Código genético, ADN y ARN

Los ácido nucléicos (ADN yARN) llevan información y la transforman en proteínas. Las proteínas controlan la química de un ser vivo

Los descubridores de la estructura de doble hélice del ADN, James Watson y Francis Crick, en 1953. Fueron galardonados con el Premio Nóbel en Medicina y Fisiología en 1962.

Rosalind Franklin El trabajo de difracción con rayos X de Rosalind Franklin fue fundamental en el desarrollo del modelo del ADN. Franklin murió sin saber que los resultados de sus estudios habían sido informalmente comunicados a Watson y Crick por M. Wilkins. Ellos fueron galardonados con el Premio Nóbel en 1962. Rosalind Franklin murió de cáncer en 1958 a la edad de 37 años, posiblemente a causa de los rayos X usados en sus investigaciones. Sin embargo aunque Watson, Crick y Wilson luego dieron crédito a la contribución de Rosalind Franklin, ésta nunca fue nominada o premiada con el Nóbel pues ya había muerto, y el Premio Nóbel nunca es póstumo.

James Watson, en 2003, cuando se dio por terminado el Proyecto Genoma Humano, que él dirigió y consiste en determinar las posiciones relativas de todos los nucleótidos e identificar los 20.000 a 25.000 genes presentes en los 23 pares de cromosomas del ser humano.

Micropelícula sobre ADN y el Proyecto Genoma Humano http://www. pbs

El ADN: estructura y replicación El ADN es un polímero (de cadena doble) de nucleótidos. ¿Qué es un nucleótido?:

Bases nitrogenadas de los nucleótidos que forman los ácidos nucléicos

azúcar de los ácidos nucléicos:

Estructura molecular del ADN

Juego de simulación de replicación de DNA La molécula de ADN tiene la capacidad única de REPLICARSE. Esto es, sacar una copia de sí misma que puede ser transmitida a la descendencia. La replicación se da en el núcleo, antes de la división celular http://www.youtube.com/watch?v=qy8dk5iS1f0&feature=related Juego de simulación de replicación de DNA http://nobelprize.org/medicine/educational/dna_double_helix/index.html

Replicación del ADN (ácido desoxirribonucléico)

Replicación del ADN: los nuclétidos sueltos en el núcleo se adhieren al lugar indicado: G-C, T-A

Replicación del ADN: es semiconservativa = se forman dos dobles cadenas idénticas a la original, pero en cada una se conserva una cadena antigua

La replicación del ADN es catalizada por diferentes enzimas

Videos didácticos sobre el proceso y enzimas que participan: http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0&feature=related EL ANTERIOR En español: http://www.youtube.com/watch?v=-EGKrYdQEHQ http://www.youtube.com/watch?v=wkXgwGn_dGU&feature=related

La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación. Los nucleósidos solo pueden adicionarse por el extremo 3´ La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontínua en la hebra rezagada (donde se producen los fragmentos de Okazaki). El proceso de la replicación se puede dividir en 3 fases: iniciación, elongación y terminación.

Iniciación de la replicación La enzima helicasa se desplaza a lo largo del ADN en dirección a la horquilla de replicación, es decir, en dirección 5' → 3' en la hebra rezagada y 3' → 5' en la hebra adelantada, rompiendo los puentes de hidrógeno que mantienen unida la doble hélice

Elongación La ADN polimerasa comienza a añadir nucleótidos. Así, durante la síntesis, en cada horquilla de replicación se van formando dos copias nuevas de ADN, pero debido a la unidireccionalidad de la actividad polimerasa la replicación sólo puede ser continua en la hebra adelantada [En la hebra rezagada es discontinua, dando lugar a los fragmentos de Okazaki, que son pegados por la enzima ligasa] La terminación del proceso se da cuando se llega a un triplete de nucleótidos TAC , que corresponde a AUG que significa “stop” en el ARNm (pero esto lo entenderá en los slides de la transcripción que están más adelante)

Comparación de la estructura del ADN y ARN Ver video http://www.youtube.com/watch?v=-Q_Lvzdkexo&feature=related

Comparación entre ADN y ARN Dos cadenas de nucleótidos formando una doble hélice Azúcar de 5 carbonos Azúcar: desoxirribosa bases: A,C,G,T Adenina, Citocina, Guanina, Timina. función: información de generación en generación (replicación) Una sola cadena Azúcar de 5 carbonos Azúcar: ribosa bases: A,C,G,U (el Uracilo reemplaza a la Timina) función: síntesis proteica (transcripción y traducción)

ADN y ARN (acido ribonucleico) tienen algunas diferencias:

Interacción entre ADN y ARN: el ARN mensajero (ARNm) copia o “transcribe” la información de un trozo de ADN, y lleva este “mensaje” al organelo celular que “traduce” y compone una proteína con los aminoácidos en la secuencia que indica el mensaje. http://www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes1.htm

Tipos de ARN: ARNm El ARN mensajero Copia o transcribe la información del ADN del núcleo. Saca la información al citoplasma y la lleva al ribosoma La información va en tripletes de nucleótidos llamados codones

CODÓN = tres nucleótidos que significan un aminoácido determinado El codón TCA del ADN en el ARN mensajero se convierte en AGU que significa agregar el aminoácido Serrina (Ser) a la secuencia de aminoácidos de la nueva proteína que se formará Ver animación: http://biomodel.uah.es/model4/dna/dnacode.htm

Transcripción http://www.youtube.com/watch?v=983lhh20rGY

Tipos de ARN: ARNr ARN ribosomal Constituye el organelo llamado ribosoma Allí se traduce o se sintetiza la nueva proteína en base a la información del ARNm, y con la ayuda del ARNt

Tipos de ARN: ARNt ARN de transferencia Su función es llevar aminoácidos al ribosoma para la síntesis de la nueva proteína. En un extremo lleva un anticodón para identificar al codón del respectivo aminoácido

Cómo los anticodones del ARNt identifican al respectivo codón en el ARNm

El ARNt (ARN de transferencia) tiene tres nucleótidos (anticodòn) que identifican al respectivo codòn, y asì anexar el aminoàcido que transportan al ribosoma, para formar o sintetizar una proteìna

¿Cómo adquiere su estructura funcional una molécula de RNAt? VIDEO: http://www.hhmi.org/biointeractive/media/rnafold-lg.wmv

Pelìcula introductoria El código genético: es el significado de la información del ADN: Cada tres nucleótidos codifican a un aminoácido distinto, para formar la nueva proteína Pelìcula introductoria http://www.pbs.org/wgbh/nova/genome/program.html

El código genético La secuencia de bases del ARNm es usada por el ribosoma como plantilla para ensamblar la secuencia de aminoácidos que formarán el polipéptido (proteína). El proceso se llama TRADUCCIÓN, y el “diccionario” de traducción es el código genético. Las “palabras” del código son los codones, que son tripletes del bases del ARNm. Ej: UUU, CAG,UGA. Hay 64 codones posibles, y cada codón corresponde a uno o más aminoácidos. Por ejemplo, el codón UUU corresponde al aminoácido Fenilalanina.

El código genético Como solo hay 20 aminácidos posibles, algunos son codificados por varios codones distintos. Por ejemplo, el aminoácido Isoleucaina es codificado por tres codones distintos: AUU, AUC, AUA. (ver tabla en siguientes slides) Por el hecho de que varios codones pueden corresponder a un solo aminoácido, el código genético es llamado “degenerado” El código genético es “universal”, pues es idéntico para todos los seres vivos, desde las bacterias hasta el hombre. Esto tiene implicaciones en la ingeniería genética entre especies.

El código genético Hay algunas raras excepciones a la “universalidad” del código genético: algunos codones de “stop” son usados para codificar aminoácidos especiales. La traducción se realiza en los ribosomas, que están hechos de ARNr y se encuentran en el citoplasma de la célula.

Transcripción El ARNm se forma en el proceso llamado transcripción. El ARNm “transcribe” o copia la información de la secuencia de bases del una de las cadenas del ADN del núcleo, y lo saca al citoplasma. Hay que recordar que en el ARNm la base uracilo está presente en vez de la timina. Por lo tanto al ir copiando el mensaje, las bases se aparean así: U-A, A-T, C-G, G-C

Transcripción La cadena de ADN tiene una cadena con “sentido”, o sea con información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína, y la otra cadena, que es complementaria, es “sin sentido”. El ARNm copia la cadena “sin sentido”, siendo así un réplica de la cadena “con sentido” que lleva el orden de la secuencia de aminoácidos

Transcripción El proceso de transcripción empieza cuando la enzima ARN polimerasa se adhiere a un sitio llamado promotor en el DNA. Sitio promotor determina qué cadena se va a transcribir. La ARN polimerasa abre la doble cadena, y cataliza la formación de enlaces covalentes entre los nucleótidos del nuevo ARNm que se está formando.

Los 20 aminoácidos en español y sus abreviaturas .                                                                                                                       

UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys UUC UCC UAC UGC UUA Leu UCA UAA Stop 1* Base Segunda base 3* Base U C A G UUU Phe UCU Ser UAU Tyr UGU Cys UUC UCC UAC UGC UUA Leu UCA UAA Stop UGA UUG UCG UAG UGG Trp CUU CCU Pro CAU His CGU Arg CUC CCC CAC CGC CUA CCA CAA Gln CGA CUG CCG CAG CGG AUU Ile ACU Thr AAU Asn AGU AUC ACC AAC AGC AUA ACA AAA Lys AGA AUG Met ACG AAG AGG GUU Val GCU Ala GAU Asp GGU Gly GUC GCC GAC GGC GUA GCA GAA Glu GGA GUG GCG GAG GGG

http://cabronio.blogspot.com/2008/08/codones-y-animocidos.html

Traducción El mensaje es llevado en la misma molécula de ARNm hacia el ribosoma (ARNr) para ser “traducido”. El resultado de esa “traducción” es la formación o síntesis de la nueva proteína con una secuencia de aminoácidos dada por el orden de los codones del ARNm. El ARNt transporta aminoácidos específicos para esta síntesis.

Traducción: pasos Iniciación: el ARNm se une al ribosoma y el codón iniciador AUG empieza el proceso. Elongación: se empiezan a adicionar lo aminoácidos llevados por los ARNt Terminación: se pone el último aminoácido cuando se llega al codón de terminación.

Síntesis de proteínas

Síntesis de proteínas

Síntesis de proteínas

Generalmente, más de un ribosoma puede estar “traduciendo” la misma molécula de ARNm al mismo tiempo. Este grupo o complejo de ribosomas actuando a la vez se conoce como polirribosoma o polisoma

replicación, transcripción y traducción http://www.johnkyrk.com/DNAanatomy.html

Traducción y síntesis proteica con Mario Bros http://www.youtube.com/watch?v=ZPlnDzkBrpc

Juego de transcripción y traducción Genetic Science Learning Center. "Transcribe y traduce un Gen." Learn.Genetics 15 October 2012 http://learn.genetics.utah.edu/es/units/basics/transcribe/

Ejercicio: Dada la siguiente cadena de ADN que acaba de ser abierta por la enzima helicasa: TACTACGGCATAGAGTCGATTGCGAAT a) Construir su cadena complementaria del ARNm b) Construir la proteína resultante de la traducción de ese ARNm, utilizando el código genético. (Tener en cuenta la tabla con los codones del ARNm y los respectivos aminoácidos)  

Los cromosomas de eucariotas están constituidos por ADN y proteínas (histonas). en las bacterias el ADN está desnudo en el citoplasma.

El ADN se encuentra compactado o “condensado” en el núcleo El ADN se encuentra compactado o “condensado” en el núcleo. Un primer nivel de condensación se forma gracias a la unión de cierto tipo de proteínas, denominadas histonas, a manera de un collar de cuentas: el ADN rodea un núcleo compuesto por ocho histonas. Este núcleo rodeado por ADN, más el ADN espaciador entre las cuentas, se denomina nucleosoma y fue descubierto en 1975 por Roger Kornberg, Dean Hewish y Leigh Burgoyne. Cada nucleosoma contiene un pedazo de ADN de 146 nucleótidos más ocho histonas. http://aportes.educ.ar/biologia/nucleo-teorico/estado-del-arte/una-gran-biblioteca-cromosomas-y-genes/como_entra_todo_el_adn_en_el_n.php

http://www.cbs.dtu.dk/staff/dave/roanoke/fig6_10.jpg

Vista al microscopio de los cromosomas tal como se ven en el núcleo durante la división celular (metafase). El ADN ya está replicado y forma los dos brazos del cromosoma (cromátidas) unidos en un punto (centrómero)

FIN