2. La herencia. Genética molecular.
• La transcripción: síntesis y
procesamiento (maduración) del ARN.
• Mecanismo general de la transcripción:
las ARN polimerasas y los promotores.
• La transcripción inversa.
• El código genético: características
generales y pruebas experimentales.
• Mecanismo general de la traducción.
Regulación de la expresión génica.
3. Criterios de evaluación
• Explicar el papel del ADN como portador
de la información genética, la naturaleza
del código genético y la relación con la
síntesis de las proteínas.
4. Transcripción en procariotas
• ADN
ARNm en el citoplasma
• Catalizado por la enzima ARN polimerasa
5‘
3‘
• Reconocimiento de la región promotora
en el ADN
• A partir del ARNm de sintetizan ARNr y
ARNt
• Simultáneamente se produce la
traducción
7. La transcripción: Síntesis de ARN.
5’
3’
ARNpolimerasa
5’
3’
A
T
(i)
U G U
A C A
G C G G C U G C
C G C C G A C G
ARN
ADN
8.
9.
10. • ELONGACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN
• TERMINACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN
en E. coli
11. Transcripción en eucariotas
• ADN
ARNm en el núcleo
• Hay 3 tipos de ARN polimerasas: I, II, III
• ARN polimerasa I: ARNr de la subunidad
grande
• ARN polimerasa II: ARNm
• ARN polimerasa III: ARNt y ARNr de la
subunidad pequeña
12. Región promotora: TATA o CAAT
Tras 30 nucleótidos se añade a 5´ una “caperuza”
formada por 7-metil guanosina triP (metil-GTP) para la
traducción
Existe un final (TTATTT)
En 3´se añade cola poliA por poli A polimerasa
13. Transcripción:
1- Iniciación: Una ARN‑polimerasa comienza la síntesis del precursor del ARN a
partir de unas señales de iniciación "secuencias de consenso " que se encuentran
en el ADN.
ARNpolimerasa
T
A
C
G
A
A
C
A
U
G C
U
U
G
C
G
T
T
G
G C
A
A
C
C
G
A
U
C
G
A
T
C
14. Transcripción:
2. Alargamiento: La síntesis de la cadena continúa en dirección 5'→3'. Después
de 30 nucleótidos se le añade al ARN una cabeza (caperuza o líder) de
metil‑GTP en el extremo 5‘ con función protectora.
ARNpolimerasa
T
C
G
A
A
C
A
m-GTP
A
U
G C
U
U
G
C
G
T
T
G
G C
A
A
C
C
G
A
U
C
G
A
T
C
15. Transcripción:
3- Finalización: Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región
terminadora del gen finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poliA‑polimerasa
añade una serie de nucleótidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado
ahora ARNm precursor, se libera.
poliA-polimerasa
m-GTP
A
U
ARNm precursor
G C
U
C
G
U
G
U
A
G
A
A
A
A
A
16. 4. Maduración (cont.): El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se
trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la información que contiene sea
traducida y se sintetice la correspondiente molécula proteica. En el proceso de
maduración un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones y las
ARN‑ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro.
ARNm
maduro
precursor
cola
Cabeza
AUG
AAAAAA
UAG
17. Maduración del ARNm (Visión de conjunto).
Región codificadora del gen
ADN
Promotor
E1
I1
E2
I2
E3
Terminador
TAC
ATC
Cabeza E1
ARNm
precursor
ARNm
maduro
I1
E2
I2
cola
E3
AAAAAA
AUG
UAG
Cabeza
cola
AAAAAA
AUG
UAG
18. Los ARNm eucariontes maduros, poseen una caperuza que es agregada enzimáticamente y que consiste
en un residuo de 7-metilguanosina unido en el extremo inicial (5´) por un enlace trifosfato (5´-5´):
Figura: representación de la caperuza del ARNm.
Adición de la caperuza. Un nucleótido G modificado, denominado caperuza, se
adiciona al extremo 5' de la mayoría de los ARNm.La caperuza se mantiene en el
ARNm y su función está relacionada con la unión al ribosoma y la estabilidad del
ARNm.
19. Poliadenilación del extremo 3'. Una cola de nucleótidos A, generalmente de
100-200 bases de longitud, se adiciona al extremo 3' de la mayoría de preARNm
eucarióticos. La cola poli(A), que no está codificada en el ADN, se mantiene
también en el ARNm que se exporta al citoplasma (su función es transportar el
ARNm al citoplasma).
20. El transcrito primario del gen de la ovoalbúmina de pollo tiene 7700 nucleótidos
de longitud, pero el ARNm maduro traducido en el ribosoma tiene sólo 1872 nucleótidos.
26. EL CÓDIGO GENÉTICO
• El código genético: características
generales.
• Mencionar la existencia de algunas
excepciones al código genético
(mitocondrias y ciliados) pero dejando
clara la universalidad del mismo.
• Comentar la aportación de Severo Ochoa.
• No hay que memorizar ningún triplete.
27.
28. Definición código genético
Es la regla de correspondencia
que existe entre la secuencia
de tripletes del ARNm con la
secuencia de aminoácidos en
las proteínas.
29. El código genético tiene una serie de características:
Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo
existen algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias.
No es ambigüo, pues cada triplete tiene su propio significado
Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien
indican terminación de lectura.
Es 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, pues los tripletes se leen en el sentido 5´-3´.
http://www.ucm.es/info/genetica/AVG/problemas/Codigen.htm
30. • Usos incorrectos.La expresión "código genético"
es frecuentemente utilizada en los medios de
comunicación como sinónimo de genoma, de
genotipo, o de ADN. Frases como "Se analizó el
código genético de los restos y coincidió con el
de la desaparecida", o "se creará una base de
datos con el código genético de todos los
ciudadanos" son científicamente absurdas.
31. Excepciones a la Universalidad del Código
Codón
Significado en
Código
Nuclear
Significado en
Código
Mitocondria
l
Todos
UGA
FIN
Trp
Levadura
CUX
Leu
Thr
Drosophila
AGA
Arg
Ser
Humano, bovino
AGA, AGC
Arg
FIN
Humano, bovino
AUA
Ile
Met
(iniciación)
AUU, AUC,
AUA
Ile
Met
(iniciación)
Organismo
Ratón
El código genético mitocondrial es la única excepción a la universalidad del
código, de manera que en algunos organismos los aminoácidos determinados
por el mismo triplete o codón son diferentes en el núcleo y en la mitocondria.
32. Severo Ochoa
The Nobel Prize in
Physiology or Medicine 1959
"for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of
ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid"
Arthur Kornberg
33. LA TRADUCCIÓN
• La Traducción: mecanismo general. Hay que hablar
de la activación de los aminoácidos y de su unión al
ARNt (muy breve pero citar las aminoacil-ARNt
sintetasas). Explicar claramente el concepto de unión
codon-anticodon.
• Somera descripción de las 3 fases da traducción:
iniciación, elongación y terminación.
• Dos detalles importantes: la traducción empieza en
el extremo 5' del ARNm y todas las proteínas
inicialmente tienen como primer aminoácido Met
debido a que viene codificado por AUG (codón de
iniciación).
•
Comentar que la acción antibacteriana de
determinados antibióticos es debida a su inhibición
de la traducción.
38. Premio Nobel Química 2009
El indio Venkatraman Ramakrishkan,
el estadounidense Thomas A. Steiltz
y la israelí Ada Yonath
39.
Estos tres científicos, que curiosamente nunca han trabajado juntos,
consiguieron descubrir cómo se producen las proteínas en las células. Lo
consiguieron a través de la cristalografía de los rayos X, conociendo la
estructura en tres dimensiones del ribosoma, la encargada de que en la célula
se fabriquen las proteínas.
Como siempre, los premios Nobel premian a aquellas personas que han
contribuido significativamente al bienestar de la sociedad, y gracias a los
trabajos de estos tres científicos ahora se sabe cómo actúan los antibióticos
en las células de las bacterias, lo que es un primer paso para luchar contra la
preocupante resistencia bacteriana contra los fármacos.
Sus investigaciones han ayudado a conocer las diferencias entre los
ribosomas de las células bacterianas y las humanas, por lo que gracias a este
hallazgo ahora es posible diseñar nuevos antibióticos que atacan únicamente
a los organismos peligrosos.
45. • Hablar de la activación de los aminoácidos y su
unión al ARNt (muy breve pero citar las aminoacilARNt sintetasas).
El aminoácido se liga a su correspondiente ARNt por la acción
de una enzima llamada aminoacil-ARNt sintetasa, que cataliza la unión
Existen 20 amínoacil – ARNt sintetasas diferentes
Por ejemplo, leucinil-ARNtLeu, lisinil-ARNtlys, fenilalanil-ARNtPhe.
metionil-ARNtMet, etcétera.
http://www.maph49.galeon.com/sinte/addaa.html
50. • Comentar que la acción antibacteriana de determinados
antibióticos es debida a su inhibición de la traducción
•
•
1.
2.
3.
4.
Los antibióticos son sustancias, generalmente producidas por
microorganismos, que tienen la capacidad de inhibir el crecimiento
bacteriano (bacteriostáticos) o de matar a las bacterias
(bactericidas)
Se conoce una gran variedad de antibióticos y se sabe que actúan
mediante uno o más modos de acción:
Inhibiendo la síntesis de la pared celular (penicilina, bacitracina)
Interfiriendo la síntesis de ácidos nucleicos (actinomicina D, griseofluvina)
Deteriorando la membrana celular (polimixinas)
Inhibiendo la síntesis de proteinas (cloranfenicol, estreptomicina,
eritromicina, tetraciclina)
- se unen a la subunidad 30s
- se unen a la subunidad 50s
- interfieren a los factores de elongación
http://pathmicro.med.sc.edu/Spanish/chapter6.htm
51. En procariotas :
• transcripción-traducción acopladas
• ausencia de intrones
• Expresión génica se regula principalmente en la
transcripción
52. Premios Nobel de Fisiología y Medicina 1965
Por sus descubrimientos en relación con el control
genético de la síntesis de enzimas.
Francois Jacob
Jacques Monod
53. Modelo del Operón
• Un operón es una unidad de transcripción
regulada coordinadamente en bacterias.
• El modelo operón fue propuesto por
Jacob, Monod y Wollman basado en sus
estudios genéticos y bioquímicos sobre
las mutaciones de E. coli que requieren
lactosa.
54.
55. El modelo del operón
•
Un operón es una unidad del cromosoma bacteriano formado por los siguientes
componentes:
•
1. Un gen regulador
El gen regulador codifica una proteína reguladora, el represor. El represor lac,
codificado por el gen lacI, es la proteína reguladora del operón lac.
•
2. Un operador
El operador es la región de DNA en el operón a la que se une la proteína reguladora.
•
3. Un promotor
El promotor es la secuencia de DNA en el operón reconocida por la RNA polimerasa
dependiente del DNA. El lugar de iniciación para la síntesis del RNA está situado
inmediatamente tras el promotor. El gen de la RNA polimerasa dependiente de
DNA no es parte del operón, ya que la RNA polimerasa transcribe todos los
operones bacterianos.
•
4. Genes estructurales
El operón contiene uno o más genes que codifican enzimas inducibles. El operón
lactosa codifica las enzimas necesarias para el metabolismo de la lactosa,
incluyendo ß-galactosidasa,ß-galactósido permeasa y ß-galactósido transacetilasa.
•
5. Gen terminador o finalizador
http://www.biologia.arizona.edu/molecular_bio/problem_sets/mol_genetics_of_prokaryotes/01t.html
57. Regulación del operón LAC en E. coli. Si no hay lactosa el represor está en su forma activa, y los genes
estructurales no se transcribe, con lo que la célula no tendrá los enzimas para metabolizarla.
ARNpolimerasa
Operó LAC
n
Regulador
Promotor
Operador
Gen x
Gen y
Gen a
ARNm
Si no hay lactosa los
Genes no se transcriben
Represor
activo
58. Regulación del operón LAC en E. coli. Si hay lactosa, esta se une al represor y lo inactiva. El operador, al
estar libre, desencadena la transcripción de los genes estructurales, con lo que se sintetizarán las enzimas
necesarias para metabolizar la lactosa. Cuando haya desaparecido la lactosa el represor volverá a su estado
Operó LAC
activo y dejarán de transcribirse los genes x, y y a.
n
Operó LAC
n
ARNpolimerasa
Regulador
Promotor
Operador
Gen x
Gen y
ARNm
Transcripció n
Represor
Traducció n
Represor
inactivo
Lactosa
Enzimas para
metabolizar la
lactosa
Gen a
