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UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI

TRANSCRIPCION Y TRADUCCION BIOLOGIA MOLECULAR

ANI XIOMARA ARMERO NATALIA IMBACHI MONCAYO ANDREA RIASCOS

ZB044

TRANSCRIPCION Y TRADUCCION DE PROTEINAS Introducción al tema: ¿QUE ES UN GEN? ¿CUAL ES SU FUNCION? •

El gen o gene es un segmento de ADN que da la clave para una proteína en particular. Los genes son las unidades de herencia y controlan las características del individuo: color del pelo, tipo de sangre, color de la piel y color de los ojos.

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Un gen contiene la información suficiente para formar una proteína, la misma que será usada para las necesidades celulares o del organismo.

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Los genes son parte de los cromosomas.

ESTRUCTURA DEL ADN Para entender el proceso de transcripción y traducción tenemos que entender primeramente donde se inicia, es decir el ADN. El ADN es una molécula muy grande pero compuesta solo de pocas sustancias químicas diferentes. Saber que el ADN es el material hereditario llevó muchos años de estudio (Alfred Hershey y Martha chase-1952) En 1953, James Watson, biólogo estadounidense y Francis Crick, biofísico británico, propusieron un modelo para la estructura del ADN. Como ya sabemos fue con la fotografía 51 (Rosalind Franklin-1952) que se estableció que el ADN estaba conformado por una doble hélice, gracias a este aporte se logró conocer la estructura completa.

Una molécula de ADN está formada por unidades llamadas nucleótidos.

Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos llamado desoxirribosa y una base nitrogenada.

Los nucleótidos están unidos por enlaces entre el grupo fosfato de un nucleótido y el azúcar del siguiente nucleótido

El fosfato del segundo nucleótido se une al azúcar del tercero y así sucesivamente, Se forma una cadena de nucleótidos enlazados. La molécula de ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos unidas por puentes débiles de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Se forma una cadena de nucleótidos enlazados del fosfato al azúcar. Las cadenas de nucleótidos forman un espiral alrededor de un centro común La forma espiral de la molécula es una doble hélice.

Las bases nitrogenadas se extienden hacia afuera desde la cadena azúcar-fosfato; En el ADN hay cuatro bases: •

Adenina 2

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Guanina

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Timina

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Citosina

Los enlaces entre las bases nitrogenadas solo se forman entre pares específicos :

Debido a que solo se parean bases específicas, la sucesión de bases de una cadena de nucleótidos, determina la sucesión de bases en la otra cadena.

La replicación del ADN El proceso mediante el cual la molécula de ADN hace copias de sí misma (cromosomas) se llama replicación del ADN. Los cromosomas se duplican durante la interfase, antes de que empiece la división celular (mitosis). Como resultado de la mitosis, las células hijas reciben copias idénticas del material hereditario de la célula madre. Las células hijas formadas durante la meiosis, recibirán la mitad del material hereditario de la célula parental.

Conclusión replicación: La replicación del ADN es el proceso mediante el cual se duplica una molécula de ADN. Cuando una célula se divide, en primer lugar, debe duplicar su genoma para que cada célula hija contenga un juego completo de cromosomas.

Transcripción La transcripción es el primer paso de la expresión genética, el proceso por el cual la información de un gen se utiliza para generar un producto funcional, como una proteína. El objetivo de la transcripción es producir una copia de ARN de la secuencia de ADN de un gen. Para tener en cuenta: ➢ Las enzimas controlan todas las reacciones químicas de los organismos vivos. ➢ Todas las enzimas son proteínas. ➢ Las células están formadas parcialmente de proteínas. La información para fabricar todas las proteínas está almacenada en las moléculas de ADN de los cromosomas. Transcripción: De igual manera que las miles de combinaciones de palabras para expresar ideas en un alfabeto, las combinaciones de las bases nitrogenadas componen el “alfabeto” del ADN. Una molécula de ADN puede estar formada de miles de nucleótidos, cada uno de ellos con una de las bases. El código genético lo componen “palabras” de tres letras formadas por las bases. (AGC, CGT, sucesivamente) obteniendo 64 grupos o “palabras” diferentes. Para comprender mejor, tenemos que entender el código genético: CARACTERÍSTICAS Y DESCIFRAMIENTO: Una vez que Crick (1958) propuso la Hipótesis de la Secuencia ("existe una relación entre la ordenación lineal de nucleótidos en el ADN y la ordenación lineal de aminoácidos en los polipéptidos"), la comunidad científica la admitió y se plantearon dos preguntas: ¿Existe algún código o clave que permite Esta primera pregunta conllevó el pasar de la secuencia de nucleótidos en el estudio del desciframiento del ADN a la secuencia de aminoácidos en las código genético y el estudio de sus proteínas? características

¿Cómo se convierte la información contenida en la secuencia de ADN en una estructura química de proteína?

Esta segunda pregunta consistió en el estudio de los procesos genéticos de la síntesis de proteínas: la transcripción y la traducción.

CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO GENÉTICO Las características del código genético fueron establecidas experimentalmente por Fancis Crick, Sydney Brenner y colaboradores en 1961. •

El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido. Existe un total de 64 tripletes diferentes, cifra más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos distintos.

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El código genético es degenerado: se refiere a que un mismo amino ácido puede estar codificado por varios tripletes diferentes. Pero un triplete significa siempre el mismo amino ácido, por lo que el código no es ambiguo. Ejemplo de código degenerado: el aminoácido alanina está codificado por cuatro tripletes diferentes (GCA, GCC, GCG y GCU).

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El código genético es no solapado o sin superposiciones: un nucleótido solamente pertenece a un único triplete. En 1962 se comprueba que cada mutación, genera un cambio en único aminoácido. Si el código fuera solapado una única mutación afectaría a varios aminoácidos.

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La lectura es "sin comas": el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua "sin comas" o sin que existan espacios en blanco. Teniendo en cuenta que la lectura se hace de tres en tres bases. De manera, que

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si añadimos un nucleótido (adición) a la secuencia, a partir de ese punto se altera el cuadro de lectura y se modifican todos los aminoácidos. Lo mismo sucede si se pierde (deleción) un nucleótido de la secuencia. A partir del nucleótido delecionado se altera el cuadro de lectura y cambian todos los aminoácidos. Si la adición o la deleción es de tres nucleótidos o múltiplo de tres, se añade un aminoácido o más de uno a la secuencia que sigue siendo la misma a partir del la última adición o deleción. Una adición y una deleción sucesivas vuelven a restaurar el cuadro de lectura.

El código genético es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido. Es decir que hay tripletas que codifican al mismo aminoácido

ARN El ARN es un ácido nucleico que se compone de una sola cadena de nucleótidos, a diferencia del ADN que se compone de dos. El azúcar en el ARN es la ribosa, que es ligeramente distinta a la desoxirribosa del ADN. La diferencia entre el ARN y ADN es el tipo de bases en los nucleótidos. En vez de la base timina en el ADN, el ARN tiene la base uracilo (U), que forma enlaces solo con la adenina.

El ARN mensajero o ARNm lleva las instrucciones para hacer una proteína en particular, desde el ADN en el núcleo hasta los ribosomas. Las moléculas de ARNm se disponen según el código contenido en el ADN. El ARN de transferencia o ARNt.- lleva los aminoácidos a los ribosomas. El ARNt se encuentra en el citoplasma de las células. El ARN ribosomal o ARNr, es una de las sustancias químicas de las que están compuestos los ribosomas.

Como ADN en el núcleo contiene instrucciones para hacer miles de proteínas diferentes. El ADN no puede salir del núcleo. Cuando se necesita cierta proteína, se forma el ARNm, de la información que hay en el ADN.

La ARN polimerasa La principal enzima que participa en la transcripción es la ARN polimerasa, la cual utiliza un molde de ADN de cadena sencilla para sintetizar una cadena complementaria de ARN. Específicamente, la ARN polimerasa produce una

cadena de ARN en dirección de 5' a 3', al agregar cada nuevo nucleótido al extremo 3' de la cadena.

La ARN polimerasa sintetiza una cadena de ARN complementaria a la cadena molde de ADN. Esta enzima sintetiza la cadena de ARN en dirección 5' a 3', mientras que lee la cadena molde de ADN en dirección 3' a 5'. La cadena molde de ADN y la cadena de ARN son antiparalelas. Las etapas de la transcripción La transcripción de un gen ocurre en tres etapas: iniciación, elongación y terminación. Iniciación. La ARN polimerasa se une a una secuencia de ADN llamada promotor, que se encuentra al inicio de un gen. Una vez unida, la ARN polimerasa separa las cadenas de ADN para proporcionar el molde de cadena sencilla necesario para la transcripción.

Un promotor contiene secuencias de ADN que le permiten a la ARN polimerasa o a sus proteínas auxiliares unirse al ADN. Una vez formada la burbuja de transcripción, la polimerasa puede comenzar a transcribir. Elongación Una vez colocada la ARN polimerasa en su posición sobre el promotor, puede comenzar el siguiente paso de la trascripción: la elongación. La elongación básicamente es la etapa donde la hebra de ARN se alarga al agregar nuevos nucleótidos. Durante la elongación, la ARN polimerasa "camina" sobre una hebra del ADN, conocida como la hebra molde, en la dirección 3' a 5'. Por cada nucleótido en el molde, la ARN polimerasa agrega un nucleótido de ARN correspondiente (complementario) al extremo 3' de la hebra de ARN.

El transcrito de ARN tiene una secuencia casi idéntica a la hebra de ADN no molde. Sin embargo, las cadenas de ARN tienen la base uracilo (U) en lugar de timina (T), así como un azúcar ligeramente diferente en el nucleótido. cada T (timina) de la cadena codificante se sustituye con una U (uracilo) en el transcrito de ARN. Terminación de la transcripción La ARN polimerasa seguirá transcribiendo hasta que reciba la señala para parar. El proceso de finalizar la transcripción se conoce como terminación, y sucede una vez que la polimerasa transcribe una secuencia de ADN llamado STOP.

Después de la terminación, la transcripción ha concluido. Un transcrito de ARN que está listo para su uso en la traducción se conoce como ARN mensajero (ARNm) Los ARNm se están transcribiendo a partir de varios genes diferentes. Aunque la transcipción sigue en curso, los ribosomas se han unido a cada ARNm y han comenzado a traducirlo en proteína. RESUMEN DE LA TRANSCRIPCION

La porción de ADN que contiene el código para la proteína que se necesita se desdobla y se separa, exponiendo las bases. Proceso similar a la replicación del ADN.

2- Los

nucleótidos de ARN libres que están en el núcleo, se parean con las bases expuestas del ADN. El uracilo se parea con la adenina . Como resultado de las tripletas del ADN, se forman tripletas complementarias en la molécula de ARNm.

La molécula de ARNm se completa por la formación de enlaces entre los nucleótidos del ARN. La molécula de ARNm se separa de la molécula de ADN. La molécula completa de ARNm, que lleva un código para hacer un solo tipo de proteína, sale del núcleo, pasa por la membrana nuclear y se dirige a los ribosomas del citoplasma.

TRADUCCION

El ensamblaje de una molécula de proteína de acuerdo con el código de una molécula de ARNm, se conoce como traducción. Se denomina traducción porque comprende el cambio del “lenguaje” de ácidos nucleicos (sucesión de nucleótidos) al “lenguaje” de las proteínas (sucesión de aminoácidos). En el citoplasma, el ARNm se mueve hacia los ribosomas. Para que se pueda sintetizar una molécula de proteína deben llegar los aminoácidos a los ribosomas. Los aminoácidos que se necesitan están dispersos en el citoplasma. Se encuentran los aminoácidos correctos y llegan al ARNm por el ARN de transferencia (ARNt) Las moléculas de ARNt son más cortas que las de ARNm y tienen forma de trébol. En uno de los extremos de la molécula ARNt, hay un conjunto de bases llamada anticodón. El lado opuesto del ARNt transporta un aminoácido. Las bases de los anticodones del ARNt son complementarias a las bases de los codones del ARNm. Pasos para la traducción: Un extremo del ARNm se pega al ribosoma. Las moléculas de ARNt que están en el citoplasma recogen ciertos aminoácidos. Con los aminoácidos pegados, las

moléculas de ARNt se mueven hacia el punto donde el ARNm está pegado al ribosoma.

Una molécula de ARNt con el anticodón correcto, se enlaza con el codón complementario den el ARNm. A medida que el ARNm se mueve a lo largo del ribosoma, el siguiente codón hace contacto con el ribosoma. El siguiente ARNt se mueve a su posición con su aminoácido. Los aminoácidos adyacentes se enlazan por medio de un enlace peptídico.

Se desprende la primera molécula de ARNt . El siguiente codón se mueve a su posición y el siguiente aminoácido se coloca en su posición. Esto se repite hasta que se ha traducido el mensaje completo, de esta manera se forma una cadena de aminoácidos.

En resumen, el ADN codifica para ARN mensajero, el ARN mensajero lleva la información necesaria para la síntesis de la proteína a los ribosomas, donde se hace la proteína.

“Ecuacion”