SINTESIS PROTEICA TRANSCRIPCION Y TRADUCCION.

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1 SINTESIS PROTEICA TRANSCRIPCION Y TRADUCCION

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3 Síntesis Proteica Involucra dos etapas:
La transcripción del gen (ADN) La traducción del ARN Proceso por el cual un gene codifica para una proteína: Expresión génica El ADN como tal sólo dicta el orden de los aminoácidos de la nueva proteína, pero no es usado como machote o plantilla para este proceso.

4 Transcripción ARN polimerasa se une a una secuencia de ADN de pb (promotor) y luego inicia la transcripción Forma un ARN mensajero, cuyo orden lineal está determinado por el orden lineal en el ADN Diferencia entre ADN polim. y ARN polim: última es capaz de iniciar el crecimiento de la cadena sin necesidad de un iniciador

5 Transcripción ARN polimerasa
Bacterias tienen sólo un tipo, con 6 cadenas polipeptídicas Las ARN polimerasas en E. Coli son capaces de iniciar la transcripción solas, mientras que las de organismos eucariotas necesitan de factores de iniciación. Eucariotas: son más grandes, más subunidades, forma activa se llama holoenzima

6 Tipos de ARN polimerasas
ARN polimerasa I: sintetiza el ARN de la subunidad grande de los ribosomas. ARN polimerasa II : transcribe todos los genes que codifican para proteínas. ARN polimerasa III: sintetiza el ARN de la subunidad pequeña del ARN ribosomal 5S y todos los ARN de transferencia.

7 Mecanismo de la transcripción
Cuatro estados discretos: Reconocimiento del promotor Inicio de la cadena Extensión de la cadena Terminación

8 Mecanismo de la transcripción
Reconocimiento del promotor Secuencias reconocidas, diferencias entre los promotores de las polim I, II y III En bacterias: Una secuencia consenso (-35) y la otra a –10 (caja TATA) del sitio de iniciación La posición de las secuencias del promotor determina donde comienza la síntesis de la ARN polim, una A o G es el primer nuecleótido en el transcripto Eucariotas: Además de los promotores, también hay otras secuencias de ADN = “enhancers” = intensificadores, interactúan con el promotor para determinar el nivel de transcripción

9 Mecanismo de la transcripción
Inicio de la cadena Después de unirse al ADN, la ARN polim “desnaturaliza” la doble hélice del ADN, causando que la banda que se va a transcribir se separe de su complementaria y que quede accesible a la polim. para que inicie la síntesis de ARN en el sitio de inicio de la transcripción (+1). Se incorpora el primer nucleótido y la síntesis procede en la dirección 5´- 3´

10 Mecanismo de la transcripción
Extensión de la cadena La ARN polim se mueve progresivamente a lo largo de la hebra del ADN transcrita, agregando nucleótidos a la cadena creciente de ARN. Cada gen tiene solamente una hebra del ADN que se transcribe y esta hebra varía de gen a gen a lo largo de la molécula de ADN.

11 Mecanismo de la transcripción
Terminación La ARN polim alcanza una secuencia de terminación y tanto la recién sintetizada molécula de ARN como la polim se liberan Particular secuencia de nucleótidos que es capaz de plegarse sobre sí misma para formar un “hairpin loop”. También es necesario una secuencia de U´s en el extremo del “hairpin”.

12 Transcripción del ADN En mamíferos, sólo un 1% de la secuencia de nucleótidos es transcrita en ARN funcional. Sólo una porción del ARN transcrito (ARN maduro) es enviado al citoplasma para la traducción.

13 Procesamiento del ARN en eucariotas
Dos eventos: Modificación de los extremos Corte de secuencias que no codifican

14 Procesamiento del ARN en eucariotas
Modificación de los extremos Extremo 5´ se altera con la incorporación de una guanosina modificada (7-metil guanosina) Este 5´ “cap” es necesario para que el ARNm se una al ribosoma para comenzar la síntesis de proteínas

15 Procesamiento del ARN en eucariotas
Modificación de los extremos El extremo 3´ se modifica con la incorporación de una secuencia poliadenilada (cola poli A) de hasta 200 nucleótidos. Estabilidad al ARNm

16 Eliminación de un intrón del transcripto primario
Corte de secuencias que no codifican (intrones) y unión de exónes: “splicing” Mayoría de intrones tienen secuencias consenso: Extremo 5´: sitio donador Extremo 3´: sitio aceptor

17 Eliminación de un intrón del transcripto primario
“Splicing” El 2´-OH de una A del intrón (cerca del aceptor) ataca el fosfodiester de la G del intrón en el sitio donador, rompiendo la unión exón-intrón. Se forma un “loop” que se conecta al resto del intrón El 3´ de la G del exón en el sitio donador ataca el fosfodiéster de la G del exón en el sito aceptor, libera el intrón y une a los exones El “loop” se libera y se degrada rápidamente en nucleótidos por la nucleasas

18 Procesamiento del ARN en eucariotas
Ocurre en los “spliceosomes” Partículas abundantes compuestas de proteínas y varias moléculas de ARN especializadas (snRNPs) 5 tipos de snRNPs: U1, U2, U4, U5 y U6) Se requieren por lo menos 100 “spliceosomes” para el “splicing”

19 Intrones También presentes en algunos genes de organelas
Mecanismo de remoción difiere del nuclear, ya que las mit. no contienen “spliceosomes” El intrón contiene una secuencia que codifica para una proteína que participa en la remoción del intrón que codifica para ella En Tetrahymena: Auto-splicing, ya que el ARN precursor crea su propio ARN splicing. Primer ejemplo de que una molécula de ARN puede funcionar como enzima para catalizar una reacción química: ribozimas.

20 Transcripción, cont. ARN polimerasa contiene 4 diferentes subunidades.
La subunidad sigma tiene el papel específico de iniciación (permite hallar el promotor). Luego de 8 nucleótidos se disocia y entran otros factores de elongación y terminación que se unen a la enzima.

21 ADN vs ARN El ARN se diferencia del ADN en:
Es una molécula simple banda (no doble hélice). Posee como azúcar una ribosa. Una de las pirimidinas es uracilo y no timina. Pero puede forma puentes de hidrógeno al igual que la timina con la adenina.

22 ESTRUCTURA Y FUNCION DE LOS DIFERENTES TIPOS DE ARN
Hay diferentes clases de ARN: ARNm, ARNt, ARNr, principalmente. Moléculas ARN en E. Coli / por bacteria: Tipo % de ARN Coeficiente S PM N° nucleótidos ARNr x x x ARNt x ARNm Heterogéneo Varía

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24 TRADUCCIÓN Procariotas: Todos los componentes están presentes en la célula Eucariotas: Localizados en el citoplasma, mitocondria y cloroplastos ARNm se une a un ribosoma. ARNts aminoacilados se incorporan uno por uno, en este ribosoma. Se forman enlaces peptídicos entre los aa.

25 Durante este proceso intervienen:
TRADUCCIÓN Durante este proceso intervienen: ARNm: 1. Es necesario para unir las subunidades del ribosoma. 2. Contiene la secuencia codificante que determinará la secuencia de aa en la cadena polipeptídica. ARNt, el cual se acopla al ARNm. Traen consigo los aa para incorporarlos a la cadena peptídica en crecimiento

26 Durante este proceso intervienen:
TRADUCCIÓN Durante este proceso intervienen: Ribosomas: Partículas donde ocurre la síntesis de proteínas. Se mueven a lo largo de un ARNm y alínean sucesivos ARNt. Compuestas por dos subunidades: pequeña = 40S y grande = 60S. Aminoacil ARNt sintetasas: catalizan la adición de cada aa a un ARNt específico Factores de iniciación, extensión y de liberación

27 Traducción, cont. La información genética que dicta la secuencia de a.a. esta dada por los codones => los cuales son tripletas de nucleótidos que se encuentran en el ARNm. Se unen a un grupo particular de tres nucleótidos adyacentes en el ARNt (anticodones)

28 Esquema Simplificado de la Traducción

29 El Proceso de Traducción del ARNm
Involucra aproximadamente la interacción de 100 tipos de macromoléculas, así como numerosos factores. Antes de que se de la traducción, el a.a. debe haberse unido un ARNt, por medio de enlaces covalentes. El complejo resultante es una: aminoacil-ARNt. Además, los ribosomas deben unirse al ARNm.

30 Anticodón

31 El Proceso de Traducción del ARNm
En los Ribosomas se reúnen todos los componentes del aparato de traducción. Esta compuesto de 2 subunidades, la menor contiene 21 proteínas y 1 molécula de ARN. La mayor 35 proteínas y 2 moléculas de ARN. Los ribosomas tienen una función estructural

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33 Traducción cont. En el sitio A, se une el aminoacil-ARNt.
El aminoacil-ARNt se une primero al sitio A, luego que el a.a. que porta ha formado un enlace polipeptídico con el a.a. anterior, este ARNt se desplaza al sitio P del ribosoma. Deja así el sitio A libre. La Traducción como tal involucra tres pasos: 1) Iniciación )Alargamiento )Terminación

34 Traducción cont. Iniciación: Factores de iniciación se unen al extremo 5’ (cap) del ARNm. El ARNt met se incorpora al igual que la subunidad pequeña del ribosoma junto con algunos factores de alargamiento. Se forma el complejo de iniciación. El complejo de iniciación se mueve a lo largo del ARNm en la dirección 3´, buscando la tripleta AUG, que es reconocido como el codón de iniciación, inicia la síntesis del polipéptido. Los factores de iniciación se liberan y se incorpora la subunidad grande del ribosoma, que comprende tres sitios de unión para las moléculas de ARNt Sitios E (salida), P (peptidil), A (aminoacil) ARNt metionina se encuentra en el sitio P

35 Traducción cont. Alargamiento o extensión : Consiste de tres procesos:
1. Poner cada ARNt aminoacilado en línea 2. Formación del nuevo enlace peptídico para alargar el polipéptido 3. Movimiento del ribosoma al próximo codón a lo largo del ARNm Próximo ARNt aminoacilado viene al sitio A, requiere la hidrólisis de GTP a GDP y de varios factores de alargamiento

36 Traducción cont. Alargamiento o extensión :
Lleno el sitio A, una peptidil transferasa cataliza la reacción para unir la metionina con el grupo amino del segundo aa formando el primer enlace peptídico. Translocación, movimiento del ribosoma hacia el siguiente codón a lo largo del ARNm. Hidrólisis de GTP a GDP produce la energía para cambiar los ARNt de los sitios P y A a los sitios E y P. Se repite el proceso para el siguiente codón hasta que aparezca un codón de terminación. En eucariotas se sintetiza una cadena polipeptídica a una tasa de 15 aa por segundo

37 Traducción cont. En el proceso el ARNt unido a P libera su a.a. y se une al aminoacil-ARNt en el sitio A. Luego se libera el ARNt del sitio P, y se trasloca hacia P aminoacil-ARNt Terminación: La síntesis de la cadena polipeptídica se termina cuando se reconoce uno de los codones de terminación (UAA, UGA o UAG), los cuales son señales de alto que no codifican para ningún a.a. Cuando aparecen estos codones, la hidrólisis de GTP provee la energía para romper el polipéptido del ARNt Unos factores de liberación disocian los ribosomas del ARNm. Luego, se separan las dos subunidades, que pueden reciclarse para iniciar la traducción de otro ARNm. Eucariotas tienen sólo un factor de liberación que reconoce los tres codones de terminación

38 Traducción cont. Hay muchos ribosomas sobre un mismo ARNm => polisomas. Un único ARNm puede ser traducido simultáneamente por varios ribosomas Un ARNm puede contener un ribosoma cada 80 nucleótidos

39 Síntesis de proteínas

40 El Genoma Eucariótico Existen varios cromosomas.
No son circulares. Son lineales. Hay gran cantidad de secuencias no codificantes entre genes y dentro de genes (intrones). Estas secuencias no codificantes poseen varias funciones. Ej: contribuyen a la regulación de la expresión genética.

41 El Genoma Eucariótico Las regiones codificantes se conocen como exones. No hay presencia de plásmidos. Es importante señalar que las organelas conocidas como mitocondrias y cloroplastos poseen un material genético propio. Este es circular.

42 Nuestros Genes y sus Funciones
Un gen es una secuencia de ADN, la cual es capaz de transcribir un ARNm que pueda ser traducido en un péptido o proteína. Se divide en intrones y exones. Donde los exones son secuencias codificantes y los intrones son regiones espaciadores con funciones variadas. Los genes poseen regiones reguladoras que inducen su expresión o la reprimen.

43 Representación de un Gen Eucariota
Exones Región Promotora Intrones Cap 5’ AAAAAA ARNm procesado Transcripción Proteína Traducción