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FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA

E.A.P. DE FARMACIA Y BIOQUIMICA

BIOQUIMICA II PRACTICA N°10 TEMA: Transcripción y traducción de proteínas. Código genético.

DOCENTE:

Mg. Enrique León Mejía

Correo electrónico: [email protected]

TURNO: Mañana INTEGRANTES: De La roca Contreras Delia Yoly Espíritu Cortez Karla Nicole  Mendoza Chavez Gion Ortega Canchari Kevynn Ramos Parihuaman Nilda Juliana  Tordoya Salazar Maria Ximena FECHA DE REALIZADO EL SEMINARIO FECHA DE ENTREGA DEL INFORME:

2020-I

CICLO: 7

I.

INTRODUCCIÓN

El ADN es el material genético de todos los organismos. Cuando se transmite un gen de padres a hijos, el ADN puede determinar algunas de las características propias en el ser humano. La secuencia de una molécula de ADN realmente tiene efectos en las características de un ser humano o de cualquier otro organismo. Pues sí, es vital la importancia de la secuencia de los nucleótidos de la cadena genética. Una molécula de ADN no sólo constituye una gran cadena muy bien formada de nucleótidos. Si no que ésta se subdivide en varias unidades funcionales llamadas genes. Cada gen del ADN forma proporciones en un producto funcional, ya que, su función es necesaria para desempeñar trabajos específicos en la célula. Inclusive en varios casos se presenta como producto funcional diversas proteínas. Hubo un experimento que realizó Gregor Mendel en el año 1865; en dicho experimento Mendel, determinó que el gen del color de las flores tiene las instrucciones para hacer una proteína que ayuda a producir moléculas coloridas en los pétalos de las flores, los cuales lo conocemos como pigmentos. Como ya se había mencionado anteriormente, los productos finales y terminales de los genes son las proteínas, y concisamente son los polipéptidos. El término polipéptido es solo una palabra para designar una cadena de aminoácidos. Sin embargo hay muchas proteínas que están diversamente conformadas por un solo polipéptido, algunas están hechas de varios polipéptidos. Y estos genes especificantes de polipéptidos se conocen también particularmente como genes codificantes de proteínas. No todos los genes codifican proteínas. Dado que algunos derivan proporcionalmente datos para producir moléculas de ARN funcionales, como los ARN de transferencia y los ARN ribosomales las cuales desempeñan papeles de traducción.

Este proceso para proporcionar datos en la producción de polipéptidos se da diversamente en dos pasos: transcripción y traducción. Transcripción, la secuencia de ADN de un gen se copia para obtener una molécula de ARN. Este proceso es llamado así ya que implica transcribir, la secuencia de ADN en un ARN similar. En células eucariontes, la molécula de ARN debe someterse a un procesamiento para convertirse en un ARN mensajero (ARNm) maduro. Traducción, la secuencia de ARNm se decodifica para especificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido. El nombre es llamado así ya que refleja la secuencia de nucleótidos del ARNm se debe traducir completamente en diferentes aminoácidos.

En síntesis, durante la denotación de un gen codificante de proteína, la información fluye de ADN y ARN de la proteína. Consiste en un flujo de información que se denomina dogma central en la biología molecular. Los genes no codificantes, también se transcriben para producir ARN, sin embargo su ARN no se traduce en un polipéptido. Para cualquier tipo de gen, el proceso de

pasar

de

ADN

a

producto

determinada expresión génica.

funcional

se

conoce

como

una

TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN DE PROTEÍNAS. CÓDIGO GENÉTICO I.

Replicación del ADN

La iniciación de la replicación siempre acontece en un cierto grupo de nucleótidos, el origen de la replicación, requiere entre otras de las enzimas helicasas para romper los puentes hidrógeno y de las proteínas de unión a cadena simple (SSBs) para mantener separadas las cadenas abiertas.

Una vez que se abre la molécula, se forma una área conocida como "burbuja de replicación" en ella se encuentran las "horquillas de replicación". Por acción de la ADN polimerasa los nuevos nucleótidos entran en la horquilla y se enlazan con el nucleótido correspondiente de la cadena de origen (A con T, C con G). Los procariotas abren una sola burbuja de replicación, mientras que los eucariotas, múltiples. El ADN se replica en toda su longitud por confluencia de las "burbujas". Dado que las cadenas del ADN son antiparalelas, y que la replicación procede solo en la dirección 5' a 3' en ambas cadenas, numerosos experimentos mostraron que, una cadena formará una copia continua, mientras que en la otra se formarán una serie de fragmentos cortos conocidos como fragmentos de Okazaki. La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena adelantada y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada. Para que trabaje la ADN polimerasa es necesario la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeñas unidades de ARN conocidas como ARN primasa; luego, cuando la polimerasa toca el extremo 5', un cebador se activa removiendo los fragmentos de ARN primasa, colocando nucleótidos de ADN en su lugar y, una ADN ligasa los une a la cadena en crecimiento.

Importancia La transferencia de la información genética de padres a hijos constituye el fenómeno más importante de la materia viva, no solo garantiza la sucesión de la vida, sino además, constituye el mecanismo básico de conservación de las especies, pues los descendientes siempre poseen características estructurales y funcionales similares a los progenitores. Esa transferencia de información de una célula o un organismo a sus descendientes tiene su fundamento molecular precisamente en la duplicación o replicación de los ácidos desoxirribonucleicos. II.

Código Genético

El código genético viene a ser como un diccionario que establece una equivalencia entre las bases nitrogenadas del ARN y el lenguaje de las proteínas, establecido por los aminoácidos. Es el conjunto de reglas que define la traducción de una secuencia de nucleótidos en el ARNm a una secuencia de aminoácidos, y por lo tanto en una proteína en todos los seres vivos. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. El código genético es, entonces, la clave para la traducción de la información o mensaje genético contenido en los genes y que se ha de traspasar a las proteínas, y está contenida dentro de la cadena de ADN formado por la combinación de esas cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).  Características del código genético: • Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias. • No es ambiguo, pues cada triplete tiene su propio significado. • Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien indican terminación de lectura. • Está degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoácido, es decir hay codones sinónimos. • Carece de solapamiento, es decir los tripletes no comparten bases nitrogenadas. • Es unidireccional.

Antecedentes: fabricación de una proteína Los genes que contienen instrucciones para generar proteínas se expresan en un proceso de dos pasos.  En la transcripción, la secuencia de ADN de un gen se "reescribe" en forma de ARN. En eucariontes, el ARN debe someterse a etapas de procesamiento adicionales para convertirse en ARN mensajero, o ARNm.  En la traducción, la secuencia de nucleótidos del ARNm se "traduce" en una secuencia de aminoácidos de un polipéptido (cadena proteica). Codones Las células decodifican el ARNm al leer sus nucleótidos en grupos de tres, conocidos como codones. A continuación, algunas características de los codones:   

La mayoría de los codones especifican un aminoácido Tres codones de "terminación" marcan el fin de una proteína Un codon de "inicio", AUG, marca el comienzo de una proteína y además codifica para el aminoácido metionina.

Los codones en un ARNm se leen durante la traducción; se comienza con un codón de inicio, y se sigue hasta llegar a un codón de terminación. Los codones de ARNm se leen de 5' a 3' y especifican el orden de los aminoácidos en una proteína de N-terminal (metionina) hasta C-terminal.

La tabla del código genético El conjunto completo de relaciones entre los codones y los aminoácidos (o señales de terminación) se conoce como el código genético. Con frecuencia, el código genético se resume como una tabla.

Se observa como en la tabla muchos aminoácidos están representados por más de un codón. Como ejemplo, hay seis formas distintas de "escribir" leucina en el lenguaje del ARNm. Una característica importante del código genético es que es universal. Es decir, con pequeñas excepciones, prácticamente todas las especies (desde las bacterias hasta tú mismo) usan el código genético que se muestra arriba para la síntesis de proteínas. Marco de lectura Para llegar de un ARNm a una proteína de manera fiable, necesitamos un concepto adicional: el de marco de lectura. El marco de lectura determina cómo se divide la secuencia de ARNm en codones durante la traducción. Ese es un concepto bastante abstracto, así que examinemos un ejemplo para entenderlo mejor. El ARNm a continuación puede codificar tres proteínas totalmente diferentes, según el marco de lectura con el que se lea.

Así, ¿cómo sabe una célula cuál de estas proteínas hacer? La clave es el codón de inicio. Puesto que la traducción comienza en el codón de inicio y sigue en grupos sucesivos de tres, la posición del codón de inicio asegura que el ARNm se lea en el marco correcto (en el ejemplo anterior, el marco 3). Las mutaciones (cambios en el ADN) que insertan o eliminan uno o dos nucleótidos pueden cambiar el marco de lectura y causan la producción de una proteína incorrecta "aguas abajo" del lugar de la mutación:

Desciframiento del código genético La asignación de un aminoácido a cada triplete o el desciframiento de la clave genética. Parece lógico pensar que el desciframiento del código genético se debería haber realizado comparando las secuencia de nucleótidos de un gen y la de aminoácidos del polipéptido codificado por dicho gen. Sin embargo, en la época en la que se realizaron estos trabajos no era posible todavía obtener la secuencia de los ácidos nucleicos. La mayoría de los trabajos realizados por los grupos de investigación consistieron en sintetizar ARN mensajeros (ARN-m) para utilizarlos posteriormente como mensajeros artificiales en un sistema acelular de traducción "in vitro". Estos sistemas acelulares de traducción "in vitro" procedían de la bacteria E. coli y contenían todo lo necesario para llevar a cabo la traducción: ribosomas, todos los ARN transferentes, aminoácidos, enzimas, etc. Sin embargo, a estos sistemas acelulares se les quitaban los ARN mensajeros de E. coli y se les añadía un ARN sintetizado artificialmente. En estos sistemas acelulares se sintetizaba un polipéptido.

III.

Síntesis de Proteínas

Las proteínas son macromoléculas que cumplen funciones variadas. Hay proteínas estructurales, otras son enzimas, otras transportan oxígeno como la hemoglobina, hay proteínas involucradas en la defensa inmunitaria, como los anticuerpos, otras cumplen funciones de hormonas como la insulina, etc. Así como el ADN está compuesto a partir de nucleótidos, las proteínas están compuestas a partir de aminoácidos. Hay 20 aminoácidos diferentes, y cada proteína tiene una secuencia de aminoácidos particular.

El proceso de síntesis de proteínas consta básicamente de dos etapas: la transcripción y la traducción. En la primera etapa, las “palabras” (genes) escritas en el ADN en el lenguaje de los nucleótidos se copian o transcriben a otra molécula, el ARN mensajero (ARNm). Luego, en la etapa siguiente, el ARNm se traduce al idioma de las proteínas, el de los aminoácidos. Este flujo de información se conoce como el “dogma central de la biología”.

Describir la síntesis de proteínas y del DNA dentro de una célula es como describir un círculo: el DNA dirige la síntesis del RNA; el RNA dirige la síntesis de proteínas y, finalmente, una serie de proteínas específicas catalizan la síntesis tanto del DNA como del RNA. Las instrucciones para construir las proteínas están codificadas en el DNA y las células tienen que traducir dicha información a las proteínas. El proceso consta de dos etapas:  Síntesis o Transcripción del ARN mensajero (ARNm).  Traducción

Transcripción .........................

Traducción ...................................

Bibliografía

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