Adn,Arn

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Adn,Arn

  1. 1. DNA y RNA; replicación y transcripciónCecilia Mariana Iglesias PalomaresJosé David Velasco MunguíaBioquímicaMarzo 2012
  2. 2. IntroducciónEl ADN es la molécula de la herencia en todoslos organismos vivos (procariontes yeucariontes). Sin embargo, en el caso de losvirus, el material genético puede ser ADN o ARN.Los ácidos nucleicos son biomoléculasportadoras del material genético. Tienen unaestructura polimérica, lineal, cuyos monómerosson los nucleótidos.
  3. 3. Todos los ADN están formados por dos muylargas cadenas helicoidales de basesnitrogenadas, que son:Estas bases se encuentran enrolladas a lo largode un eje común. Las dos hebras de la doblehélice están dispuestas en direcciones opuestas,es decir, mientras una tiene dirección 5´  3´ laotra tiene dirección 3´  5´.
  4. 4. Las dos cadenas permanecen juntas por enlaces dehidrógeno entre los pares de bases: Adenina siempre se aparea con Timina (unidas por dos enlaces de hidrógeno) Guanina está siempre apareada con Citosina (unidas por tres enlaces de hidrógeno).
  5. 5. La función de los ácidos nucleicos no sereduce, por otra parte con tener la informaciónnecesaria para la síntesis de las proteínascelulares. Hay secuencias regulatorias quecontrolan la expresión de las diferentes unidadesgenéticas, por si mismas o a su vez controladaspor otras moléculas. Hay así mismo ácidosnucleicos implicados en la transmisión yprocesado de información genética
  6. 6. ReplicaciónEs la síntesis de DNA. Lareplicación esconceptualmentesencilla, pero compleja en sumecánica. La transferencia deinformación implicasimplemente desenrrollar lascadenas de una doble hélicede DNA original, acompañadade la síntesis de dos cadenashijas complementarias. Enotras palabras, la replicaciónes semiconservativa.
  7. 7. En todos los organismos los requerimientosgenerales para la síntesis de ADN son los mismos: una hebra de ADN como molde, en otras palabras una sección de ADN que será copiado. la enzima encargada de copiar el ADN, llamada ADN polimerasa.
  8. 8. Existen sitios específicos donde comienza lareplicación denominados orígenes dereplicación. La replicación es ordenada ysecuencial.
  9. 9. Esta replicación se produce durante la fase S delciclo celular.
  10. 10. La replicación del DNA es un procesoordenado, que comporta el desenrrollamiento delas cadenas progenitoras, la incorporación de losprecursores de los nucleótidos y larenaturalización de las moléculas replicadas;todos estos procesos se producen dentro delmismo micromedio, denominado horquilla dereplicación.
  11. 11. Como otros procesos de biosíntesis, lareplicación de DNA utiliza sustratosactivados, los desoxirribonucleósido 5’-trifosfatos (dNTP), que son el dATP, dGTP, dCTPy dTTP.
  12. 12. El proceso de síntesis se puede resumir como sigue: Mg+2 d (NMP)n + d NTP d (NMP)n+1 + PPi ADN polimerasadonde d NTP es el desoxirribonucleósido trifosfato yd (NMP)n se refiere a un polímero de ndesoxirribonucleótidos. El pirofosfato (PPi) generadopor la reacción anterior es hidrolizado a fosfatoinorgánico conduciendo la reacción hacia la derecha(PPi 2Pi) .
  13. 13. Los elementos proteicos que se sabe que actúan enla horquilla de replicación o cerca de ella son: DNA polimerasa Proteínas de unión al DNA de cadena única Helicasas Primasas Topoisomerasas DNA ligasa
  14. 14. Proceso de replicaciónLa DNA polimerasacataliza la reacciónquímica de la síntesisde DNA, la creaciónde los enlacesfosfodiéster entre losdesoxirribonucleótidosen una cadena deDNA.
  15. 15. La reacción comporta la salida de pirofosfato cuyahidrólisis consiguiente impulsa la reacción desde elpunto de vista energético.
  16. 16. Debido a que se replican las dos cadenas en lamisma horquilla, debe existir un mecanismo para lareplicación de cada cadena. Este mecanismocomporta la acción de una DNA polimerasadimérica, es decir, una molécula enzimática quereplica en la misma dirección del movimiento de lahorquilla y otra que efectúa la replicación retrógradaen la horquilla.
  17. 17. El término cadena conductora identifica lacadena hija que se extiende en la mismadirección que la horquilla y la cadena que sesintetiza hacia atrás se denomina cadenaretardada.
  18. 18. La cadena retardada se sintetiza de maneradiscontinua, mediante una serie de segmentoscortos, mientras que la síntesis de la cadenaconductora puede producirse sin interrupción.Estos fragmentos de la cadena retardada sedenominan fragmentos de Okazaki.
  19. 19. Para iniciar la síntesis de un fragmento de Okazakidebe intervenir otra enzima, la primasa. Como laDNA polimerasa, la primasa copia una cadena moldede DNA para formar un producto polinucleótido. Sinembargo, ese producto es RNA, no DNA.
  20. 20. Una vez polimerizados varios ribonucleótidospara formar un RNA cebador, la primasa seaparta de alguna manera del camino y la DNApolimerasa añade un 5’ desoxirribonucleico alextremo 3’ del cebador de RNA y continúaañadiendo luego dNTP en su dirección habitual5’ 3’.
  21. 21. 1. La primasa forma un RNA cebador.2. La DNA polimerasa III agrega nucleótidos al nuevo fragmento de Okazaki solamente en el extremo 3’, continuando hasta encontrarse con el cebador del previo fragmento de Okazaki.3. La DNA polimerasa I hidroliza el cebador y lo remplaza con DNA.4. La DNA ligasa entonces cataliza la formación del enlace fosfodiéster que finalmente une a los dos fragmentos de Okazaki.
  22. 22. Cada cadena del DNA original tiene su propiahelicasa; la que se asocia con la cadenaretardada forma complejos con la primasa comoparte de una unidad denominada primosoma.
  23. 23. El proceso de desenrrollamiento deja aldescubierto el DNA original de una sola cadena.La proteína de unión al DNA de cadena única(SSB), se une al DNA para estabilizar unaestructura en que la superficies de enlaces dehidrógeno de las bases del DNA tienen unaorientación espacial dirigida hacia losnucleótidos que llegan.
  24. 24. La doble cadena del DNA original estásobreenrrollada por encima de la horquilla comoconsecuencia de su desenrrollamiento en lahorquilla. Esta tensión de torsión debe aliviarsecon algún tipo de mecanismo “giratorio”, o de locontrario el desenrrollamiento de la cadenaresultaría imposible energéticamente. Estedispositivo giratorio lo proporcionan lastopoisomerasas.
  25. 25. Síntesis del ADN en EucariontesEl mecanismo de síntesis del ADN eneucariontes es probablemente similar al procesoen procariontes.La velocidad de las polimerasas en eucarionteses mucho menor que en procariontes. Paracompensar esto, las células eucarióticascontienen más de 20.000 moléculas de enzimas.Además, las células eucarióticas tienen un grannúmero de horquillas de duplicación yfragmentos de Okasaki mas pequeños de 40 -300 bases. De esta forma la velocidad deduplicación del ADN es mayor en eucariontes.
  26. 26. El ADN en eucariontes esta unido con histonas, porlo tanto la duplicación involucra dos pasos extras: Primero el ADN se debe disociar de las histonas para comenzar la duplicación. La síntesis de histonas tiene lugar al mismo tiempo que la síntesis de ADN y las histonas se deben unir al nuevo ADN.
  27. 27. TranscripciónLa transcripción es el proceso por el cual se sintetizaun ARN usando como molde al ADN. La síntesis deARN usando un ADN patrón es llamadatranscripción, mientras que la síntesis de proteína apartir de un ARN patrón es llamado traducción.
  28. 28. Clases de ARNExisten tres clases de RNA: ARN mensajero (mRNA) ARN de transferencia (tRNA) ARN ribosomal (rRNA)Los ARN más pequeños son los tARNs, quecontienen alrededor de 75 nucleótidos, mientras queel más grande esta entre los mARN, que puedentener más de 5.000 nucleótidos.
  29. 29. Todos los ARN celulares son sintetizados por la ARNpolimerasa de acuerdo a las instrucciones dadas porun ADN-patrón (o molde), empleandoribonucleósido-5’-trifosfatos como sustrato. Ladirección de la síntesis de ARN es 5’ 3’, similar a lasíntesis de ADN.La actividad de la ARN polimerasa es diferente a laactividad de la ADN polimerasa porque no necesitauna secuencia partidora o “primer” y no posee unaactividad nucleasa. Otra diferencia es que el ADNpatrón es totalmente conservado después de lasíntesis de ARN.La secuencia de ADN transcrito por la ARN polimerasaen ARN es llamado UNIDAD DE TRANSCRIPCIÓN yel producto de la síntesis (ARN) es el TRANSCRIPTOPRIMARIO.
  30. 30. El corazón de la enzima consiste de 2 ‘(enzima núcleo). La sub-unidad sigma ( )aumenta la velocidad y especificidad de latranscripción, debido que ayuda a la ARNpolimerasa a reconocer la señal de inicio en elADN-patrón. La sub-unidad sigma estaríareconociendo una región particular del ADN, que seencuentra a 35 bases antes del sitio de inicio de latranscripción. Esta región del ADN recibe el nombrede región PROMOTORA
  31. 31. Proceso de síntesisLa unión de la ARN polimerasa a estas regionespromotoras permiten un desenrollamiento local de17 pares de bases de la molécula de ADN - patrón(llamada burbuja de transcripción). La síntesis deARN siempre comienzan con GTP ó ATP, es decir,con una base purina.
  32. 32. Transcripción en eucariontesLa maquinaria transcripcional de eucariontes eslejos más complejo que en procariontes.• En eucariontes superiores solamente una pequeña proporción del genoma es expresada a ARN.• Hay proteínas accesorias específicas llamadas FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN. Estos no se unen a la polimerasa directamente.
  33. 33. Enzimas de transcripciónEl núcleo de eucariontes contiene tres tipos de ARNpolimerasas: - ARN polimerasa I (localizada en el nucléolo) transcribe los genes de ARN ribosomal. El transcrito primario producido corresponde a un pre-rARN que posteriormente sufre algunas modificaciones para transformarse en una rARN maduro. -ARN polimerasa II (se encuentra en el nucleoplasma) transcribe los genes que codifican para proteína y el transcrito primario corresponde a un ARN nuclear heterogéneo (hnARN), que son los precursores del ARN mensajeros citoplasmático. -ARN polimerasa III (nucleoplasmática) transcribe el rARN 5S (ARN ribosomico) y los tARNs (ARN de
  34. 34. Síntesis de ARN mensajeros1. Comienza la transcripción de un ADN cuando una ARN polimerasa se encuentra a 20 o 30 nucleótidos después de la secuencia TATA.2. Cuando el transcrito (ó ARN) ha alcanzado 30 nucleótidos de largo, en su extremo 5’ es colocado una guanosina unido a un grupo trifosfato que además es metilado.3. La ARN polimerasa se mueve a lo largo del ADN transcribiendo tanto exones como intrones. Hasta que se transcribe la secuencia AAUAAA, después de cerca de 20 nucléotidos de esta secuencia, el transcrito es cortado.
  35. 35. 4. Una enzima adiciona una secuencia de 150 a 200 adeninas en el extremo 3’ de la hebra de ARN naciente.5. Los intrones son doblados y cortados6. Los exones son unidos para formar finalmente el ARN mensajero maduro
  36. 36. http://campus.usal.es/~dbbm/modmol/modmol06/index06.htmlhttp://genmolecular.wordpress.com/replicacion-y-transcripcion-del-adn/BIOSÍNTESIS DE LAS MOLÉCULAS DE LAVIDA, ALEJANDRO RIQUELME, 2001Trudy mckeehttp://www.youtube.com/watch?v=T-g-G0-kehUhttp://www.bioygeo.info/AnimacionesBio2.htm

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