1. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS (EXPRESIÓN GÉNICA) 1.- EL ADN COMO MATERIAL HEREDITARIO 2.- ESTRUCTURA DEL GENOMA Y SU EXPRESIÓN 3.- FLUJO DE INFORMACIÓN GENÉTICA 4.- TRANSCRIPCIÓN: SÍNTESIS DEL ARN 5.- MADURACIÓN DEL ARN 6.- EL CÓDIGO GENÉTICO 7.- EL PROCESO DE TRADUCCIÓN. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS 8.- REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA 9.- RESUMEN: Replicación / Transcripción / Traducción

2. ANTECEDENTES PAU: 2002 – Junio : traducción, etapas y explicación; código genético; 2004 – Junio : transcripción y traducción, definición; 2004 – Septiembre : transcripción y traducción, identificación en esquema y explicación; 2005 – Septiembre : código genético, definición y características; reparación del ADN, cómo se produce; 2006 – Junio : transcripción y traducción, definición y localización intracelular; ARN, tipos y función en la síntesis de proteínas; formación de ADN a partir de ARN; 2008 – Septiembre : código genético, características; 2011 – Junio : identificación de la traducción en Eucariotas; Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS (EXPRESIÓN GÉNICA)

3. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS 1.- EL ADN COMO MATERIAL HEREDITARIO -.1ª Evidencia.- Experiencia de Griffith (1928) Las bacterias muertas de Streptococcus pneumoniae tenía un “principio transformante” que era captado por las bacterias vivas no virulentas y transformaban sus caracteres hereditarios convirtiéndolas en virulentas.

5. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS -.3ª Evidencia.- Experiencia de Hershey y Chase (1952) Experiencia con bacteriófagos en el que se utilizaron marcajes radiactivos con P 32 (ADN) y S 35 (proteínas) Se tuvo la certeza que el ADN era el portador de la información

8. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS 3.- FLUJO DE INFORMACIÓN GENÉTICA ORGANICEMOS LAS IDEAS: 1.- El ADN ha de ser “leído” y “traducida” su información para ver qué aminoácidos se sintetizan. 2.- Un “intermediario” “lee” esa información y se la “copia” 3.- A partir de la información del “intermediario”, se sintetizan los aminoácidos ADN ARN m TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN ARN t PROTEÍNA REPLICACIÓN Este esquema fue considerado durante muchos años el “ dogma central de la biología molecular ” RIBOSOMAS NÚCLEO

11. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS PROCARIOTAS EUCARIOTAS

13. ARN polimerasa 3’ 3’ 5’ 5’ La transcripción: Síntesis de ARNm Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS ARN ADN T A C A C G C C G A C G U C G U G G G C U G C A

17. Poli A-polimerasa ARNm precursor Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS TRANSCRITO PRIMARIO MADURACIÓN A U G C U C G U G m-GTP U A G A A A A A

18. TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS (Resumen) Procesos pos-transcripcionales ARN mensajero para traducir La polimerasa sigue transcribiendo un tiempo y después se para. Final de la transcripción La ARN-polimerasa se une al centro promotor y comienza la transcripción. Continúa la transcripción del gen Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS ARN -polimerasa Región a transcribir Punto de inicio ADN Centro promotor Señal de corte (AAUAA) ARN m inmaduro Caperuza Punto de corte Caperuza Degradación del ARN sobrante Poli-A polimerasa Poli-A

21. Región codificadora del gen Promotor E1 I1 E2 I2 E3 ADN ARNm precursor ARNm maduro AAAAAA AAAAAA AUG UAG AUG UAG ATC TAC Cabeza Cabeza E1 I1 E2 I2 E3 cola cola Maduración del ARNm (Visión de conjunto). Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS

22. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS

25. LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS ARN MENSAJERO AMINOÁCIDOS ENZIMAS Y ENERGÍA SUBUNIDAD PEQUEÑA SUBUNIDAD GRANDE SITIO A SITIO P SITIO E ARNt con el aa POLIPÉPTIDO ARNt RIBOSOMAS EXTREMO 3’ ARN DE TRANSFERENCIA ANTICODÓN AMINOACIL-ARNt -SINTETASA y los GRUPOS FOSFATO Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS 7.- EL PROCESO DE TRADUCCIÓN. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS Donde se sitúa el Tienen tres lugares Formados por Donde se unen los Donde se une el Donde se une el Tiene dos zonas Por donde se une al Como la necesita

26. activación del aminoácido + + + Aminoácido Ácido aminoaciladenílico ARNt x Aminoácil -ARNt x Existen al menos 20 aminoacil-ARNt-sintetasas, una para cada aminoácido. Son enzimas muy específicas Unión de cada aa con su ARNt correspondiente mediante la intervención de una enzima específica, la aminoacil ARNt-sintetasa , y la energía aportada por el ATP . Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS Aminoacil ARNt -sintetasa La unión se realiza en el extremo 3’ del ARNt

27. Met 1er aminoácido ARNt Anticodón Codón ARNm Subunidad menor del ribosoma AAAAAAAAAAA P A A U G C A A U A C 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) (Eucariotas) o ARNt-N formil Metionina (f-Met) (Procariotas) . La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met). 5’ 3’ U G C U U A C G A U A G

28. Met Subunidad menor del ribosoma AAAAAAAAAAA P A A U G C A A U A C Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido 2 , 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). 5’ 3’ U G C U U A C G A U A G Gln G U U

29. ARNm AAAAAAAAAAA P A A U G C A A U A C 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). 5’ Gln-Met G U U U G C U U A C G A U A G 3’

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

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

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

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

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

35. AAAAAAAAAAA P A A U G C A A Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARN t3 -Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma. 5’ U G C U G C U U A C G A U A G ARNm 3’ A C G Cys-Gln-Met

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

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

38. AAAAAAAAAAA P A A U G C A A 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 5’ U G C U G C U U A C G A U A G ARNm 3’ A A U Leu-Cys-Gln-Met A C G

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

40. AAAAAAAAAAA P A A U G C A A 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 (UAG, UGA o UAA) 5’ U G C U U A C G A U A G ARNm 3’ Arg-Leu-Cys-Gln-Met G C U A A U

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

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

43. Polirribosoma o polisoma. Si el ARNm que se tiene que traducir es largo, puede ser leído por más de un ribosoma a la vez.

44. iniciación y elongación E P A ARNt - Met ARNm INICIACIÓN ELONGACIÓN La subunidad pequeña del ribosoma se une al ARNm colocando el codón de iniciación AUG en el sitio P . A continuación se coloca el primer aminoacil-ARNt con el aa N-f-Met en procariotas y el aa Met en eucariotas. Finalmente se une la subunidad grande del ribosoma. Se produce el alargamiento del péptido. Entra un nuevo amnoacil-ARNt complementario al codón del sitio A . Se formará un enlace peptídico entre los dos aa presentes gracias a la peptidil-transferasa . A continuación se trasloca el ribosoma en sentido 5’-3’ sobre 3 bases del ARNm, se libera el sitio A y el segundo ARNt se sitúa en el sitio P. Entra un nuevo aminoacil-ARNt en A. Se forma un nuevo enlace peptídico y se repite el proceso. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS E P A Codón iniciador (AUG) Subunidad grande Posición E Posición P Posición A Aminoacil -ARNt El aminoácido se libera del ARNt Desplazamiento del ribosoma 5’ 3’ Enlace peptídico

45. terminación ARNm Separación de las dos subunidades del ribosoma ARNm Se produce cuando el ribosoma llega a un codón de terminación ( UAA, UGA o UAG ), entonces entra en el sitio A un factor de liberación proteico que separa el péptido del último aminoacil-ARNt. Todos los elementos se separan y la proteína adquiere su estructura tridimensional. TERMINACIÓN Si el ARN a traducir es lo suficientemente largo, puede ser leído por más de un ribosoma a la vez, formando un polirribosoma o polisoma . POLIRRIBOSOMAS Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS Codón de terminación (UAA, UGA, UAG) ARNt Porción final de la cadena proteica Factor de liberación Ribosoma ARNm Proteína en formación

48. Tema 15: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS 9.- RESUMEN y ACTIVIDADES REPLICACIÓN TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN Moléculas que intervienen Moléculas resultantes Lugar de la célula donde se produce Momento del ciclo celular en el cual tiene lugar Función biológica Particularidades en procariotas ACTIVIDADES : 7, 11 y 15 (pág. 260)