“La información genética – Expresión de los genes: el fenotipo” TRABAJO PRÁCTICO Nº4: “La información genética – Expresión de los genes: el fenotipo” Objetivos: Comprender los mecanismos de almacenamiento y trasmisión de la información hereditaria. Comprender el mecanismo de expresión de los genes en el nivel celular. Inferir las repercusiones de la expresión genética en el nivel celular en niveles de organización superiores del individuo.

Polímero de NUCLEÓTIDOS ÁCIDOS NUCLEICOS Polímero de NUCLEÓTIDOS Fosfato Base Nitrogenada . . . Pentosa

POLIMERIZACIÓN DE NUCLEÓTIDOS Los nucleótidos se unen mediante un enlace fosfodiester entre el fosfato de un nucleótido y el azúcar de otro. ENLACE FOSFODIESTER EXTREMO 5’ EXTREMO 3’ Dejando libre en cada extremo de la cadena los carbonos 5’ y 3’

ADN ARN Citosina Adenina Guanina Timina Uracilo Desoxirribosa Ribosa

LA DUPLICACIÓN (replicación) DEL ADN Las dos cadenas de la doble hélice se desenrollan y cada una de ellas especifica la síntesis de una cadena hija por las reglas del emparejamiento de bases. Polimerasa de ADN III en la cadena líder . Cadena líder Topoisomerasa Molde de la cadena líder Helicasa Primasa de ARN Proteínas de unión a ADN de cadena sencilla ADN PARENTAL 3’ 5’ Molde de la cadena retrasada Polimerasa de ADN III en la cadena retrasad Fragmento de Okazaki Cebador de ARN

La doble cadena de ADN se ubica en el núcleo celular. DUPLICACIÓN DEL ADN 3’A-T-G-C-T-G-A-T-G-C-G-A-C-A- 5’G- -T5’ -A -C -G -A -C -T -A -C -G -C -T -G -T -C3’ La doble cadena de ADN se ubica en el núcleo celular.

En la fase S del ciclo celular, las hebras complementarias se separan. DUPLICACIÓN DEL ADN 3’A-T-G-C-T-G-A-T-G-C-G-A-C-A- 5’G- -T5’ -A -C -G -A -C -T -A -C -G -C -T -G -T -C3’ En la fase S del ciclo celular, las hebras complementarias se separan.

DUPLICACIÓN DEL ADN 3’A-T-G-C-T-G-A-T-G-C-G-A-C-A- 5’G- -T 5’ 3’A- -T5’ -A -C -G -A -C -T -A -C -G -C -T -G -T -C3’ -A T- -C G- -G C- -A T- Sobre cada hebra molde de ADN, los desoxirribonucleótidos complementarios, se unen construyendo la nueva hebra. -C G- -T A- -A T- -C G- -G C- -C G- -T A- -G C- -T A- -C3’ 5’G-

FORMACIÓN DEL ARN: TRANSCRIPCIÓN 3’ ARN Polimerasa 5’ ARN Durante la fase G1 del ciclo celular, una cadena del ADN sirve de molde para la síntesis de una cadena de ARN.

La doble cadena de ADN, localizada en el núcleo celular. TRANSCRIPCIÓN DEL ADN 3’A-T-G-C-T-G-A-T-G-C-G-A-C-A- 5’G- -T5’ -A -C -G -A -C -T -A -C -G -C -T -G -T -C3’ La doble cadena de ADN, localizada en el núcleo celular.

Se separan durante la fase G1 del ciclo celular. TRANSCRIPCIÓN DEL ADN 3’A-T-G-C-T-G-A-T-G-C-G-A-C-A- 5’G- -T5’ -A -C -G -A -C -T -A -C -G -C -T -G -T -C3’ Se separan durante la fase G1 del ciclo celular.

TRANSCRIPCIÓN DEL ADN 3’A-T-G-C-T-G-A-T-G-C-G-A-C-A- 5’G- -U 5’ -T5’ -A -C -G -A -C -T -A -C -G -C -T -G -T -C3’ -A -C -G -A Sobre una hebra molde de ADN, los nucleótidos de ARN complementarios se unen construyendo la molécula de ARN. -C -U -A -C -G -C -U -G -U -C3’

El ARN formado se desprende TRANSCRIPCIÓN DEL ADN 3’A-T-G-C-T-G-A-T-G-C-G-A-C-A- 5’G- -T5’ -A -C -G -A -C -T -A -C -G -C -T -G -T -C3’ -U 5’ -A -C -G -A -C La doble cadena de ADN se reconstituye El ARN formado se desprende -U -A -C -G -C -U -G -U -C3’

LOS BLOQUES ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS: LOS AMINOÁCIDOS La unión peptídica

CÓDIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN La secuencia de nucleótidos de un gen codifica la estructura primaria de una proteína. Nucleótidos codificantes: 4 (A, C, T, G) Número de aa a codificar: 20 A → aa1; T → aa2; C → aa3; G → aa4 Codificación 1 nucleótido → 1 aa Deja 16 aa sin codificar AA → aa1 AT → aa2 AC → aa3 AG → aa4 TA → aa5 TT → aa6 TC → aa7 TG → aa8 CA → aa9 CT → aa10 CC → aa11 CG → aa12 GA → aa13 GT → aa14 GC → aa15 GG → aa16 Codificación secuencia de 2 nucleótidos → 1 aa Deja 4 aa sin codificar

Codificación secuencia de 3 nucleótidos → 1 aa 64 posibles conjuntos “tripletes” o “codones” de codificación Nucleótido de la segunda posición A G T C A AAA → AAG → AAT → AAC → AGA → AGG → AGT → AGC → ATA → ATG → ATT → ATC → ACA → ACG → ACT → ACC → A G T C G GAA → GAG → GAT → GAC → GGA → GGG → GGT → GGC → GTA → GTG → GTT → GTC → GCA → GCG → GCT → GCC → A G T C Nucleótido de la primera posición Nucleótido de la tercera posición T TAA → TAG → TAT → TAC → TGA → TGG → TGT → TGC → TTA → TTG → TTT → TTC → TCA → TCG → TCT → TCC → A G T C C CAA → CAG → CAT → CAC → CGA → CGG → CGT → CGC → CTA → CTG → CTT → CTC → CCA → CCG → CCT → CCC → A G T C

CÓDIGO GENÉTICO Asignación UNIVERSAL y ESPECÍFICA de los tripletes de nucleótido (codones) a cada uno de los aminoácidos utilizados para la síntesis de proteínas. Número de tripletes a utilizar: 64 Número de posibles de codificar: 20 Número “aparente” de exceso de aa a codificar: 44 SOLUCIÓN: Varios tripletes codifican el mismo aa. DEGENERACIÓN

El Código Genético escrito en codones de ARNm. Nucleótido de la segunda posición U C A G U UUU → UUC → UUA → UUG → Phe UCU → UCC → UCA → UCG → Ser UAU → UAC → UAA →STOP UAG →STOP UGU → UGC → UGA →STOP UGG → U C A G Phe Cys Leu Tryp C CUU → CUC → CUA → CUG → Leu CCU → CCC → CCA → CCG → Pro CAU → CAC → CAA → CAG → His CGU → CGC → CGA → CGG → Arg U C A G Glun Nucleótido de la primera posición Nucleótido de la tercera posición A AUU → AUC → AUA → AUG → Ileu ACU → ACC → ACA → ACG → Thr AAU → AAC → AAA → AAG → Aspn AGU → AGC → AGA → AGG → Ser U C A G Lys Arg Met G GUU → GUC → GUA → GUG → Val GCU → GCC → GCA → GCG → Ala GAU → GAC → GAA → GAG → Asp GGU → GGC → GGA → GGG → Gly U C A G Glu

TRADUCCIÓN (Síntesis de Proteínas en los ribososmas): Polimerización de los aminoácidos llevada a cabo en los ribosomas asociados al REL dispersos en el citoplasma.

ACTORES DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS ÁCIDO RIBONUCLEICO Mensajero Transferencia Ribosómico (ribosoma) Forma de hojas de trébol Específico de un único aa. El bucle central con triplete de nucleótidos (anticodón) que se une un codón complementario de RNAm. ARN asociado a proteínas. Dos subunidades que se ensamblan al reconocer y unirse al ARN mensajero. Sitio de síntesis de proteínas. Una hebra. Transcripta a partir del ADN. Conduce información desde el ADN al ribosoma.

La subunidad menor del ribosoma reconoce el capuchón y se une a él. 1) Iniciación: La subunidad menor del ribosoma reconoce el capuchón y se une a él. El ARNm es leído hasta llegar a un codón AUG de inicio de la proteína que queda ubicado en el sitio “P” (peptidil). El primer complejo ARNt-aa1 (Met), se une al codón AUG. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C Codón Anticodón ARNt ARNm Met 1er aminoácido

Se une la subunidad mayor completándose el ribosoma funcional. 2) Elongación I: Se une la subunidad mayor completándose el ribosoma funcional. El segundo complejo ARNt-aa2 (ARNt-Glu) se une al codón ubicado en el sitio aminoacil (“A”). “P” “A” “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C Pro G U U Met

3) Elongación II: La enzima Peptidil-transferasa cataliza la formación del enlace peptídico entre el grupo carboxilo del aa ubicado el en sitio “P” (Met) y el grupo amino del aa ubicado en el sitio “A” (Pro) la metionina (Met). “P” “A” “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C G U U Pro Met

El primer ARNt se desprende del complejo. 4) Elongación III: El primer ARNt se desprende del complejo. “P” “A” “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C G U U Pro Met

5) Elongación IV: El ARNm se traslada y el complejo ARNt-Pro-Met queda ubicado queda en el sitio “P”, liberando el sitio “A” donde se ubicará el complejo ARNt-aa3. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G U U Pro Met

6) Elongación V: Entrada en la posición correspondiente, al sitio “A”, del complejo ARNt-Cis, complementario al tercer codón. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G U U Cis A C G Pro Met

Unión del péptido Met-Pro al aa cisteína (Cis). 7) Elongación VI: Unión del péptido Met-Pro al aa cisteína (Cis). “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G U U A C G Cis Pro Met

Se libera el ARNt correspondiente al segundo aa (Pro). 8) Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aa (Pro). “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G U U A C G Cis Pro Met

9) Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G Cis Pro Met

10) Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aa al sitio “A” libre. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G Leu A C G Cis Pro Met

Se produce la unión del aa Leu con la cadena previa . 11) Elongación X: Se produce la unión del aa Leu con la cadena previa . “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G A C G Leu Cis Pro Met

Se libera el ARNt anterior. 12) Elongación XI: Se libera el ARNt anterior. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G A C G Leu Cis Pro Met

El ribosoma se desplaza a la próxima posición de lectura. 13) Elongación XII: El ribosoma se desplaza a la próxima posición de lectura. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G Leu Cis Pro Met

Ingresa el complejo ARNt-aa5 (Arg) 14) Elongación XIII: Ingresa el complejo ARNt-aa5 (Arg) “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G Arg A C G Leu Cis Pro Met

Unión del péptido Met-Pro-Cis-Leu con el 5ºaa (Arg). 15) Elongación XIV: Unión del péptido Met-Pro-Cis-Leu con el 5ºaa (Arg). Liberación del ARNt de Leu. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G A C G Arg Leu Cis Pro Met

16) Elongación XIV: Desplazamiento a la siguiente posición que contiene un CODÓN DE TERMINACIÓN. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G Arg Leu Cis Pro Met

Unión de proteínas de finaliación. 17) Finalización I: Unión de proteínas de finaliación. Liberación del péptido y el último ARNt. Desensamblado del ribosoma funcional. “P” “A” AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G A C G Arg Leu Cis Pro Met

18) Finalización II: Después de unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas presentes en el citoplasma. ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G