Síntesis de proteínas 1
SÍNTESIS DE PROTEINAS
DEL ADN A LAS PROTEÍNAS
La molécula de ADN contiene toda la información hereditaria de los seres vivos es decir en ella se
encuentran los genes que determinan las características de los seres vivos. Cada gen porta la
información para la síntesis de una proteína específica es decir,
Gen: Secuencia de nucleótidos en el ADN que codifican para la síntesis de una proteína específica.
Un gen consiste en cientos de miles de nucleótidos. Una molécula de ADN puede contener miles de
genes.
La información de un gen debe de ser leída y traducida a una proteína, en este proceso participan no
solo el ADN como portador de la información sino también el ARN que se encargará de leer la
información del gen y traducirlo en la proteína correspondiente.
En el proceso de síntesis de proteínas participan las diferentes moléculas de acido ribonucleico,
ARN ribosomal (ARNr) : Junto con proteínas forman la estructura de los ribosomas.
ARN mensajero (ARNm) : Hebra simple que copia la información del gen del ADN y la lleva
hasta los ribosomas.
ARN de transferencia (ARNt): Recoge aminoácidos en el citoplasma y los
lleva a los ribosomas. Este ARN consta de una sola cadena de alrededor de
80 nucleótidos, que se tuerce y dobla sobre sí misma formando bucles en
ciertas regiones. En un bucle, en un extremo de la molécula, está un triplete
especial de bases llamado ANTICODÓN, complementario a un triplete
del CODÓN del ARN mensajero. En uno de sus extremos tiene la zona
donde se va a unir con un aminoácido.
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SINTESIS DE PROTEINAS
En este proceso hay 2 etapas: la transcripción y la traducción
TRANSCRIPCIÓN Consiste en la formación de moléculas de ARN tomando como base la
información de los genes en el ADN.
Estos eventos ocurren en el núcleo. Una vez formado y maduro el ARN, este sale del núcleo a través
de los poros de la membrana, llega a los ribosomas donde ocurre la
TRADUCCIÓN: Proceso en el cual la información que trae el ARNm es traducida a cadenas de
polipéptidos (proteínas) en los ribosomas.
TRANSCRIPCIÓN
Una molécula de ARN se transcribe desde la plantilla de ADN mediante un proceso que se asemeja
a la síntesis de una cadena de ADN durante su replicación
Hay una secuencia de nucleótidos en el ADN llamada PROMOTOR, el cual señala el inicio del
gen
Las hebras de la doble hélice del ADN se separan en el lugar donde se iniciará el proceso (enzimas
van separando la doble hebra) y el promotor dicta cuál de las dos hebras del ADN es la que porta el
gen por lo tanto la que se va a transcribir. (Solo una de las hebras del ADN sirve como plantilla para
la transcripción).
Este proceso de síntesis de la hebra de ARN mensajero es catalizado por la enzima ARN
POLIMERASA la cual inicia la transcripción en la región del Promotor en el ADN.
La ARN polimerasa cataliza el ensamblaje de nucleótidos del ARN, uno después de otro, en la
cadena de ARNm, usando las bases expuestas de ADN como molde. Muchas otras proteínas asisten
en este proceso.
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Los nucleótidos de la hebra de ARN en formación, van ocupando sus lugares uno a la vez,
siguiendo las reglas de apareamiento de manera que los nucleótidos de Citocina en el ADN guían
la unión de Guanina en el ARN y viceversa. Cuando en el ADN hay Timina, en el ARN se une
Adenina, pero cuando en el ADN está la Adenina en el ARN se une un nucleótido que tiene
Uracilo. La cadena de ARN se va alargando y desprendiendo de la plantilla de ADN. Esto permite que las
dos cadenas de ADN separadas se vuelvan a unir en la región ya transcrita.
El proceso continúa hasta que la enzima llega a un sitio especial en el ADN llamado
TERMINADOR que consiste en una secuencia especial de bases en la plantilla del ADN que
indica a la ARN polimerasa que ha terminado la lectura y debe desprenderse de la molécula del
ARN y del gen.
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La nueva molécula de acido ribonucleico recién formada tiene regiones que contienen información
para la síntesis de proteínas llamadas EXONES y otras secciones que no se expresan, llamadas
INTRONES las cuales deben de ser eliminadas para formar el ARN maduro que participará en la
traducción.
ADN
Exones ARN maduro
Intrones
TRADUCCIÓN
La traducción es una conversión del lenguaje de los ácidos nucleicos al lenguaje de las proteínas e
involucra la participación del ARN mensajero que trae la información así como de ribosomas, ARN
de transferencia, enzimas, ATP .
El ARN mensajero que ahora porta la información del gen, sale del núcleo y va a los sitios donde la
información será utilizada para formar las proteínas (polipéptido), estos sitios son los
RIBOSOMAS.
Todo este proceso requiere un código genético que viene a ser como el lenguaje para traducir la
información.
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•Código genético: Representa el “lenguaje genético”, el cual está determinado por grupos de tres
bases nitrogenadas (tripletes)
•El lenguaje del ADN se escribe como una secuencia lineal de las bases nitrogenadas de los
nucleótidos en un polinucleótido.
•En la transcripción, el lenguaje del ácido nucléico del ADN (tripletes del ADN) se ha vuelto a
escribir como una secuencia de las bases en el ARN, solo que en vez de Timina lleva Uracilo.
Existen solo 4 nucleótidos en los ácidos nucleicos.
En la traducción estos 4 deben especificar los 20 aminoácidos
El código genético debe consistir de palabras con 3 letras, para que haya suficientes
combinaciones para los 20 aminoácidos
Los tripletes de bases en el ARN mensajero son llamados codones y son las “palabras” más
pequeñas
Existen suficientes tripletes para permitir en algunos casos, más de un código para un
aminoácido. Ej: AAU y AAC codifican el mismo aminoácido
Los tripletes de bases en el ADN se transcriben en codones complementarios de 3 bases en el ARN
mensajero y luego los codones en el ARNm son reconocidos por los anticodones de los ARNt, y el
mensaje se traducen en una cadena de aminoácidos que forman un polipéptidos.
Se ha establecido ya un cuadro que representa los diferentes codones en el ARNm que corresponden
a cada aminoácido.
De los 64 tripletes posibles a partir de 4 nucleótidos, 61 codifican para aminoácidos
El codón AUG cuenta con doble función:
1.- Codifica el aminoácido metionina
2.- da la señal para iniciar la traducción es decir la síntesis de la cadena polipeptídica (proteína)
Tres codones (UAA, UAG, UGA) no codifican para ningún aminoácido. Son los codones de
ALTO es decir, dan instrucciones a los ribosomas para que terminen la traducción o
formación del polipéptido
Casi la totalidad del código genético es compartido por todos los organismos, desde las bacterias
más simples hasta las plantas y animales más complejos.
Una célula lista para pasar su información genética a polipéptido tiene un suministro de aminoácidos
en su citoplasma
Los aminoácidos por sí mismos no pueden reconocer los codones
Se requiere ARNt que además de recolectar los aminoácidos adecuados y llevarlos hasta los
ribosomas, reconoce los codones correctos en el ARNmensajero.
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CÓDIGO GENÉTICO
Segunda
Primera U C A G Tercera
U
Fenilalanina Serina Tirosina Cisteína U
Fenilalanina Serina Tirosina Cisteína C
Leucina Serina ALTO ALTO A
Leucina Serina ALTO Triptófano G
C
Leucina Prolina Histidina Arginina U
Leucina Prolina Histidina Arginina C
Leucina Prolina Glutamina Arginina A
Leucina Prolina Glutamina Arginina G
A
Isoleucina Treonina Asparagina Serina U
Isoleucina Treonina Asparagina Serina C
Isoleucina Treonina Lisina Arginina A
Metionina
(INICIO)
Treonina Lisina Arginina G
G
Valina Alanina Ac. aspártico Glicina U
Valina Alanina Ac. aspártico Glicina C
Valina Alanina Ac. Glutámico Glicina A
Valina Alanina Ac. Glutámico Glicina G
RIBOSOMAS
Sitio donde se fabrican los polipéptidos
Consta de 2 subunidades hechas de proteínas y ARN ribosomal (ARNr)
Cuenta con un sitio de enlace para el ARNm en su subunidad menor y con sitios de enlace
para el ARNt en su subunidad mayor.
Sitio P: sostiene ARNt que lleva la cadena de polipéptidos en crecimiento.
Sitio A: mantiene al ARNt que lleva el siguiente aminoácido
La traducción inicia cuando el ARNm se reúne con el primer aminoácido unido a su ARNt y al
ribosoma:
•El primer ARNt se une a la sub-unidad pequeña del ribosoma.
•El complejo sub-unidad pequeña/ARNt se une con el ARNm y se mueve a lo largo de este, hasta
encontrar el codón de inicio ( AUG).
•La sub-unidad grande del ribosoma se une al complejo.
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A continuación, los aminoácidos se van añadiendo uno por uno al primero. Cada adición ocurre en
tres pasos:
1.- El anticodón de un ARNt entrante, que lleva su aminoácido se
apareja con el codón ARNm en el sitio A del Ribosoma
2.- El polipéptido en formación, unido a un ARNt en el sitio P,
se separa y forma un enlace peptídico con el aminoácido
que tienen el ARNt que se encuentra en el sitio A.
3.- El ARNt que se encuentra en el sitio P deja el ribosoma y el
ribosoma traslada del sitio A hacia el P al ARNt que ahora carga
al polipéptido en formación.
4.- El codón y anticodón permanecen juntos y el ARNm y ARNt se
mueven como una unidad. Este movimiento atrae hacia el sito A
al siguiente codón del ARNm y el proceso puede iniciar de nuevo
en el paso 1.
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*El ARNt acarrea los amino ácidos hasta el sitio de unión, en el orden específico según el ARNm.
*Los enlaces peptídicos se forman entre los aminoácidos y la cadena polipeptídica crece.
.-El alargamiento termina cuando un codón de ALTO llega al sitio A. Estos ordenan que la
traducción se detenga. El polipéptido terminado se libera del último ARNt y del ribosoma, cuyas
subunidades entonces se separan.
.-Toda la cadena de ARNm no se traduce: una secuencia de nucleótidos en un extremo ayuda a que
el ARNm se enlace con el ribosoma.
.-Una molécula de ARNm se traduce simultáneamente por un cierto número de ribosomas.
.-Una vez que el codón de inicio sale de su primer ribosoma, un segundo ribosoma se le puede
enlazar y en consecuencia varios ribosomas pueden avanzar lentamente en la misma molécula de
ARNm
Cada polipéptido se enrolla y pliega sumiendo una forma tridimensional
Varios polipéptidos pueden juntarse, formando una proteína de estructura cuaternaria
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Transcripción y traducción
Procesos mediante los cuales los genes controlan las estructuras y actividades de las células. De esta
forma el genotipo produce el fenotipo.
Algunas de las proteínas formadas permanecen en el citoplasma. Otras entran al retículo
endoplasmático y se mueven a través del sistema de endomembranas en donde el péptido es
modificado.
MUTACIONES DE GENES
Sustituciones puntuales: Un nucleótido en la molécula de ADN es sustituido por otro. Durante la
replicación, las enzimas hacen la sustitución de la otra base y eso implica una mutación en el gen.
Inserciones: Una base extra es agregada dentro de la región de un gen
Delección: Una base es removida de la región de un gen
Tanto las inserciones como las delecciones interrumpen el marco de lectura, resultando muchos
amino ácidos erróneos
Tasa de mutación : Cada gen tiene su tasa de mutación característica. En promedio los eucariotas
tienen entre 10-4
y 10-6
por gen por generación. Solo las mutaciones que se dan en la línea germinal
pueden pasar a la siguiente generación.
Agentes mutagénicos; Radiaciones ionizantes (rayos X), Radiaciones ultravioleta, Químicos
sintéticos y naturales.
Transcripción
Molécula de ARN
m
Secuencia de aminoácidos
en la proteína
Traducción