unidad 3 y 4 transcripcion y traduccion genetica
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ÂTRANSCRIPT
3y 4
TRANSCRIPCION
Y
TRADUCCION
ÁCIDO RIBONUCLEICO
RNA O ARN
EL RNA DIFIERE DEL ADN EN
CONTIENE UNA RIBOSA EN
VEZ DE LA DESOXIRRIBOSA
UN URACILO EN VEZ DE LA
TIMINA
EL RNA ES DE CADENA
SENCILLA EL ADN DOBLE
AL IGUAL QUE EL ADN, SE
REFIERE A LA SECUENCIA DE
LAS BASES NITROGENADAS
QUE CONSTITUYEN SUS
NUCLEÓTIDOS.
ESTRUCTURA
PRIMARIA DEL ARN
ESTRUCTURA
SECUNDARIA
CUANDO EN UNA MISMA
CADENA, EXISTEN REGIONES
CON SECUENCIAS
COMPLEMENTARIAS CAPACES
DE APAREARSE.
ESTRUCTURA
TERCIARIA
CLASES DE RNA
RNA m – RNA mensajero.
CARACTERISTICAS:
• ES UNA COPIA DE UN GENE.
• ACTÚA COMO UN FOTOCOPIA DE LA
SECUENCIA DE UN GENE.
• TIENE UNA SECUENCIA COMPLEMENTARIA A
UN HILO DEL ADN E IDÉNTICO AL OTRO HILO.
• EL RNA ACTÚA COMO MENSAJERO PARA
LLEVAR LA INFORMACIÓN ALMACENADA EN EL
ADN DEL NÚCLEO AL CITOPLASMA DONDE EL
RIBOSOMAS PUEDE HACER UN PROTEÍNA.
• CADA ARNm TIENE INFORMACIÓN PARA
SINTETIZAR UNA PROTEINA DETERMINADA.
• SU VIDA MEDIA ES CORTA
RNA t – RNA de transferencia.
CARACTERÍSTICAS:
• SON MOLÉCULAS DE TAMAÑO PEQUEÑO.
• POSEEN EN ALGUNAS ZONAS ESTRUCTURA
SECUNDARIA, LO QUE VA HACER QUE EN LAS ZONAS
DONDE NO HAY BASES COMPLEMENTARIAS
ADQUIERAN UN ASPECTO DE BUCLES, COMO UNA
HOJA DE TREBOL.
• LOS PLEGAMIENTOS SE LLEGAN A HACER TAN
COMPLEJOS QUE ADQUIEREN UNA ESTRUCTURA
TERCIARIA
• SU MISIÓN ES UNIR AMINOÁCIDOS Y
TRANSPORTARLOS HASTA EL ARNM PARA
SINTETIZAR PROTEINAS.
• EL LUGAR EXACTO PARA COLOCARSE EN EL ARNM LO
HACE GRACIAS A TRES BASES, A CUYO CONJUNTO SE
LLAMAN ANTICODÓN (LAS COMPLEMENTARIAS EN EL
ARNm SE LLAMAN CODÓN).
RNA r – RNA ribosomico.
CARACTERISTICAS:
• ES UNO DE LOS COMPONENTES
ESTRUCTURALES DEL RIBOSOMA.
• CADA RNA r PRESENTA CADENA DE
DIFERENTE TAMAÑO, CON ESTRUCTURA
SECUNDARIA Y TERCIARIA.
• FORMA PARTE DE LAS SUBUNIDADES
RIBOSÓMICAS CUANDO SE UNE CON
MUCHAS PROTEINAS.
• ESTÁN VINCULADOS CON LA SÍNTESIS
DE PROTEINAS.
RNA n – RNA nuclear.
CARACTERISTICAS:
• ESTA IMPLICADO EN LA MAQUINARIA QUE
PROCESA LOS RNA QUE VIAJAN ENTRE EL
NÚCLEO Y EL CITOPLASMA.
• SE SINTETIZA EN EL NUCLEOLO.
DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA
MOLECULAR
EL ADN TIENE LA INFORMACIÓN PARA HACER
LAS PROTEÍNAS DE LA CÉLULA. YA QUE
MUCHAS DE ESTAS PROTEÍNAS FUNCIONAN
COMO ENZIMAS EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
QUE TIENEN LUGAR EN LA CÉLULA,TODOS LOS
PROCESOS CELULARES DEPENDEN, EN ÚLTIMA
INSTANCIA, DE LA INFORMACIÓN CODIFICADA
EN EL ADN.
EN EL PROCESO DE SINTESIS DE
PROTEINAS, EXISTE UNA MOLÉCULA, EL
RNA, QUE ACTÚA DE INTERMEDIARIA. POR
LO TANTO, EN EL PROCESO DE EXPRESIÓN
DE LA INFORMACIÓN CONTENIDA EN LOS
GENES HAY DOS ETAPAS:
ADN RNA PROTEINAS
LA PRIMERA SE DENOMINA TRANSCRIPCIÓN Y
LA SEGUNDA TRADUCCIÓN
ESTO SE HA DADO EN LLAMAR EL "DOGMA
CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR"
TRANSCRIPCIÓN
EL PROCESO DE TRANSCRIPCIÓN,
CONSISTE EN HACER UNA COPIA
COMPLEMENTARIA DE UN TROZO
DE ADN.
EN UNA PRIMERA ETAPA, UNA ENZIMA, LA RNA-POLIMERASA SE
ASOCIA A UNA REGIÓN DEL ADN,DENOMINADA PROMOTOR, LA
ENZIMA PASA DE UNA CONFIGURACIÓN CERRADA A ABIERTA, Y
DESENROLLA UNA VUELTA DE HÉLICE, PERMITIENDO LA
POLIMERIZACIÓN DEL RNA A PARTIR DE UNA DE LAS HEBRAS DE
ADN QUE SE UTILIZA COMO PATRÓN.
LA RNA-POLIMERASA, SE DESPLAZA POR
LA HEBRA PATRÓN, INSERTANDO
NUCLEÓTIDOS DE ARN, SIGUIENDO LA
COMPLEMENTARIEDAD DE BASES, POR
EJEMPLO:
Secuencia de ADN:
3'... TACGCT...5„
Secuencia de RNAm:
5'...AUGCGA...3'
CUANDO SE HA COPIADO TODA LA HEBRA, AL FINAL DEL
PROCESO , LA CADENA DE ARN QUEDA LIBRE Y EL ADN SE
CIERRA DE NUEVO, POR APAREAMIENTO DE SUS CADENAS
COMPLEMENTARIAS.
DE ESTA FORMA, LAS INSTRUCCIONES GENÉTICAS COPIADAS O
TRANSCRITAS AL RNA ESTÁN LISTAS PARA SALIR AL
CITOPLASMA.
EL ADN, POR TANTO, ES LA "COPIA MAESTRA" DE LA
INFORMACIÓN GENÉTICA, QUE PERMANECE EN "RESERVA"
DENTRO DEL NÚCLEO.
EL RNA, EN CAMBIO, ES LA "COPIA DE TRABAJO" DE LA
INFORMACIÓN GENÉTICA.
ESTE RNA QUE LLEVA LAS INSTRUCCIONES PARA LA SINTESIS
DE PROTEINAS SE DENOMINA RNA MENSAJERO.
RNA m – RNA mensajero.
CARACTERISTICAS:
• ES UNA COPIA DE UN GENE.
• ACTÚA COMO UN FOTOCOPIA DE LA
SECUENCIA DE UN GENE.
• TIENE UNA SECUENCIA COMPLEMENTARIA A
UN HILO DEL ADN E IDÉNTICO AL OTRO HILO.
• EL RNA ACTÚA COMO MENSAJERO PARA
LLEVAR LA INFORMACIÓN ALMACENADA EN EL
ADN DEL NÚCLEO AL CITOPLASMA DONDE EL
RIBOSOMAS PUEDE HACER UN PROTEÍNA.
• CADA ARNm TIENE INFORMACIÓN PARA
SINTETIZAR UNA PROTEINA DETERMINADA.
• SU VIDA MEDIA ES CORTA
T
R
A
N
S
C
R
I
P
C
I
O
N
TRADUCCION
EL ARN MENSAJERO ES EL QUE LLEVA LA INFORMACIÓN
PARA LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, ES DECIR,
DETERMINA EL ORDEN EN QUE SE UNIRÁN LOS
AMINOÁCIDOS.
ESTA INFORMACIÓN ESTÁ CODIFICADA EN FORMA DE
TRIPLETES, CADA TRES BASES CONSTITUYEN UN CODON
QUE DETERMINA UN AMINOACIDO.
LAS REGLAS DE CORRESPONDENCIA ENTRE CODONES Y
AMINOÁCIDOS CONSTITUYEN EL CODIGO GENETICO.
LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS O TRADUCCIÓN TIENE LUGAR EN
LOS RIBOSOMAS DEL CITOPLASMA. LOS AMINOÁCIDOS SON
TRANSPORTADOS POR EL ARN DE TRANSFERENCIA,
ESPECÍFICO PARA CADA UNO DE ELLOS, Y SON LLEVADOS
HASTA EL ARN MENSAJERO, DÓNDE SE APAREAN EL CODÓN
DE ÉSTE Y EL ANTICODÓN DEL ARN DE TRANSFERENCIA, POR
COMPLEMENTARIEDAD DE BASES, Y DE ÉSTA FORMA SE
SITÚAN EN LA POSICIÓN QUE LES CORRESPONDE.
UNA VEZ FINALIZADA LA SÍNTESIS DE UNA PROTEÍNA, EL
ARN MENSAJERO QUEDA LIBRE Y PUEDE SER LEÍDO DE
NUEVO. DE HECHO, ES MUY FRECUENTE QUE ANTES DE QUE
FINALICE UNA PROTEÍNA YA ESTÁ COMENZANDO OTRA, CON
LO CUAL, UNA MISMA MOLÉCULA DE ARN MENSAJERO,
ESTÁ SIENDO UTILIZADA POR VARIOS RIBOSOMAS
SIMULTANÉAMENTE.
AMINOACIDOS
ASPECTOS, NATURALEZA Y BIOQUIMICA
DEL CODIGO GENETICO
LOS CODONES DEL CODIGO SON TRIPLETES.
PARA PODER CODIFICAR LOS 20 AMINOACIDOS NATURALEZ SE NECESITA QUE
CADA AMINOACIDO VENGA ESPECIFICADO POR UNA SECUENCIA DE 3
NUCLEOTIDOS, LLAMADA TRIPLETE O CODON.
LOS TRIPLETES NO SE SOLAPAN
UNAS DE LAS PROPUESTAS INICIALES PARA LA DISTRIBUCION DE LOS CODONES EN EL
RNAm FUE QUE TRIPLETES CONTIGUOS COMPARTIERAN NUCLEOTIDOS.
EN LA HIPOTESIS SOLAPANTE, LA SECUENCIA DEL PRIMER TRIPLETE RESTRINGE LAS
POSIBLES SECUENCIAS DEL SEGUNDO, ESTAS A SU VEZ LAS DEL TERCERO Y ASI
SUCESIVAMENTE, POR LO QUE LA SECUENCIA DE AMINOACIDOS DE LAS PROTEINAS
ESTARIA CONDICIONADA, NO PODRIA SER CUALQUIERA.
PUESTO QUE ESTAS PREVISIONES NO SE CUMPLEN EN LA REALIDAD, SE PUDO
DEMOSTRAR QUE LA HIPOTESIS SOLAPANTE ES INCORRECTA, LOS TRIPLETES NUNCA
COMPARTEN NUCLEOTIDOS, NO SE SOLAPAN. ESTO ES ASI PARA EL CODIGO GENETICO
DE TODOS LOS SERES VIVOS.
EXISTEN TRES MARCOS O PAUTAS DE LECTURA
EL HECHO DE QUE LOS CODONES CONTIGUOS NE SE SOLAPEN NO IMPLICA
EXISTA SEÑAL DE SEPARACION ENTRE ELLOS.
COMO CONSECUENCIA, EN PRINCIPIO LA LECTURA DE UN RNAm EN LA
TRADUCCION SE PODRIA INICIAR EN CUALQUIER NUCLEOTIDO, LO QUE
DEFINIRIA A ESTE COMO EL PRIMER NUCLEOTIDO DEL CODON DE INICIO DE LA
TRADUCCION.
ESTO SIGNIFICA LA EXISTENCIA POTENCIAL DE TRES MENSAJES EN CUALQUIER
RNAm, DEPENDIENDO DE EN QUE NUCLEOTIDO SE INICIE LA LECTURA DE LOS
CODONES; SE HABLA DE TRES MARCOS O PAUTAS DE LECTURA.
LA TRADUCCION DEL RNAm SIGUIENDO CADA UNO DE ELLOS FORMARIA TRES
POLIPEPTIDOS DISTINTOS.
SIN EMBARGO EN LA TRADUCCION NO SE MANIFIESTA ESTA APARENTE
AMBIGÜEDAD. UNA VEZ INICIADA LA TRADUCCION SEGÚN UN MARCO DE
LECTURA, SE PUEDE DECIR QUE LOS OTROS DOS CARECEN DE
INFORMACION. SIN EMBARGO, UNO DE LOS OTROS MARCOS PUEDE
REPRESENTAR UN MENSAJE VALIDO PARA OTRO GEN DISTINTO.
ESTE ES EL MECANISMO UTILIZADO A VECES PARA FORMAR DOS O MAS
PROTEINAS RELACIONADAS A PARTIR DE UN MISMO TRANSCRITO. TAMBIEN
ES EL RESULTADO DE ALGUNAS MUTACIONES PUNTUALES, AQUELLAS EN
LAS QUE SE INSERTAN O ELIMINAN NUCLEOTIDOS EN NUMERO NO MULTIPLO
DE TRES.
MODELO DE REPRESENTACION DEL CODIGO GENETICO
SE HAN ELABORADO DIVERSOS MODELOS PARA REPRESENTAR
EN FORMA CLARA Y SENCILLA LA CORRELACION EXISTENTE
ENTRE CODONES DE RNAm Y AMINOACIDOS DEL POLIPEPTIDO
TRADUCIDO.
EN TODOS ELLOS, LA SECUENCIA DEL TRIPLETE SE REFIERE AL
CODON DEL RNAm, NUNCA SE INDICA COMO TRIPLETE DEL ADN
NI COMO TRIPLETE ANTICODON DEL RNAt.
LAS BASES DE CADA CODON SE NUMERAN, COMO SIEMPRE, EN
LA DIRECCION 5‟ DEL CODON Y LA 3‟, LA MISMA EN LA QUE SE
SINTETIZA EL RNAm; ASI, LA 1‟ POSICION ES EL EXTREMO 5‟ DEL
CODON Y LA 3‟ POSICION EN SU EXTREMO 3‟.
A) FORMATO EN TABLA:
ES LA REPRESENTACION
MAS COMUNMENTE
USADA, UTILIZA FILAS Y
COLUMNAS, A MODO DE
TABLA DE DOBLE
ENTRADA
B) FORMATO CIRCULAR
ES UN MODELO MAS RECIENTE POSIBLEMENTE MAS SENCILLO Y FACIL DE UTILIZAR,
EMPLEA CIRCULOS CONCENTRICOS EN LOS QUE SE INDICAN, DEL CENTRO HACIA
FUERA, LOS TRES NUCLEOTIDOS DEL CODON Y EL AMINOACIDO QUE CODIFICA.
EL CODON AUG, EL UNICO QUE CODIFICA METIONINA, ES
RESPONSABLE COMO CULQUIER OTRO CODON DE LA
INCORPORACION DEL AMINOACIDO CORRESPONDIENTE AL
POLIPEPTIDO, PERO AL MISMO TIEMPO POSEE LA
PARTICULARIDAD DE ACTUAR DE FORMA ESPECIFICA
COMO CODON DE INICIO EN LA MAYORIA DE LOS CASOS.
ES DECIR, LA SINTESIS DE LA MAYORIA DE LAS PROTEINAS
COMIENZA CON UN CODON AUG; ELLO EXPLICA QUE
METIONINA SIEMPRE OCUPE LA POSICION 1 DE CUALQUIER
POLIPEPTIDO RECIEN SINTETIZADO
CODON DE INICIO
CODONES DE TERMINACION
SE PUEDE OBSERVAR EN EN LAS REPRESENTACIONES DEL CODIGO
GENETICO QUE LOS CODONES UAA, UAG Y UGA NO CODIFICAN AMINOACIDO
ALGUNO, SINO QUE CAUSAN LA FINALIZACION DE LA SINTESIS PROTEICA. SE
LE DENOMINA CODONES DE TERMINACION, DE PARO, CODONES “STOP” O
TAMBIEN CODONES SIN SENTIDO.
LA PRESENCIA DE TRES CODONES DE TERMINACION EN UN TOTAL DE 64
INDICARIA QUE, ESTADISTICAMENTE, LA SINTESIS NO SE ALARGARIA MAS
ALLA DE UNOS 20 AMINOACIDOS ( 3/64 = 4.7 %). SIN EMBARGO, LA REGION
ESTRUCTURAL DE LOS GENES PARA PROTEINAS CONTIENE UNA
FRECUENCIA MUCHO MENOR DE CODONES DE TERMINACION.
LA REGION DEL ADN COMPRENDIDA ENTRE UN CODON DE INICIO Y UNO DE
TERMINACION SE LLAMA “MARCO ABIERTO DE LECTURA” (OPEN READING
FRAME, ORF).
POR EJEMPLO, PARA UNA PROTEINA DE MASA 60 kDa SE REQUERIRIA UN
MARCO ABIERTO DE LECTURA CON UNOS 545 CODONES ( MASA MEDIA DE UN
RESIDUO AMINOACIDO = 110 Da; 60. 000 Da / 110 Da = 545)
DEGENERACION
ESTA ES UNA DE LAS CARCTERISTICAS MAS LLAMATIVAS DEL
CODIGO.
SE ENTIENDE POR DEGENERACION EL HECHO DE QUE UN
AMINOACIDO ESTA CODIFICADO POR MAS DE UN CODON; A LOS
CODONES QUE CODIFICAN AL MISMO AMINOACIDO SE LES
LLAMA CODONES SINONIMOS.
AUNQUE A PRIMERA VISTA PUEDE PARECERLO, ELLO NO
SUPONE INDEFINICION O AMBIGÜEDAD ALGUNA, PUES UNA
SECUENCIA CONCRETA DE BASES DEFINE INEQUIVOCAMENTE
LOS AMINOACIDOS QUE DEBEN INCORPORARSE; ASI HABRIA
AMBIGÜEDAD SI UN MISMO CODON CODIFICASE VARIOS
AMINOACIDOS. LA DEGENERACION ES UNA CONSECUENCIA
DIRECTA DEL SUPERAVIT DE CODONES SOBRE AMINOACIDOS ( 64
TRIPLETES POSIBLES Y SOLO 20 AMINOACIDOS)