Este documento describe los procesos de replicación del ADN y síntesis de proteínas. La replicación del ADN es semiconservativa y bidireccional, utilizando cada hebra parental como molde. La síntesis de proteínas implica la transcripción del ADN en ARNm y la traducción del ARNm en proteínas por los ribosomas. Los codones del ARNm especifican los aminoácidos correspondientes a través del código genético universal.

1. REPLICACIÓN DEL
DNA Y SÍNTESIS
PROTEÍNAS
Mg. Vania Mallqui Brito

2. Características replicación
1. Semiconservativa:síntesis de las nuevas cadenas
utilizan cada hebra parental como molde
2. El DNA se replica de manera ordenada y secuencial
Bidireccional, simultaneo al
desenrrollamiento hebras, 5’ – 3’, adición de
nucleótidos, usando desoxirribonucleótidos 5
´trifosfatos (dNTP)) al extremo 3´OH en
dependencia del nucleótido correspondiente
según el apareamiento de bases con la cadena
molde.

3. 3. Proceso controlado: Las células antes de dividirse deben
duplicar su genoma y acoplado a la división celular. El control a dos
niveles:
• En la iniciación donde el DNA se replica en un momento
determinado.
• En el bloqueo de la reiniciación lo que impide que una vez iniciada
una ronda de replicación no comience otra.
4. Discontinuo
-Fragmentos
-Cadena líder 5’ – 3’,
avance horquilla
-Cadena retardada, por
fragmentos y en sentido DNA polimerasa (procariontes I, II, III)
contrario “Fragmentos
Okasaki” Protagonista replicación y poder
autrocorrector

4. Cambios en el DNA
•Errores en la replicación que escapen a la actividad correctora
•Lesiones ocurridas en el DNA por agentes mutagénicos.
•Recombinación (introduce la mayor taza de cambios).
Replicón
Contiene un origen donde comienza la replicación y un final donde
se detiene y contiene todos los elementos de control necesarios para
la replicación.
Procariontes un único replicón, eucariontes múltiples replicones

5. Etapas Replicación
1. Iniciación: reconocimiento origen replicación, acompañado
complejo proteínas “primosomas” (E. coli)
2. Alargamiento: síntesis DNA “replisoma” aparece asociado
horquilla replicación
3. Terminación: al final del replicón es necesaria una reacción de
unión y/o terminación.
DNA polimerasa, no inicia la
síntesis si no está presente un
cebador (primer) que provea el
extremo 3` OH libre que pueda
ser extendido por adición de
nucleótidos.

6. Replicación procariotas
Iniciación Características
Dna B Helicasa 5’-3’, componente esencial replicón Ori C,
activación Dna G
SSB Une al DNA simple (reensamblaje), función cooperativa,
protege ataque nucleasas
Dna C Actúa con Dna B
Dna G Actividad primasa (síntesis cebador), RNA polimerasa se
une primosoma, activada Dna B e inicia síntesis primer
Dna A ATP separa hebras doble hélice
RNA Actúa Dna A formación horquilla
polimerasa
Girasa Libera estrés torcional generada por el desenrollamiento
del DNA al introducir superenrollamientos.

7. Alargamiento
DNA polimerasa:
síntesis una nueva cadena
de DNA a partir de la hebra
molde, tanto en procariotas
como eucariotas, presenta
una actividad enzimática
múltiple, llamada replicasa.
DNA naciente siempre en sentido 5’→3’, el nucleótido que se
agrega une su a-fosfato al grupo 3’-OH libre de la cadena,
enlace entre las pentosas que componen los nucleótidos.

8. Replicación en E. coli
1. Proteínas iniciadoras reconocen y abren duplex forman “horquilla
replicadora” (Ori C)
2. Primasa ó RNA polimerasa enzima que inicia la síntesis de DNA.
Actúa en la forma de primosoma, unido a una DNA helicasa.
El producto se llama "primer" u oligonucleótido iniciador. Este
primer se sintetiza con la polaridad de 5' a 3' (proceso llamado
"priming") y debe quedar antiparalelo con el templado. En la horquilla
replicadora, ambas hebras son antiparalelas, un primer se sintetiza
desde el punto de bifurcación de la horquilla hacia abajo, y el otro
desde la base de ésta hacia arriba.

9. 3. La DNA polimerasa III continúa con la replicación del DNA hasta
que se termina el templado y se forma una nueva horquilla
replicadora.
4. Una de las hebras de la horquilla se replicará en forma continua
presentando la DNA pol. III una alta procesividad. Esta hebra
templado se llama hebra conductora.
La otra hebra se replicará forma discontinua, se requiere de la
síntesis de un nuevo primer.
Templado recibe el nombre de hebra retrasada y dará origen a los
fragmentos de Okazaki, una sola enzima DNA pol.III para replicar
la hebra retrasada completa.
El replisoma actúa con el primosoma.
Enzimas tipo DNA topoisomerasas mantienen la topología normal
del DNA.

10. 5.DNA pol.I , exonucleasa de 5’ a 3’ elimina los primers
6. La misma DNA pol. I con capacidad de polimerizar de 5’ a 3’
restituye con deoxinucleótidos la secuencia del primer; si se
incorpora una base incorrecta, esta es eliminada inmediatamente
por la polimerasa actividad exonucleasa (proceso es
autocorrector).
7. DNA ligasa une los fragmentos de Okasaki, producto de la
síntesis discontinua
Terminación
Tus: esta proteína promueve la detención
de la horquilla de replicación al proveer
una actividad contra-helicasa. (Terminus
Utilization Substance

11. REPLICACIÓN DNA- procariontes

12. INICIACIÓN

14. REPLICACIÓN DNA

15. Replicación DNA eucariontes
-Existen algunas diferencias, dada la mayor complejidad y tamaño del
genoma eucariótico.
-Debido a la existencia de múltiples replicones en el genoma
eucariótico existen tantos orígenes como replicones hay
-No existen rondas de replicación solapadas la división celular tiene
lugar una vez que el DNA se ha replicado, durante la fase S del ciclo
celular.
-Los fragmentos de Okazaki son mas cortos.
El control es mucho más complejo.
-Los cebadores están compuestos por RNA (aproximadamente 10
bases) y DNA (iDNA, aproximadamente 20-30 bases).

16. Enzimas
involucradas
en el proceso

17. Los genes y como trabajan
Archibald Garrod, 1902, primero en sugerir, la relación entre
enfermedad y metabolismo a través de su estudio de la alcaptonuria,
(elimina por la orina una gran cantidad de ácido homogentísico).
Razonó que individuos sanos el ácido homogentísico se debía
metabolizar a otros productos, razón por la cual no aparecía en orina.
Sospechó existencia de bloqueo en la vía metabólicas y propuso era
debido a "un error innato del metabolismo”.
Descubrió que la alcaptonuria se heredaba como recesivo.
George Beadle y Edward Tatum 30 – 40s , conexión entre genes y
metabolismo propusieron la hipótesis "un gen una enzima",premio
Nobel 1958.
Dado que un gen codifica para la producción de una proteína. "Un
gen una enzima" ha sido modificado a "un gen un polipéptido"

18. DOGMA
La información fluye (con la excepción de la transcripción reversa)
ADN ARN, proceso llamado TRANSCRIPCIÓN
PROTEÍNA por el proceso TRADUCCIÓN
Transcripción es el proceso de fabricación ARN usando el ADN
como molde.
Traducción es la construcción de una secuencia de aminoácidos
(polipéptido) con la información proporcionada por la molécula de
ARN.

20. (ARNm) es el molde para la construcción de la proteína.
(ARNr) se encuentra en el sitio donde se construye la proteína:
el ribosoma.
(ARNt) es el transportador que coloca el aminoácido apropiado
en el sitio correspondiente.
El ARN tiene una sola hebra, el ARNt puede formar una
estructura de forma de trébol debido a la complementariedad de
sus pares de bases.

21. La ARN polimerasa abre la parte del ADN a ser transcripta. Solo
una de las hebras del ADN (la hebra codificante ) se transcribe. Los
nucleótidos de ARN se encuentran disponibles en la región de la
cromatina (este proceso solo ocurre en la interfase) y se unen en un
proceso de síntesis similar al del ADN.

22. La síntesis proteica consta de 3 etapas:
iniciación, elongación y terminación
1.INICIACIÓN: RNA, ribosomas, factores iniciación IF-1, IF-2 y
IF-3. Unión RNAm a subunidad menor, mediada por IF-3 Codón
AUG y GUG, codones iniciación.
2. ELONGACIÓN: el segundo tRNA, determinado por la
secuencia, se une dependiendo de los factores de elongación. Se
produce una unión peptídica y el dipéptido queda en el sitio A, el
tRNA queda en P; ocurre la translocación, donde el tRNA solo
pasa al sitio A (el tRNA que sale puede ir a cargar otro
aminoácido) y el dipéptido al sitio P. Cada vez que ocurre esto se
libera GDP y factores de elongación, por lo que es un proceso
caro.
3. TERMINACIÓN aparece un codón sin sentido, se libera la
proteína y se separan las subunidades.

24. El Código Genético: Traducción del ARN en
proteína
-Astrónomo George Gamow señaló que el código que representa a
los aminoácidos debía consistir en grupos de al menos tres de las
cuatro bases del ADN
-los 20 aminoácidos están representados en el código genético por la
agrupación de tres letras (triplete).
- Si uno considera las posibilidades de arreglo de cuatro letras
agrupadas de a tres (43) resulta que tenemos 64 posibilidades de
palabras a codificar, o 64 posibles codones (secuencia de tres bases
en el ARNm que codifica para un aminoácido específico o una
secuencia de control).

25. El código genético consiste 61 codones para aminoácidos y 3
codones de terminación, que detienen el proceso de traducción. El
código genético es por lo tanto redundante, en el sentido que tiene
varios codones para un mismo aminoácido.
Por ejemplo, la glicina es codificada por los codones GGU, GGC,
GGA, y GGG. Si un codón muta por ejemplo de GGU a GGC, se
especifica el mismo aminoácido.

27. Síntesis Proteica
La regulación de los genes de los procariotas difiere a eucariotas.
Los promotores son secuencias de ADN que comienzan señales
para la transcripción del ARN. Los terminadores son señales de
detención. La molécula de ARNm puede tener de 500 a 10.000
nucleótidos.
*La subunidad liviana tiene el sitio para que se pegue el ARNm.
Tiene un rol crucial en la decodificación del ARN pues monitorea el
apareamiento de bases entre el codón del ARNm y el anticodón de
ARNt.
*La subunidad pesada tiene dos sitios para el ARNt. Cataliza la
formación de la unión peptídica.

28. *El ARNt forma de trébol y lleva el
aminoácido apropiado al ribosoma
cuando el codón lo "llama".
*En la parte terminal del brazo mas
largo del ARNt se encuentran tres
bases, el anticodón que son
complementarias con el codón.
*Existen 61 ARNt diferentes, cada
uno posee un sitio diferente para
pegar el aminoácido y un anticodón
diferente.
*Para el codón UUU, el codón
anticomplementario es AAA.

29. •La unión del aminoácido apropiado al ARNt esta controlado por
una enzima: la aminoacil-ARNt sintetasa.
•La energía para la unión del aminoácido al ARNt proviene de la
conversión de ATP a AMP (adenosín-monofosfato).
•La traducción es el proceso de convertir las secuencias del ARNm
en una secuencia de aminoácidos.

30. •El código de iniciación es AUG codifica para el aminoácido
metionina (Met). La traducción no ocurre si no está el codón
AUG, por lo tanto la metionina (formil-metionina, f-Met ) es
siempre el primer aminoácido de la cadena polipeptídica, y
frecuentemente se elimina al final del proceso.
•El complejo formado por ARNt/ARNm/subunidad ribosómica
pequeña es llamado "complejo de iniciación". La subunidad
grande se pega al complejo de iniciación. Luego de esta fase el
mensaje progresa durante la elongación de la cadena
polipeptídica.

31. •Un nuevo ARNt lleva otro aminoácido al sitio P vacío del
complejo ribosoma /ARNm y posteriormente se forma un
enlace peptídico con el aminoácido del sitio ocupado.
•El complejo se mueve a lo largo del ARNm hasta el
próximo triplete, liberando el sitio A
•Cuando el codón es un codón de terminación, un factor de
liberación se pega al sitio, parando la traducción y liberando
al complejo ribosómico del ARNm.

32. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

33. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

34. SÍNTESIS DE
PROTEÍNAS
A)PROCARIOTAS
B) EUCARIOTAS

35. INICIACIÓN
ELONGACIÓN

36. TERMINACIÓN