Transcripción del material genético. North American College Cuarto Medio “B” Transcripción del material genético.

Recordemos que; el ADN es la molécula encargada de almacenar la información que caracteriza a un organismo, tanto estructural como funcionalmente. Sin embargo por el tamaño que tiene esta molécula, no es posible que ella directamente participe de la traducción o síntesis de proteínas. Por ello es que existen los ARN, que toman a su cargo la formación de proteínas, que constituyen la expresión del mensaje.

ADN ARN PROTEINAS Replicación Transcripción Traducción Retrotranscripción

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).

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. 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.

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 Maduración.

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. Caja TATA  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. ATT, ACT o ATC. 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.

Maduración del ARNm Antes de ser transportado al citoplasma, se eliminan segmentos de ARNm que no participan en la síntesis de proteínas. Estos segmentos se denominan intrones. Los segmentos de ARNm que participan en la síntesis de proteínas se denominan exones, y son unidos entre sí por un conjunto de enzimas presentes también el núcleo celular.

TRANSCRIPCIÓN: Corresponde a la síntesis de ARN a partir de ADN. Para que la transcripción se inicie, deben existir señales al interior de la célula que indiquen qué genes deben expresarse. A partir del ADN, se sintetiza una molécula de ARN complementario.

TRANSCRIPCIÓN: Cuando en la secuencia de ADN aparece una C, las enzimas agregan una G a la molécula de ARN en formación, y viceversa. Si aparece una T en la molécula de ADN, agrega una A en la de ARN y cuando en la secuencia de ADN aparece una A, al ARN se le agrega una U.

TRANSCRIPCIÓN: De esta manera, si un gen está formado por 800 nucleótidos de ADN, el ARN que se sintetice será una molécula complementaria de 800 nucleótidos. Este tipo de ARN se denomina ARN mensajero.

Etapas de la transcripción EN RESUMEN Descondensación de la cromatina. Separación de las hebras de ADN ( ruptura de los enlaces puentes de hidrógeno), gracias a la enzima helicasa. Localización de un gen, por factores de transcripción (proteínas), uniéndose a una región cercana al sitio de inicio: TAC. La enzima ARN polimerasa inicia la lectura del ADN y la síntesis del ARN mensajero complementario, a partir de la lectura de la secuencia TAC y finaliza al llegar a una secuencia de término conformada por ATT, ACT o ATC.

La complementación en el apareamiento de las bases, A, T, G, y C en el molde del ADN determinan específicamente al U, A, C, y G, respectivamente, en la cadena de ARN que es sintetizada. La síntesis de ARN incluye la separación de las cadenas del ADN y la síntesis de una molécula de ARN en la dirección 5' a 3' por la ARN polimerasa, usando una de las cadenas del ADN como molde.

La ARN polimerasa cataliza a la reacción química de la síntesis del ARN en la cadena molde del ADN.

Transcripción del ADN Todas las clases de ARN se forman por _____________, que es una forma de copia del ADN diferente a la replicación. En el caso de la transcripción se copia sólo una hebra del ADN, la que se denomina ______________. transcripción templado

Transcripción del ADN ARN polimerasa Otra diferencia es el hecho de que la enzima responsable de la formación del ARN es la __________________, la que además en este proceso de lectura realiza un cambio en la complementación de bases, ya que en el ARN el nucleótido timina es reemplazado por uracilo. La hebra de ADN se abre parcialmente para exponer una de sus hebras, lo cual es un requisito indispensable para que actúe la ARN polimerasa, la que es leída por la enzima para generar la hebra de ARN (monocaternario). ARN polimerasa

Transcripción del ADN El proceso de transcripción permite que el mensaje genético pueda copiarse en la forma de una molécula de _____. El ARNm equivale a un gen. El ADN no sale del núcleo. Los tipos de ARN que se forman y que participan en la síntesis de proteínas son tres: ARNm (mensajero), ARNt (transferencia) y ARNr (ribosomal). ARN

¿? Resuelve las actividades de la guía. Cuestionario N°2 Estudia, no dejes que los contenidos se acumulen.

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.

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. Complejos supramacromoleculares. (ARNr y Prot.) 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.

TRADUCCIÓN El ARNm se “desplaza” a través del ribosoma, en el cual ocurre la “lectura” de cada uno de los codones del ARNm.

TRADUCCIÓN Una vez que el ARNm ha madurado, se produce la síntesis de proteínas a partir de la “lectura” de este ARNm. Este proceso ocurre en los ribosomas presentes en el citoplasma.

TRADUCCIÓN Cada vez que un codón es leído, se añade un nuevo aminoácido a la proteína que se está sintetizando. Comienza con la lectura del primer codón en el ARNm: AUG ( secuencia complementaria al sitio de inicio de la transcripción: TAC ). Este codón codifica para el aminoácido metionina. Por lo tanto, este aminoácido se encuentra en el extremo inicial de todas las proteínas.

ARN de tranferencia: “traduce” el mensaje para la síntesis de proteínas. Se unen a un codón a través de una de sus regiones, llamada anticodón, por complementariedad de bases. Para cada codón en el ARNm existen moléculas de ARNt que contienen un anticodón complementario. Existen también 64 moléculas de ARNt.

Código Genético.

Código Genético. El código se arma sobre la base de los _________ nucleótidos que conforman al ARN, más específicamente el ARN mensajero. Estos cuatro nucleótidos representan un “abecedario”. El código contiene combinaciones de a tres (tripletes) que reciben la denominación de ________. Al observar el código genético completo se puede apreciar que cada codón determina un aminoácido. Sin embargo, de esta misma observación se desprende que un aminoácido está determinado por más de un codón, por ejemplo, el aminoácido prolina es codificado por los codones CCU, CCC, CCA y CCG. Esta característica del código genético se conoce como ________________ o _________________. Existen tres combinaciones (codones) que no determinan ningún aminoácido: UAA, UGA y UAG. Estos se denominan sin sentido y representan una señal de terminación de la traducción. Otra característica del código genético es su ______________, es decir, las mismas claves son utilizadas por todos los seres vivos. cuatro codón degeneración ambigüedad universalidad

Síntesis de proteínas 1. ARN mensajero (ARNm) AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm Corresponde a una copia equivalente del ADN que especifica el número de aminoácidos de la proteína y el orden en que se encontrarán. Se organiza en secuencias de tres nucleótidos (tripletes) que se denominan __________, por ejemplo UAC. codones

Síntesis de proteínas 2. Ribosomas Representan el lugar físico en el que ocurre la síntesis proteica (traducción). Cada ribosoma corresponde a una asociación de ___________ y un conjunto de ARN denominados ____________ (ARNr). El ARNr es el más abundante en la célula (70-80 %). proteínas ribosomales

Síntesis de proteínas 3. ARN transferencia (ARNt) AUU La función del ARNt es llevar aminoácidos hacia el lugar de síntesis de proteínas: el ribosoma. El ARNt funciona como un adaptador que traduce el codón del ARNm. Para ello el ARNt tiene un triplete denominado ______________. anticodón

1. Activación Etapas de la traducción El primer paso que debe ocurrir es la unión química del ______________ a su ARNt. Este paso se conoce también como carga. Este proceso requiere consumo de ATP y la participación de enzimas, la aminoacil ARNt sintetasa. Esta enzima es altamente específica, ya que reconocen a un solo tipo de aminoácido y un subgrupo de ARNt. aminoácido

2. Iniciación Etapas de la traducción AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm P A Los ribosomas son estructuras que se arman sólo al momento de la traducción. Antes se encuentran separadas en sus subunidades _______ y ________. menor mayor

2. Iniciación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm UAC Met El primer evento que ocurre es la unión de la subunidad menor al ARNm. El complejo de iniciación se arma de tal manera que el primer ARNt se une al sitio ___ del ribosoma. P

2. Iniciación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm UAC Met A continuación se une la subunidad mayor estableciéndose la estructura mínima para iniciar la lectura del resto del ARNm. Esta unión es de tal forma que el primer codón del ARNm queda dispuesto en el sitio P del ribosoma. El sitio ___ queda libre para leerse los siguientes codones del ARNm. A Al revisar en el código genético el codón AUG encontramos el aminoácido _____________. Este corresponde a un codón de inicio que se encuentra tanto en procariontes como eucariontes. metionina

3. Elongación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm UAC Met UUA Asn La elongación comenzará cuando se inicia la lectura del resto de los codones del ARNm. Para ello el segundo codón, ____, queda en el sitio A del ribosoma. Luego el ARNt correspondiente lee el codón e ingresa. El anticodón es ____ y el aminoácido transportado es _________________ (Asn). De esta forma el ARNt funciona como un _____________ o _________________, leyendo los codones del ARNm y colocando el aminoácido correspondiente. AAU UUA asparragina adaptador interprete

3. Elongación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm UAC Met UUA Asn Luego del ingreso del segundo ARNt los aminoácidos quedan enfrentados.

3. Elongación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm UAC Met UUA Asn La enzima peptidil transferasa cataliza la formación del ________________ entre los dos aminoácidos. enlace peptídico

3. Elongación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm Met UUA Asn Se retira el primer ARNt que había ingresado con lo que queda libre el sitio ___ del ribosoma. P

3. Elongación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm Met UUA Asn El ribosoma ________ sobre el ARNm de forma que el sitio A queda nuevamente libre para continuar con la traducción del ARNm. Esta acción del ribosoma permite que la lectura del ARNm sea ordenada. avanza Explica los eventos que deberán ocurrir a continuación

4. Terminación P A AUG AAU UUC CUG UUA UUU UGA ARNm Met Asn Phe Leu AAA El codón _____ es un codón sin sentido que determina el termino de la traducción (STOP). Este codón es importante porque marca en forma precisa la longitud del péptido en formación. De esta manera se determina parte del concepto de estructura primaria de las proteínas. El ribosoma reconoce esta secuencia produciéndose el desprendimiento del ARNm y el péptido ya formado UGA

A continuación se presenta una secuencia del ADN (templado) a partir de la cual debes completar la hebra complementaria, el ARNm, el ARNt y los aminoácidos correspondientes, para lo cual te puedes ayudar de la tabla que muestra el código genético. ADN templado: TAC AAT TTT TTC AGA CCA ATC ADN complementario: ATG TTA AAA AAG TCT GGT TAG ARN mensajero: AUG UUA AAA AAG UCU GGU UAG ARN transferencia: UAC AAU UUU UUC AGA CCA Secuencia de aminoácidos: Met Leu Lys Lys Arg Gly STOP

Mutación génica

Síntesis Expresión de la información genética o Síntesis de proteínas Codones Síntesis de proteínas el conjunto constituye el… se organiza en… Se requiere de … ARNm (mensajero) Código genético Unidades de construcción: aminoácidos funcionan como una … ARNt (de transferencia) Ribosomas Copia del mensaje que porta el ADN funcionan como un … funcionan como un … Ordenador de la traducción Traductor del mensaje genético