El documento describe el descubrimiento del flujo de la información genética desde el ADN hasta la síntesis de proteínas. Se detalla el proceso de transcripción del ADN en ARNm, y la traducción del ARNm en proteínas por los ribosomas. El código genético fue descifrado experimentalmente, determinándose que está formado por tripletes de nucleótidos (codones) que especifican los aminoácidos.

2. Experimento de Griffith (1928)
Primeras evidencias de que el ADN era el material hereditario.

3. Solamente cuando se eliminaba el ADN
no se producía transformación y el
ratón no moría.

4. Confirmación
experimental por
Hershey y Chase

5. Estructura del genoma y su expresión
En la década de 1940 Beadle y Tatum fueron los primeros en establecer la existencia de
una relación directa entre la molécula de ADN y la secuencia de aminoácidos de una
enzima, y propusieron la hipótesis de “un gen, una enzima”. Según esta hipótesis, un
gen contiene la información para que los aminoácidos se unan en un determinado orden
y formen una enzima.
Rayos X Se inducen mutaciones Las mutaciones
afectan a ciertas
enzimas
Placa de cultivo con Neurospora crassa
Como no todas las proteínas son enzimas, la expresión se transformó en:
“un gen, una cadena polipeptídica”

6. Organismos procariotas
• Un solo cromosoma circular
• Genes continuos
• Información adicional en plásmidos

7. Organismos eucariotas
ADN
• ADN en el núcleo
• La mayor parte del ADN no codifica proteínas
• Es más complejo que el genoma procariota debido a:
o Mayor cantidad de ADN
o Presencia de ADN repetitivo
o Genes fragmentados (exones e intrones)
o ADN asociado a proteínas (histonas)
o Parte se encuentra en mitocondrias y cloroplastos
(similar al genoma bacteriano)

9. Genoma mitocondrial

10. Flujo de la información genética
El ADN contiene
la información
Se necesita una molécula que
El ADN está lleve la información desde el
en el núcleo núcleo al citoplasma
Las proteínas se
forman en el
citoplasma
ARNm

11. Con todos los datos anteriores, se elabora el siguiente diagrama del flujo de la
información genética, también llamado,
DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
ARNt
ARNr
ADN ARNm Proteína
Transcripción Traducción
Replicación

12. El descubrimiento del mecanismo del flujo de información genética en algunos
virus, capaces de llevar la información en forma de ARN y gracias a enzimas
como la ARN replicasa y la transcriptasa inversa han hecho que se reformule el
dogma central de la biología molecular, quedando:
Transcripción
ADN ARN Proteína
Transcripción Traducción
inversa
Replicación Replicación

13. Transcripción
Para la síntesis de ARN se necesitan:
1. Cadena molde de ADN. Una de las dos cadenas de ADN hace de molde (se
transcribe). La otra, (cadena codificante) no.
2. Enzimas. Son ARN polimerasas (3 en procariotas y 5 en eucariotas)
En procariotas:
a. ARN polimerasa I. Formación de ARNr
b. ARN polimerasa II. Formación de ARNm
c. ARN polimerasa III. Formación de ARNt y un ARNr de pequeño tamaño
3. Ribonucleotidos trifosfatos de A, U, C y G (NTP)
Hay tres etapas: iniciación, elongación y finalización. Posteriormente, con el
ARNm ya formado se produce la maduración

15. Cadena Codificante
5’ ACG.CGT.TAA.CGT.ACG. AGT.CAA 3’
Cadena Molde
3’ TGC.GCA.ATT.GCA.TGC. TCA.GTT 5’
Cadena de RNA
5’ ACG.CGU.UAA.CGU.ACG.ACU.CAA 3’
La cadena resultante del RNAm tiene la misma secuencia que la cadena
codificante, pero sustituyendo las Timinas por Uracilos.

16. Iniciación
La ARN polimerasa reconoce un centro promotor
en el ADN (señal de inicio de la transcripción,
que indica cuál es la cadena molde)
La ARN polimerasa abre la doble cadena para
permitir la incorporación de ribonucleótidos (por
complementariedad de bases)
• A-U
• T-A
En el ARN no hay
• C-G
timina
• G-C

17. Elongación
• Adición de sucesivos ribonucleótidos. Unión por enlaces
ester, desprendiendo un pirofosfato (PP)
• Sentido de lectura ARN polimerasa. 3’ 5’
• Sentido de síntesis ARN polimerasa. 5’ 3’
• Se sintetiza la cadena complementaria.
• Adición de una caperuza (en eucariotas) formada por metil – guanosin-
fosfato.

18. Terminación
La ARN polimerasa reconoce señales de terminación en el ADN.
• Cierre de la burbuja de transcripción
• Separación del ARN polimerasa
Señal de terminación en PROCARIOTAS:
• Secuencias de unos 40 pares de bases que contienen una región
rica en GC seguida por una serie de 6 o más adeninas (A).
• Cuando se transcribe da lugar en el ARN a una secuencia rica en
pares GC seguida de 6 o más uracilos (U).
• La región rica en pares GC forma una estructura en forma de
horquilla seguido de uracilos y que actúa como señal para la
separación de la ARN polimerasa del ADN y terminación de la
transcripción.

21. Señal de terminación en EUCARIOTAS:
• La ARN polimerasa transcribe regiones
de ADN largas (más que la proteína)
• Un enzima encuentra una señal de
corte (AAUAAA) y corta el ARN
• La ARN polimerasa sigue
transcribiendo, pero el transcrito, ARN
sobrante, se degradará (no lleva
caperuza).
• Otro enzima poli-A-polimerasa añade
al extremo 3’ unos 200 nucleótidos de
adenina (cola poli A)

23. Maduración del ARN
En PROCARIOTAS
• Si el ARN formado es ARNm,
no hay maduración
• Si se trata de ARNr o ARNt,
hay un transcrito primario
que sufre un proceso de
'cortes y empalmes'.
• El ARNm de procariotas
puede originar varias
proteínas (policistrónico).

24. •ARNm monocistrónico: solo tiene un codón de inicio AUG, que es reconocido por
los ribosomas para iniciar la traducción, por lo que solo da lugar a una proteína. Se
dice que lleva la información de un único gen. Habitual en eucariotas.
•ARNm policistrónico: tiene varios codones de inicio AUG, por lo que da lugar a
varias proteínas. Se dice que lleva información de varios genes. Habitual en
procariotas

25. En EUCARIOTAS
• Los intrones (regiones no codificantes) son eliminados mediante procesos de
corte
• Los exones quedan unidos (intervienen ribozimas y ARN ligasas).
• Un transcrito primario puede sufrir
diferentes cortes y empalmes que originan
moléculas de ARNm distintas, con
información para diferentes proteínas.
• Cada ARNm origina una proteína
(monocistrónico).
• En los casos del ARNt y ARNr, los transcritos primarios elaborados por las ARN pol I
y III, también sufren un proceso de maduración que incluye la adquisición de su
correcta configuración espacial.

30. Descubrimiento del código genético
¿Cómo se pasa de una combinación de 4 letras (A,U,C y G) a los
20 aminoácidos que forman las proteínas?
Hipótesis de trabajo
• 1 nucleótido determina un aminoácido  solo se codifican cuatro
aminoácidos diferentes. NO ES VALIDA
• Dos nucleótidos codifican un aminoácido, las combinaciones
posibles son 42 = 16. Tendríamos solamente 16 dinucleótidos
diferentes. NO ES VALIDA
• Tres nucleótidos determinan un aminoácido. Las combinaciones
posibles son 43 = 64. Existen 64 tripletes diferentes. SI ES VALIDA

31. EXPERIMENTOS
UTILIZACIÓN DE HOMOPOLÍMEROS.
El uso de homopolímeros de una sola base nitrogenada servía para la síntesis
de una proteína formada por un solo aminoácido.
EXPERIMENTO DE NIRENBERG Y MATTHAEI.
ARN, incluso ajeno a un organismo (bacterias) era capaz de dirigir la síntesis de
proteínas en ese mismo organismo. Fabricando distintos tipos de ARN
sintéticos comprobaron que se podían sintetizar con 61 combinaciones los 20
aminoácidos y las otras tres combinaciones provocaban la terminación de la
síntesis.

32. Terminación
Iniciación

33. Características del código genético
1. El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos
(triplete) determinan un aminoácido.
2. El código genético nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes
especies codifica para el mismo aminoácido. La principal excepción a la
universalidad es el código genético mitocondrial.
3. El código genético es degenerado: existen más tripletes o codones que
aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar
codificado por más de un triplete (codones sinónimos)
4. No presenta imperfección: Ningún codón codifica más de un aminoácido
5. El código genético es no solapado o sin superposiciones: un nucleótido
solamente pertenece a un único triplete.
6. La lectura es "sin comas": el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de
forma continua "sin comas" o sin que existan espacios en blanco.

35. Proceso de traducción
• Requiere:
– Ribososmas
– ARNm
– Aminoácidos activados
– ARNt
– Enzimas y energía
– Factores de iniciación y terminación
• Localización: RIBOSOMAS
– Subunidad grande: se unen los aminoácidos
– Subunidad pequeña: se une al ARNm
E P A Sitio A : aminoácido
Sitio P : péptido en formación
Subunidad del ribosoma
Sito E : ARNt descargado

36. Ribosoma procariota (70s)
Ribosoma eucariota (80s)

37. ARN de transferencia
• Transportan los aminoácidos.
• 20 ARNt diferentes.
• Partes importantes:
– Anticodón: especificidad con el
aminoácido.
– Extremo 3’ : unión al
aminoácido.

38. Activación de los aminoácidos
• Es la unión del aminoácido con el ARNt específico, con gasto de ATP
• Enzimas: aminoacil-ARNt-sintetasa (hay, al menos, 20 aminoacil-ARNt-
sintetasas distintas.
aa1 + ARN-t1 + ATP → ARN-t1-aa1 + AMP + PPi

40. Inicio de la traducción
• Unión de la subunidad pequeña y el ARNm (cerca del codón iniciador)
• Llegada del primer ARNt al sitio P
• En procariotas lleva N-formilmetionina
• En Eucariotas lleva metionina
• Unión de la subunidad grande del ribosoma

41. En la iniciación de la cadena
polipeptídica
intervienen, además del
primer ARN-t, o ARN-t
iniciador y las subunidades
ribosomales, el ARN-
m, enzimas, los factores de
iniciación IF1, IF2 e IF3 y
una fuente de energía
como GTP.

42. Elongación de la cadena proteica
Tiene lugar por la formación de enlaces péptídicos entre los aminoácidos
sucesivos.
Intervienen: el peptidil-ARN-t, los aminoacil-ARN-t, ribosomas, ARN-
m, enzimas, factores proteicos de elongación EF-Tu, EF-Ts y EF-G y fuentes de
energía como GTP.

43. 1. Un segundo aminoacil ARNt llega al sitio A
2. Formación del enlace peptídico entre los dos aminoácidos (peptidil transferasa)
3. Translocación del ribosoma (desplazamiento sobre el ARNm en sentido 5’ 3’)
4. Salida del primer ARNt (sin aminoácido)
5. Entrada de un tercer aminoacil ARNt al sitio A
6. …..
El proceso consume GTP

45. Terminación de la cadena proteíca
• Los ribosomas avanzan a lo largo del ARN-m y
encuentran algún triplete STOP: UAA, UAG y UGA.
• Intervienen unos factores proteicos de terminación.
• No hay ningún ARN-t que reconozca a los tripletes de
terminación. Los factores de terminación o liberación
son los que reconocen los codones de STOP.
• Cuando el último peptidil-ARN-t está en el sitio P los
factores de terminación entran en el sitio A.
• El polipéptido se libera de la sede P, se disocian las
dos subunidades del ribosoma y se libera el ARN-t
que estaba en la sede P. Esta reacción de terminación
se lleva a cabo mediante la hidrólisis de GTP.

47. Un mismo ARNm puede ser leído por varios ribosomas al mismo tiempo,
generando muchas copias de la misma proteína rapidamente.
En procariotas, la traducción es simultanea a la transcripción (no hay separación
física entre ambos procesos como en los eucariotas)

48. http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf
Proceso de traducción de proteínas
Comparación de la traducción entre procariotas y eucariotas:
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/bio25.swf

49. Regulación de la expresión génica en procariotas
Principio de economía: solo se sintetiza lo que se necesita en cada momento.
Modelo del operón (Jacob y Monod, 1961)
Esta formado por:
• Genes estructurales (cistrones)
• Promotor..
• Operador.
• Gen regulador.
• Proteína reguladora.
• Inductor.

50. Características diferenciales del operón:
• Conjunto de genes estructurales (cistrones), cuya expresión genética depende de
otras secuencias de ADN a las que está asociado y que codifican para distintas
enzimas de una misma vía metabólica.
• Se expresan de forma coordinada (están funcionalmente relacionados).
Las secuencias de ADN asociadas a los cistrones, en el operón, son las siguientes:
1. Promotor: Nucleótidos situados antes del punto de inicio de la síntesis de ARNm.
2. Operador: Secuencia próxima a los genes estructurales y solapada al promotor.
Permite o no la acción transcriptora de la ARN pol. Puede ser bloqueada por una
'proteína represora' (represor).
3. Regulador: Secuencia que puede estar más distante de los cistrones.
Determina la síntesis de un represor.
Genes estructurales (cistrones)
Promotor
Regulador Operador
1 2 3
OPERON

51. El operón Lactosa
Este operón regula la síntesis de las tres enzimas que controlan la
degradación de la lactosa (galactosidasa, permeasa y transacetilasa).
En ausencia de lactosa:
• El gen regulador se transcribe y se sintetiza la proteína represora.
• El represor se une al operador y la ARN pol no puede acceder al promotor.
• La transcripción de los genes estructurales queda bloqueada (represión).

52. En presencia de lactosa:
• La lactosa actúa como agente 'inductor' capaz de unirse al represor.
• El represor sufre un cambio conformacional y no puede unirse al operador.
• El operador no queda bloqueado Se inicia la transcripción de los genes
estructurales (inducción).

54. OPERÓN 'HIS'
Este operón regula la síntesis de otro complejo enzimático, dependiendo de la mayor
o menor concentración de un producto biosintético final (la histidina).
1) Ante un exceso de histidina:
-El excedente de histidina actúa como un agente 'correpresor' capaz de unirse a la
proteína represora (inactiva en principio), activándola.
-Se forma un complejo histidina-
represor que bloquea al operador,
impidiendo que la ARN pol acceda
al promotor.
-Como consecuencia, no tiene
lugar la transcripción de los
cistrones (represión) y no se
elabora el complejo enzimático
correspondiente.

55. 2) Ante la disminución de la histidina:
-El represor se sintetiza en forma inactiva.
-Por tanto, no bloquea al operador.
-Como consecuencia, la ARN pol puede actuar sobre el promotor específico para
iniciar la síntesis de ARNm y la posterior elaboración del sistema enzimático
(inducción).

56. Regulación de la expresión génica en eucariotas
• Todas las células de un organismo eucariota proceden del mismo
cigoto
• El proceso de diferenciación que sufren se debe a un mecanismo
de expresión génica diferencial.
• La regulación de este mecanismo se realiza en varios momentos;
antes, durante y después de la transcripción

57. Regulación antes de la transcripción
• Está relacionada con la condensación de la cromatina.
• Los genes situados en la heterocromatina no se expresan (los enzimas no
pueden acceder a ellos debido a la compactación)
Controles transcripcionales
Existen proteínas llamadas factores de transcripción específicos que se unen a
secuencias cercanas al promotor y pueden facilitar o inhibir la transcripción.
Controles postranscripcionales
Existen varios mecanismos después de la transcripción:
1. Corte y empalme alternativo del ARN
2. Degradación del ARNm
3. Procesamiento después de la traducción.

58. Adición de la caperuza y cola poli A:
http://www.youtube.com/watch?feature=play
er_embedded&v=eM_8NUUg9YQ
http://www.youtube.com/watch?feature=play
er_embedded&v=6ojQYMC7_2A
Maduración del ARN
Proceso de transcipción y traducción
http://www.elmundo.es/especiales/2003/02/s
alud/genetica/descifrar_la_vida.html
Operon Lactosa
http://biomodel.uah.es/biomodel-
misc/anim/transcr/operon-lac.webm