al ARNt Un aminoácido (aa) se une a un ARN de transferencia (ARNt) (2a). El ARNt con el aminoácido unido (ARNtaa) reconoce y se une a una secuencia de tres bases del ARNm, llamada triplete o codón (2b). 3. Unión del primer aa El primer aminoácido queda unido al ribosoma (3a), y el ARNt queda libre (3b). 2b 3a ARNm ARNt-aa ARNt Ribosoma ARNt Citoplasma 3b 2a aa LA TRADUCCIÓN DEL ARNm EN UNA PROTEÍNA 4. Incorporación del segundo aa 5. Incorporación del resto de aa Otro ARNt, unido a otro aminoácido, reconoce el siguiente triplete en la cadena de ARNm y se une a él (4a). El segundo aminoácido queda así unido al ribosoma junto al primer aminoácido (4b), y el ARNt que lo transportaba queda libre en el citoplasma (4c). 6. Fin Se siguen incorporando aminoácidos por el proceso descrito hasta que el ribosoma ha leído o traducido toda la secuencia de bases del ARNm. La proteína se separa del ribosoma y queda libre en el citoplasma. 4b 4c 4a ARNt-aa ARNt-aa ARNt ARNt ARNt ARNt aa ARNt aa Proteína Expresión génica Expresión Génica La expresión génica es el proceso mediante el cual la información codificada en un gen se utiliza para dirigir el montaje de una molécula de proteína. La célula lee la secuencia del gen en grupos de tres bases. Cada uno de estos grupos de tres bases (codón) corresponde a uno de los 20 aminoácidos diferentes usados para construir las proteínas. Código genético • Es la relación que existe entre la secuencia de bases nitrogenadas del ARN-m y la secuencia de aminoácidos de una proteína. • Es una equivalencia entre dos polímeros específicos. • Es la clave que permite la traducción del mensaje genético a su forma funcional, las proteínas. Código genético Como solo hay 4 bases distintas, las señales codificadoras para los 20 aminoácidos proteicos deben estar constituidas por más de una base. Cada señal que codifica para un aa está formado por tres bases consecutivas o triplete. De esta forma hay 4x4x4=64 tripletes distintos. Los tripletes del ARN-m se llaman codones. Existen 61 codones que codifican aa y 3 sin sentido, que indican fin del mensaje y no especifican ningún aa. Hay un codón que además de codificar al aa metionina, es la señal de iniciación. En 1950 se emprendió la tarea de descifrar el código genético.