Esquema de la Replicación del DNA mediante fragmentos de Okazaki y cebadores de RNA

EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO La información genética es la causa de la síntesis de proteínas específicas, entre ellas las enzimas, responsables de las características estructurales y funcionales de un organismo.

INVESTIGACIONES Archibald Garrod, 1902: descubrió una enfermedad metabólica causada por una anomalía hereditaria. George Beadle, 40: hipótesis “variaciones debidas a cambios en enzimas”. Beadle & Tatum, 1948: hipótesis “ un gen-una enzima”, según la cual cada gen lleva información para una enzima. Posteriormente se amplió esta hipótesis.

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR El ADN forma una copia de parte de su mensaje sintetizando una molécula de ARN mensajero (transcripción), la cual constituye la información utilizada por los ribosomas para la síntesis de una proteína (traducción).

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR Flujo de la información genética:

ARN Por tanto, el mensaje genético se realiza en dos etapas sucesivas, en las que el ARN es un intermediario imprescindible. TIPOS: ARN mensajero ARN ribosómico ARN transferente

ARN mensajero Copia de una parte del ADN Información utilizada por los ribosomas para unir los aa en el orden adecuado y formar una proteína concreta. Vida muy corta. Monocistrónico 3-5% del ARN celular.

ARN ribosómico Forma parte de los ribosomas (junto con un conjunto de proteínas básicas). También se denomina ARN estructural. Participa en el proceso de unión de los aa para sintetizar las proteínas. 80-85% del ARN celular total

ARN transferente Transporta los aa hasta los ribosomas. Cada molécula de ARNt transporta un aa específico. 10% ARN celular. Forma: 4 brazos, 3 con bucles en los extremos, en el otro  extremo 3’  extremo 5’

ARN transferente

TRANSCRIPCIÓN Transcripción = síntesis de ARN. Ocurre en el interior del núcleo. Necesita: Una cadena de ADN que actúe como molde. Enzimas: ARN-polimerasa. Ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U. Proceso: Iniciación Elongación Terminación

TRANSCRIPCIÓN INICIACIÓN  Comienza cuando la ARN-polimerasa reconoce en el ADN que se va transcribir una señal que indica el inicio del proceso = centros promotores.  Centros promotores = secuencias cortas de bases nitrogenadas.

TRANSCRIPCIÓN INICIACIÓN  La ARN-polimerasa hace que la doble hélice de ADN se abra  exposición de la secuencia de bases del ADN  unión de los ribonucleótidos.

TRANSCRIPCIÓN ELONGACIÓN Adición de sucesivos ribonucleótidos para formar el ARN. ARN-polimerasa: “lee” ADN 3’-5’ síntesis ARN 5’-3’ La cadena de ARN sintetizada es complementaria de la hebra de ADN que se utiliza como molde.

TRANSCRIPCIÓN ELONGACIÓN Complementariedad entre las bases de ADN y ARN: G-C A-U T-A C-G

TRANSCRIPCIÓN TERMINACIÓN La ARN-pol reconoce en el ADN unas señales de terminación que indican el final de las transcripción. Implica el cierre de la burbuja formada en el ADN y la separación de la ARN-pol del ARN transcrito.

TRANSCRIPCIÓN TERMINACIÓN La ARN-pol transcribe regiones de ADN largas, que exceden la longitud de la secuencia que codifica la proteína. Una enzima corta el fragmento de ARN que lleva la información para sintetizar la proteína.

TRANSCRIPCIÓN TERMINACIÓN Extremo 3’  se añade una secuencia de ribonucleótidos de adenina  cola poli-A. Extremo 5’  se añade una caperuza  permitirá identificar este extremo en el proceso de traducción posterior.

TRADUCCIÓN Traducción = síntesis de proteínas. Se necesita: Ribosomas ARN mensajero Aminoácidos ARN de transferencia Enzimas y energía

Se unen cuando van a sintetizar proteínas TRADUCCIÓN RIBOSOMAS Orgánulos citoplasmáticos. Formados por 2 subunidades: Subunidad pequeña se une ARNm Subunidad grande se unen aa Se unen cuando van a sintetizar proteínas

TRADUCCIÓN Antes de que se inicie la síntesis: activación de los aa que van a ser unidos (citoplasma) Cada aa se une a una molécula de ARNt específica por su extremo 3’ Complejo: aminoacil-ARNt

COMPLEJO DE INICIACIÓN TRADUCCIÓN INICIACIÓN Codón iniciador (ARNm): AUG se une a la subunidad menor. Fijación del primer aminoacil-ARNt, con el anticodón correspondiente: UAC Inicio: unión de subunidad mayor. COMPLEJO DE INICIACIÓN

TRADUCCIÓN INICIACIÓN La porción de ARNm cubierta por el ribosoma corresponde a 6 nucleótidos = 2 codones. Sitio P Sitio A

TRADUCCIÓN ELONGACIÓN La cadena peptídica se sintetiza por la unión de los sucesivos aa que se van situando en el ribosoma transportados por los correspondientes ARNt. El ribosoma se desplaza a lo largo de la cadena de ARNm.

TRADUCCIÓN ELONGACIÓN 3 subetapas: Unión de un aminoacil ARNt al sitio A Formación del enlace peptídico Translocación del dipéptido al sitio P

TRADUCCIÓN

TRADUCCIÓN TERMINACIÓN  Existen 3 codones de terminación: UAA, UAG, UGA.  No hay ARNt con los anticodones correspondientes.  Cuando el ribosoma llega a uno de ellos, la cadena peptídica se acaba.

TRADUCCIÓN TERMINACIÓN

TRADUCCIÓN

TRADUCCIÓN Como consecuencia se libera: La cadena proteica Las 2 subunidades ribosómicas separadas El ARNm

TRADUCCIÓN La velocidad de síntesis proteica es alta: hasta 1400 amioácidos por minuto. Varios ribosomas pueden leer a la vez un mismo ARNm = polirribosoma o polisoma. Mayor efectividad y ahorro de tiempo.

Código Genético Vs Genoma Para muchos ya no es sorprendente escuchar en las noticias si tal o cual enfermedad “está en el código genético” o escuchar frases como “comparamos el código genético de la sangre que encontramos con una muestra del sospechoso y son idénticos” … estas frases no son tan certeras como suenan ni se aproximan al sentido que se le quiere dar, eso es porque lo que los medios de comunicación llaman “código genético” en realidad debería llamarse “genoma” , entonces… El total de la información genética que lleva una célula o un organismo es lo que en biología se conoce como genoma (instrucciones para hacer toda la célula o todo el organismo), y el código genético es una clave en la que una secuencia de tres nucleótidos (codón) en el DNA (o RNA, en realidad) corresponde a un aminoácido específico en una proteína.

¿ Qué es el Código Genético? El código genético es un conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. Un codón se corresponde con un aminoácido específico. El ARN se basa en transportar un mensaje del ADN a la molécula correspondiente

CODIGO GENÉTICO Una vez que Crick (1958) propuso la Hipótesis de la Secuencia ("existe una relación entre la ordenación lineal de nucleótidos en el ADN y la ordenación lineal de aminoácidos en los polipéptidos"), la comunidad científica la admitió y se plantearon dos preguntas: ¿Existe algún código o clave que permite pasar de la secuencia de nucleótidos en el ADN a la secuencia de aminoácidos en las proteínas? ¿Cómo se convierte la información contenida en la secuencia de ADN en una estructura química de proteína? La primera pregunta conlleva el estudio del desciframiento del código genético y el estudio de sus características. La segunda pregunta consiste en el estudio de los procesos genéticos de la síntesis de proteínas: la transcripción y la traducción.

CODIGO GENÉTICO Características del Código Genético Las características del código genético fueron establecidas experimentalmente por Fancis Crick, Sydney Brenner y colaboradores en 1961. Las principales características del código genético son las siguientes: El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido. El código genético es degenerado: existen más tripletes o codones que aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete. El código genético es no solapado o sin superposiciones: un nucleótido solamente pertenece a un único triplete. La lectura es "sin comas": el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua "sin comas" o sin que existan espacios en blanco. El código genético nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido. La principal excepción a la universalidad es el código genético mitocondrial.