Tema 11-Genética molecular

Bases de la genética
molecular

El ADN portador de la
información genética
A principios del siglo XX ya se sabía
que los genes (los factores hereditarios)
estaban en los cromosomas.
Se sabía que éstos estaban formados
por ADN y proteínas.
Los trabajos de Grifith (1928) Avery,
Mac Leod y MacCarthy (1944)
demostraron que era el ADN y no las
proteínas la molécula portadora de la
información genética.

Duplicación del ADN para transmitir
información a las siguientes generaciones por
medio de los cromosomas (asociaciones de
ADN y proteínas).
Transcripción del ADN para formar ARNm
principalmente, pero también ARNr, ARNt y
ARNn.
Traducción, en los ribosomas, del mensaje
contenido en el ARNm a proteínas.
Capacidad de cierta mutación química, para
conseguir nueva variabilidad genética y por
tanto fuente de evolución en las especies.
Funciones de los ácidos nucléiccos

El dogma central de la Biología
“El dogma central de la Biología” se refiere al
paso desde el ADN hasta las proteínas para
expresar el mensaje genético. El esquema de este
“dogma” ha sido encontrado repetidamente y se
considera una regla general (salvo en los
retrovirus)
ADN ARNm Proteína
Transcripción
Transcripción
inversa
Duplicación
Duplicación
Traducción

Transcriptasa
inversa
Transcriptasa
inversa
Transcriptasa
inversa
Transcriptasa
inversa
ARN
vírico
Envoltura
RETROVIRUS
Membrana plasmática
de la célula huésped
ADNc
(complementario)
ADNc
bicatenario
ADNc
monocatenarioDegradación
del ARN
Los retrovirus
Algunos virus poseen ARN replicasa, capaz
de obtener copias de su ARN.
Otros poseen transcriptasa inversa que
sintetiza ADN a partir de ARN mediante un
proceso de retrotranscripción.

Hipótesis conservativa Hipótesis dispersiva
Duplicación del ADN

F1
Replicación
medio con 14N
15N-15N
15N-14N
15N-14N 15N-14N
Hipótesis semiconservativa

F2
15N-14N
15N-14N 14N-14N
15N-14N
14N-14N
Hipótesis semiconservativa

Matthew Meselson Franklin Stahl
Estos autores descubrieron hacia
1958 que la replicación es
semiconservativa

Helicasas
Su misión es romper los puentes de
hidrógeno que unen las bases
nitrogenadas de ambas hebras,
separándolas. Este desenrollamiento
provoca, a su vez, tensión por
superenrollamiento en el resto de la
doble hélice.
Otro par de enzimas, llamadas
topoisomerasas, liberan esta tensión
al cortar y luego reunir la doble
hélice.

Topoisomerasas
Además de lo visto, son capaces de
actuar sobre la forma del ADN, ya sea:
enredándolo para permitir que se
almacene y no se transcriba.
desenredándolo para que controle la
síntesis de proteínas
transcribiéndose y para facilitar la
replicación.

Topoisomerasas
topoisomerasa
Estas enzimas son necesarias
debido a los inherentes
problemas causados por la
propia estructura del ADN.

Las ADN polimerasas son las que
sintetizan la nueva cadena de ADN.
No pueden empezar a añadir
nucleótidos sin tener un soporte al
que unirlos (no pueden empezar “de
novo”)
Utilizan un cebador (segmento corto
de ARN) al que se le agregan los
nuevos nucleótidos.
ADN polimerasas

La ADN polimerasa copia la cadena
molde con alta fidelidad. Sin
embargo, introduce en promedio un
error cada 107 nucleótidos
incorporados.
Tiene, además, la capacidad de
corregir sus propios errores, ya que
puede degradar ADN que acaba de
sintetizar.
ADN polimerasas

Hay varias, con dos funciones:
Polimerasa. Va uniendo los
nucleótidos, añadiendo siempre al
extremo 3’. Necesita una base de
ARN o ADN (cebador) para ir uniendo
los nucleótidos ya que no puede
empezar de cero.
Exonucleasa. Va retirando los
trozos de cebador además de retirar
trozos de ADN erróneos como vimos.
ADN polimerasa

ADN polimerasa
Está constituida por un complejo
(holoenzima) formado por varias
subunidades. P ej. Pol III de E. coli
Subunidad a: cuerpo central. Sintetiza
ADN.
Subunidad e: actividad exonucleasa.
Subunidad θ : ensambla las anteriores.
Subunidad τ: mantienen unido el dímero.
Subunidad γ y δ: ayudan al avance de la
enzima.
Subunidad b: Une la enzima a las hebras
de ADN
Curiosidad

La ADN polimerasa solo puede unir
nucleótidos al extremo 3’ y como las
dos hebras de ADN se orientan en
sentido contrario, cada hebra se
replica de manera totalmente distinta:
la hebra que se lee en sentido 5’ se
va a replicar en sentido 3’ por lo que
no hay problema y se sintetiza de
seguido. Da lugar a la hebra
conductora.
ADN polimerasa

ADN polimerasa
la hebra que se lee en sentido
3’ se va a replicar en sentido 5’
por lo que se va a sintetizar a
trozos. Da lugar a la hebra
retardada.
La ADN polimerasa recorre las
hebras molde en el sentido 3’-5’
uniendo los nuevos nucleótidos
en el extremo 3’.

ADN polimerasa
5’
5’ 3’
3’
Molécula de ADN a duplicar.
La ADN polimerasa lee ambas hebras a la vez en el mismo
sentido

ADN polimerasa
3’ 5’Se lee en sentido 5’
5’
3’
Se fabrica en sentido 3’ sin ningún problema (hebra conductora)
5’ 3’Se lee en sentido 3’
3’
Se debería fabricar en sentido 5’ cosa imposible para ADN
polimerasa (hebra retardada)
5’

Otras enzimas que intervienen en el
proceso son:
Primasas: sintetizan los iniciadores
de ARN cebador que se necesitan
para iniciar la replicación.
Son ARN polimerasas que no
necesitan un trozo previo para
empezar a añadir nucleótidos.
Pueden empezar de novo.
Otras enzimas

Ligasas: sellan las lagunas dejadas
por las exonucleasas cuando retiran
los ARN cebadores. Catalizan los
enlaces fosfodiester entre nucleótidos
adyacentes.
Proteínas de unión (SSB) se unen a
la hebra sencilla del ADN: estabilizan
la horquilla de replicación, impidiendo
que las hebras se unan.
Otras enzimas

La duplicación o replicación del ADN
tiene lugar antes de la división celular,
durante la fase S de la interfase.
El mecanismo consiste en:
Separación de las dos cadenas de
polinucleótidos. Cada una actúa
como plantilla de la nueva.
La cadena original se abre, cada uno
de los nucleótidos atrae a otro
nucleótido complementario formado
previamente por la célula.

Los nucleótidos que intervienen son
desoxirribonucleótidos trifosfato:
ATP, GTP, TTP, CTP.
Al unirse a la cadena en formación
pierden un grupo pirofosfato(P-Pi) y se
aprovecha la energía desprendida.

Los nucleótidos complementarios
van encajando en su lugar, a través
una enzima ADN polimerasa.
Los nucleótidos nuevos se unen:
a los de la cadena molde por enlaces de
hidrógeno
entre ellos, por enlaces fosfodiester.
Este proceso continúa hasta que se
ha formado una nueva cadena de
polinucleótidos.

En procariotas se han descrito tres
ADN polimerasas, todas ellas con
actividad polimerasa y exonucleasa
ADN polimerasa I: retira el cebador
de ARN y lo sustituye por ADN.
ADN polimerasa II: repara ADN
dañado por agentes externos. No
participa en la replicación.
ADN polimerasa III: es la que
sintetiza el ADN, salvo el que
sustituye a los cebadores.
ADN polimerasas

La replicación se inicia en una secuencia
concreta, llamada origen de la
replicación.
Intervienen helicasas y topoisomerasas
para desespiralizar y separar ambas
hebras.
Inicio
Por la acción de
estos enzimas (SSB) se
forma y mantiene la
horquilla de
replicación.
Horquilla de replicación

Inicio en procariotas
Punto de inicio: horquilla de replicación

A partir del origen, la replicación es
en ambos sentidos.
Debido a las limitaciones de las ADN
polimerasas cada hebra se duplica de
distinta manera:
una cadena produce la hebra
conductora
otra cadena produce la hebra
retardada,
Elongación

Hebra continua
La ADN pol necesita un cebador
al que añadir nucleótidos.
Una ARN polimerasa, primasa,
fabrica el trozo de ARN cebador o
“primer”.
La ADN polimerasa III utiliza ese
cebador para fabricar la nueva
cadena de ADN.

Hebra continua
Cuando termina, una ADN polimerasa
I retira el ARN cebador y lo
sustituye por ADN.
Finalmente una ligasa une los dos
fragmentos de ADN (el sintetizado
por la ADN-pol III y el que sustituye
al ARN cebador, sintetizado por ADN-
pol I).
En E. coli las ADN polimerasas I y
III, tienen capacidad para corregir
errores.

Hebra conductora
Al comenzar la duplicación en el medio
de la horquilla de replicación en ambos
sentidos, va a haber “dos hebras” que
se comportan como conductoras (se las
llama también continuas).
Serán los dos fragmentos, uno de cada
hebra, que se leen en sentido 5’ y, por
tanto se fabrican en sentido 3’, que es
lo que hace la ADN-polimerasa sin
problemas.

Hebra conductora
Se lee
Se lee

Hebra retardada
Las hebras retardada son los dos
fragmentos, uno de cada hebra que se lee
en sentido 3’ y, por tanto, se sintetiza en
sentido 5’, cosa que la ADNpolimerasa no
puede hacer.
Por ello en lugar de sintetizarse de forma
continua, lo hace a trozos, llamados
fragmentos de Okazaki.
Cada fragmento se sintetiza en sentido 3’.
Los fragmentos se añaden en sentido 5’.

Hebra retardada
La enzima Primasa (ARN
polimerasa que utiliza como
molde ADN) comienza
sintetizando un corto segmento
de ARN cebador a unos 1000
nucleótidos del origen.
la ADN polimerasa III
sintetiza ADN a partir del
cebador, en sentido 3’, hasta
llegar al origen, dando lugar a
un fragmento de Okazaki
Origen
ADN
ARN
5’
A mil
nucleótidos
del origen

Fragmentos de Okazaki
Se conocen como fragmentos de
Okazaki a las cadenas cortas
de ADN recién sintetizadas en la
hebra discontinua.
Éstos se sintetizan en dirección 5’→
3’ a partir de cebadores de ARN que
después son eliminados.
Los fragmentos de Okazaki se unen
entre sí mediante la ADN ligasa
completando la nueva cadena.

Se van fabricando fragmentos de
Okazaki nuevos a medida que el
ADN patrón se va abriendo.
Cuando la ADN polimerasa III
que fabrica el ADN de un
fragmento llega a un nuevo
cebador de otro fragmento, la
ADN polimerasa I sustituye a la
ADN polimerasa III.
Hebra retardada

Hebra retardada
La ADN polimerasa I retira
el ARN cebador mediante su
actividad exonucleasa y
rellena el hueco sintetizando
ADN
Por último, los dos fragmentos de
Okazaki tienen que unirse, enlazando 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.

Hebra continua y hebra
retardada

Duplicación del ADN en procariotas

Duplicación en eucariotas
Es muy similar a procariotas
excepto por:
El empaquetamiento y
espiralización del ADN es mucho
más complejo por lo que los
procesos previos son más
complicados.
Existen cuatro tipos de ADN
polimerasas (a, b,  y ).

Las histonas también se duplican
durante la replicación.
Junto al ADN formarán el
nucleosoma del collar de perlas.
Las nuevas histonas se incorporan
a los nucleosomas de la hebra
retardada y las viejas a los de la
conductora.
Los fragmentos de Okazaki son
más cortos que en procariotas
Duplicación en eucariotas

Orígenes de replicación
Como la molécula de ADN es muy
larga, existen múltiples orígenes de
replicación (replicones) para hacer la
duplicación mas rápida (si lo hiciera a
partir de un extremo, tardaría ¡¡¡¡30
días!!!!)

Elongación
En cada horquilla, la replicación avanza
en ambos sentidos, igual que en
procariotas.
En una hebra lo hará de forma continua
y en otra, mediante fragmentos de
Okazaki.
Avanzará así hasta que se encuentra con
lo replicado en las horquillas adyacentes.
Todos los trozos se unirán por ligasas
tras retirar los correspondientes
cebadores de ARN

3’
5’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
3’
La ADN polimerasa necesita un
fragmento de ARN (cebador o
primer) con el extremo 3’ libre
para iniciar la síntesis.
Una de las hebras se
sintetiza de modo contínuo.
Es la conductora o lider.
Fragmentos de
Okazaki
La otra hebra se sintetiza de modo
discontinuo formándose fragmentos que
se unirán más tarde. Es la retardada.
La ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’
uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’.
El mecanismo de elongación (I)
Mitad de una burbuja de replicación

Elongación: hebra conductora
La primasa sintetiza un cebador en
cada hebra conductora (la que se lee
en sentido 5’)de la burbuja de
replicación.
1
Cebador
Primasas
Cebador

Las ADN polimerasa comienzan la
síntesis de la hebra conductora por
el extremo 3’ de cada cebador.
2
ADN Polimerasa

Elongación: hebra retardada
La primasa sintetiza un nuevo
cebador sobre cada hebra retardada
(la que se lee en sentido 3’).
3
Hebra retardada
Hebra retardada

La ADN polimerasa comienza a
sintetizar un fragmento de ADN en
cada hebra retardada a partir del
nuevo cebador.
4

Elongación: sustitución de
cebadores
Cuando la ADN polimerasa llega al cebador
de ARN, lo elimina y lo reemplaza por
ADN.
En la hebra retardada comienza a formarse
un nuevo fragmento de Okazaki a
determinada distancia del anterior
5
Nuevo cebador de
nuevo fragmento
de Okazaki
Nuevo cebador de
nuevo fragmento
de Okazaki

Elongación: unión de
fragmentos
La ligasa une los fragmentos de ADN
de los distintos fragmentos de
Okazaki y de estos con el ADN de la
hebra conductora
6
Ligasas

Genes, enzimas y caracteres
En 1901, el médico británico Garrod
estableció la relación entre los genes y
las sustancias químicas al ver que
enfermedades genéticas dependían de
sustancias presentes o ausentes.
En 1948, Beadle y Tatum
establecieron la relación entre genes y
enzimas, llegando a la conclusión de
que las alteraciones de los nucleótidos
alteraban la secuencia de aminoácidos
de las enzimas.

Al alterarse los enzimas, se alteran las
rutas metabólicas en las que
intervienen, y no se producen las
sustancias finales de dichas rutas,
alterándose el carácter que depende de
dichas suatancias.
Carácter

Un gen, un carácter
GEN PROTEÍNA CARÁCTER
gen mutado proteína defectuosa carácter alterado
Normal Melanina en iris Ojos oscuros
gen normal proteína presente carácter normal
Normal Insulina en páncreas Persona sana
gen mutado No melanina en iris Ojos claros
gen mutado No insulina en
páncreas
Persona diabética

Por lo tanto, para
que se expresen los
genes en los
distintos
caracteres, tienen
que traducirse a
proteínas.
Este proceso consta
de varias fases.

SÍNTESIS PROTEÍCA: Fases
Transcripción:
ADN  ARNm, ARNr y ARNt
Traducción:
ARNm  Secuencia de
aminoacidos: proteína
Procesamiento de Proteínas
Formación de Estructuras:
Primaria, Secundaria, Terciaria y
Cuaternaria.

Introducción
La transcripción del ADN
es el primer proceso de la
expresión génica.
Mediante este proceso se
pasa la información
contenida en la secuencia
de ADN a la secuencia de
aminoácidos de la
proteína utilizando
diversos ARN como
intermediarios.

La transcripción: requisitos
La síntesis de ARN se produce
gracias a la acción de la enzima
ARN polimerasa.
Necesita una molécula de ADN
como molde o patrón para
establecer la secuencia
específica de bases del ARN que
se va a sintetizar.

La transcripción: requisitos
La ARN polimerasa
se fija a regiones
específicas del
ADN llamadas
regiones
promotoras, que
no se transcriben,
pero marcan el
comienzo de la
transcripción,

Las ARN polimerasa son enzimas
complejos formados por varias
subunidades (holoenzimas)
No requieren cebador.
No tienen la función de corregir
errores.
Sintetizan en sentido 3’
En procariotas hay un sólo un tipo
con múltiples subunidades.
ARN polimerasa

ARN polimerasa en aucariotas
En eucariotas hay 3 tipos de ARN-
polimerasa:
I sintetiza ARNr (el ARN de las
subunidades grandes de los
ribosomas)
II sintetiza ARNm (mensajero)
III sintetiza ARNt y el ARNr de la
subunidad pequeña de ribosomas

HOLOENZIMA =
5 subunidades
2 a (alfa): ensamblan el
enzima y promueven
interacciones
b (beta): actividad
catalítica
b’: se une al ADN
ω (omega): ensamblaje
y regulación expresión
 (sigma): se une al
promotor y posiciona a
la holoenzima en el sitio
de inicio
ARN polimerasa en procariotas
Curiosidad

Tan solo se
transcribe una de las
dos hebras de ADN.
Se la llama hebra
molde, sin sentido o
no codificante.
La otra hebra, la no
transcrita, es la
inactiva o codificante
ya que es idéntica al
ARN (salvo U por T).
ADN ARN
Idéntica al ARN,
(salvo U por T)

(5)’ CGCTATAGCG (3’)  cadena codificadora del
ADN (la secuencia de ARN es idéntica a esta
cadena, salvo por tener uracilo en vez de
timina. Por eso se la llama no transcrita, con
sentido o codificante)
(3’) GCGATATCGC (5’)  cadena molde del ADN.
(la secuencia de ARN es complementaria de
esta cadena, Por eso se la llama transcrita,
sin sentido o no codificante)
(5’) CGCUAUAGCG (3’)  transcrito de ARN
Orientación y nomenclatura de las cadenas
en relación a la transcripción
ADN ARN

¿Qué cadena de la doble hélice es la
codificadora?
Depende de cada gen, no es una
propiedad del cromosoma.
Siempre se transcribe en dirección 3’
ADN ARN

09/01/2019 10:44
80
EL PROCESO DE LA
TRANSCRIPCIÓN EN
PROCARIOTAS
1. INICIACIÓN
2. ELONGACIÓN
3. TERMINACIÓN

El promotor de un gen es la sección de
ADN que controla el inicio de la
transcripción de ese gen.
No pertenece al gen, solo indica su
inicio.
Es una secuencia específica de ADN,
generalmente TATA
Es a donde se une la ARN polimerasa.
La ARN pol, unida al promotor, abre la
doble hélice de ADN.
Inicio

Inicio
La ARN polimerasa avanza por el promotor
hasta llegar al primer nucleótido del gen y
comienza a transcribir.
La ARN polimerasa comienza a unir
ribonucleótidos trifosfato mediante
enlaces fosfodiéster sin necesidad de
cebador.
Una vez que se forma el primer
dinucleótido (con separación de un
pirofosfato y utilización de la energía
desprendida), acaba la etapa de iniciación.

Adición de sucesivos ribonucleótidos.
El sentido de lectura del ADN por la ARN
pol es siempre 3’  5’
Sentido de síntesis del ARN es siempre: 5’
 3’
Se sintetiza la cadena complementaria del
molde y la idéntica de la inactiva
Elongación

Elongación
La ARN polimerasa
reconoce a los ribo
nucleótidos trifosfato
entrantes.
La ARN polimerasa
cataliza la formación
del enlace fosfodiéster y
se separa un pirofosfato
(P-Pi)
Se aprovecha la energía
desprendida ya que es
anabolismo

Terminación
La terminación está señalizada por
ciertas secuencias del ADN que hacen
que la ARN polimerasa se detenga.
Estas secuencias forman un bucle al final
del ARN.
Así se favorece la
separación del ARN, el ADN y
la ARN polimerasa.
El ADN se espiraliza de
nuevo.

Terminación
En bacterias, con mucha
frecuencia, los ARN-m son
poligénicos o policistrónicos,
de manera que un solo ARN-m
contiene información para la
síntesis de varios polipéptidos
distintos.

09/01/2019 10:44
89
EL PROCESO DE LA
TRANSCRIPCIÓN EN
EUCARIOTAS
1. INICIO
2. ELONGACIÓN
3. TERMINACIÓN

Diferencias con procariotas
Existen varias diferencias con
procariotas:
Existen tres tipos de ARN-
polimerasa, como se ha visto.
Se necesitan factores de
transcripción (que son proteínas
que se unen al promotor) para que
se pueda unir a ellos la ARN-
polimerasa.

Los genes están interrumpidos por
fragmentos de ADN sin sentido por
lo que el ARN transcrito necesita
un proceso de maduración.
El ADN está enrollado a histonas
formando nucleosomas y tiene que
extenderse para transcribirse.
Los genes que se transcriben
continuamente, están
continuamente extendidos.
Diferencias con procariotas

ARN polimerasa
Existen tres tipos de ARN polimerasa
ARN polimerasa I, Sintetiza
subunidad grande de ribosomas
(rARN).
ARN polimerasa II, Sintetiza los
precursores de los mARN.
ARN polimerasa III, Sintetiza la
subunidad pequeña de ribosomas
(rARN) y tARN.

Inicio
En eucariotas se necesitan
toda una serie de factores
de transcripción que
ejercen de factores de
iniciación
Se unen a secuencias
concretas de ADN
(promotores) para
reconocer el sitio donde
ha de comenzar la
transcripción.

Inicio
Un factor de transcripción es una
proteína que regula la
transcripción, pero que no forma
parte de la ARN polimerasa ni del
ADN (a diferencia del promotor que
es un trozo de ADN de secuencia
concreta).
Para que se pueda unir el factor de
transcripción actúa una helicasa
que separa las hebras de ADN en la
secuencia del promotor (TATA).

Iniciación
Entonces ya se unen los factores
de transcripción permitiendo el
acceso de la ARN polimerasa II
(vamos a trancribir ARNm) al molde
de ADN.
La ARN polimerasa II tiene como
función establecer enlaces
fosfodiester entre ribonucleótidos
trifosfato.
Una vez que se forma el primer
enlace, acaba la etapa de iniciación
y comienza así la siguiente etapa

Elongación
La ARN polimerasa II cataliza la
elongación de cadena del ARNm.
Se van añadiendo los nucleótidos
trifosfato.
Para establecer los enlaces
fosfodiéster, se desprende un
pirofosfato (P-Pi) y se aprovecha la
energía desprendida.
Básicamente es igual que en
procariotas.

TERMINACIÓN
El ARNm que se
sintetiza es más largo
de lo necesario.
Hay señal de corte
(AAUAA).
Se corta 20
nucleótidos después
de dicha señal.
El ARN se separa del
ADN y de la ARN pol.
97

Procesos postrascripcionales
Adición del casquete CAP
Adición de cola de poli-A
Splicing
Traslado
Acoplamiento
Degradación

Adición del casquete CAP
El CAP es un ribonucleótido modificado
cuya base, guanina, está metilada. Se añade
al extremo 5' de la cadena del ARNm
transcrito mediante un enlace fosfodiéster.
Es necesario para el proceso normal de
traducción del ARNm, para mantener su
estabilidad y el acceso apropiado del
ribosoma.
CAP
metilo

Adición de cola poli-A
Secuencia larga de nucleótidos de
Adenina (100-200) que se añade al
extremo 3.
Su misión es proteger y facilitar el
viaje al citoplasma.

Splicing
En eucariotas el ADN tiene en cada gen
intrones y exones:
Los intrones no se traducen a proteína
(fragmentos sin sentido que
mencionamos antes).
Los exones sí se traducen.
Ambos se transcriben y aparecen
transcritos en el ARNm.
Antes de la traducción, es necesario
eliminar los intrones que no se van a
traducir.

Splicing
La ARN Ligasa
pega los trozos
(exones) tras la
retirada de los
intrones
Es el proceso de corte y empalme de
ARN.
Este proceso es muy común en
eucariotas, pudiéndose dar en cualquier
tipo de ARN aunque es más común en el
ARNm.

09/01/2019
(+1)
(-25)
Transcripción eucariotas

Transcripción:
Diferencias procariotas
eucariotas

ARNm primario o
ARNhn (heterogéneo
nuclear)
Transcripción procariotas vs
eucariotas

La transcripción y la traducción son
procesos simultáneos.
La transcripción y la traducción no
son procesos simultáneos
Transcripción procariotas vs
eucariotas
Procariotas Eucariotas
El ARNm es policistrónico: tiene información para más
de una proteína y transcribe más de un gen
El ARNm es monocistrónico: tiene información solo
para una proteína y solo transcribe un gen

Traducción
La traducción es la transferencia
de información de un lenguaje
(ácido nucleíco) a otro (proteína).
El proceso de traducción sucede
en el Citoplasma de la célula una
vez que el ARNm sale del núcleo
finalizada la transcripción.
Se produce en 3 etapas:
Iniciación, elongación y
terminación.

Traducción
Intervienen dos tipos de enzimas
fundamentales:
aminoacil-ARNt-sintetasas: unen los
aminoácidos con el correspondiente
ARNt. Hay 20 distintas, una para
cada aminoácido y su ARNt.
peptidil transferasa: es una ribozima
aminoacil transferasa que se encarga
de la formación de enlaces peptídicos
entre aminoácidos adyacentes. Es
parte del ARN de los ribosomas.

Código genético
Es el utilizado por los ribosomas para
descifrar el ARNm y transformar su
lenguaje (nucleótidos) en lenguaje de
proteínas (aminoácidos)
La combinación formada por un triplete
de tres bases (codón) del ARNm dice qué
aminoácido se tiene que incorporar a la
cadena polipeptídica en crecimiento.
Cada codón ha sido transcrito a partir
de un triplete de ADN al que se llama
codógeno.

Existe un triplete o codón de inicio
de síntesis que determina
Metionina (AUG) y tres tripletes o
codones de final de síntesis: UAA,
UAG, UGA.
Se dice que el código es degenerado
porque hay más de un triplete para
la mayoría de aminoácidos y hay
tripletes sin sentido (los de final de
síntesis)
Código genético

UNIVERSAL
Compartido por todos los organismos
conocidos incluso los virus.
El código ha tenido un solo origen
evolutivo.
Existen excepciones en las
mitocondrias y algunos protozoos.
A excepción de la metionina y el
triptófano, cada aminoácido está
codificado por más de un codón.
Esto es una ventaja ante las mutaciones.
DEGENERADO
Cada codón solo codifica a un
aminoácido.
SIN IMPERFECCIÓN
Los tripletes se disponen de
manera lineal y continua, sin
espacios entre ellos y sin
compartir bases nitrogenadas
CARECE DE SOLAPAMIENTO
Posibilidad de solapamiento
Met Gli Tre His Ala Fen Ala
Met Leu Leu Pro
Solapamiento
Codones de iniciación
Código genético

Relación tripletes
Codógeno ADN: ATC
Antiodón ARNt: AUC
Codón ARNm: UAG
Código genético
Aminoácido prot: AUC

1ª Base
2ª Base
3ª Base
UCC
UCA
UCG
UCU
Ser
Ventaja frente a
mutaciones

LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
ARN MENSAJEROAMINOÁCIDOS
ENZIMAS Y
ENERGÍA
SUBUNIDAD
PEQUEÑA
SUBUNIDAD
GRANDE
SITIO A
SITIO P
AMINOÁCIDO
POLIPÉPTIDO
Dondesesitúael
Tienen
dos
lugares
Formados por
RIBOSOMAS
Donde se unen los
Donde se une el
Donde se
une el
EXTREMO 3’
Tiene
dos
zonas
ARN DE
TRANSFERENCIA
Por donde
se une al
ANTICODÓN
AMINOACIL-ARNt
-SINTETASA
Como la
necesita
Traducción: necesidades

ARN transferente
El ARNt tiene cuatro brazos, tres de
ellos con un bucle que se enrolla en
hélice:
Brazo D por donde se une a la enzima
peptidil transferasa del ribosoma.
Esta enzima cataliza el enlace
peptídico entre los aminoácidos que
llegan.
Brazo TYC por el que se une al
ribosoma.

Brazo anticodón donde se encuentra
el triplete complementario del codón
del ARNm. De este triplete depende el
aminoácido que va a transportar el
ARNt y se le llama anticodón.
Brazo aceptor: es el que carece de
bucle y donde están los extremos 3’ y
5’ del ARN. En su extremo 3’, que es
el más largo, hay un triplete CCA a
donde se unirá el aminoácido
determinado por el anticodón.
ARN transferente

Unión al
ribosoma
Unión al codon complementario
del ARNm en el ribosoma
NOTA.- EXISTEN TANTOS ARNt como
aminoácidos, uno para cada uno, en total 20
clases de ARNt
ARN transferente
Sitio de unión del
aminoácido
Anticodón Unión a la
peptidil-
transferasa en
el ribosoma
Unión del aminoácido
Triplete de
unión:
siempre CCA
Brazo D Brazo TYC
Brazo D
Brazo TYC
Anticodón
Estructura terciaria del ARNt

ARN de transferencia
activado: cargado con el
aminoácido
correspondiente
ARN transferente

Ribosomas
Unión del
ARNt con la
cadena
polipeptídica
en formación
Unión del
ARNt que
llega con el
nuevo
aminoácido
E
Sitio que
ocupa el
ARNt que
está a
punto de
irse
Sitio E

Traducción
Activación de aminoácidos.
Iniciación.
Elongación.
Terminación

Activación de los aminoácidos
Consiste en la formación de aminoacil-
ARNt (aminoácido unido al ARNt).
Se requiere
una enzima Aminoacil-ARNt-sintetasa
ATP que desprende P-Pi y deja un
AMP unido al aminoácido
aprovechando la energía desprendida.
La energía liberada del ATP al liberar
los P-Pi, es la utilizada en la síntesis
del aminoacil-ARNt

El aminoácido se une al brazo aceptor
del ARNt, a un triplete que siempre es
CCA.
La enzima Aminoacil-ARNt-sintetasa es
específica de cada aminoácido.
El aminoácido queda unido al AMP y
sólo lo libera al unirse al ARNt.
Hay 20 ARNt distintos, uno para cada
aminoácido.
Activación de los aminoácidos

aa
aa
Aminoacil
ARNt
sintetasa
ATP aa AMP
PPi
AMP
Existen al menos 20 aminoacil-
ARNt-sintetasas, una para cada
aminoácido. Son enzimas muy
específicas
Activación de aminoácidos

+ +
+
Aminoacil ARNt -
sintetasa
Aminoácido
ARNtx
Aminoácil -ARNtx
La unión se realiza
en el extremo 3’
del ARNt
Activación de aminoácidos
Aminoacil ARNt -
sintetasa

Iniciación
Comienza cuando la subunidad
menor del ribosoma se une al ARNm.
Luego el primer ARNt se empareja
con el primer codón (AUG) del ARNm
llevando siempre el aminoácido
correspondiente (metionina).
Esta unión se hace en el sitio P del
ribosoma.
Ahora la subunidad ribosómica
mayor se une a la menor, y el ARNm
queda encerrado por ambas

ARNt
iniciador
Subunidad
menor
3’
5’
U
A C
5’
3’
A
U G
5’
3’
E
A
Metionina
5’
3’
GTP
GDP
Iniciación de la síntesis
Iniciación
P

Elongación
Llega un segundo ARNt con el
aminoácido correspondiente al
anticodón complementario del siguiente
codón y se sitúa en el sitio A del
ribosoma.
Se establece el enlace peptídico entre la
metionina y este segundo aminoácido.
Dicho enlace es catalizado por la peptidil
transferasa que es una de las enzimas
(ribozimas) que constituyen el ribosoma.

Elongación
Una vez unidos los aminoácidos, el
primer ARNt se suelta de la metionina,
quedando el nuevo ARNt con el
dipéptido en el sitio A
El ribosoma avanza un codón
(translocación ribosomal) y el ARNt con
el dipéptido pasa al sitio P.
El ARNt primero queda en el sitio E, de
donde se irá posteriormente.
El sitio A queda libre a la espera de otro
aminoacil-ARNt

Todo esto requiere energía que cede
un GTP.
Llega otro ARNt con su aminoácido al
sitio A.
Se establece el segundo enlace
peptídico.
De nuevo avanza el ribosoma un
codón
El ARNt anterior se va.
Y así sucesivamente hasta el final
Elongación

Anticod
ón
Complementar
iedad entre
codón
y anticodón
GTP
GDP
5’
3’ 3’
5’ 5’ 5’
3’
3’GTP
GDP
Enlace
peptídico
El aminoácido
se traslada al
otro ARNtARNt
Aminoácido
Se libera el ARNt
que ha cedido el
aminoácido
Elongación

Terminación
Al finalizar la secuencia, el ribosoma
se encuentra con codones de
terminación para los que no hay ARNt
(UAA, UAG, UGA).
Cuando se llega a estos codones, la
traducción se detiene.
La cadena polipeptídica (proteína) se
desprende.
Las subunidades ribosomales y el
ARNm se separan.

El codón de
finalización puede
ser UAA, UAG o UGA
Último
ARNt
Factor de
liberación
Polipéptido
libre
Separación del ARNm
y las subunidades
ribosómicas
3’
5’
3’
5’
Terminación

Microfotografía electrónica
(MET, falso color) de un
polirribosoma.
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.
Ribosoma
Proteína
en
formación
Poliribosomas o polisomas

Plegamiento de las proteínas.
Las proteínas según se van sintetizando,
se van plegando para adquirir las
estructuras tridimensionales propias de
cada una de ellas.
Estructura primaria.
Estructura secundaria.
Estructura terciaria.
Estructura cuaternaria.

Preparación de la proteína.
Después de la traducción hay
proteínas enzimáticas que ya son
activas.
Otras necesitan eliminar algunos
aminoácidos (generalmente se libera
la metionina o aminoácido iniciador)
Algunas tienen que unirse a
cofactores o coenzimas.

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