La transcripción del ADN y la traducción del ARNm son procesos clave en la expresión génica. La transcripción implica la síntesis de ARN a partir de moldes de ADN e involucra 5 etapas: pre-iniciación, iniciación, disgregación del promotor, elongación y terminación. La traducción del ARNm implica la síntesis de proteínas guiada por el código genético en el ARNm a través de 3 etapas: iniciación, elongación y terminación.

1. EXPOSICION DE BIOLOGIA
TEMA:
TRANSCRIPCION DEL ADN Y
TRADUCCION DEL ARNm
EXPOSITOR:
GEORGE VARGAS MACIAS

3. Transcripción del ADN
La transcripción es el proceso por el cual se sintetiza un ARN
usando como molde al ADN. Muchos tipos de ARN pueden ser
sintetizados así por la enzima ARN polimerasa, los diferentes
tipos de ARN, que serán luego traducidos a una cadena
polipeptídica.
La síntesis se produce por la unión entre sí de los nucleótidos A
U C G que se alinean de acuerdo con el ordenamiento marcado
por los nucleótidos complementarios presentes en el ADN. Esto
determina que las bases se apareen respectivamente. La unión
entre dos nucleótidos consecutivos lleva el nombre deUNIÓN
FOSFODIÉSTER
A
U
C
G
ARN
T
A
G
C
ADN

4. Transcripción del ADN

5. Etapas de la Transcripción
Clásicamente se divide el proceso de la transcripción
en 3 etapas principales (iniciación, elongación y
terminación), pero realmente se pueden diferenciar 5
etapas :
Pre iniciación.
Iniciación.
Disgregación del promotor.
Elongación.
Terminación.

6. Pre-Iniciación
Antes del inicio de la transcripción se necesita toda una serie
de factores de transcripción que ejercen los factores de iniciación.
Estos se unen a secuencias específicas de ADN para reconocer el sitio
donde la transcripción ha de comenzar y se sintetice el ARN cebador.
Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan los complejos de
transcripción se llama promotor. Los promotores se localizan en los
extremos 5'-terminales de los genes, antes del comienzo del gen, y a
ellos se unen los factores de transcripción mediante fuerzas de Van
der Waals y enlaces de hidrógeno. Los promotores tienen secuencias
reguladoras definidas, muy conservadas en cada especie, donde las
más conocidas son la caja TATA y la caja TTGACA. La formación del
complejo de transcripción se realiza sobre el promotor TATA, allí se
forma el núcleo del complejo de iniciación. Sobre la caja TATA se fija
una proteína de unión (TBP) junto con el factor de transcripción TF (TF
proviene del inglés: transcription factor). Después, a ellos se unen
otros factores de transcripción específicos. Todo ello forma un
complejo que se llama complejo de preiniciación cerrado o PIC.
Cuando la estructura se abre por mediación del factor de transcripción,
da comienzo la iniciación y al complejo abierto(por su
acción helicasa dependiente de ATP).

7. Iniciación
Primero, una Helicasa separa las hebras de ADN en estas
denominadas cajas TATA, ya que entre adenina y timina se
establecen dos enlaces de hidrógeno, mientras que entre
citosina y guanina se forman tres. Posteriormente se unen los
factores y las proteínas de transcripción permitiendo, de esta
manera, el acceso de la ARN polimerasa al molde de ADN de
cadena simple, siendo esta la ultima en posicionarse. Aunque la
búsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rápida, la
formación de la burbuja de transcripción o apertura del ADN es
muy lenta. La burbuja de transcripción es una apertura de ADN
desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a
sintetizarse el ARN cebador. La burbuja de transcripción se
llama complejo abierto. La ARN polimerasa es una enzima
formada por 5 subunidades que tiene como función la unión
de ribo nucleótidos trifosfato. Cuando se forma el complejo
abierto, la ARN polimerasa comienza a unir ribo nucleótidos
mediante enlaces fosfodiéster, y una vez que se forma el primer
enlace fosfodiéster, acaba la etapa de iniciación y comienza así
la siguiente etapa.

8. Disgregación del promotor
Una vez sintetizado el primer enlace fosfodiéster, se debe
deshacer el complejo del promotor para que quede limpio para
volver a funcionar de nuevo. Durante esta fase hay una
tendencia a desprenderse el transcrito inicial de ARN y producir
transcritos truncados, dando lugar a una iniciación abortada,
común tanto en procariontes como eucariontes. Una vez que la
cadena transcrita alcanza una longitud de unos 23 nucleótidos,
el complejo ya no se desliza y da lugar a la siguiente fase, la
elongación.

9. Elongación
La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN.
Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la
cadena de ADN, y para que se formen correctamente los
enlaces de hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del
molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce
a los ribo nucleótidos trifosfato entrantes. Cuando el nucleótido
entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la
ARN polimerasa cataliza la formación del enlace
fosfodiéster que corresponde. A esto se le llama elongación.

10. Terminación
Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha
separado completamente del ADN (que recupera su forma
original) y también de la ARN polimerasa, terminando la
transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la
transcripción, porque justo cuando el complejo de transcripción
se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez
que la elongación se ha completado. La terminación está
señalizada por la información contenida en sitios de la
secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la
ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias
especiales del ADN. Estas secuencias son ricas
en guanina y citosina, situadas en el extremo de los genes,
seguidas de secuencias ricas en timina, formando secuencias
palindrómicas, que cuando se transcriben el ARN recién
sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza
el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN
polimerasa, renaturalizándose la burbuja de transcripción.

12. Traducción del ARNm
Los ARNm son traducidos a proteínas por intermedio
de distintos ARNt, cada uno especifico para uno de
los 20 tipos de aminoácidos presentes en el citosol,
el trabajo de los ARNt consiste en tomar los
aminoácidos correctos y conducirlos a las posiciones
adecuadas, marcadas por los nucleótidos del ARNm.
La síntesis proteica tiene lugar en el seno de los
ribosomas, y comienza con la unión entre sí de dos
monómeros (aminoácidos)

13. Traducción del ARNm
El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de
proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los
aminoácidos.

15. Traducción del ARNm
La clave de la traducción
reside en el código genético
compuesto
por
múltiples
combinaciones
de
tres
nucleótidos consecutivos en el
ARNm, cada unidad de tres
nucleótidos constituye un
codón, existen en total 64
combinaciones, de las cuales
3 señalan el cese de la
traducción.
Resta agregar que el número
de codones en el ARNm
determina la longitud de la
proteína.

16. Traducción del ARNm
Los intermediarios entre los
codones del ARNm y los
aminoácidos son los ARNt,
cuyas moléculas hacen que se
liguen
a
los
codones
adecuados,
este
dominio
consta de una combinación de
tres
nucleótidos
llamado
anticodón.
El codón de iniciación va a
hacer el triplete AUG mientras
que un codón de terminación
es el UAA
Los aminoácidos se ligan por
medio de uniones peptídicas

17. Etapas de la Síntesis
Proteica
En la Síntesis Proteica se distinguen
tres etapas:
- Iniciación
- Elongación
- Terminación

18. Iniciación
Esta etapa es regulada por la
presencia de ciertas proteínas
denominadas factores de
iniciación(IF) el Factor IF3
adosa al extremo 5´ del
ARNm a una de las caras de
la Subunidad menor del
Ribosoma, esta subunidad
tras deslizarse por el ARNm
unos cuantos nucleótidos
ayuda al anticodón UAC a
localizar al codón AUG de
iniciación.
La etapa de iniciación culmina
al combinarse la subunidad
mayor con la subunidad
menor
para
formar
un
ribosoma completo entre las
dos
unidades
quedan
encerrados los dos primeros
codones.

19. Elongación
La elongación comienza cuando el fmet-ARNt(anticodón)
entra en el sitio P, causando un cambio de conformación que
abre el sitio A para que el nuevo aminoacil-ARNt se acople.
Entre tanto fuera del Ribosoma, esperando para ingresar se
encuentra el tercer codón de ARNm al que se ligará el
correspondiente aminoacil, esta reacción es mediada por un
factor de elongación y consume energía que es aportada por
una molécula de GTP, el corrimiento del ARNm hace que el
codon de iniciación sea desalojado del sitio P, el segundo
codón se mude del Sitio A al P y el tercer codón ingrese al
sitio A vacante, logicamente el corrimiento de los codones va
a despalazar a los respectivos ARNt

21. Terminación
La síntesis proteica culmina
cuando
el
ribosoma
es
alcanzado por el codón de
terminación (UAA,
UGA o
UAG) lo cual deja al sitio A
vacío aunque pronto es
ocupado por un factor de
terminación (TF).
Ante la ausencia del aminoacil
el polipéptido del peptidil
situado en el sitio P se desliga
del ARNt y se une para formar
su carboxilo libre a una
molécula de H2O, ello hace
que el polipéptido (proteína) se
independice del ARNm y
entonces
se
libere
del

22. Terminación
Las subunidades 40s y 60s del
ribosoma se separan y pasan
al citosol donde integran un
fondo común que abastece de
subunidades ribosómicas al
sistema
para
continuar
formando ribosomas y con ello
nuevas cadenas proteícas.