1) La replicación del ADN es el proceso mediante el cual cada molécula de ADN se duplica y forma una copia idéntica durante la fase S de la interfase, antes de la mitosis. 2) Esto asegura que cada célula hija tenga el número correcto de cromosomas gracias a la separación de las cromátidas durante la anafase. 3) La transcripción y traducción convierten la información genética del ADN en proteínas a través de la síntesis de ARN mensajero y polipéptidos.

1. Replicación, transcripción y traducción del ADN

2. La replicación del ADN es el
proceso mediante el cual cada
molécula de ADN se duplica y
forma una copia idéntica.
Se hacen copias exactas de todas
las moléculas de ADN y ello
ocurre durante la fase S de la
interfase, antes de la mitosis.
cromátidas
cromosoma
centrómero
Replicación del ADN
Profase
Metafase
Telofase
S (Síntesis):
Replicación del
ADN
Anafase
Al inicio de la mitosis cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas
(el ADN empaquetado y copiado) que se posteriormente se separarán.
Al final de la mitosis cada célula hija contiene un lote completo de
cromosomas y, por tanto, de moléculas de ADN.
La mitosis asegura que cada célula hija tenga el número correcto de
cromosomas gracias al alineamiento en el ecuador (metafase) y la
separación de las cromátidas por las fibras del huso durante la anafase.
En la telofase hay un lote completo de cromosomas (de moléculas de
ADN)en cada polo, y se forman dos núcleos idénticos con el mismo
ADN.
Metafase
Anafase

3. 1. Replicación semiconservativa del ADN
La replicación del ADN es semiconservativa y depende del apareamiento de bases
complementarias.
Watson y Crick, cuando propusieron el modelo de la doble
hélice para explicar la estructura del ADN sugirieron, al
mismo tiempo, que la complementariedad entre las dos
cadenas podría explicar también el mecanismo de la
replicación del ADN.
Según este modelo la replicación es de tipo
semiconservativo, es decir, las cadenas se separan y cada
una sirve de molde para que se sintetice una nueva
cadena complementaria.
Una hélice original con dos cadenas, debe generar dos
hélices hijas con cuatro cadenas. Las dos hélices hijas se
separarán en el transcurso de la división celular.
Desempaquetado y
desenrollado
Replicación Nuevas cadenas
Las nuevas moléculas de ADN
contienen, cada una, una
cadena parental original y
una cadena nueva copiada
(complementaria)
ADN original
Cadena original
Cadena nueva
Cadena nueva
Cadena original

4. 4. Helicasa
La helicasa desenrolla la doble hélice y separada las dos cadenas mediante la
ruptura de los puentes de hidrógeno.
Antes de que la replicación del ADN ocurra, las cadenas se deben separar. Este proceso lo
realiza la enzima helicasa y requiere ATP. La helicasa está formada por seis subunidades que
forman un anillo que se acopla y se desliza a lo largo de la molécula de ADN rompiendo los
puentes de hidrógeno entre las bases y haciendo que el ADN pierda su forma de doble hélice.
Al avanzar la helicasa se rompen los
puentes de hidrógeno y las hebras
del ADN se separan (esta especie de
cremallera que avanza se denomina
horquilla de replicación)

5. 5. ADN polimerasa
La ADN polimerasa une entre sí los nucleótidos para formar una nueva cadena,
usando para ello la cadena preexistente como una plantilla.
Los nucleótidos libres son recogidos por la ADN polimerasa y enlazados covalentemente a la
nueva cadena por el emparejamiento de bases complementarias. Frente a un nucleótido con A
coloca uno con T; frente a un nucleótido con C coloca uno con G; y viceversa. A continuación se
forma un enlace fosfodiéster entre el fosfato 5’ del nuevo nucleótido con el carbono 3’ de la
desoxirribosa del nucleótido anterior.

6. El emparejamiento de bases complementarias asegura copias idénticas de ADN.
Las cadenas parentales actúan como
moldes para las nuevas cadenas
complementarias.
http://learn.genetics.utah.edu/content/molecules/builddna/
Adenina se empareja sólo con Timina
Citosina se empareja sólo con Guanina
Esto asegura que las nuevas moléculas
de ADN sean idénticas a la original –
sin errores – de forma que la secuencia
de nucleótidos se conserva.
Esto es importante ya que la secuencia
de bases del ADN contiene la
información genética del organismo.
Un error en el orden de las bases
puede producir un error en la
expresión genética (síntesis de
proteínas), que podría ser perjudicial
(incluso fatal) para la célula o el
organismo.
http://www.hhmi.org/biointeractive/dna-
replication-advanced-detail

7. Velocidad de replicación:
• La replicación del ADN puede durar unas pocas de
horas y en consecuencia limita la duración del ciclo
celular.
• Las bacterias pueden replicarlo rápidamente porque
contienen una pequeña cantidad de ADN circular.
• Los organismos eucariotas aceleran la replicación del
ADN al tener miles de horquillas de replicación a lo
largo de la molécula.
http://click4biology.info/c4b/3/Chem3.4.htm
ADN
Horquillas de replicación
bidireccionales
http://goo.gl/7bA6F
Replicación en procariotas
Replicación en eucariotas
http://www.hhmi.org/biointeractive/media/DNAi_replication_vo1-lg.mov
La replicación del ADN se estudia con más
profundidad en el tema adicional 7.1

8. 6. PCR: reacción en cadena de la polimerasa
Uso de Taq ADN polimerasa para producir múltiples copias de ADN rápidamente
mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
La reacción en cadena de la polimerasa (PCR, “polymerase chain reaction”)o
reacción de amplificación del ADN es una técnica básica en biología molecular
que permite copiar en grandes cantidades pequeños fragmentos aislados de ADN
y obtener multitud de copias, con diversos fines: Termocicladora
▪ Identificación de virus o bacterias en una persona enferma.
▪ Diagnóstico de enfermedades hereditarias y mutaciones.
▪ Pruebas de paternidad.
▪ Pruebas forenses.
▪ Análisis de pruebas paleontológicas y evolutivas.
▪ Investigación científica y recombinación de ADN de distintas especies.
Ciclos 1 2 3 … → 30
Amplificación mediante PCR
21 = 2 copias 22 = 4 copias 23 = 8 copias
230 =
1.073.741.824
copias de ADN
El proceso se hace automáticamente en una
termocicladora, a la que hay que agregar 4
ingredientes (muestra de ADN, cebadores,
nucleótidos libres y ADN polimerasa), que se
someten a cambios casi instantáneos de
temperatura (40° ←→ 94°), durante cortos
periodos de tiempo hasta 30 veces (30 ciclos).

9. Síntesis de proteínas: transcripción y traducción
Los genes son instrucciones para la síntesis de las proteínas. La célula necesita tener estas
instrucciones y ejecutarlas.
En la transcripción, un gen genera un ARN mensajero que es enviado a los ribosomas.
Los ribosomas traducen el mensaje a un polipéptido. La secuencia de aminoácidos está
determinada por el gen y, a su vez, determina las propiedades de la proteína final, cuyas
propiedades y funciones observamos en el organismo.
ADN ARN polipéptido
gen mensaje producto
transcripción traducción
núcleo Citoplasma
(ribosoma)

10. 7. Transcripción
La transcripción es la síntesis de ARNm copiado de las secuencias de bases del ADN
por la ARN polimerasa.
La secuencia de bases en el ADN determina las proteínas de un organismo y, por tanto, sus
características. La producción de un polipéptido a partir de una secuencia del ADN (gen) tiene
lugar en dos fases: transcripción y traducción. La transcripción es la síntesis de ARN a partir de
un ADN que se utiliza como molde o plantilla. Como el ARN tiene una sola cadena de
nucleótidos, la transcripción se hace a partir de una de las dos cadenas del ADN.
En resumen:
1. La enzima ARN polimerasa se une al ADN en la región del
gen donde se va a iniciar la transcripción (región
promotora).
2. La ARN polimerasa se mueve a lo largo del gen separando
las dos cadenas del ADN.
3. Los nucleótidos libres se van colocando por
emparejamiento frente a los nucleótidos de una de las
cadenas del ADN (cadena molde o “sin sentido”): Guanina
frente a citosina, citosina frente a guanina, adenina frente
a timina y uracilo (no timina) frente a adenina.
4. La ARN polimerasa enlaza uno a uno los nucleótidos libres
(enlaces fosfodiéster) originando una cadena de ARN.
5. Conforme la ARN polimerasa avanza, el ARN se separa y el
ADN vuelve a adoptar la forma de doble hélice.
6. Al llegar a la región terminal del gen, la transcripción
finaliza y la molécula de ARN mensajero se libera.
Región codificante
Región promotora
Región de
terminación
ARN mensajero
inicio→ trancripción → fin
ARN polimerasa
Observa la animación completa en:
http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf

11. ▪ Sólo una de las dos cadenas del ADN se transcribe: la cadena molde o “sin sentido”.
▪ La otra cadena se denomina cadena codificante o “con sentido”, ya que su secuencia de
bases coincide con la del ARNm que se va a formar, aunque sustituyendo timina por uracilo.
Cadena codificante o con sentido
Cadena molde o sin sentido ARNm
ADN

12. 8. Traducción
La traducción es la síntesis de polipéptidos en los ribosomas.
La traducción es el segundo proceso, tras la transcripción, necesario para la síntesis de
un polipéptido. En él se utiliza la información del ARNm para sintetizar una proteína
(una cadena polipeptídica). La secuencia de aminoácidos del polipéptido viene
determinada por la secuencia de nucleótidos del ARNm, que a su vez viene determinada
por la secuencia de nucleótidos de un gen del ADN.
ARNm
ADN
5’ 3’
A
Met Lys Phe Gly Tyr Leu
Gly
Polipéptido
NH2

13. Subunida
d grande
Subunida
d
pequeña
Riboso
ma
ARN ribosómico
(ARNr)
Proteín
as
Sitio activo
(donde se
catalizan los
enlaces
peptídicos)
La traducción tiene lugar
en los ribosomas,
estructuras compuestas
por dos subunidades
(grande y pequeña)
formadas por un tipo
especial de ARN (ARN
ribosómico, ARNr) y
proteínas. Cada
subunidad, según el
tamaño, contiene 1-3
ARNr y 20-50 proteínas.
Los ribosomas
citoplasmáticos de las
células eucariotas son
mayores (80s) que los
ribosomas de
procariotas, mitocondrias
y cloroplastos (70s).
Pueden estar libres o
asociados a membranas.

14. 10. Codones
Los codones de tres base en el ARNm se corresponden con un aminoácido en un
polipéptido.
Cada secuencia de tres bases a lo largo del ARNm se denomina codón.
▪ Hay 64 codones posibles.
▪ Diferentes codones pueden codificar un mismo
aminoácido (código “degenerado”). Se reduce el
impacto de las mutaciones en el ADN en las que una
base es sustituida por otra, ya que el aminoácido
producido podría seguir siendo el mismo.
▪ Hay signos de puntuación: un codón de inicio (AUG) y
tres de parada, que indican dónde comienza y finaliza
la traducción.
▪ El código genético es universal. Bueno, en realidad el
código es casi universal. Es curioso que en el ADN de
mitocondrias y cloroplastos es ligeramente diferente al
de los organismos procariotas y eucariotas. También
hay algunos protistas en los que UAA y UAG codifican
glutamina, en lugar de actuar como codones de
parada. La importancia de estas diferencias aún no
están claras.

15. Primera
posición
Segunda posición Tercera
posición
(estremo
5’)
U C A G (extremo
3’)
U Phe Ser Tyr Cys U
Phe Ser Tyr Cys C
Leu Ser Stop Stop A
Leu Ser Stop Trp G
C Leu Pro His Arg U
Leu Pro His Arg C
Leu Pro Gln Arg A
Leu Pro Gln Arg G
A Ile Thr Asn Ser U
Ile Thr Asn Ser C
Ile Thr Lys Arg A
Met
Inicio
Thr Lys Arg G
G Val Ala Asp Gly U
Val Ala Asp Gly C
Val Ala Glu Gly A
Val Ala Glu Gly G
Código genético del ARNm

16. 11. El proceso de la síntesis de proteínas
La traducción depende del apareamiento de bases complementarias entre los
codones en el ARNm y los anticodones en el ARNt.
Tiene lugar en 4 fases:
1. Activación de los aminoácidos
2. Inicio de la síntesis
3. Enlace peptídico y elongación
4. Translocación
5. Terminación y liberación
http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_protein_synthesis.swf
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf
El proceso que se explica a
continuación es el que tiene lugar en
una célula procariota. En la célula
eucariota es más complejo. En el tema
7.3 se explica con más detalle.
http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/translation.swf

17. Fase 1. Activación de los aminoácidos
▪ Tiene lugar en el citoplasma, no en los ribosomas.
▪ La activación es el proceso en el que las moléculas de ARN
transferente (ARNt) se unen a sus aminoácidos específicos.
Cada aminoácido se une a un ARNt específico diferente. Es
una reacción catalizada por una enzima sintetasa.
▪ Los ARNt tienen brazos y bucles y difieren unos de otros por
una secuencia de tres bases localizadas en un extremo de la
molécula y que se denomina anticodón.
▪ Todo anticodón tiene un codón complementario en el ARNm.
http://laguna.fmedic.unam.mx/lenpres/
ARNt
Extremo de
unión del
aminoácido
Bucle opuesto con el anticodón
ARNt Aminoácido-ARNt ARNt Aminoácido-ARNt
E1
E2
ARNt Met-ARNt
E
Me
t
U
Distintos modelos para representar el ARNt:

18. Fase 2. Inicio de la síntesis
▪ El ARNm se une a la subunidad pequeña del ribosoma empezando por el
extremo 5’.
▪ La síntesis se inicia siempre con el aminoácido Met-ARNt (cuyo anticodón
es UAC), que se acopla al sitio P del ribosoma, al emparejarse mediante
puentes de hidrógeno con el codón de inicio complementario AUG.
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf
Anticodón

19. http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf
Fase 3. Formación del enlace peptídico y elongación
▪ Formación del enlace con el siguiente codón correspondiente del ARNm
que aparece en el sitio A.
▪ El primer aminoácido forma un enlace peptídico con el segundo.
Enlace
peptídico

20. Fase 4. Translocación
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf
Translocación
del ribosoma
▪ El ribosoma se desplaza o transloca (hacia la derecha en la imagen), el primer
ARNt se libera y entra un tercer ARNt con un nuevo aminoácido.
▪ Se forma un nuevo enlace entre el dipéptido y el nuevo aminoácido.
▪ El proceso se repite y la cadena polipeptídica se elonga en dirección 5’ → 3’, a
medida que se van uniendo sucesivos aminoácidos, cada uno activado y
transportado por su propio ARNt.
E P A

21. Fase 5. Terminación y liberación
▪ La cadena polipeptídica termina cuando aparece un codón de parada
(señal de terminación) del ARNm en el sitio A del ribosoma.
▪ Se separan todos los elementos participantes: ribosoma, ARNm, ARNt
y la proteína.
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf

22. En procariotas la transcripción y la traducción están
acopladas y suceden una inmediatamente a continuación
de la otra.
Los polipéptidos
no son visibles en
la micrografía
ARN
polimerasa
ARN polimerasa AD
N
ARN
m
Ribosoma
s
Polirriboso
ma
Cadenas
polipeptídi
cas
Polisomas o polirribosomas:
Un mismo ARNm es traducido
simultáneamente por muchos
ribosomas (10-100), aumentando
la eficiencia del proceso.

23. Transcribe esta cadena de ADN a ARNm:
ADN:
ARNm:
U G C AA U G C C U A A

24. Transcribe esta cadena de ADN a ARNm:
ADN:
ARNm:
No lo olvides: en el ARNm, Uracilo en lugar de Timina
Uracilo es complementario de Adenina

25. ADN:
ARNm:
Ahora traduce el ARNm a polipéptido:
Recuerda: el codón de ‘Inicio’ lleva ‘Met’
Hay 20 aminoácidos y un codón de Parada:
http://www.bionova.org.es/animbio/anim/tra
nscribetranslate.swf

26. http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/
dna/transcribe/rna-genetic-code.swf
¿Cuántos aminoácidos hay en el polipéptido?
ADN:
ARNm:
¿Cuántos aminoácidos hay en el polipéptido?
El codón ‘Met’ es siempre el primero
Hay 20 aminoácidos y un codón de Parada:

27. http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/
dna/transcribe/rna-genetic-code.swf
http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/
dna/transcribe/rna-genetic-code.swf
¿Cuántos aminoácidos hay en el polipéptido?
ADN:
ARNm:
Cosas para recordar el Código Genético:
El codón ‘Met’ es siempre el primero
Hay 20 aminoácidos y un codón de Parada:
Este gen = 21 pares de bases
Genera 7 codones
6 aminoácidos en el polipéptido más stop
nº de aminoácidos = codones - 1
ó = (pares de bases/3) - 1

28. Cuestiones rápidas:
1. Una cadena de ARNm tiene 27 codones. ¿Cuántos aminoácidos tendrá el
polipéptido?
2. Un gen tiene una longitud de 6009 pares de bases. ¿Cuántos aminoácidos
tendrá el polipéptido?
3. ¿Qué tienen en común los codones UUA, CUA y CUG?

29. Cuestiones rápidas:
1. Una cadena de ARNm tiene 27 codones. ¿Cuántos aminoácidos tendrá el
polipéptido?
2. Un gen tiene una longitud de 6009 pares de bases. ¿Cuántos aminoácidos
tendrá el polipéptido?
3. ¿Qué tienen en común los codones UUA, CUA y CUG?
26 (número de codones menos uno: el codón de parada)
nº codones ARNm = 2003; nº aminoácidos del polipéptido = 2003-1= 2002
(el codón de parada no aporta ningún aminoácido)
Todos codifican el mismo aminoácido (leucina). Es un ejemplo de la
naturaleza degradada o redundante del código genético.
= 2003
6009
3
Nº de tripletes del ADN=