1. EXPRESIÓN DE LA
INFORMACIÓN GENÉTICA:
TRANSCRIPCIÓN Y
TRADUCCIÓN.
Tema 11

2. Temario selectividad
 Tema 11.- Expresión de la información genética:
Transcripción y Traducción.
 6.- Descripción del mecanismo de la transcripción (iniciación,
elongación, terminación, y maduración). Diferencias entre
procariotas y eucariotas.
 7.- El código genético y la traducción.
 Código genético: fundamento y características (específico,
degenerado, sin solapamientos ni discontinuidades y universal).
 Traducción: descripción de las etapas del proceso (iniciación,
elongación y terminación). Papel del ARNm, ARNt y ribosomas.
Diferencias entre procariotas y eucariotas.

3. TRANSCRIPCION
 Es el proceso mediante el cual se
copia la información (secuencia de
nucleótidos) de un fragmento del ADN,
el correspondiente a un gen, en el
ARN.
 Por consiguiente mediante la transcripción
se va a sintetizar una molécula de ARN.

4. TRANSCRIPCION
 En este proceso intervienen unas enzimas llamadas
ARN-polimerasas o ARN-pol que tienen las siguientes
características:
 -Utilizan como molde una de las cadenas del fragmento
de ADN y la van leyendo en sentido 3’→5’ y van
uniendo ribonucleótidos en sentido 5'→ 3', teniendo
en cuenta su complementariedad con los nucleótidos de
la cadena del segmento de ADN que se utiliza como
molde (hay que tener presente que en el ARN la base
complementaria de la adenina es el uracilo).
 -En el proceso para formar el ARN se utilizan
ribonucleótidos trifosfatos (ATP, GTP, CTP y UTP).
La energía necesaria para crear el enlace que une a los
ribonucleótidos se obtiene de la hidrólisis de los mismos.
Cada ribonucleótido trifosfato se hidroliza dando un
grupo P-P, energía y un ribonucleótido monofosfato que
se unirá mediante un enlace éster a la cadena de ARN
en formación.

5. TRANSCRIPCION
 La cadena de ARN se sintetiza en
sentido 5'→ 3' y la secuencia de este
ARN transcrito será complementaria a
una de las cadenas del gen, a la que se
tomo como molde, e idéntica a la otra que
no se transcribió.

6. TRANSCRIPCION
PROCARIOTAS
Promotor ARN-polimerasa
5’ 3’
3’ 5’
Iniciación
5’ 3’
3’ 5’
ARN
Elongación
5’ 3’
3’ 5’
Finalización
5’ 3’
3’ 5’
ARN transcrito completo

7. TRANSCRIPCION
PROCARIOTAS
Promotor ARN-polimerasa
5’ 3’
3’ 5’
Iniciación
5’ 3’
3’ 5’
ARN
Elongación
5’ 3’
3’ 5’
Finalización
5’ 3’
3’ 5’
ARN transcrito completo

8. TRANSCRIPCION
 En los procariotas sólo existe un tipo de ARN-polimerasa
que sintetiza los tres tipos de ARN.
 En los eucariotas existen 3 tipos de ARN-
polimerasa: ARN-pol I, sintetiza los ARNr; ARN-pol II,
sintetiza los ARNm y ARN-pol III, sintetiza los ARNt.
 En los eucariotas debido a que los genes están
fragmentados, los ARN transcritos tienen que pasar
por un proceso de maduración para convertirse en
ARN funcionales.
 La transcripción en los eucariotas ocurre en el núcleo y
es similar a la de los seres procariotas, en ella se
diferencian cuatro etapas: iniciación, elongación,
terminación y maduración.

9. TRANSCRIPCION: Iniciación
 El proceso comienza cuando la ARN-pol reconoce en el
ADN que se va a transcribir una región que indica el
inicio del proceso. Esta región se denomina región
promotora, esta formada por una determinada
secuencia de nucleótidos, en la que abundan la A y la T
En la síntesis del ARNm y en eucariotas se han
identificado dos regiones promotoras (TATA y CAAT). A
esta región se une la ARN-pol. y desenrolla una vuelta
de hélice al ADN con lo que la hebra del ADN que
actuará como molde queda al descubierto y podrá ser
leida por el enzima.

10. TRANSCRIPCION: Elongación
 En esta etapa se van añadiendo los ribonucleótidos y la
cadena de ARN se va formando. El proceso ocurre de la
siguiente manera: la ARN-pol, se desplaza por la hebra
molde y va leyendo la secuencia de nucleótidos en
sentido 3'→5' y va añadiendo ribonucleótidos
complementarios con ellos a la cadena de ARN que se
esta formando, los cuales se unirán en sentido 5'→3'
mediante enlaces éster. A medida que la enzima se
desplaza, el ADN recupera su forma inicial de doble
hélice.
 En los eucariotas en la formación del ARNm cuando se
han transcrito los 30 primeros nucleótidos del gen, al
ARNm en formación se le añade en el extremo 5' un
nucleótido especial metil-guanosina-trifosfato que forma
una especie de caperuza que servirá para que sea
reconocido por los ribosomas como el extremo por
donde se debe iniciar la traducción.

11. TRANSCRIPCION: Elongación

12. TRANSCRIPCION EUCARIOTAS
Promotor Unidad de transcripción
Iniciación
5’ 3’
3’ 5’
ARN-polimerasa
5’ 3’
3’ 5’
Elongación m7-Gppp
Capucha 5'
5’ 3’
3’ 5’
m7-Gppp

13. TRANSCRIPCION: Terminación
 La ARN-pol continúa añadiendo ribonucleótidos a la
cadena de ARN en formación hasta que reconoce en la
cadena de ADN una señal de terminación que indica
el final de la transcripción.
 En procariotas esta señal es una secuencia
palindrómica (tiene la misma lectura de izquierda a
derecha que al revés, y es rica en G y C)
 En eucariotas la secuencia terminadora es TTATTT. A
continuación en la formación del ARNm actúa otra
enzima llamada poli-A polimerasa que añade al
extremo 3' del ARNm recién formado una cola poli-A,
formada por fragmento de unos 200 nucleótidos de
adenina que colaboran en su transporte a través de la
membrana nuclear.

14. TRANSCRIPCION: Terminación

15. TRANSCRIPCION: Terminación
5’ 3’
Finalización
3’ 5’
PoliA-polimerasa
m7-Gppp
Capucha 5'
OH
ARN heterogéneo
nuclear
Cola de poli-A
m -Gppp
7 OH
Capucha 5'

16. TRANSCRIPCION: Maduración
 Son las transformaciones que sufren los ARN transcritos
para hacerse funcionales.
 En los procariotas, las moléculas de ARNm transcritas
no necesitan ninguna transformación previa a la
traducción. Sin embargo los ARNr y los ARNt precisan de
un proceso de maduración para convertirse en ARNr y
en ARNt funcionales, en este proceso se cortan en
fragmentos más pequeños.

17. TRANSCRIPCION: Maduración
 Son las transformaciones que sufren los ARN transcritos
para hacerse funcionales.
 En los eucariotas debido a que los genes están
fragmentados (contienen exones e intrones), los ARNm
transcritos tienen intercalados intrones (fragmentos sin
información) y exones (fragmentos con información),
por ello necesitan pasar por un proceso de maduración
en el cual se eliminan los intrones y los exones se unen
entre sí formándose ARNm funcional, a este proceso se
le denomina de corte y empalme y en él intervienen
unas enzimas llamadas ribonucleoproteinas
pequeñas nucleolares o espliceosomas. Los ARNr y
los ARNt también sufren un proceso de maduración. En
él los ARNt se modifican algunas de sus bases
introduciendo diversos radicales y se añade el triplete
CCA al extremo 3’.

18. TRANSCRIPCION: Maduración

19. TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS

20. Diferencias transcripción pro y
eucariotas
 En los procariotas el ARNm no tiene ni
caperuza ni cola.
 Tampoco tiene intrones y por lo tanto no
requiere de un mecanismo de maduración.
 Al mismo tiempo que el ARNm se transcribe se
está ya traduciendo.
 Los genes son policistrónicos, esto es, un
ARNm contienen información para varias
proteínas.

21. CODIGO GENETICO
 La información que lleva el ADN esta determinada por la
secuencia de nucleótidos. Watson y Crick señalaron que
esta secuencia de nucleótidos debía determinar la
secuencia de aminoácidos de la proteína. La información
del ADN se transcribe (copia) al ARNm y este es el que
determina la secuencia de aminoácidos de la proteína.
 Por lo tanto debe de existir una relación entre los
nucleótidos (bases) del ARNm y los aminoácidos
de la proteína, esa relación constituye el código
genético.
 El código genético es por tanto la clave que permite
transformar la información genética que está codificada
en un lenguaje de 4 letras (A,G,C,U) a un lenguaje de 20
letras distintas los aminoácidos.

22. CODIGO GENETICO

23. CODIGO GENETICO

24. CODIGO GENETICO
 El físico Gamow formulo la hipótesis de que el código
genético esta formado por tripletes de nucleótidos a
los que se denomino codones, cada uno de los cuales
codifica un aminoácido.
 El razonamiento que realizo fue el siguiente:
 Si los codones estuviesen formados por una sola
base, solo habría 4 codones distintos, como hay 20
aminoácidos distintos, un mismo codón tendría que
determinar varios aminoácidos, lo cual haría que una
misma información se tradujese de forma diferente.
 Si los codones estuviesen formados por dos bases, el
nº de codones diferentes serian VR24 = 42 = 16 con
lo cual pasaría lo mismo.
 Si los codones están formados por 3 bases el nº de
ellos seria 43 = 64 suficientes para que haya codones
diferentes para codificar todos los aminoácidos.

25. CODIGO GENETICO
 Posteriormente se descifro el código, es decir se
descubrió que aminoácido codifica cada codón
del ARNm, en ello desempeñaron un papel
importante Severo Ochoa y Nieremberg y otros.
 El código genético podemos definirlo como
el conjunto de tripletes de nucleótidos del
ARNm, denominados codones que
codifican todos los aminoácidos.

26. CODIGO GENETICO:
Características
 El código es universal, es decir es igual en todos los
seres vivos. Por lo tanto un determinado codón
codifica el mismo aminoácido en todos los
organismos. Esto es una prueba del origen común de
todos los seres vivos. Hoy día se han detectado
algunas excepciones en protozoos.
 El código esta degenerado, es decir hay más
codones que aminoácidos lo que significa que un
mismo aminoácido esta determinado por más de un
codón. Los codones distintos que codifican un mismo
aminoácido se llaman sinónimos, solo suelen variar
en el último nucleótido. Además hay 3 codones que
no codifican aminoácidos y se llaman codones sin
sentido o mudos determinan el final de la síntesis y
hay un codon (AUG) que codifica la metionina y
determinan el inicio.

27. CODIGO GENETICO:
Características
 El que haya codones sinónimos puede resultar
ventajoso ya que si se produce algún cambio en
algún nucleótido (mutación) puede no tener
consecuencias
 No presenta solapamiento. Los codones se
disponen linealmente unos a continuación de otros
sin que entre ellos haya espacios ni se solapen, es
decir compartan ningún nucleótido. Se leen en un
único sentido 5’→3’.

28. TRADUCCION
 Es el proceso mediante el cual la información
contenida en el ARNm, es decir la secuencia de
codones del ARNm se traduce en una
determinada secuencia de aminoácidos, es decir
en una determinada proteína.
 En este proceso interviene el ARNt que se
encarga de transportar los aminoácidos, que
están libres en el citoplasma, hasta los
ribosomas y allí son dispuestos en el orden que
determina los codones del ARNm.

29. TRADUCCION
 Los ARNt en el brazo del anticodón tienen un triplete de
bases denominadas anticodón que es complementario
con algún codón del ARNm, este triplete anticodón es el
que va a determinar que aminoácido se une a cada
ARNt. Estos aminoácidos se unen al ARNt por el extremo
3' que se localiza en el brazo aceptor.
 La traducción ocurre en los ribosomas y es similar en
los procariotas y en los eucariotas, en el se diferencian
varias etapas:
 Activación de los aminoácidos, iniciación de la
síntesis, elongación de la cadena y terminación de
la síntesis.

30. TRADUCCION: Activación de
los aminoácidos
 Esta es una etapa previa a la traducción que
ocurre en el citoplasma. En este proceso los
aminoácidos que van a formar las proteínas se
unen con los correspondientes ARNt por su
brazo aceptor, formándose los complejos
aminoacil-ARNt.
 Esta etapa requiere energía que se obtienen de
la hidrólisis del ATP y esta catalizada por una
enzima específico para cada aminoácido llamada
aminoacil-ARNt-sintetasa

31. TRADUCCION: Inicio de la
síntesis.
 Para que comience la síntesis de proteínas hacen falta dos señales
de iniciación: la caperuza de metil guanosina del ARNm que
indica al ribosoma porque extremo se empieza a leer el ARNm y el
triplete iniciador AUG, que codifica el primer aminoácido. Por lo
tanto la traducción comienza por el triplete AUG más próximo a la
caperuza.
 -En primer lugar el ARNm por el extremo 5’ se une a la subunidad
menor del ribosoma, la síntesis se inicia cuando aparece el codón
iniciador (AUG), ya que entonces el primer aminoacil-ARNt cuyo
anticodón sea complementario con este codón iniciador se unirá a él
por puentes de hidrógeno, formándose el complejo de iniciación.
Siempre el primer aminoacil-ARNt es el que lleva el aminoácido
metionina, por ello todas las proteínas comienzan por este
aminoácido, aunque en muchos casos este aminoácido
posteriormente se elimina.

32. TRADUCCION: Inicio de la
síntesis.

33. TRADUCCION: Inicio de la
síntesis.
 -Este proceso esta catalizado por acción de unos
factores proteicos llamados factores de iniciación (FI),
en el se consume energía que se obtiene de la hidrólisis
del GTP. Al final de esta etapa al complejo de iniciación
se le une la subunidad mayor del ribosoma formándose
el ribosoma completo y funcional.
 En el ribosoma existen dos sitios de fijación en los que
se unen los aminoacil-ARNt:
 El sitio P o peptidil es lugar de unión del primer aminoacil-ARNt
(ARNt-metionina). En este lugar es donde se localiza el ARNt
que lleva unida la cadena peptídica en formación
 El sitio A o aminoacil que es donde se unirán los nuevos
aminoacil-ARNt.

34. TRADUCCION: Elongación de la
cadena peptídica
 Esta fase consiste en el alargamiento de la cadena
peptídica por la unión de sucesivos aminoácidos. Se
puede considerar como un proceso cíclico que se repite
hasta que termina la traducción.
 En cada uno de estos ciclos de elongación se diferencian
tres fases sucesivas:
 -Primera fase: El sitio P esta ocupado inicialmente por
el ARNtMet, y al sitio A, que esta vació llega el siguiente
aminoacil-ARNt cuyo anticodón es complementario al
siguiente codón del ARNm, este traerá su
correspondiente aminoácido. En esta etapa se necesita
energía que se obtiene de la hidrólisis del GTP e
interviene un factor de elongación (FE-1).

35. TRADUCCION: Elongación de la
cadena peptídica
 En cada uno de estos ciclos de elongación se diferencian tres fases
sucesivas:
 -Segunda fase: Ahora se rompe el enlace entre el aminoácido y el ARNt
que esta situado en el sitio P, y entre este aminoácido y el aminoácido que
esta unido al ARNt que se encuentra en el sitio A se forma un enlace
peptídico. Esta reacción es catalizada por la enzima peptidil
transferasa. El resultado es la formación de un dipéptido unido a un ARNt
que se aloja en el sitio A, mientras que en el sitio P queda un ARNt sin
aminoácido.
 -Tercera fase: Gracias a la intervención de un segundo factor de
elongación (FE-2) y a la energía del GTP, el ribosoma se desplaza 3
nucleótidos a lo largo del ARNm en sentido 5'-3'. Este desplazamiento
provoca la salida del ARNt libre situado en el sitio P y la translocación
del complejo peptidil-ARNt-ARNm del sitio A al sitio P, con lo cual el
sitio A queda vació y dispuesto a recibir a otro amioacil-ARNt cuyo
anticodón sea complementario del siguiente codón. El proceso se vuelve a
repetir.

36. TRADUCCION: Elongación de la
cadena peptídica

39. TRADUCCION: Terminación:
 La síntesis termina cuando después de la última
traslocación aparece en el sitio A uno de los codones de
terminación (UAA, UAG o UGA) ya que no hay ningún
ARNt cuyo anticodón sea complementario con estos
codones.
 Al codón de terminación se le une un factor de
terminación (RF) que hace que la peptidil transferasa
por hidrólisis separe la cadena peptídica recién formada
del ARNt, provoca la salida del ARNt libre, del ARNm y la
separación de las dos subunidades del ribosoma. En esta
etapa se gasta energía que procede del GTP.

40. TRADUCCION: Terminación:

42. TRADUCCION: Terminación:
 Tanto en eucariotas como en procariotas el ARNm puede
ser leído por varios ribosomas a la vez formándose un
polisoma, como consecuencia se sintetizan varias
moléculas de la misma proteína. La proteína a medida
que van saliendo del ribosoma va adquiriendo su
estructura secundaria y terciaria.
 El ARNm una vez leído por los ribosomas se destruye por
lo que dura muy poco tiempo.

43. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
 La síntesis proteica no tiene lugar de
forma continua, sino que las células solo
sintetizan las proteínas que necesitan en
cada momento, por ello debe de existir un
control en la expresión génica. La
regulación de la expresión génica se
realiza principalmente en el proceso de
transcripción.

44. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
 Regulación en procariotas.
 La regulación de la expresión génica en
los procariotas sigue el modelo del
operón, que fue descrito por Jacob y
Monod a principios de los 60.

45. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
 Un operón consta de los siguientes elementos:
Un operón consta de los siguientes elementos:
 Promotor. Secuencia de nucleótidos del ADN a la
que se une la ARN-polimerasa para iniciar la
transcripción del gen o de los genes.
 Genes estructurales. Codifican la síntesis de las
proteínas (enzimas) que intervienen en un mismo
proceso metabólico. Se transcriben sin interrupción,
de manera que el ARNm resultante lleva información
para varias proteínas y se denomina
ARNmpolicistrónico.
 Gen operador. Es la secuencia de nucleótidos del
ADN a la que se puede unir una proteína reguladora e
impedir la transcripción de los genes estructurales. Se
sitúa entre el promotor y los genes estructurales.

46. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
 Un operón consta de los siguientes elementos:
Un operón consta de los siguientes elementos:
 Gen regulador. Se puede localizar en cualquier
lugar del cromosoma. Codifica la proteína reguladora
que actúa de represor, cuando esta se une al
operador impide que la ARN-polimerasa se pueda unir
al ADN y con ello imposibilita la transcripción, cuando
se separa la transcripción es posible.

47. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
Regulación del operón LAC en E.
coli. Si no hay lactosa el represor
está activo, se une al operador, y
los genes estructurales no se
transcriben.

48. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
Regulación del operón LAC en E. coli. Si hay lactosa, ésta se une al
represor, lo inactiva, y los genes estructurales se transcriben,
sintetizándose las enzimas que metabolizan la lactosa.

49. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
 Regulación en eucariotas.
 La regulación en los organismos eucariotas,
especialmente en los pluricelulares es más compleja y
peor conocida.
 La regulación se realiza al inicio de la transcripción.
Los mecanismos utilizados actúan sobre la actividad de
la ARN-polimerasa, cuya capacidad de iniciar la
transcripción depende de:
 La separación de las histonas asociadas al ADN en
los nucleosomas para facilitar el acceso de la ARN-
polimerasa.
 La existencia de factores activadores que responden a
diversas señales intra y extracelulares. Entre la
últimas cabe citar las hormonas. Estas provocan
respuestas concretas en las células diana. El
mecanismo de acción depende del tipo de hormonas.

50. REGULACIÓN DE LA
EXPRESIÓN GÉNICA
 Las hormonas esteroideas, por su naturaleza lipídica
penetran dentro de la célula y tras su unión con ciertas
proteínas citoplasmáticas receptoras, pasan al núcleo y
allí se fijan a determinadas secuencias del ADN
induciendo la transcripción de determinados genes.
 Las hormonas peptídicas, no atraviesan la membrana,
sino que se unen a receptores específicos presentes en
ella, lo cual provoca la activación de la enzima
adenilato ciclasa que cataliza la síntesis de AMPc a
partir de ATP. Este AMPc actúa como un mensajero
intracelular y activa proteínas reguladoras de la
transcripción.