Transcripción y Traducción Aquí se puede observar como a partir del ADN se puede obtener por un proceso de transcripción un molécula que se llama ARN mensajero , lo primero que obtiene uno es uno es un ARNm primario o transcripto primario y este transcripto necesita madurar, procesarse para dar origen al ARNm maduro (todo esto en los eucariontes ocurriendo en el núcleo). Luego de tener este ARNm maduro va a salir del núcleo, al citosol donde va a sufrir el proceso de traducción para dar origen a la proteína (traducción o síntesis proteica).
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El dogma de la biología dice que a partir de la molécula de ADN se puede obtener otra molécula de ADN, la cual puede reconstituir la información genética original. A partir de ADN puedo tener una molécula de ADN mensajero y también a partir de este se puede volver a formar la molécula de ADN (transcripción reversa).
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A partir de la molécula de ARN por un proceso que se llama síntesis de proteínas o traducción formar una proteína. No se puede volver una vez que se tiene una proteína al ARN ya que es un proceso unidireccional.
Transcripción Se tiene un ADN y se generan ARN mensajero. El ADN está formado por genes, cada gen codifica información para una proteína. Por lo tanto a partir de los genes se obtienen los transcriptos. Y a partir de los ARN mensajeros se obtiene las proteínas. -
Alguno Algunos s genes genes se transc transcrib riben en mucho mucho o en algún algún momen momento to de la vida vida de la la célula célula eso eso puede estar activado para que se transcriba mucho y esto debería darme como proceso final muchas proteínas (no necesariamente)
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Algunos Algunos genes genes se transcribe transcriben n poco poco y por lo tanto se tendrá pocos ARN mensajeros mensajeros y esto debería dar poca proteína.
Eficiencia de transcripción: transcripción: Hay un gen eficiente que fabrica muchos ARN mensajeros y otro gen que puede ser muy bajo en eficiencia porque fabrica pocos ARN mensajeros. mensajeros. A partir del ADN que es una doble hélice, una de las hebras de este ADN, va a ser utilizada como molde para dar origen a un transcripto o ARN mensajero. A diferencia de la replicación a cada proceso de transcripción transcripción para dar origen a un transcripto una sola hebra es la que sirve como templado. - La diferencia entre ADN y ARN es que el ARN tiene uracilo en las bases y el ADN tiene timina. La base complementaria de la timina es la adenina, en ARN se reemplaza timina por uracilo. - La otra diferencia entre el ADN y el ARN es el azúcar. El azúcar del ARN es la ribosa, y el azúcar del ADN es desoxiribosa. La diferencia de estos azucares es que en en el ARN se tiene un grupo oxidrilo y en el ADN solo un hidrogeno. El ADN siempre lo encontramos en doble cadena formando la hélice, el ARN siempre lo vamos a encontrar en simple cadena. Y esto le permite que en algún momento puede aparearse con el ADN, en algún momento puede formar una doble cadena con una hebra de heteroduplex ARN ADN. ADN formando lo que se llama un heteroduplex -
Como Como el el ARN ARN es una una simpl simple e caden cadena, a, tambié también n tiend tienden en a trat tratar ar de formar formar entre entre las las bases complementarias puentes de hidrogeno. Esto hace que un pedazo de la hebra se doble sobre otro pedazo de la hebra.
Tipos de ARN ARN mensajeros: Los que van a codificar para proteínas. ARN ribosomales: forman parte de los ribosomas. El nucléolo es el que se encarga de mantener toda la información para los ARNr. ARN transferencia: transferencia: son los encargados de llevar los aminoácidos al lugar de síntesis proteica.
ARN pequeños: son pequeños ARN que se pueden unir a proteínas dando origen a lo que se denomina las ribonucleoproteínas. Las cuales tiene función catalítica, o sea que pueden actuar como enzimas, son importantes ya que son las que van a participar en la maduración del ARN mensajero antes de salir del citosol para ser traducido. Proceso de transcripción: Proceso de síntesis de ARN a través de la información que esta dirigida en una hebra de ADN. La enzima que participa para la formación de ARN a partir de ADN es la ARN polimerasa. Para iniciar la transcripción esta enzima se va a unir a unos sitios específicos de ADN que se llaman PROMOTORES, el cual es el sitio que le va a indicar donde se inicia la transcripción. No es necesario que el ADN se desenrolle para que el ARN polimerasa se una al promotor. En este caso no se necesita de ninguna proteína extra, la misma polimerasa va a empezar a desenrollar el ADN para poder empezar la transcripción. - En este proceso se va a formar lo que se llama la burbuja de transcripción. Entonces habrá un lugar donde se inicia la transcripción, el promotor no es información que se transcriba y no es el sitio donde se una la polimerasa. - El ultimo nucleótido que se va incorporando a la cadena se une en el extremo 3’ oxidrilo, entonces la polimerasa avanza de 5 a 3’, y la cadena molde la lee de 3 a 5’. La polimerasa va a ir agregando nucleótidos (proceso de elongación o polimerización), lo que va hacer es que va a elegir una de las dos cadenas de ADN como molde y va a leer la base que está en el ADN y va a poner la base complementaria que serán ribonucleótido. - En algún momento como se está agregando los nucleótidos va a quedar pegado un pedazo de ARN a ADN y esto es donde se dice que se forman heteroduplex. La polimerasa avanza y va formando el ARN mensajero. - En algún momento tiene que terminar la transcripción por lo tanto se tiene una terminación porque hay na secuencia en el ADN que indica que debe terminar. - La ARN polimerasa no tiene capacidad de corrección, por lo tanto taza de error de ella es muy baja. Puede generar 1 error cada 10.000 nucleótidos que ponga. El ADN a medida que se va a transcribiendo se va a desenrollando de un lado para dejar pasar a la polimerasa. Y a medida que va pasando la polimerasa y ya se leyó el pedazo de ADN se va rebobinando hacia atrás. Se deja que la polimerasa avance y a medida que avanzo se vuelve a formar la cadena de ADN atrás. -
La cadena que no quedo como templado con la cadena complementaria de ARN llevan la misma información.
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A la cadena que no se está usando como templado se le llama cadena codificante, también se le llama cadena sentida o cadena positiva. A la cadena molde se le llama también cadena templado, anti sentido o cadena negativa.
Proceso de transcripción en bacterias En bacterias la ARN polimerasa es un complejo de varias proteínas unidas entre si, este complejo esta inactivo hasta que se le une factor que se llama factor sigma. Cuando este factor sigma se une al ARN polimerasa inactiva de bacteria es capaz ahora de ir a reconocer la secuencia promotora y se una a la secuencia promotora. Una vez que está unida a la secuencia promotora puede empezar a desenrollar el ADN para poder empezar el proceso de transcripción.
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La ARN polimerasa de la bacteria, va a empezar la transcripción y va a tratar de poner dos o tres nucleótidos y no puede avanzar más, y así sucesivamente 4 o 5 veces, de repente agarra vuelo y comienza a poner varios nucleótidos seguidos. Cuando la transcripción ya es mas seguida el factor sigma ya no lo necesita y se despega de la enzima.
Si uno compara todos los promotores de todos los procariontes y todos los eucariontes, se encuentran que hay secuencias que se conservan en todos los promotores y que por eso hace que se defina esa zona como promotora. La ARN polimerasa se une a una zona promotora, al nucleótido donde se empieza la transcripción se le llama +1, y desde el nucleótido donde se inicia la transcripción hacia la derecha, a la ARN polimerasa va a avanzar y forma el mensajero. Hacia donde se avanza son números positivos. - Todo lo que esta del sitio de transcripción hacia los números negativos, hacia donde no se va a mover el ARN polimerasa se le llama RIO ARRIBA. - Todo lo que está desde el nucleótido donde se inicia la transcripción hacia donde se mueve la ARN polimerasa se le llama RIO ABAJO. Por lo tanto entonces se dice que la ARN se mueve RIO ABAJO del promotor.
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Se descubrió que cerca de la zona de inicio de transcripción en el -10, de los procariontes y en el -25 de eucariontes, se repite TATAAT, son los que se repiten y están presentes siempre. Por lo tanto a esta zona se le denomino la zona TATA box, o caja TATA.
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En procariontes alrededor del -35 hay otra zona que también es importante, porque una de las partes de la polimerasa se una e esta zona y al TATA box.
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En general todos los transcriptos empiezan con una base purina.
En ambas hebras de ADN pueden haber sitios promotores y donde puede ocurrir la transcripción. Con la diferencia es que se darán transcriptos en un sentido y en otro.
Transcripción en Eucariontes Las células eucariontes tienen 3 ARN polimerasa. Al ARN polimerasa de eucariontes necesita de factores de transcripción para poder h acerla transcribir. - Los genes de eucariontes pueden estar regulados por lo tanto van a existir proteínas represoras y activadoras que van a influenciar sobre la transcripción, y estas proteínas transcriptoras o activadoras se van a unir a regiones que están muy alejadas del promotor RIO ARRIBA del sitio de iniciación d e la transcripción. - Para que empiece la transcripción el ADN tiene que estar desempaquetado, no puede estar condensado. Por lo tanto se tiene que desestabilizar los nucleosomas. La ARN polimerasa junto a sus factores de transcripción son las que se van a unir a la región promotora. En una zona rio arriba se tienen zonas que son zonas reguladoras donde se pueden unir proteínas activadoras. Estas proteínas activadoras van a formar un complejo entre la proteína activadora, unos coactivadores o proteínas intermediarias y la polimerasa con sus factores de transcripción. Como estas zonas están muy alejadas de las zonas promotoras el ADN forma una vuelta y todas las proteínas se pueden unir entre sí. - Cerca de estas zonas reguladoras que activan hay unas zonas reguladoras que reprimen , cuando un represor se une a esta zona impide que el activador se una. Si el activador no se une no se forma el complejo y si el complejo no se forma la ARN polimerasa no recibe la señal de que tiene que activar o hacer más rápida la transcripción y se reprime. -
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Entonces los eucariontes utilizan estos complejos para regular la transcripción de sus genes. La polimerasa no se une sola al sitio promotor. Antes de que llegue la polimerasa se deben unir todos estos factores q ue se llaman factores de transcripción. Entonces se forma el complejo cerrado.
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Para que la ARN polimerasa eucariotica pueda trabajar necesita fosforilarse. Cuando eso sucede se forma el complejo abierto, por lo tanto la ARN polimerasa puede empezar a transcribir. Cuando esto sucede parte de los factores se despegan de ella. Algunos factores continúan con ella en el proceso de transcripción.
El las procariotas a medida que ocurra la transcripción va a ocurrir la traducción, son procesos que van uno acompañado del otro. - En cambio en las eucariotas se fabrica el mensajero en el núcleo, el mensajero tiene que madurar, tiene que salir del núcleo a través de los poros, tiene que llegar al citosol y encontrarse con la maquinaria de traducción. Mediante el viaje del mensajero, este puede ser degradado, puede ser atacado por nucleasas. Entonces cuando se fabrica el ARN mensajero la célula tiene que darle a ese ARNm para que no sea atacado por nucleasas en el camino. Una de las cosas que sucede es que se le pone en el extremo 3’ una cola de poliA polimerasa, lo que hace es agregar muchos nucleótidos A uno atrás del otro. (Como 250 nucleótidos en el extremo 3’). Pero las nucleasas también pueden atacar por adelante, en el extremo 5’ se agrega como una caperuza o CAPS 5’. Entonces se agrega en el extremo una guanosina pero que está alterada y que se llama 7 – metil – guanosina, la cual es un nucleótido alterado que se le une al extremo 5’ del mensajero que se esta formando, y este es el CAPS 5’. Y asi no ataca la nucleasa.
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Cuando se tiene la cola poli A y el CAPS 5’ en el mensajero, se le denomina ARNm primario o transcripto primario.
Se genera el mensajero, el caps y cola de poli A, se tiene el transcripto primario. Los genes tienen partes que codifican para algún polipéptido y parte que no codifican para polipéptido, estas últimas es lo que se denomina INTRONES. La secuencia de nucleótidos que codifican para los polipeptidos es lo que se denomina EXONES. -
El ARN mensajero primario tiene intrones y exones ya que copia todo del ADN que también poseen esto.
Se necesita que el transcripto primario madure (maduración del mensajero), que consiste en sacarle la información que no codifica para nada, sacarle los intrones y quedar con los exones, se cortan los intrones del mensajero para unir los exones entre sí, y a este mecanismo se le conoce como splicing. Los intrones secuencias especificas al inicio y al final del entrón y en estas secuencias se van a unir las ribonucleoproteínas que van a reconocer estas secuencias y lo que van hacer es cortar el extremo 5’ del intrón y formar un loops de tal forma que el exón se acerque al exón 2, cortar el extremo 3’ del intrón, y así unir los exones entre si. Los encargados de unir estas secuencias son las ribonucleoproteínas que se llaman snRNP. Los snRNP son capaces de reconocer ese sitio al inicio del intrón y un sitio cercano al final del intrón. Se pegan a ellos y después se pegan entre si y así forman el loops y así se acercan los exones entre sí. Cuando se analiza la misma proteína en distintos tipos celulares uno se encuentra con que puede ser la misma proteína y la misma función, la proteína en si no es igual y el mensajero que dio origen a esta proteína tampoco es igual entre un tipo de célula y otra. - A partir de un mismo gen se puede generar una diversidad de proteínas para distintos tipos celulares que están relacionadas entre sí. Y no solo se puede generar diversidad de proteínas para distintos tipos celulares, sino que la misma célula puede decidir que durante el inicio de si vida necesita una proteína que tenga una cantidad determinada de exones.
Comparación de RNA mensajero procariotico y eucariotico.
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La eucariota tiene caps 5’ y cola de poli A 3’, y lo mas importante es que en la eucariota cada proteína viene de un solo transcripto que se origino a partir de un gen. Los procariontes no tienen el caps 5’ ni la cola de poli A, y un mismo transcripto puede generar varias proteínas.
Traducción A partir del mensajero se fabrica la proteína. La síntesis proteica es el proceso por el cual la secuencia de nucleótidos de un mensajero es usada para coordinar y unir los aminoácidos de una cadena polipeptídica. El ARNm se tiene en ribonucleótido y la proteína se tiene que fabricar en aminoácidos, entonces se necesita alguien que lea los nucleótidos y pueda convertir los ribonucleótidos en aminoácidos. Para esto se utiliza un código, que es lo que se denomina el código genético que dice que por cada 3 bases del mensajero 3 bases codifican un aminoácido. -
Se leen 3 bases seguidas lo que dará la información de un aminoácido: si se hace el cálculo de esto lo que se encuentra es que hay 4 nucleótidos y si hacen la combinación de estos da 64. Por lo tantos con los nucleótidos que se tienen la codificación para 64 aminoácidos. Pero sobra información porque se necesitan 20 combinaciones. Esto dice que mas de una combinación tiene que codificar para un mismo aminoácido.
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Entonces se dice que el código genético es de tripletes, porque cada triplete codifica para un aminoácido. Es universal, todos los seres vivos comparten el mismo código genético. Es promiscuo porque mas de un triplete codifica para un mismo aminoácido y además hay tripletes que no codifican para un aminoácido.
AUG= codifica para metionina, y es con el que empiezan todas las proteínas. Todas las proteínas comienzan con una metionina UAA, UAG y UGA = Son los tripletes stop, que son los que dicen que se termina la traducción. A estos tripletes que se van a leer sobre el ARNm se les denomina codones. La información de tripletes sobre el ARNm = CODON. Marcos de lectura: posibles lugares donde se puede leer el mensajero. Según el marco de lectura se van a sintetizar distintas proteínas. El mensajero puede dar una proteína a partir del codón de iniciación que sería AUG: Empieza a leer de tripletes pero va a empezar a incorporar aminoácidos recién cuando encuentre un primer AUG.
En la síntesis proteica participan: ARN mensajero: se lee se a tripletes, cada triplete es un codón, el mensajero puede tener una secuencia que puede ser traducida desde el codón de inicio hasta donde esta el codón final. Si no se tiene un codón de inicio el mensajero no sirve de nada. Cada uno de los codones codifica para un aminoácido. ARN transferencia: Encargados de leer esta información de codón y traducirla a aminoácido y agregar el aminoácido. Como buena molécula simple de ARN trata de formar uniones entre bases complementarias. Estos forman como un trébol donde el extremo 3’ y 5’ quedan para el mismo lado. En el extremo 3’ se va a unir el aminoácido que transporta ese ARN de transferencia. En el extremo opuesto a donde esta el aminoácido encontramos un triplete que se denomina anticodón que esta sobre el ARN de transferencia. El anticodón sirve para: El ARN de transferencia es el que va a tratar de encontrar el codón que le corresponde, y tiene que haber una complementariedad entre el codón y el anticodón. Si el codón y el anticodón se complementan quiere decir que ese ARNt es el que corresponde para ese codón.
Ribosomas: Son complejos ribonucleoproteicos, están formados por ARNr y por proteínas. Forman dos unidades, la subunidad mayor y la menor, y estas se unen para dar origen al ribosoma. Se pueden detectar 3 zonas en el ribosoma: Sitio A: sitio aminoacil o aceptor y es por donde van llegando los ARNt cargados con los aminoácidos. Sitio P: Sitio peptidil o donador, donde se unen los aminoácidos entre si por enlace peptídico. Sitio E: sitio de salida, que es por donde se van a ir los ARNt sin aminoácidos. Por la zona de la subunidad mayor se va a ir leyendo el mensajero, por una apertura que queda en la subunidad mayor va a ir saliendo el polipéptido. Fases del proceso de síntesis de proteínas - Activación de aminoácidos: Consta en cargar los ARNt con los aminoácidos que le corresponde. Se tiene el ARNt el cual tiene un anticodón. Se tiene que unir el ARNt con el aminoácido que va a cargar. La aminoacil tRNA sintetasa es la que cataliza la reacción. Cada aminoácido tiene su aminoacil tRNA sintetasa especifica. Esta reacción necesita energía, se gasta ATP porque la unión que se forma entre el extremo 3’ del ARN y el aminoácido es un enlace tipo Ester de alta energía. Y lo que queda es un aminoácido cargado listo para participar de la traducción. Cada ve que un ARNt pierda su aminoácido o entregue su aminoácido par la síntesis proteica tiene que volver a pasar por este mecanismo para volver a cargarse. Todo esto es la aminoacilacion. Iniciación de la síntesis proteica: Se necesita un codón de inicio que siempre será el codón de inicio que es la metionina. En el caso de las bacterias esa metionina está alterada y se llama formilmetionina. Y esta va hacer distinta de cualquier otra metionina que este en otro lugar de la proteína. - En los eucariontes para que empiece la síntesis de proteínas necesito que ambas subunidades de los ribosomas estén separadas. Entonces se tienen factores y se gastara energía. La subunidad menor se va a unir al ARNt que lleva la metionina y va a formar lo que se llama el complejo de pre iniciación. Una vez que este esté formado se une al ARNm que también vienen acompañado de otros factores de iniciación y forman el complejo de iniciación. Entonces lo que va a suceder es que el ribosoma va a empezar a moverse sobre el mensajero hasta que encuentre el codón de iniciación y ahí se va a detener. - En este momento se va a unir la subunidad mayor y el ARNt que lleva la metionina va a quedar en el sitio P. Alargamiento y terminación El RNA en procariontes es policistronico porque a partir de un mensajero puedo obtener muchas proteínas a la vez. Tienen muchos codones AUG de inicio que permiten que se inicien la traducción de muchas proteínas a partir de un mismo mensajero.
