Biologia III, IV y V

Ultra estructura nuclear y su función.
El núcleo:
El núcleo se encuentra cubierto por una envoltura nuclear; encierra
el ADN y define el compartimiento nuclear. La cual consta de dos
membranas celulares organizadas en paralelo, continuas al Retículo
endoplasmico.
Las dos membranas representan distinta composición:
 MEMBRANA NUCLEAR INTERNA. Contiene proteínas específicas
que actúan como lugares de unión de la lámina nuclear que la
soporta.
 MEMBRANA NUCLEAR EXTERNA
La cual se parece enormemente a la membrana del retículo
endoplasmático, la cual esta generalmente tapizada por ribosomas
que se encargan de la síntesis protéica.

 Es el organelo más sobresaliente
de la célula eucariota. Puede
presentar formas regulares o
irregulares. Su tamaño es
variable, pero en general está
relacionado con el tamaño de la
célula.
 El núcleo puede presentar en la
célula diferentes localizaciones,
pero en general su posición es
fija y característica para una
célula dada

Estructuras internas.
 Dentro del núcleo podemos
encontrar estructuras como:
 Cromosomas, en forma de
fibras extendidas,
cromatina.
 Uno o mas nucléolos
(funcionan en la síntesis de
proteínas)
 Nucleoplasma: sustancia
líquida en la que los solutos
del núcleo se disuelven.
 Matríz nuclear, que es una
red fibrilar que contiene
proteínas.

 Membrana nuclear
Es una envoltura nuclear,
que lo limita y separa del
citoplasma, formada por
dos membranas
concéntricas perforadas
por poros nucleares.
 A través de éstos se
produce el transporte de
moléculas entre el núcleo
y el citoplasma.
 La membrana más externa
es continua y unida al
retículo endoplásmico
rugoso y el espacio entre
las dos membranas se
encuentra conectado con
el lumen del retículo y sus
características y funciones
son similares con las del
núcleo.

 Las membranas nucleares tienen
fosfolípidos en sus bicapas.
 La membrana interior esta
asociada como la lámina nuclear,
la cual se caracteriza por ser una
malla que le provee soporte al
núcleo. Está compuesta por
proteínas llamadas lamininas, la
mayoría de células eucariotas
poseen laminina A, B1, B2.
 Son proteínas que pesan
alrededor de 60-80 kD, las cuales
tienen un grosor de 30-100 nm,
estas proteínas se encuentran
relacionadas con el citoesqueleto
celular.
 Estas lamininas están
involucradas en la organización
funcional del núcleo, pueden
tener un papel en el ensamble y
desensamble del núcleo después
de la mitosis.
 La asociación de 2 lamininas forma un
dímero que se unen para formar
polipéptidos que al unirse uno con
otro crean una estructura de
superenrrollamiento y al asociarse con
otros dímeros se forman la estructura
conocida como lámina nuclear.
 Adicionalmente estas lamininas se
unen a las proteínas integrales de
membrana las cuales pueden ayudar a
la organización de filamentos de
laminina los cuales se convierten en
sitios de unión de la membrana
interna, como es lo que sucede con la
cromatina.

Los poros nucleares son las compuertas para cruzar la
envoltura nuclear.

Contienen un aparato complejo en forma de
canastilla denominado “complejo de poro
nuclear”, que cierra el poro de forma similar al
de un tapón que se proyecta tanto al citoplasma
como al nucleoplasma.

 Poros nucleares
Son los lugares donde la membrana interior y exterior del núcleo se unen.
 Estos son capaces de transportar sustancias al interior del núcleo pues posen un diámetro de 10 nm. Estos
poros nucleares permiten el intercambio de péqueños elementos entre el núcleo y el citoplasma como por
ejemplo iones, moléculas polares y macromoléculas como (proteínas y RNA).
 Son estructuras bastante complejas que poseen un diámetro de 120 nm y una masa molecular aproximada
de 125 millones de Daltons, es aproximadamente 30 veces del tamaño de un ribosoma.
 Los mRNAs que son sintetizados en el núcleo son transportados eficientemente al citoplasma donde
permiten la síntesis de proteínas. Es de notar que las proteínas requeridas para funciones nucleares
(factores de transcripción) deben ser transportadas desde el citoplasma al núcleo.

 Las moléculas pequeñas
(5 kDa o menos)
difunden en forma
prácticamente libre, pero
las proteínas de gran
tamaño necesitan contar
con un “señal de
localización nuclear”, que
generalmente consiste en
una corta secuencia de
aminoácidos (de 4 a 8).

 Para el transporte de moléculas a través de los poros se necesitan dos
diferentes mecanismos:
 Difusión pasiva donde pequeñas partículas de al menos de 20 kD pasan
rápidamente a través de la membrana nuclear y el diámetro del canal en
ese momento continua en 10 nm. Sin embargo, la mayoría de proteínas y
mRNAs son muy grandes para pasar por este canal para ello se necesita un
transporte activo dependiente de energía en el cual estas son
transportadas selectivamente en una sola dirección de núcleo a citoplasma
o citoplasma a núcleo, en este momento el poro se abre hasta un diámetro
de 25 nm en respuesta a señales especificas.

El proceso de entrada de una proteína destinada al
núcleo necesita que otra proteína citosólica
("receptor nuclear de importación") llamada
nucloporina se una a la señal de localización nuclear y
requiere además de la energía que proporciona la
hidrólisis de una molécula de trifosfato de guanidina
(GTP).
Esto provoca la dilatación del poro y permite el
pasaje de la proteína.

 A pesar de su tamaño
considerable los CPN
contienen solo
alrededor de 30
nucleoporinas, que
están muy
conservadas entre las
levaduras y los
carbohidratos.
 Estas proteínas se
encuentran
ordenadas con una
simetría octogonal.  Poro nuclear. Vista lateral 1. Envoltura
nuclear. 2. Anillo externo 3. Rayos. 4.
Canasto. 5. Filamentos. (Dibujado en
base a microscopía electrónica).

Las nucleoporinas tienen diferentes posiciones, por
ejemplo:
Simétrico
Citoplásmico.

 Tampoco los ARN pueden salir
de núcleo por sí mismos. Ellos
salen a través del complejo de
poro con una proteína especial
que posee una señal nuclear de
exportación (nuclear export
signal, NES). Ambas NSL y NES
consisten en una secuencia
corta de aminoácidos, muchos
de los cuales tienden a estar
ubicados centralmente dentro
de las proteína.
 las proyecciones filamentosas
desde la cara citosólica del
complejo pueden enlazar
proteínas, conduciéndolas
dentro del poro central. Los
filamentos citosólicos, el poro
central y la canasta nuclear se
proyectan dentro del
compartimiento nuclear. Se
cree que la canasta puede ser un
área importante de paso para la
preparación de las
ribonucleoproteínas (RNP)
antes de ser exportadas.

 Las moléculas de mayor tamaño
requieren de una proteína
“transbordadora” o carioportina.
La superfamilia de carioportinas
esta integrada por: importinas .
exportinas y transportinas .
 Las importinas son
heterodímeros, formados por dos
subunidades, la subunidad-a se
une a la NSL de la proteína
nuclear permitiendo la unión con
la subunidadad-b. Esta unión
origina una “importina funcional”
que lleva unida a la proteína
nuclear a ser transportada.

 El complejo importina funcional se pone en contacto con los filamentos citosólicos,
donde guiado por las nucleoporinas (Nup), llega al poro central.
 La translocación de complejo importina/carga es regulado por la pequeña RanGTPasa ,
que se une a la subunidad b de la importina.
 Esta b-importina es la encargada de interactuar con el poro provocando su dilatación y
posibilitando el ingreso de la proteína nuclear.
 La translocación de proteínas es un proceso activo.
 Cuando el complejo penetra al interior del núcleo, las subunidades de importina se
separan y la carga es liberada.
 La disociación de las subunidades causa entonces un nuevo cambio en su forma,
dejando al descubierto la NES de cada subunidad.
 Otras proteínas en el poro central reconocen la NES y retornan las subunidades al
citoplasma.

 EXPORTACIÓN DE ARN
 Los ARN maduros se asocian a proteínas
llamadas transportinas, las cuales
actúan como transbordadores
permitiendo el pasaje de ARN al
citoplasma.
 En la figura se esquematiza como el
ARNm es llevado fuera del núcleo.
 Los ARNm maduros que presentan la
poli A se asocian con varias proteínas,
formando una partícula de
ribonucleoproteína (RNP).
 Estas partículas se mueven linealmente
a través de la canasta nuclear.
 Al igual que las importinas, las RNP son
recicladas hacia el núcleo.
 En el citoplasma, las CRBP ( del inglés,
cytoplasmic RNA-binding proteins)
reemplazan a las RNP para guiar a los
ARNs a sus destinos citosólicos
correctos.

 Se importan dentro
del núcleo:
 · Las proteínas
sintetizadas en el
citoplasma necesarias
para ensamblar los
ribosomas.
 · Los factores de
transcripción
requeridos en la
activación o
inactivación de los
genes.
 · Los factores de
empalme necesarios en
el proceso de
maduración de los
ribosomas.
 Las moléculas y
macromoléculas
ensambladas y
exportadas desde el
núcleo al citoplasma
incluyen:
 · Las subunidades
ribosomales
 · ARNm
 · ARN de transferencia
 · Factores de
transcripción que son
devueltos al
citoplasma para ser
reutilizados.

 ESTRUCTURA PRIMARIA DE
LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS
Los ácidos nucléicos están
formados por la polimerización
de muchos nucleótidos, los
cuales se unen por enlaces
fosfodiester entre el carbono 5'
de un nucleótido y el carbono 3'
del siguiente.
En la síntesis de DNA o RNA, el
nucleótido que se va a añadir a
la cadena de polinucleótido
(siempre en forma trifosfato) se
une por su OH en posición 5' al
grupo OH en posición 3' del
último nucleótido de la cadena
de polinucleótido mediante un
enlace fosfodiéster.

 ESTRUCTURA SECUNDARIA:
APAREAMIENTO DE BASES Y
ESTRUCTURA DE DOBLE HÉLICE
La estructura de doble hélice se
define como una larga hebra de
ácido nucléico enrollada alrededor
de otra hebra formando un par
entrelazado. En cada extremo de
una doble hélice lineal de DNA, el
extremo 3'-OH de una de las hebras
es adyacente al extremo 5'-P
(fosfato) de la otra. En otras
palabras, las dos hebras son
antiparalelas, es decir, tienen una
orientación diferente.
La prima (´) indica la posición del
carbono en un azúcar.
 Por convención, la secuencia de
bases de una hebra sencilla se
escribe con el extremo 5'- P a la
izquierda.

 ESTRUCTURAS ALTERNATIVAS
DEL ADN
Bajo diferentes condiciones de
asilamiento, se han reconocido
varias formas conformacionales del
ADN. Cuando Watson y Crick
realizaron sus análisis, se conocían
dos formas de ADN: ADN-A y ADN-B.
La hélice que forma es
habitualmente dextrosa (tipo B) y está
fuertemente enrollada, pero puede
estar débilmente enrollada (tipo A), o
enroscarse hacia la izquierda (tipo Z,
siniestrosa) lo que afecta la expresión
de los genes.
 EMPAQUETAMIENTO DEL ADN
Las moléculas de ADN en estructura
secundaria (doble hélice),
interaccionan con proteínas
(histonas y no histonas),
conformando los CROMOSOMAS
en diferentes estados de
compactación, directamente
relacionados con las fases del ciclo
celular.

 ADN-A, ADN-B ADN-Z
 Dextrógiro Dextrógiro Levógiro
 Más ancha y corta Intermedia Más estrecha y larga

 El nucleoplasma, rodeado por la
envuelta nuclear, contiene la cromatina,
la cual se puede considerar como el
ADN (ácido desoxirribonucleico) más
todas las moléculas relacionadas con su
organización, fundamentalmente
histonas.
 El ADN está formado por 4
desoxirribonucleótidos (abreviado como
nucleótidos).
 Cada nucleótido contiene una sucesión
de tres componentes: base, pentosa y
grupo fosfato. Las bases son cuatro, dos
púricas: adenina (A) y guanina (G), y dos
pirimidínicas: timina (T) y citosina (C).
 La pentosa es la desoxiribosa. Cada base
se une a una pentosa formando un
desoxinucleósido.
 Cada desoxirribonucleósido se une un
grupo fostato por un carbono de la
pentosa formándose un
desoxirribonucleótido
 Así, una cadena de ADN está
formado por una sucesión de
nucleótidos unidos entre sí por los
grupos fosfato.
 Esto es una cadena simple pero el
ADN está formado por dos
cadenas simples gracias a la
complementariedad que existe
entre las bases A y T y entre G y C,
las cuales establecen uniones del
tipo puentes de hidrógeno.
 Las dos hebras son antiparalelas,
es decir, que en los extremos
tenemos el carbono 3' de una
cadena y el 5' de la otra.
 Ambas se disponen en forma de
doble hélice de unos 2.5 nm de
anchura.

 El ADN no se encuentra libre en el núcleo sino asociado a proteínas
como las histonas y a otras proteínas implicadas en su procesamiento,
formando en conjunto la cromatina.
 Las histonas son proteínas asociadas al ADN que determinan su
organización.
 Hay dos tipos: las nucleosómicas que son cuatro (H2A, H2B, H3 y H4)
y la histona H1.
 Las cuatro histonas
nucleosómicas son las
responsables de formar junto
con el ADN los denominados
nucleosomas, que son la
unidad estructural básica de la
cromatina.
 En menor proporción hay
otras proteínas que pueden
estar asociadas al ADN.
 Entre ellas se encuentran
todas las proteínas
responsables de la expresión
(transcripción), síntesis
(replicación) y
empaquetamiento del ADN.

 En el siguiente nivel de
empaquetamiento, las fibras
de 30 nm se organizan en una
serie de bucles o asas
superenrolladas.
 Estos bucles se estabilizan
gracias a la interacción con las
proteínas de la matriz nuclear
o andamiaje nuclear
(“scaffold”).

 Cada bucle de cromatina
representa un dominio
funcional o unidad de
replicación (e)
 Estos dominios contienen
alrededor de 100.000 pares de
bases, extensión de ADN
suficiente para acomodar
varios genes de tamaño
promedio.
 Algunos genes, sin embargo,
pueden abarcar varios
dominios adyacentes de un
cromosoma.
 Cada cromosoma puede tener
cien o más dominios.
 .

 Durante la profase, los
cromosomas aparecen en forma
más condensada, alcanzando la
cromatina su mayor nivel de
condensación en metafase (f).
 La organización de los
cromosomas envuelve la
fosforilación de la H1 y otras
proteínas, lo cual causa el
plegamiento y
empaquetamiento aún más
compacto de la cromatina. El
andamiaje o matriz nuclear se
convierte en el centro de la
estructura del cromosoma, y
como la compactación
continúa, éste se pliega modo
de acordeón

 El grado de condensación de los
dominios de cromatina se
mantiene principalmente debido
a la asociación con la matriz
nuclear y a proteínas asociadas
como la topoisomerasa II o
girasa, encargada de controlar el
grado de superenrollamiento del
ADN.
 La unión entre la cromatina y la
matriz se da a nivel de zonas
altamente conservadas,
denominadas secuencias SAR o
MAR (scaffold associated
regions/ matrix attachment
regions).
 Las SAR son regiones de varios
cientos de pares de bases ricas en
residuos de adenina y timina,
abundantes en la
heterocromatina

 EL CROMOSOMA EUCARIOTA
 Cada cromosoma eucariota consiste en una molécula simple de ADN de alrededor de 150
millones de pares de nucleótidos.
 La molécula de ADN en el cromosoma eucariota es lineal, por lo tanto posee dos extremos (en
contraste con el cromosoma bacteriano que es circular).
 La molécula de ADN de un cromosoma típico eucariota contiene:
 · Un conjunto lineal de genes que codifican para ARN y proteínas interrumpido por
 · Muchas secuencias de ADN no codificante.
 El ADN no codificante incluye:
 · Secuencias de aproximadamente 170 nucleótidos de ADN satélite, repetidas miles de
veces, que corresponden al centrómero.
 · Secuencias repetitivas en los extremos del cromosoma llamadas telómeros.
 · Múltiples secuencias señalizadoras altamente conservadas, denominadas origen de
replicación (ORI) , necesarias para que se realice la duplicación del ADN en un tiempo breve.
 El centrómero es una constricción primaria localizada centralmente o hacia los extremos de cada cromosoma.
 El ADN centromérico como ya mencionamos es altamente repetitivo y se encuentra siempre condensado siendo parte
de la heterocromatina.

 Los cromosomas se diferencian
por la ubicación del centrómero
 Durante la mayor parte de la
vida de la célula, los
cromosomas son demasiado
largos y tenues para ser vistos
bajo un microscopio.

Al parecer los cromosomas aparecen al principio de la
mitosis y desaparecen una vez que la división celular
concluye.
ENPAQUETAMIEMTO DEL GENOMA
Una célula humana en promedio contiene cerca de 6.4
mil millones de pares de bases de DNA divididos
entre 46 cromosomas.
Cada cromosoma no replicado contiene una molécula
continua y única de DNA; entre mas largo es el
cromosoma, mas largo es el DNA que contiene.

 Puesto que cada par de bases mide alrededor de 0.34 nm. de longitud, la longitud
de los 6 mil millones de pares de bases que constituyen una molécula de DNA
completa se aproxima a 2 m.
 En la división celular, la cromatina se condensa y las fibras se enrollan para formar
cromosomas

 El genoma humano (como el de
cualquier organismo eucariota) está
formado por cromosomas, que son
largas secuencias continuas de ADN
altamente organizadas espacialmente
(con ayuda de proteínas histónicas y
no histónicas)
• Un gen es la unidad básica de la
herencia, y porta la información
genética necesaria para la
síntesis de una proteína (genes
codificantes) o de un RNA no
codificante (genes de RNA).
• Está formado por
• una secuencia promotora, que
regula su expresión,
• una secuencia que se transcribe,
compuesta a su vez por:
secuencias UTR (regiones
flanqueantes no traducidas),
necesarias para la traducción y la
estabilidad del RNAm,
• exones (codificantes)
• intrones, que son secuencias de
DNA no traducidas situadas entre
dos exones que serán eliminadas
en el procesamiento del RNAm.

EL CROMOSOMA EUCARIOTA
 Cada cromosoma eucariota consiste en una molécula simple de ADN
de alrededor de 150 millones de pares de nucleótidos.
 La molécula de ADN en el cromosoma eucariota es lineal, por lo tanto
posee dos extremos (en contraste con el cromosoma bacteriano que es
circular).
 La molécula de ADN de un cromosoma típico eucariota contiene:
· Un conjunto lineal de genes que codifican para ARN y proteínas
interrumpido por muchas secuencias de ADN no codificante.
El ADN no codificante incluye:
· Secuencias de aproximadamente 170 nucleótidos de ADN satélite,
repetidas miles de veces, que corresponden al centrómero.
· Secuencias repetitivas en los extremos del cromosoma llamadas
telómeros.
· Múltiples secuencias señalizadoras altamente conservadas,
denominadas origen de replicación (ORI) , necesarias para que se
realice la duplicación del ADN en un tiempo breve.

 Cuando el cromosoma en interfase se
esparce artificialmente sobre agua, tiene
la apariencia de un collar de perlas. Las
perlas son los nucleosomas, las
unidades de enrollamiento de la
cromatina.
 Los nucleosomas están formados por un
centro o "core" de histonas. Dicho centro
posee dos copias de cada una de las
siguientes histonas: H2A; H2B; H3 y H4
 Alrededor del centro de histonas, 146
pares de bases del ADN se enrollan en
dos vueltas.
 La unión de las histonas al ADN no
depende de una secuencia particular de
nucleótidos, sino de la secuencia de
aminoácidos de la histona. Las histonas
son unas de las moléculas más
conservadas durante el transcurso de la
evolución

 Alrededor de 60 pares de bases de
ADN unen un nucleosoma con el
próximo.
 Cada región de unión es el ADN
espaciador.
 La quinta histona, la H1, conecta a
los nucleosomas y actúa como una
banda de goma, manteniéndolos
juntos dentro de una misma cuerda
enrollada.
 Esta estructura se conoce como fibra
de 10nm, siendo el primer grado del
empaquetamiento de la cromatina.
 Los nucleosomas se organizan, a su
vez, en fibras de 30nm
(solenoide), girando a manera de
resorte alrededor de un eje virtual.
Esta estructura es mantenida por la
interacción de las H1 de
nucleosomas cercanos.
 En el siguiente nivel de
empaquetamiento, las fibras de 30
nm se organizan en una serie de
bucles o asas superenrolladas).
Estos bucles se estabilizan gracias a
la interacción con las proteínas de la
matriz nuclear o andamiaje nuclear
(“scaffold”).

 Cada bucle de cromatina representa
un dominio funcional o unidad de
replicación. Estos dominios contienen
alrededor de 100.000 pares de bases,
extensión de ADN suficiente para
acomodar varios genes de tamaño
promedio. Algunos genes, sin
embargo, pueden abarcar varios
dominios adyacentes de un
cromosoma.
 Cada cromosoma puede tener cien o
más dominios. Durante la profase, los
cromosomas aparecen en forma más
condensada, alcanzando la cromatina
su mayor nivel de condensación en
metafase.
 La organización de los cromosomas
envuelve la fosforilación de la H1 y
otras proteínas, lo cual causa el
plegamiento y empaquetamiento aún
más compacto de la cromatina.
 El andamiaje o matriz nuclear se
convierte en el centro de la estructura
del cromosoma, y como la
compactación continúa, éste se pliega
modo de acordeón.

 La posición del centrómero, determina
el largo de los brazos del cromosoma; en
base a esto se puede clasificar a los
cromosomas en: (Fig. 10.15)
 · Metacéntricos: el centrómero en
posición central determina brazos de
igual longitud
 · Submetacéntricos: un par de brazos
es más corto que el otro, pues el
centrómero se encuentra alejado del
centro.
 · Acrocéntricos: el centrómero se halla
próximo a uno de los extremos, por lo
tanto uno de los brazos es casi
inexistente.
 Los telómeros son cruciales en la vida
de la célula. Ellos son necesarios para la
duplicación completa del cromosoma,
los protegen de las nucleasas, evitan que
los extremos del cromosoma se fusionen
entre sí y facilitan la interacción del
cromosoma con la envoltura nuclear.

 El más corto de los dos brazos del cromosoma
se llama p; el más largo es el brazo q.
 El cariotipo es una representación gráfica o
fotográfica de los cromosomas presentes en el
núcleo de una sola célula somática de un
individuo. Cada miembro del par de
cromosomas homólogos proviene de cada uno
de los padres del individuo cuyas células
examinamos.
 El cariotipo de la mujer contiene 23 pares de
cromosomas homólogos, 22 pares son
autosomas y el par restante, cromosomas
sexuales, ambos " X".
 El cariotipo del hombre contiene los mismos
22 pares de autosomas y 1 par de cromosomas
sexuales, un cromosoma sexual "X" y un
cromosoma sexual "Y" (un gen en el
cromosoma Y designado SRY es el que pone
en marcha el desarrollo de un varón, por lo
tanto determina el sexo).
 El análisis del cariotipo involucra la
comparación de cromosomas por su longitud,
la ubicación de los centrómeros y la ubicación
y los tamaños de las bandas G.

• Además de los genes codificantes de proteínas, el genoma humano
contiene varios miles de genes ARN cuya transcripción reproduce:
• ARN de transferencia (ARNt),
• ARN ribosómico (ARNr),
• microARN (miARN), ARN no codificantes. (otros genes)

 Microfotografía electrónica de los genes nucleolares (ADNr) durante la transcripción.
Observe como la longitud de los transcriptos primarios aumenta a medida que nos
alejamos del punto de inicio.

 El cariotipo es característico de cada especie, al igual que el número de
cromosomas; el ser humano tiene:
 46 cromosomas (23 pares porque somos diploides o 2n) en el núcleo de cada
célula.
 Organizados en 22 pares autosómicos y 1 par sexual (hombre XY y mujer XX).
 Cada brazo ha sido dividido en zonas y cada zona, a su vez, en bandas e
incluso las bandas en sub-bandas, gracias a las técnicas de marcado

El cariotipo es un esquema, foto o dibujo
de los cromosomas de una célula metafásica
ordenados de acuerdo a su morfología
(metacéntricos, submetacéntricos,
telocéntricos, subtelocéntricos y
acrocéntricos) y tamaño, que están
caracterizados y representan a todos los
individuos de una especie.

A
B
1 y 3 metacéntricos
2 submetacéntricos submetacéntricos
con dos brazos
muy diferentes en
tamaño
C
submetacéntricos
D
acrocéntricos
E
16 metacéntrico
17 y 18 submetacéntricos
F
metacéntricos
G
acrocéntricos

No obstante puede darse el caso, en humanos, de que
existan otros patrones en los cariotipos, a lo cual se le
conoce como aberración cromosómica.
Los cromosomas se clasifican en 7 grupos, de la A a la G,
atendiendo a su longitud relativa y a la posición del
centrómero, que define su morfología. De esta manera, el
cariotipo humano queda formado así:
Grupo G: Se encuentran los pares cromosómicos 21, 22, Y.
Se caracterizan por ser cromosomas pequeños y
acrocéntricos (21 y 22 con satélites).
Mediante el cariotipado se pueden analizar anomalías
numéricas y estructurales, cosa que sería muy difícil de
observar mediante genética mendeliana.

 Una vez que la mitosis se completa, la mayor parte
de la cromatina de los cromosomas mitóticos muy
compactados regresa a su condición difusa de la
interface.
 Sin embargo, por lo general cerca del 10% de la
cromatina permanece en forma condensada o
compactada durante la interface.
 La cromatina que se mantiene compactada durante
la interface se conoce como HETEROCROMATINA
para distinguirla de la EUCROMATINA, que retorna
al estado disperso.

 Cuando se observa al microscopio electróncio un núcleo de una célula en
interfase aparecen zonas claras y oscuras.
 Las oscuras se corresponden mayoritariamente con cromatina compactada,
denominada heterocromatina. La heterocromatina se suele situar en las
proximidades de la envuelta nuclear o en los alrededores del nucléolo.
 En las zonas claras la cromatina se dispone de forma más laxa y se denomina
eucromatina. A veces se observa una estructura más o menos redondeada más
oscura que es el nucléolo, una porción de la cromatina relacionada con la
producción de ARN ribosómico y el ensamblaje de ribosomas, como veremos
en el apartado siguiente.

 La heterocromatina se divide en dos clases.
 La heterocromatina no constitutiva permanece
en el estado compacto en todas las células durante
todo el tiempo y por tanto representa el DNA
permanentemente silenciado.
 El DNA de la heterocromatina constitutiva consiste
sobre todo en secuencias repetitivas y contiene hasta
cierto punto pocos genes.
 Cuando los genes que en condiciones normales son
activos se mueven a una posición adyacente de la
heterocromatina, tienden a silenciarse desde el
punto de vista transcripcional, un fenómeno que se
conoce como efecto de posición.

 La eucromatina se suele corresponder con regiones del ADN que está
transcribiéndose, mientras que la heterocromatina es en su mayoría
transcripcionalmente inactiva.
 La heterocromatina a su vez se divide en heterocromatina facultativa, es
decir, que puede pasar de heterocromatina a eucromatina y viceversa, y en
heterocromatina constitutiva que está siempre condensada y corresponde al
10-20 % de la heterocromatina.

La heterocromatina facultativa es una cromatina
que se inactiva de manera especifica durante ciertas
fases de la vida de un organismo o en ciertos tipos de
células diferenciadas.
Aunque las células de las hembras contienen dos
cromosomas X, solo uno de ellos ejerce actividad
transcripcional. El otro cromosoma X permanece
condensado como un cumulo de heterocromatina que
se denomina corpúsculo de barr.

 El ciclo celular se puede considerar como una sucesión de etapas por las que
transcurre la vida de una célula.
 Una célula "nace" a partir de la división de una predecesora, pasa por una
serie de etapas donde crece, duplica su tamaño y, por último, se divide para
dar dos células hijas que comenzarán de nuevo el ciclo. Esto es lo que ocurre a
las células que proliferan. Sin embargo, hay otras posibilidades. Así, muchas
células no se dividirán nunca, como las neuronas, y otras nacerán no de la
división sino de la fusión de dos células, como ocurre cuando se fusionan dos
gametos para dar un zigoto y crear un organismo nuevo. Finalmente, algunas
células morirán.

 Hay dos grandes tipos de células en los organismos pluricelulares: las células
somáticas y las células germinales.
 Las células somáticas son las que no producirán gametos, mientras que las
células germinales sí.
 Esta distinción es importante porque las células germinales dan lugar a los
gametos por un proceso denominado meiosis, mediante el cual se consiguen
cuatro gametos haploides a partir de una célula diploide.
 Las células somáticas que proliferan terminarán su ciclo celular dividiéndose y
convirtiéndose en dos células hijas con la misma dotación génica que su
antecesora por un proceso denominado mitosis.

 El ciclo celular pasa por una serie de etapas denominadas: G1, S, G2 y
M (las letra G significa intervalo o "gap", la S síntesis y la M mitosis).
Esta secuencia se mantiene en prácticamente todas las células que
proliferan y sólo ocasionalmente alguna de las fases es omitida. Las
fases G1, S y G2 se suelen agrupar en la denominada interfase.

 La fase G1 es la primera por la que pasa una célula. Es la etapa más
larga y más variable, y en ella se produce crecimiento celular hasta
alcanzar el tamaño óptimo. Existe un sistema molecular,
denominado punto de control, que impide que la célula comience la
siguiente etapa, fase S, si no se han alcanzado todos los requisitos
necesarios para avanzar en el ciclo celular. Por ejemplo, un tamaño
adecuado. No todas las células de un organismo adulto proliferan
continuamente, sino que la mayoría detienen el ciclo celular para
realizar una función. En esta parada del ciclo celular pueden estar un
tiempo determinado y luego volver a reemprenderlo, o permanecer
en esta fase para siempre.

 La fase G1 es el periodo del ciclo celular que abarca desde que termina la fase M
hasta que comienza la fase S. Durante la fase G1 la célula comprueba las
condiciones externas e internas y decide si continuar con el ciclo celular o no.
 Las señales internas son aquellas que informan del estado de salud de la célula,
como una correcta dotación de elementos celulares tras la división, una
segregación correcta de los cromosomas, etcétera. Si todas estas señales son
propicias la célula crecerá en tamaño y se preparará para entrar en la fase S.

 Sin embargo, la mayoría de las células de un organismos pluricelular
adulto no se dividen constantemente sino que detienen su ciclo
celular en la fase G1, temporal o permanentemente. Detener el ciclo
celular supone que la célula se va a diferenciar, a quedar quiescente,
a sufrir un periodo de senescencia o a morir por apoptosis.
 Cuando la célula queda detenida en fase G1 en forma quiescente se
dice que está en fase G0.

 Las moléculas que están en la base de los puntos de control, y por
tanto de la progresión del ciclo celular, son las quinasas dependientes
de ciclinas o CdKs (Cyclin-dependent kinases ). Estas enzimas, se han
encontrado 9 diferentes en las células eucariotas, necesitan estar
unidas a unas proteínas denominadas ciclinas y además ser activadas
por fosforilación. Una vez activadas son las responsables de fosforilar
numerosos sustratos, entre los que se encuentran los inhibidores del
avance del ciclo celular, permitiendo así que el ciclo progrese.

 la mayoría de las células de un
organismo adulto no están en
permanente proliferación. Ello es
debido a que existen inhibidores
de las Cdk/ciclinas de la fase G1.
Hay diversos tipos de
inhibidores y uno de ellos es el
p53, un factor de transcripción
que está dañado en numerosos
tipos de cánceres. Cuando hay
daño del DNA celular, estrés
celular, cambios de pH u otras
alteraciones celulares, aumenta
su concentración y provoca la
activación del gen p21, el cual a
su vez impide la fosforilación de
Rb, y por tanto la célula no
comienza la fase S.

 En la fase S o de síntesis se duplica el ADN. Ésta es una acción compleja
debido a la gran longitud de las hebras de ADN que forman un núcleo
eucariota. Además, la replicación del ADN debe cumplir dos
condiciones: una sola replicación y cometer los menos fallos posibles.
Cualquier error en la copia del ADN puede llevar a daños letales para las
células hijas o incluso para la totalidad del organismo.

 La fase G2 es otra etapa de crecimiento, más breve que la G1, en la cual
se acumulan los productos necesarios para la siguiente etapa, la fase
M, en la que se producirá la división celular

 La fase M o mitosis es quizás la más compleja y la que supone una mayor
reordenación de los componentes celulares. Hay muchos procesos que se
disparan y avanzan en paralelo. La mitosis se puede dividir a su vez en varias
etapas relacionadas con los diferentes estados por los que va pasando el
ADN. Se denominan profase, metafase, anafase y telofase, durante las que el
ADN se compacta, forma cromosomas, se organizan y segregan, y finalmente
se descondensan para formar los núcleos de las células hijas.

 Durante este proceso ocurren otros procesos en paralelo: rotura de la
envuelta nuclear, formación del huso mitótico, reparto de
componentes citoplasmáticos, entre otros. La fase M termina con la
citocinesis o separación del citoplasma en dos como consecuencia de
un estrangulamiento del citoplasma original que lleva a un
acercamiento, fusión y posterior fisión de la membrana plasmática,
resultando dos células hijas diploides e iguales a la célula madre.

¿Qué es
replicación?
 El proceso de replicación de ADN es el mecanismo que permite al ADN duplicarse (es
decir, sintetizar una copia idéntica).
 De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "clones" de la primera.
 Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo
semiconservador, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al
separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de
la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN
original.
 Gracias a la complementariedad entre las bases que forman la secuencia de cada una de las
cadenas, el ADN tiene la importante propiedad de reproducirse idénticamente, lo que
permite que la información genética se transmita de una célula madre a las células hijas y es
la base de la herencia del material genético.

 La replicación supone mas que
la incorporación de
nucleótidos.
 El desenrrollamiento del
dúplex y la separación de las
cadenas requiere de la ayuda de
dos tipos de proteínas que se
unen al ADN.
 Helicasa, enzima que
desenrolla al dúplex.
 Proteínas que se unen al DNA
de cadena sencilla.

 La molécula de ADN se abre como
una cremallera por ruptura de los
puentes de hidrógeno entre las
bases complementarias liberándose
dos hebras y la ADN polimerasa
sintetiza la mitad complementaria
añadiendo nucleótidos que se
encuentran dispersos en el núcleo.
De esta forma, cada nueva molécula
es idéntica a la molécula de ADN
inicial.

 Las helicasas de DNA desenrollan al dúplex del DNA
en una reacción que utiliza energía liberada a partir
de la hidrólisis del ATP para separar los puentes de
hidrogeno que mantiene juntas a las cadenas.
 El desenrrollamiento del DNA por la helicasa se
mantiene por la unión de las proteínas SSB a las
cadenas sencillas de DNA.( permite que no se
vuelvan a enrollar)

REPLICACIÓN
La replicación es el proceso en el cual se copia el
ADN, este proceso es semiconservativo y
bidireccional.
En toda célula que va a dividirse la cromatina debe
duplicarse para repartirse por igual entre las células
hijas. Cada cromátida sólo tiene una doble hélice de
DNA y en cada cromátida de un cromosoma la doble
hélice presenta una cadena vieja y otra recién
sintetizada. http://highered.mcgraw-hill.
com/olc/dl/120076/micro04.swf

Las cadenas se separan al
romperse los puentes de
hidrógeno que mantenían
unidas a las bases. Cada
una de las cadenas
originales sirve luego
como molde para la
formación de una cadena
complementaria nueva
con los nucleótidos
disponibles en la célula.

 La separación de las cadenas
va a tener como resultado la
formación de dos cadenas:
 Cadena adelantada, y la
cadena retrasada en donde
se vana formar fragmentos
llamados de Okazaki por una
enzima primasa.
 Conforme la helicasa viaja la
primasa se une de manera
periódica a la helicasa y
sintetiza los iniciadores de
RNA que comienzan la
formación de cada
fragmento de okazaki

 Necesita de muchas enzimas, y una gran cantidad de energía en forma de ATP (después de la
fase de replicación S, las células pasan a una fase G para recuperar energía para la siguiente
fase de la división celular).
 La velocidad de replicación del ADN en el ser humano es de 50 nucleótidos por segundo, y en
procariotas de 500/segundo.
 Helicasas
Topoisomerasas
ADN polimerasa
ADN ligasa.
ARN primasa

 Los iniciadores de RNA se polimerizan después como DNA por
medio de polimerasas de DNA III, cada fragmento sintetiza
partes de la cadena retrasada.
 Esto sucede ya que la polimerasa III se recicla del sitio donde se
ha terminado cada fragmento de okazaki y pasa al siguiente sitio
medio de la cadena retrasada.

El movimiento de la horquilla es bidireccional en
la mayoría de los casos, es decir, a partir de un
punto se sintetizan las dos cadenas en ambos
sentidos.
 La replicación empieza en
puntos determinados: los
orígenes de replicación.
 Las proteínas iniciadoras
reconocen secuencias de
nucleótidos específicas en esos
puntos y facilitan la fijación de
otras proteínas que permitirán
la separación de las dos hebras
de ADN formándose una
horquilla de replicación.
 Un gran número de enzimas y
proteínas intervienen en el
mecanismo molecular de la
replicación, formando el
llamado complejo de replicación
o replisoma.

 Los eucariontes poseen muchos orígenes de replicación, probablemente debido a la enorme
cantidad de ADN que poseen y a que su material hereditario en la inmensa mayoría de los casos esta
repartido en varias moléculas de ADN distintas o varios cromosomas. Por tanto, los eucariontes
tienen en cada cromosoma muchos orígenes de replicación, y como consecuencia, muchos
replicones (unidades de replicación).

 En cada horquilla de replicación, la ADN polimerasa y otras enzimas sintetizan
dos nuevas cadenas de ADN que son complementarias respecto a las 2 cadenas
originales.
 Durante este proceso, la ADN polimerasa reconoce una base nucleotídica no
apareada de la cadena original y la combina con un nucleótido libre que tiene la
base complementaria correcta.
 Luego, la ADN polimerasa cataliza la formación de nuevos enlaces covalentes que
ligan el fosfato del nucleótido libre entrante con el azúcar del nucleótido
previamente agregado en la cadena hija en crecimiento.
 De esta forma, la ADN polimerasa sintetiza el esqueleto de azúcar-fosfato de la
cadena hija.

 La ADN polimerasa tiene unas restricciones:
-Sólo unen nucleótidos en el sentido 5’---3’, por lo que al ser las dos cadenas antiparalelas, sólo una se puede sintetizar
de forma continua: es la hebra adelantada.
 La otra, la hebra retardada, se sintetiza de forma discontinua, a partir de fragmentos de ADN que la ADN
polimerasa va sintetizando sobre el ADN patrón, según la hélice se va abriendo. Son los denominados fragmentos de
Okazaki, que se unirán posteriormente mediante la ADN ligasa

 Sólo pueden alargar cadenas, no las forman de nuevo, por lo que para que se dé la síntesis de la
cadena retardada, no basta con el ADN molde. Es necesario que exista un cebador: una cadena
previa, con un extremo OH3’ de un nucleótido, al que se puedan seguir uniendo otros nucleótidos.
Este cebador es una corta cadena de ARN, cuya síntesis la realiza la ARN primasa.

 La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la
horquilla de replicación.
 La topoisomerasa impide que el ADN se enrede debido al superenrollamiento producido por la
separación de la doble hélice.
 Las proteínas SSB se unen la hebra discontínua de ADN, impidiendo que ésta se una consigo
misma.
 La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra
adelantada y de forma discontínua en la hebra rezagada.
 La ARN primasa sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la cadena
complementaria a la cadena rezagada.
 La ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki.
 El proceso se puede dividir en 3 fases: iniciación, elongación y terminación.
 El cebador: son pequeñas unidades de RNA que se unen a los fragmentos para que la ADN
polimerasa reconozca donde debe unirse.
 los cebadores los quita la pol I y coloca bases a la cadena en crecimiento por la ligasa.

 Las ADN polimerasas solamente saben sintetizar ADN
en la dirección 5' - 3' añadiendo nucleótidos al
extremo 3' OH de otro nucleótido. Para que puedan
iniciar la síntesis de ADN necesitan un extremo 3' OH
al que ir añadiendo nucleótidos, y ese extremo 3' OH
lo suministra un ARN de pequeño tamaño que se
denomina ARN cebador o "primer “
 La síntesis de ADN comienza, por tanto, sintetizando
un corto segmento de ARN denominado cebador,
dicho cebador lo sintetiza un enzima denominado
Primasa. La Primasa es una ARN polimerasa que
utiliza como molde ADN.
 Todos los fragmentos de Okazaki comienzan por un
Cebador.
 la Holoenzima de ADN polimerasa III lleva a cabo la
síntesis del fragmento de ADN correspondiente hasta
llegar al siguiente cebador. En ese momento, la ADN
polimerasa I sustituye a la Holoenzima de ADN
polimerasa III.
 La ADN polimerasa I se encarga de retirar el ARN
cebador mediante su actividad exonucleótídica 5'P - 3'
OH y al mismo tiempo rellena el hueco sintetizando
ADN.
 Por último, los dos fragmentos de Okazaki tienen que
unirse, es necesario enlazar el extremo 3'OH de un
fragmento con el 5'P del siguiente fragmento. Dicha
labor de sellado y unión de los sucesivos fragmentos
la realiza la Ligasa

 Las topoisomerasas disminuyen la tensión de las proteínas de unión a cadena simple para
mantener separadas las cadenas abiertas.
.

 Desenrollamiento y apertura de la doble hélice en el punto ori-c.
 Interviene en ello el replisoma, un conjunto de enzimas que intervienen conjuntamente para
realizar esta función.
 Las helicasas, que facilitan el desenrollamiento.
 Las girasas y topoisomerasas, que eliminan la tensión generada por la torsión en el
desenrrollamiento.
 Actúan las proteínas SSBP que se unen a la hebra molde para que no vuelva a enrollarse.

 Síntesis de dos nuevas hebras de ADN.
 Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se
hace en el sentido 3´-5´.
 Intervienen las ADN polimerass I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La
que lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III
 La ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.
 La cadena 3´-5´ es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas (hebra adelantada).
En la cadena 5´-3´ que no puede ser leída directamente, se van leyendo pequeños fragmentos
(fragmentos de Okazaki) que crecen en el sentido 5´-3´y que más tarde se unen. Esta es la hebra
retardada.
 La ADN polimerasa III es incapaz de iniciar la síntesis por sí sola, para esto necesita un cebador (ARN)
que es sintetizado por una ARN polimerasa (=primasa). Este cebador es eliminado posteriormente

 LA ADN polimerasa, además desempeña una función correctora y reparadora gracias
a su actividad exonucleasa 3', que le confiere la capacidad de degradar el ADN partiendo
de un extremo de éste (mecanismos de corrección) de errores producidos durante la
copia del ADN que pueden dar lugar a mutaciones
 Corrección de errores.
 El enzima principal , el vigilante, es la ADN polimerasa III, que corrige todos los errores
cometidos en la replicación o duplicación. Intervienen otros enzimas como:
 Endonucleasas que cortan el segmento erróneo.
 ADN polimerasa I que rellena correctamente el hueco.
 ADN ligasa que une los extremos corregidos.

 Para terminar, son necesarias enzimas para duplicar las histonas que forman parte de los
nucleosomas. Los nucleosomas viejos permanecen en la hebra conductora

 Las ADN polimerasas también
realizan otras funciones durante el
proceso de replicación.
 Además de participar en la
elongación, desempeñan una
función correctora y reparadora
gracias a su actividad exonucleasa
3', que les confiere la capacidad de
degradar el ADN partiendo de un
extremo de éste.
 Es importante que existan estos
mecanismos de corrección ya que
de lo contrario los errores
producidos durante la copia del
ADN darían lugar a mutaciones.

TRANSCRIPCIÓN
ES UN PROCESO DE EXPRESIÓN DE GENES POR
MEDIO DEL CUAL SE TRANSFIERE INFORMACIÓN
CONTENIDA EN LA SECUENCIA DE ADN HACIA
LA SECUENCIA DE UNA PROTEINA USANDO ARN
COMO PORTADOR DE LA INFORMACIÓN

LAS SECUENCIAS SON COPIADAS DEL ADN AL
ARN, MEDIANTE LA ACCIÓN DE LA ENZIMA ARN
POLIMERASA QUE SINTETIZA ARN MENSAJERO
DIFERENTES RNA POLIMERASAS TRANSCRIBEN
DISTINTOS TIPOS DE GENES
RNA POLIMERASA II – PRE RNAm
RNA POLIMERASA I Y III – RNAr y RNAt

 Preiniciación
 Antes del inicio de la transcripción se necesitan
factores de transcripción que ejercen los factores
de iniciación.
 Estos se unen a secuencias específicas de ADN
para reconocer el sitio donde la transcripción ha
de comenzar y se sintetice el ARN cebador.
 Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan
los complejos de transcripción se llama promotor.
 Los promotores tienen secuencias reguladoras
definidas, muy conservadas en cada especie,
donde las más conocidas son la caja TATA, allí se
forma el núcleo del complejo de iniciación.
 Sobre la caja TATA se fija una proteína de unión
(TBP) junto con el factor de transcripción TFII D
(TF proviene del inglés: transcription factor).
 Después, se les unen otros factores de
transcripción específicos: TFII A, que estabiliza el
complejo TFII D-ADN
 los factores TFII B y TFII E se unen al ADN y el
TFII F (una helicasa dependiente de ATP) y al
final la ARN polimerasa.
 Todo ello forma un complejo que se llama
complejo de preiniciación cerrado. Cuando la
estructura se abre por mediación del factor de
transcripción TFII H, inicia la transcripción

 Iniciación
 Primero, una Helicasa separa las hebras de
ADN en estas denominadas cajas TATA, ya
que la adenina y timina poseen un doble
enlace, mientras que la citocina y guanina
poseen uno triple.
 Posteriormente se unen los factores y las
proteinas de transcripción (TBP, TF2D, TF2B)
permitiendo, de esta manera, el acceso de la
ARN polimerasa al molde de ADN de cadena
simple.
 La búsqueda del promotor por la ARN
polimerasa es muy rápida, la formación de la
burbuja de transcripción o apertura del ADN y
la síntesis del cebador es muy lenta.
 La burbuja de transcripción es una apertura
de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases,
donde empieza a sintetizarse el ARN cebador.
 La burbuja de transcripción se llama complejo
abierto. La ARN polimerasa es una enzima
formada por 5 subunidades: 2 subunidades α,
1 subunidad β, 1 subunidad β' y 1 subunidad ω
que tiene como función la unión de
ribonucleótidos trifosfato.
 Cuando se forma el complejo abierto, la ARN
polimerasa comienza a unir ribonucleótidos
mediante enlaces fosfodiéster, y una vez que
se forma el primer enlace fosfodiéster, acaba
la etapa de iniciación.y comienza asi la
siguiente etapa.

Elongación
La ARN polimerasa cataliza el
alargamiento de cadena del ARN.
Una cadena de ARN se une por
apareamiento de bases a la cadena
de ADN, y para que se formen
correctamente los enlaces de
hidrógeno que determina el
siguiente nucleótido del molde de
ADN, el centro activo de la ARN
polimerasa reconoce a los
ribonucleótidos trifosfato
entrantes.
Cuando el nucleótido entrante
forma los enlaces de hidrógeno
idóneos, entonces la ARN
polimerasa cataliza la formación
del enlace fosfodiéster que
corresponde.

 Terminación
 Al finalizar la síntesis de ARNm, esta
molécula ya se ha separado
completamente del ADN (que recupera
su forma original) y también de la ARN
polimerasa, terminando la transcripción.
 La terminación está señalizada por la
información contenida en sitios de la
secuencia del ADN que se está
transcribiendo, por lo que la ARN
polimerasa se detiene al transcribir
algunas secuencias especiales del ADN.
 Estas secuencias son ricas en guanina y
citosina, situadas en el extremo de los
genes, seguidas de secuencias ricas en
timina, formando secuencias
palindrómicas,
 cuando se transcribe el ARN sintetizado
adopta una estructura en horquilla que
desestabiliza el complejo ARN-ADN,
obligando a separarse de la ARN
polimerasa, renaturalizándose la burbuja
de transcripción.
http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/tran
scription/movie-flash.htm

Enfermedades genéticas
 La alteración de la secuencia de ADN
que constituye el genoma humano
puede causar la expresión anormal de
uno o más genes, originando un
fenotipo patológico.
 Las enfermedades genéticas pueden
estar causadas por mutación de la
secuencia de ADN, con afectación de la
secuencia codificante (produciendo
proteínas incorrectas) o de secuencias
reguladoras (alterando el nivel de
expresión de un gen), o por
alteraciones cromosómicas, numéricas
o estructurales.
 La alteración del genoma de las células
germinales de un individuo se
transmite frecuentemente a su
descendencia.
 Actualmente el número de
enfermedades genéticas conocidas es
aproximadamente de 4.000, siendo la
más común la fibrosis quística.
 El estudio de las enfermedades genéticas
frecuentemente se ha englobado dentro de la genética
de poblaciones. Los resultados del Proyecto Genoma
Humano son de gran importancia para la
identificación de nuevas enfermedades genéticas y
para el desarrollo de nuevos y mejores sistemas de
diagnóstico genético, así como para la investigación
en nuevos tratamientos, incluida la terapia génica.

Puede estar causada por una mutación, como muchos cánceres.
Hay trastornos genéticos causados por duplicación de cromosomas,
como en el síndrome de Down, o duplicación repetida de una parte
del cromosoma, como en el síndrome de cromosoma X frágil.
Hay trastornos genéticos causados por la deleción de una región de un
cromosoma, como en el síndrome deleción 22q13, en que el extremo
del brazo largo del cromosoma 22 está ausente.
El defecto en los genes posible que se herede de los padres. En este
caso el trastorno se llama enfermedad hereditaria. Puede pasar a
menudo de padres sanos, si son portadores de un defecto recesivo,
aunque también ocurre en casos con defectos genéticos dominantes

 Mutaciones
 Las mutaciones génicas pueden ser:
 Sustituciones (cambios de un nucleótido por otro): Las sustituciones se denominan
transiciones si suponen un cambio entre bases del mismo tipo químico, o transversiones
si son un cambio purina (A, G) pirimidina (C → , T) o pirimidina→purina.
 Deleciones o inserciones: son respectivamente la eliminación o adición de una
determinada secuencia de nucleótidos, de longitud variable. Las grandes deleciones
pueden afectar incluso a varios genes, hasta el punto de ser apreciables a nivel
cromosómico con técnicas de citogenética. Inserciones o deleciones de unas pocas pares
de bases en una secuencia codificante pueden provocar desplazamiento del marco de
lectura (frameshift), de modo que la secuencia de nucleótidos del ARNm se lee de
manera incorrecta.
 Las mutaciones génica pueden afectar a:
 ADN codificante: Si el cambio en un nucleótido provoca en cambio de un aminoácido de
la proteína la mutación se denomina no sinónima. En caso contrario se denominan
sinónimas o silenciosas (posible porque el código genético es degenerado). Las
mutaciones no sinónimas asimismo se clasifican en mutaciones con cambio de sentido
(missense) si provocan el cambio de un aminoácido por otro, mutaciones sin sentido
(non-sense) si cambian un codón codificante por un codón de parada (TAA, TAG, TGA)
o con ganacia de sentido si sucede a la inversa.
 ADN no codificante: Pueden afectar a secuencias reguladoras, promotoras o implicadas
en el splicing (corte alternativo). Estas últimas pueden causar un procesamiento erróneo
del ARNm, con consecuencias diversas en la expresión de la proteína codificada por ese
gen.

Trastornos de un sólo gen
Son enfermedades genéticas causadas por mutación en un sólo gen, que presentan una herencia de tipo mendeliano, fácilmente
predecible. Patrón
En la tabla se resumen los principales patrones Descripción de herencia que pueden mostrar, sus características Ejemplos
y algunos ejemplos. hereditario
Autosómico
dpminante
Enfermedades que se manifiestan en individuos
heterocigóticos.
Es suficiente con una mutación en una de las dos copias
(recuérdese que cada individuo posee un par de cada
cromosoma) de un gen para que se manifieste la
enfermedad.
Los individuos enfermos generalmente tienen uno de sus
dos progenitores enfermos.
La probabilidad de tener descendencia afectada es del 50%
dado que cada progenitor aporta uno de los cromosomas
de cada par.
Frecuentemente corresponden a mutaciones de dos
formas:
a) con ganancia de función (de modo que el alelo mutado
no es inactivo sino que posee una nueva función que
provoca el desarrollo de la enfermedad)
b) por pérdida de función del alelo mutado con efecto de
dosis génica también conocido como haploinsuficiencia.
Frecuentemente son enfermedades con baja penetrancia,
es decir, sólo una parte de los individuos que portan la
mutación desarrollan la enfermedad.
Enfermedad de
Huntington,
neurofibromatosis 1,
síndrome de Marfán,
cáncer colorrectal
hereditario no
polipósico

Autosómico
recesivo
La enfermedad sólo se manifiesta en individuos
homocigóticos recesivos, es decir, aquellos en los que
ambas copias de un gen están mutadas.
Son mutaciones que causan pérdida de función, de modo
que la causa de la enfermedad es la ausencia de la acción
de un gen.
La mutación sólo en una de las dos copias es compensada
por la existencia de la otra (cuando una sola copia no es
suficiente se origina haploinsuficiencia, con herencia
autosómica dominante).
Habitualmente un individuo enfermo tiene ambos
progenitores sanos pero portadores de la mutación
(genotipo heterocigótico: Aa). En tal caso un 25% de la
descendencia estará afectada.
Fibrosis quística,
anemia falciforme,
atrofia muscular espinal
Dominante
ligado a X
Las enfermedades dominantes ligadas al cromosoma X
están causadas por mutaciones en dicho cromosoma, y
presentan un patrón hereditario especial. Sólo unas pocas
enfermedades hereditarias presentan este patrón. Las
mujeres tienen mayor prevalencia de la enfermedad que los
hombres, dado que reciben un cromosoma X de su madre y
otro de su padre, cualquiera de los cuales puede portar la
mutación. Los varones en cambio siempre reciben el
cromosoma Y de su padre. Así, un varón enfermo (xY)
tendrá todos sus hijos varones sanos (XY) y todas las hijas
enfermas (Xx), mientras que una mujer enferma (Xx) tendrá
un 50% de su descendencia enferma, independientemente
del sexo. Algunas de estas enfermedades son letales en
varones (xY), de modo que sólo existen mujeres enfermas
(y varones con Síndrome de Klinefelter, XxY).
Hipofosfatemia ,
síndrome de Arcadi,
Síndrome de Klinefelter
(47 XxY)

Recesivo
ligado a X
Las enfermedades recesivas ligadas al X también están
causadas por mutaciones en el cromosoma X. Los varones
están más frecuentemente afectados. Un varón portador
siempre será enfermo (xY) dado que sólo posee un cromosoma
X, que está mutado. Su descendencia serán varones sanos
(XY) e hijas portadoras (Xx). Una mujer portadora, tendrá una
descendencia compuesta por un 50% de hijas portadoras y un
50% de varones enfermos.
Hemofilia A,
distrofia muscular de
Duchemen,
daltonismo,
distrofia muscular,
alopecía androgénica
Ligada a Y Son enfermedades causadas por mutación en el cromosoma Y.
En consecuencia, sólo puede manifestarse en varones, cuya
descendencia será del 100% de hijas sanas y el 100% de hijos
varones enfermos. Dadas las funciones del cromosoma Y,
frecuentemente estas enfermedades sólo causan infertilidad,
que a menudo puede ser superada terapéuticamente
Infertilidad masculina
hereditaria
mitocondrial Enfermedades causadas por mutación en genes del genoma
mitocondrial. Dadas la particularidades de dicho genoma, su
transmisión es matrilineal (el genoma mitocondrial se transfiere
de madres a hijos). La gravedad de una mutación depende del
porcentaje de genomas afectados en la población de
mitocondrias, fenómeno denominado heteroplasmia (en
contraste con heterocigosis), que varía por segregación mitótica
asimétrica.
Neuropatia óptica
hereditaria de Leber

Alteración Mutación Cromosoma Cari
otipo
Síndrome de Angelman DCP 15
Enfermedad de Canavan Enfermedad de Charcot-
Marie-Tooth
Daltonismo P X
Síndrome de Down C 21
Síndrome de Edwards C 18
Espina bífida P 1
Fenilcetonuria P
Fibrosis quística P 7
Hemofilia PX
Síndrome de Ehlers-Danlos y Síndrome de
P15
Hiperlaxitud articular
Síndrome de Joubert Síndrome de Klinefelter CX 47 XXY
Neurofibromatosis Enfermedad de Pelizaeus-
C 13
Merzbacher Síndrome de Patau
Síndrome de Prader-Willi CD 15
Enfermedad de Tay-Sachs P 15
Síndrome de Turner CX
P - Mutación puntual, o
cualquier inserción / deleción
de un gen o parte de un gen
D - Ausencia de un gen o
genes
C - Un cromosoma entero
extra, falta o ambos

Nucleolo
 El nucleolo es una región del
núcleo que no se considera
un orgánulo.
 La función principal del
nucleolo es la producción y
ensamblaje de los
componentes ribosómicos.
 El nucleolo es
aproximadamente esférico y
está rodeado por una capa de
cromatina condensada. El
nucléolo, es la región
heterocromática más
destacada del núcleo.
 No existe membrana que
separe el nucleolo del
nucleoplasma.

 El cuerpo más conspicuo dentro del
núcleo es el nucléolo.
 El nucléolo es el sitio en el que se
construyen las subunidades que
constituyen los ribosomas.
 Visto con el microscopio electrónico, el
nucléolo aparece como un conjunto de
delicados gránulos y fibras diminutas.
Estos gránulos y fibras están constituidos
por filamentos de cromatina
 es la región densa, pequeña, visible en el
núcleo de las células eucarióticas que no
están en división; formado por moléculas
de ARNr, proteínas ribosómicas y bucles
de cromatina a partir de los cuales se
transcriben las moléculas de ARN.

 La función principal del nucléolo es
la biosíntesis de ribosomas desde sus
componentes de ADN para formar
ARN ribosomal. Está relacionado
con la síntesis de proteínas. En
células con una síntesis proteica
intensa hay muchos nucleolos.
 Además, investigaciones recientes,
han descrito al nucléolo como el
responsable del tráfico de pequeños
segmentos de ARN. El nucléolo
además, interviene en la maduración
y el transporte del ARN hasta su
destino final en la célula.
 Aunque el nucléolo desaparezca en
división, algunos estudios actuales
aseguran que regula el ciclo celular.
la estructura granular homogénea de
los nucleolos puede ser observada
con microscopia electrónica.
Hay ribosomas libres en el citoplasma y otros ligados al retículo
endoplásmico. Los ribosomas libres sintetizan la proteína que
funciona en el citosol, mientras que los ribosomas ligados al
retículo endoplásmico hacen proteínas que se distribuyen por
el sistema de membranas.
Un ribosoma es el sitio de
la síntesis de proteínas en
la célula

 Los ribosomas son complejos
supramoleculares encargados de sintetizar
proteínas a partir de la información
genética que les llega del ADN transcrita en
forma de ARN mensajero (ARNm)
 Están formados por ARN ribosómico
(ARNr) y por proteínas.
 Estructuralmente, tienen dos subunidades.
En las células, estos orgánulos aparecen en
diferentes estados de disociación.
 Cuando están completos, pueden estar
aislados o formando grupos (polisomas); las
proteínas sintetizadas por ellos actúan
principalmente en el citosol
 Cuando estan asociados al retículo
endoplasmático rugoso o a la membrana
nuclear las proteínas que sintetizan son
sobre todo para la exportación.

 La estructura global del ARNr es muy estable y está muy
conservada evolutivamente. Las secuencias de ARNr se utilizan
para identificar la taxonomía del organismo del que proceden ya
que cada especie tiene una secuencia característica para sus
ARN ribosómicos.
La síntesis de los ARNr 18 s, 5.8 s y 28 s está dirigida por la ARN
polimerasa I y tiene lugar en el núcleolo.
 Estos tres tipos de ARNr se transcriben en un único transcrito
llamado pre-ARNr que tras un proceso de maduración produce
los tres tipos de ARNr.
 El procesamiento del pre-ARNr incluye metilación de ribosa y
de bases nitrogenadas, conversión de uridina en pseudouridina y
corte para obtener los 3 tipos de ARN incluidos en el transcrito
de pre-ARN.
 En el procesamiento del pre-ARNr participa un tipo de ARN
llamado ARN nucleolar pequeño (snRNA: small nucleolar RNA )
que tiene actividad nucleolítica y presenta sitios de unión de
enzimas metiltransferasas.

 TRANSCRIPCIÓN DEL ADN.

 La transcripción es el paso de una secuencia de ADN a una secuencia de ARN, ya
sea ARNm, ARNr o ARNt, y tiene lugar en el núcleo celular. En ella intervienen:

 * Una cadena de ADN que actúa como molde.
 * Ribonucleótidos trifosfato de A, C, G y U
 * ARN-polimerasas I, II y III:
 ▪ I para la síntesis de ARNr
 ▪ II " " " " ARNm
 ▪ III " " " " ARNt y ARNr

 Etapas de la Transcripción:

 · Iniciación: La ARN-polimerasa reconoce y se une a una zona
del ADN (delante del ADN que se quiere transcribir) denominada
región promotora o promotor. A continuación se separan las dos
cadenas del ADN, iniciándose el proceso de copia del ADN a ARNm.

 · Elongación: La ARN-polimerasa continúa añadiendo
ribonucleótidos complementarios al ADN leyendo en sentido 3’→5’,
la ARN-polimerasa selecciona el ribonucleótido trífosfato cuya base
es complementaria con la cadena de ADN que actúa como molde.


 Terminación: La ARN-polimerasa llega a la región
terminadora que indica el final de la transcripción.
Esto implica la separación de la ARN-polimerasa
del ARN transcrito, el cierre de la doble hélice de
ADN. Una vez finaliza la transcripción, al ARN
recién formado se le añade una cola de unos 200
nucleótidos de adenina, la cola de poli-A, con lo
que queda formado el ARN (ARN
heterogeneonuclear) precursor del ARNm.
 Maduración del ARN: La mayor parte de los
genes que codifican una proteína están
fragmentados. Cada gen consta de varios
fragmentos denominados intrones y exones.
Durante la maduración se eliminan secuencias "sin
sentido" o repetitivas (Intrones), y luego se unen
entre si las secuencias útiles o "con sentido"
(Exones) por las ARN-ligasas.

 Las proteínas ribosómicas sintetizadas en el citoplasma
entran en el núcleo donde se asocian a los ARNr maduros
para ensamblar las subunidades mayor y menor.
El ARNr 5s es sintetizado en el nucleoplasma por la acción de
la ARN polimerasa III. El ARNr sintetizado en el
nucleoplasma entra en el nucleolo para ensamblarse con el
resto de ARNr de la subunidad mayor.
Una vez ensambladas, las subunidades mayor y menor salen
al citosol. Para llevar a cabo la traducción, el ARNm se une a
la subunidad menor junto con el ARNt iniciador. Después se
unen ambas subunidades para formar el ribosoma completo.
 El ARNr que forma parte de la subunidad mayor tiene
actividad peptidiltransferasa, catalizando la formación del
enlace peptídico entre aminoácidos durante la traducción. Por
tanto, actúa como una ribozima.
 El ARNr de la subunidad mayor es diana de los antibióticos
anisomicina y cicloheximida, inhibiendo la actividad
peptidiltransferasa. Esto inhibe la síntesis protéica

 Funciones
 Los ribosomas son los orgánulos encargados de la síntesis
de proteínas, en un proceso conocido como traducción.
 La información necesaria para esa síntesis se encuentra
en el ARN mensajero (ARNm), cuya secuencia de
nucleótidos determina la secuencia de aminoácidos de la
proteína; a su vez, la secuencia del ARNm proviene de la
transcripción de un gen del ADN.
 El ARN de transferencia lleva los aminoácidos a los
ribosomas donde se incorporan al polipéptido en
crecimiento.

 Traducción
 Ribosoma durante la traducción.
 El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla los aminoácidos
suministrados por los ARN de transferencia a la proteína en crecimiento,
proceso conocido como traducción o síntesis de proteínas.
 Todas las proteínas están formadas por aminoácidos. Entre los seres vivos se
han descubierto hasta ahora 20 aminoácidos.
 En el código genético, cada aminoácido está codificado por uno o varios
codones.
 En total hay 64 codones que codifican 20 aminoácidos y 3 señales de parada
de la traducción. Esto hace que el código sea redundante y que haya varios
codones diferentes para un mismo aminoácido.
 La traducción comienza, en general, el codón AUG que codifica el
aminoácido metionina. Al final de la secuencia se ubica un codón que indica
el final de la proteína; es el codón de terminación. El código genético es
universal porque cada codón codifica el mismo aminoácido para la mayoría
de los organismos (no todos).
 El ribosoma consta de dos partes, la subunidad mayor y una menor, estas
salen del núcleo celular por separado. Las subunidades se mantienen unidas
por cargas, y que al disminuir experimentalmente la concentración de Mg+2,
las subunidades tienden a separarse.

Traducción (1) de ARNm por un ribosoma (2) en una cadena polipeptídica (3). El ARNm comienza con un
codón de iniciación (AUG) y finaliza con un codon de terminación (UAG).
 Por ejemplo, el ARN este:
 AUG le indica que tiene que empezar a ensamblar la proteína; es un codón de
iniciación.
GCC es Alanina. Coge alanina (un aminoácido) y lo sujeta.
AAC es Arginina, lo une con la alanina.
GGC es Glicina, lo ensambla a la arginina.
AUG era el símbolo de iniciación, pero ya ha comenzado; así que lo interpreta
como Metionina. Une el aminoácido metionina con la glicina anterior.
CCU es Prolina. Ensambla la prolina a la metionina.
ACU es Serina. Ensambla la serina con la prolina.
UAG es terminación. Deja de ensamblar la proteína.
 Por tanto, la cadena polipeptídica ensamblada ha sido: Alanina-Arginina-
Glicina-Metionina-Prolina-Serina

RNA mensajero
 El ARN mensajero obtenido después de la transcripción se conoce como transcrito
primario o ARN precursor (pre-ARN) que ha de sufrir modificaciones antes de ejercer su
función (procesamiento o maduración del ARN).
 Entre esas modificaciones se encuentran la eliminación de fragmentos (splicing), la
adición de otros no codificados en el ADN y la modificación covalente de ciertas bases
nitrogenadas. Concretamente, el procesamiento del ARN en eucariotas comprende
diferentes fases:
 Adición al extremo 5' de la estructura denominada caperuza o casquete (o CAP, su
nombre en inglés) que es un nucleótido modificado de guanina, la 7-metilguanosina, que
se añade al extremo 5' de la cadena del ARNm transcrito primario (ubicado aún en el
núcleo celular) mediante un enlace 5'-fosfato 5'-fosfato en lugar → del habitual enlace 3',5'-
fosfodiéster
 Esta caperuza es necesaria para el proceso normal de traducción del ARN y para
mantener su estabilidad; esto es crítico para el reconocimiento y el acceso apropiado del
ribosoma.

 Poliadenilación: es la adición al extremo 3' de una cola poli-A, una
secuencia larga de poliadenilato, es decir, un tramo de RNA cuyas
bases son todas adenina.
 Su adición está mediada por una secuencia o señal de poliadenilación
(AAUAAA), situada unos 20-30 nucleótidos antes del extremo 3'
original.
 Esta cola protege al ARNm frente a la degradación, aumentando su
vida media en el citosol, de modo que se puede sintetizar mayor
cantidad de proteína.
 En la mayoría de los casos, el ARN mensajero sufre la eliminación de
secuencias internas, no codificantes, llamadas intrones.
 El proceso de retirada de los intrones y conexión o empalme de los
exones se llama ajuste, o corte y empalme (en inglés, splicing).
 A veces un mismo transcrito primario o pre-ARNm se puede ajustar
de diversas maneras, permitiendo que con un solo gen se obtengan
varias proteínas diferentes; a este fenómeno se le llama ajuste
(splicing) alternativo.
 Ciertas enzimas parecen estar involucrados en editar el RNA antes de
su exportación fuera del núcleo, intercambiando o eliminando
nucleótidos erróneos.

Los componentes moleculares de la síntesis 1: ARNm
El ARN mensajero tiene un principio, una
secuencia y un final.

 El ARN mensajero maduro es trasladado al citosol de
la célula, en el caso de los seres eucariontes, a través
de poros de la membrana nuclear.
 Una vez en el citoplasma, el ARNm se acoplan los
ribosomas, que son la maquinaria encargada de la
síntesis proteica. En procariontes, la unión de los
ribosomas ocurre mientras la cadena de ARNm esta
siendo sintetizada.
 Después de cierta cantidad de tiempo el ARNm se
degrada en sus nucleótidos componentes,
generalmente con la ayuda de ribonucleasas.

ARN de transferencia
 Los ARNt representan aproximadamente el 15% del ARN
total de la célula.
 Un ARNt tienen una longitud de entre 65 y 110
nucleótidos, lo que corresponde a una masa molecular de
22.000 a 37.000 dalton. Se encuentra disuelto en el
citoplasma celular. Pueden presentar nucleótidos poco
usuales como ácido pseudouridílico, ácido inosílico e
incluso bases características del ADN como la timina.
 El ARNt presenta zonas de complementariedad
intracatenaria, es decir, zonas complementarias dentro
de la misma cadena, lo que produce que se apareen
dando una estructura característica semejante a la de un
trébol de tres hojas

 Existen unos 31 ARNt, con la particularidad de que cada ARNt
reconoce un solo aminoácido.
 Otra característica de los ARNt es que además de las cuatro bases
fundamentales presentan otras bases púricas y pirimídicas menos
frecuentes.
 Las enzimas conocidas como aminoacil-ARNt sintetasas catalizan la
unión de cada aminoácido a su molécula de ARNt específica.
 Cada aminoacil sintetasa tiene la capacidad de distinguir un
aminoácido en particular de los restantes 19, a pesar de que algunos
de ellos son muy similares químicamente.
 Estas enzimas reconocen con precisión la molécula correcta de ARNt
para emparejarlo con el correspondiente aminoácido. La reacción
que une al aminoácido con su ARNt es la misma para cada
aminoácido, el cual, una vez montado en el ARNt tendrá la suficiente
energía en el enlace aminoácido:ARNt para catalizar la reacción que
más adelante unirá dos aminoácidos en la formación de los
polipéptidos.

Detalle del proceso de Traducción realizado en los ribosomas (Citoplasma),
observen como se va formando el polipéptido a partir de la interpretación de
los nucleótidos del ARNm. Identifiquen dónde están ubicados los ARNr y ARNt
en esta y la figura siguiente.

 Función
 Los ARNt son intermediarios esenciales entre el ADN y las
proteínas.
 Cada ARNt sólo puede transferir un único aminoácido. Un
ARNt que acepta la alanina se escribe ARNtAla, y uno que
transporte la lisina sería ARNtLys.
 El aminoácido específico se une en el extremo 3' del ARNt
mediante la acción de la enzima aminoacil ARNt sintetasa, y es
así transportado hasta el ribosoma donde el anticodón del
ARNt se une al codón del ARN mensajero (ARNm) mediante
apareamiento de bases complementarias (A=U, C=G).
 Los ARNt van aportando, uno a uno, los aminoácidos que son
ensamblados en el ribosoma para formar la cadena
polipeptídica según la secuencia de codones del ARNm.

Síntesis de proteínas
 Los aminoácidos son compuestos químicos
formados por un grupo amino y un grupo
carboxilo. Cuando dos aminoácidos se
combinan se obtiene un dipéptido, tres
aminoácidos un tripéptido y mayor cantidad de
uniones de aminoácidos forman polipéptidos.
Cuando el polipéptido consta de más de medio
centenar de aminoácidos se denomina proteína.
Los aminoácidos necesarios para la formación
de proteínas están en el citoplasma de las
células. Esas uniones se codifican en el núcleo
celular

 Una de las formas de clasificar a los aminoácidos es
en esenciales y no esenciales. Los aminoácidos
esenciales tienen que ser incorporados con la dieta
porque el organismo no los sintetiza.
 Los aminoácidos no esenciales son elaborados por
el individuo.
Las proteínas son macromoléculas orgánicas
constituidas por cadenas lineales de aminoácidos
que llevan carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno
en su composición.
 Algunas de estas sustancias orgánicas llevan azufre
y fósforo y en menores proporciones magnesio,
hierro y otros elementos.
 Las proteínas son los compuestos orgánicos más
importantes de los seres vivos, puesto que tienen
acciones fundamentales en el organismo, como las
que se detallan a continuación.

 -Estructural
La queratina es una proteína que contiene azufre y está presente en las
capas superficiales de la epidermis y en estructuras derivadas como el
pelo, las plumas, las uñas y los cuernos. Por otra parte, el colágeno
forma parte de fibras resistentes en los tejidos de sostén (fibras
colágenas).
-Transporte
La hemoglobina de los glóbulos rojos lleva oxígeno desde los alvéolos
pulmonares hacia todas las células del organismo y retira el dióxido de
carbono producto de los desechos celulares.
-Defensa
Los anticuerpos tienen una estructura proteica, capaces de reaccionar
ante diversas noxas en defensa del organismo.
-Reguladora
Las reacciones bioquímicas son catalizadas por enzimas.
-Hormonal
Diversas hormonas, de naturaleza proteica, regulan las funciones
vitales del organismo.
-Contractil
Las fibras musculares poseen actina y miosina, proteínas que permiten
la contracción y relajación muscular.

 SÍNTESIS DE ARN
(Transcripción)
La síntesis de ARN se produce
partiendo de la copia de un
tramo de ADN. Es así como la
información contenida en el
ADN es transferida al ARN. La
transcripción se inicia cuando
la enzima ARN polimerasa se
une a la parte de ADN (gen) que
lleva el código para elaborar
una determinada proteína. De
inmediato se separan las dos
hileras de ADN y quedan
expuestas sus bases
nitrogenadas. El
desplazamiento de la ARN
polimerasa recorre la hilera
expuesta de ADN insertando en
dichas bases nitrogenadas los
nucleótidos libres de ARN que
hay en el núcleo.

 La inserción entre bases siempre es citosina
del ADN con guanina del ARN, y viceversa.
 Por otro lado, la timina del ADN se aparea
con la adenina del ARN y la adenina del
ADN hace lo propio con el uracilo del ARN.
En la siguiente tabla se ejemplifican las
uniones mencionadas.

 Luego que la ARN
polimerasa termina
de copiar la cadena
del ADN se libera la
hilera de ARN,
mientras que las
bases
complementarias del
ADN se cierran.

 El ARN formado se denomina ARN
mensajero (ARNm), quien lleva la copia
genética del núcleo al citoplasma con las
instrucciones para sintetizar una
determinada proteína.

 Se puede considerar al ADN como un
lenguaje que le indica a la célula
como fabricar todas las proteínas
necesarias para cumplir con las
funciones vitales.
 Ese lenguaje constituye el código
genético, que tiene cuatro letras (A-C-G-
T) representantes de las cuatro
bases nitrogenadas del ADN.
 Mediante el código genético, la célula
lee esas cuatro letras básicas, las
convierte en palabras de tres letras
(triplete) y las interpreta para
elaborar las proteínas específicas.
 En síntesis, el código genético es el
conjunto de reglas de
correspondencia entre las bases
nitrogenadas de un ácido nucleico
(ADN o ARN) y los aminoácidos para
la fabricación o síntesis de proteínas.

 Las palabras del código
genético se denominan
codones, cada uno de
los cuales está formado
por tres letras (tres
bases nitrogenadas)
que conforman un
triplete. Cada codón
indica que aminoácido
es necesario para
fabricar una proteína.
Por ejemplo, el codón
CUA se lee leucina, el
codón CCG prolina y el
codón UUC
fenilalanina.

 SÍNTESIS DE PROTEÍNAS (Traducción)

La síntesis de las proteínas se lleva a cabo en el
citoplasma de la célula, a diferencia de la transcripción
del ARN que se produce en el núcleo.
 El ARNm contiene un código que se utiliza como molde
para la síntesis de proteínas.
 Es decir, se traduce el lenguaje de la serie de bases
nitrogenadas del ARNm al lenguaje de la serie de
aminoácidos de la proteína.
 Este proceso denominado traducción se realiza en los
ribosomas adosados en la membrana del retículo
endoplasmático granular o rugoso. El ribosoma está
formado por dos subunidades, una mayor y otra menor.

 Los ribosomas utilizan el código genético para establecer la
secuencia de aminoácidos que ha sido codificada por el ARN
mensajero.
 Los aminoácidos que van a formar las proteínas están
dispersos en el citoplasma celular.
 Son acercados al ARN mensajero por el ARN de transferencia
(ARNt).
 Uno de los lados del ARNt transporta un triplete de bases
llamado anticodón.
 En el otro lado se une un aminoácido, proceso que demanda
gasto de energía por transformación de adenosin trifosfato
(ATP) en adenosin monofosfato (AMP).

 La síntesis o traducción
de las proteínas se divide
en tres fases, llamadas de
iniciación, de elongación
y de terminación.
Fase de iniciación
La síntesis de proteínas
comienza en el momento
en que el ARN mensajero
se mueve por el ribosoma
hasta el codón AUG. Las
subunidades ribosomales
se unen.

 En ese preciso
instante, el anticodón
del ARN de
transferencia se une
al codón AUG del
ARNm transportando
el aminoácido
metionina.

 Fase de elongación
Llega un segundo ARNt
llevando su respectivo
aminoácido y se acopla
al siguiente codón del
ARNm, para el ejemplo,
al codón CCU.
 Hasta aquí se ha
formado un dipéptido,
donde ambos
aminoácidos
permanecen unidos por
un enlace peptídico.

 El primer ARNt que llegó
al ribosoma se retira del
complemento ribosómico
en busca de otros
aminoácidos.
 El tercer ARNt llega con
otro aminoácido y se une
al codón del ARNm, a
AUC en el ejemplo.
 El aminoácido se adhiere
al dipéptido antes
formado mediante otro
enlace peptídico.

 El segundo ARNt se
retira del ribosoma.
 Un cuarto ARNt llega
con su aminoácido hasta
el ribosoma para
acoplarse con el codón
UCA del ARNm.
 La secuencia se repite
tantas veces como
aminoácidos tenga la
futura proteína.

Elongación de la cadena polipeptídica

 Fase de terminación:

La etapa final de la síntesis
de proteínas continúa hasta
que aparecen los llamados
codones stop o de
terminación, representados
por UUA, UAG y UGA.
 No existen anticodones
complementarios para los
codones stop.
 En cambio, quienes sí
reconocen a estos codones
son unas proteínas
llamadas factores de
terminación, que detienen
la síntesis de proteínas.

La proteína formada se
desprende del ribosoma
y queda libre en el
citoplasma, lista para ser
utilizada por la célula
para cumplir una
determinada función.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS:
TRADUCCIÓN

Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el
ARNm se desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les
une entonces el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el
codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met).
Met
Subunidad menor del ribosoma
Codón
1er aminoácido
Anticodón ARNt
ARNm
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
U A C
5’ 3’
U G C U U A C G A U A G
(i)

Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el
ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del
codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln
se le llama región aminoacil (A).
G U U
Met
Subunidad menor del ribosoma
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
U A C
5’ 3’
Gln
(i)

Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la metionina (Met) y
el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln).
ARNm
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
U A C
5’
G U U
Gln-Met
3’

Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
U A C
G U U
Gln-Met
ARNm
3’

Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda
en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la
entrada del complejo ARNt-aa3
AAAAAAAAAAA
P A
5’ 3’
A U G C A A
G U U
UU GG CC U U A C G A U A G
Gln-Met
ARNm

Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del
complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys).
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
G U U
Gln-Met
ARNm
3’
A C G
Cys

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys).
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
G U U
ARNm
3’
A C G
Cys-Gln-Met

Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina
(Glu).
AAAAAAAAAAA
3’ A C G
G U U P A
A U G C A A
5’
ARNm
Cys-Gln-Met
(i)

Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-
Glu-Met en la región peptidil del ribosoma.
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
ARNm
3’
A C G
Cys-Gln-Met

Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la
leucina.
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
ARNm
3’
A C G
Cys-Gln-Met
A A U
Leu

AAAAAAAAAAA
Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A).
P A
A U G C A A
5’
ARNm
3’
A C G
A A U
Leu
Cys-Gln-Met

Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu).
Liberación del ARNt de la leucina. El ARNm se desplaza a la 5ª posición
ARNm 3’
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
A C G
A A U
Leu-Cys-Gln-Met

Elongación XII: Entrada del ARNt de la leucina, el 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg).
ARNm 3’
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
A A U
Leu-Cys-Gln-Met
G C U
Arg

Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la
arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la
6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop.
ARNm 3’
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
A A U
G C U
Arg-Leu-Cys-Gln-Met

Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian
y se separan del ARNm.
ARNm 3’
AAAAAAAAAAA
P A
A U G C A A
5’
A A U
G C U
Arg-Leu-Cys-Gln-Met

Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del
hialoplasma.
AAAAAAAAAAA
5’
ARNm
3’
A U G C A A U G C U U A C G A U A G
(i)

 El ARNm se desprende del ribosoma y puede ser
leído de nuevo por otros ribosomas, incluso en
forma simultánea.
 También se liberan el ARNt y el factor de
terminación.
 Las subunidades del ribosoma se separan.

Resumen
 La traducción es el proceso donde las secuencias del ARN
mensajero se convierten en una secuencia de aminoácidos.
-La molécula del ARN mensajero puede tener hasta 10000 bases
nitrogenadas.
-Un codón está formado por tres bases nitrogenadas (triplete)
que establece un aminoácido.
-El complemento entre codones y aminoácidos constituye el
código genético.
-El ARN de transferencia lleva el aminoácido adecuado al
ribosoma.
-En uno de los extremos del ARNt hay tres bases nitrogenadas
que se ubican en el anticodón, que es el complemento del
codón del ARNm.
-La unión aminoácido-ARN de transferencia se realiza con
gasto de energía, donde el ATP se transforma de AMP.
-Cuando aparece codón de terminación (codón stop) del ARNm
se acoplan los factores de terminación y cesa la síntesis de
proteínas.

ÍNDICE:
Morfología General del sistema de endomembranas
Microsomas
Biogénesis y funciones del retículo endoplasmatico

Morfología General del sistema de
endomembranas
 Morfología
 Endomembranas
 El citoplasma de las células animales y vegetales esta
atravesado por un complejo sistema de membranas,
que forman compartimientos cerrados
estructuralmente continuos.

Las endomembranas están formadas por una bicapa lipídica de 5-6
nm con proteínas intrínsecas y periféricas
Citoplasmatica (protoplasmatica)
Luminal ( extracelular)

El sistema de endomembranas representa una especie de barrera que separa
los compartimientos citoplasmáticos.
Conjunto de organelos membranosos funcionalmente interconectados entre
si.
Componentes:

El RE proporciona a la célula un mecanismo para
separar las moléculas recién sintetizadas que
pertenecen al citosol de las que no pertenecen a el.
El tamaño del RE varia notablemente en los diferentes
tipos celulares.

El RE rugoso tiene ribosomas y se relaciona con la
síntesis te proteínas.
Esta organizado en pilas de sacos aplanados: sáculos
RE rugoso aislado contiene
2 glucoproteinas:
Riboforitas I y II
Intervienen en la unión de
ribosomas

Una red de finos túbulos
El RE liso carece de ribosomas.

El RE liso no es en realidad mas que una pequeña
región del RE rugoso, libre de ribosomas, RE
transición.
 se forman vesículas portadoras de los lípidos,
proteínas recién sintetizadas para en transporte
intracelular

Lumen del RE esta separado del citosol mediante una
sola membrana (membrana del RE), que media la
comunicación entre estos dos compartimientos
Lamina que rodea a un solo
saco cerrado– espacio
interno

2 tipos
con
Se encarga de
que
sin
Intervienen en
de de

Microsomas
 En la célula intacta, los
microsomas no se
encuentran , sino son
el resultado de la
fragmentación de los
componentes
membranosos del
citoplasma

Constituyen alrededor del 15-20% de la masa total de
la celula
50-60% de todo el ARN celular
Contenido elevado de:
Lipidos (fosfolipidos, lipidos neutros)

Los microsomas contienen dos sistemas de transportes
de electrones que comprenden:
flavoproteinas, (NADH-citocromo C
reductosa y NADH-citocromo b5 reductasa)
Hemoproteinas, citocromos b5 y P450

se concentra en el higado. Citocromo p-450
Se usa para detoxificar o inactivar algunas drogas por
oxidación.

Biogénesis y funciones del retículo
endoplásmatico
 La biogenesis de las membranas ocurre por un
mecanismo multiple, que comprende:
1. Sintesis de lípidos básicos de la membrana y las
proteínas intrínsecas
2. Agregado en secuencia de otros componentes como
enzimas, azúcares y lípidos específicos.

Este proceso, modifica en su estructura y composición
puede considerarse como una diferenciación.
 Las membranas de RE fluyen a través del
citoplasma

 El RE tiene siete funciones principales:
Síntesis de proteínas
Glicosilaciones
Síntesis de lípidos
 Detoxificacion
Acumulación de productos
Reserva de calcio
Vía de transporte celular

 Síntesis de proteínas: La lleva a cabo el retículo endoplasmático rugoso,
específicamente en los ribosomas adheridos a su membrana. Las proteínas
serán transportadas al Aparato de Golgi mediante vesículas de transición
donde dichas proteínas sufrirán un proceso de maduración para luego formar
parte de los lisosomas o de vesículas secretoras.
 El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de proteínas,
es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos.
 Esta información está codificada en forma de tripletes, cada tres bases
constituyen un codón que determina un aminoácido. Las reglas de
correspondencia entre codones y aminoácidos constituyen el código genético.
 .

 La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del
citoplasma. Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia,
específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el ARN mensajero,
dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia,
por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que
les corresponde.
 Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y
puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que
finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma
molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas
simultanéamente

 Metabolismo de lípidos: El retículo endoplasmático liso, al no tener
ribosomas le es imposible sintetizar proteínas pero sí sintetiza lípidos de la
membrana plasmática, colesterol y derivados de éste como las ácidos biliares
o las hormonas esteroideas.
 Detoxificación: Es un proceso que se lleva a cabo principalmente en las
células del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como
drogas, medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por
ser liposolubles (hepatocitos).
 Glucosilación: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las
proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del retículo endoplasmático.
De este modo, la proteína sintetizada se transforma en una proteína periférica
externa del glucocálix en la reproduccion de lisosomas.

CONFIGURACIONES ESPECIALES DEL RE
Retículo sarcoplásmico o sarcoplasmático: es un
tipo especial de RE que aparece exclusivamente en las
células musculares y está especializado en el
almacenamiento de calcio necesario para que esas
células lleven a cabo su función de contracción
muscular

Funciones del retículo
endoplasmático liso
Síntesis de lípidos
En el REL se lleva a cabo la síntesis de la mayor parte de los
lípidos celulares: triglicéridos, fosfoglicéridos, ceramidas,
esteroides (testosterona, estrona, estradiol…), lipídos derivados
del colesterol (ácidos biliares, progesterona, estrógenos,
tetosterona, vitamina D...) etc.
En sus membranas se encuentran las enzimas que catalizan las
actividades de síntesis (los precursores para la síntesis proviene
del citosol) hacia el cual se orientan los sitios activos de las
respectivas enzimas.

• Ensamblaje de la bicapa lipídica
Los lípidos recien sintetizados (fosfolípidos, colesterol) quedan
incorporados o ensamblados en la hojuela citosólica de la
membrana del REL.

La síntesis de los ácidos grasos ocurre en el
citosol, los fosfolípidos se sintetizan en el
retículo endoplasmático (RE) de la membrana
permitiendo que las cadenas de ácidos grasos
hidrofóbicas permanezcan clavadas en la
membrana mientras se une a enzimas que
catalizan sus reacciones con precursores solubles
en agua en el citosol, sin embargo, nuevos
fosfolípidos son dirigidos solamente a la mitad
del citosol del RE de la membrana.

Translocación de los fosfolípidos
Él termino translocación significa transporte de un metabolito a
través de una membrana biológica.
Los movimientos de los lípidos pueden ser pasivos o simples a
consecuencia de sus propiedades químicas, se han identificado
proteínas que median y regulan la translocación
transmembranal de los lípidos. Los problemas de la
translocación transmembranosa de los lípidos dependen del
grado y de la naturaleza de los lípidos; los ácidos grasos pueden
a travesar la membrana rápidamente por virtud de su
solubilidad lípidica sin necesitar de una proteína facilitadora

El movimiento puede estar influenciado por factores
extrínsecos como:
1. Por la carga.
2. Permeabilidad a la membrana.
3. pH de gradientes transmembranosos.
4. Enzimas intracelulares que metabolizan ácidos grasos (Sink),
estas pueden alterar el equilibrio de los ácidos grasos de la
membrana y resulta en una neta acumulación dentro de la
célula y la necesidad de un transportador.

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