bases quimicas de la herencia biologia enf 2012 prof. acosta

BASES QUIMICAS BASES QUIMICAS DE LA HERENCIADE LA HERENCIA

Prof. Biólogo Oscar Acosta C.

BIOLOGIABIOLOGIAENFERMERIA, 2012-IENFERMERIA, 2012-I

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, Decana de América)

Facultad de Medicina “San Fernando”Departamento Académico de Ciencias Dinámicas

Sección Bioquímica y Biología Molecular

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

Flujo de la información genética:

Replicación Transcripción Traducción

ACIDOS NUCLEICOS:ARN Y ADN

ARN mensajero

• Copia de una parte del ADN• Información utilizada por los ribosomas

para unir los aa en el orden adecuado y formar una proteína concreta.

• Vida muy corta.• 3-5% del ARN celular.

EL ARN

ARN ribosómico

Forma parte de los ribosomas (junto con un conjunto de proteínas básicas).

También se denomina ARN estructural.Participa en el proceso de unión de los aa

para sintetizar las proteínas.80-85% del ARN celular total

RIBOSOMA

Ribosoma: rRNA + proteinas

organizados en dos subunidades

RIBOSOMA

Subunidad grande de ribosoma de bacteria. Se muestra la proteína L1.

Estructura del rRNA de 23S. Se distinguen 6 dominios

ARN transferente• Transporta los aa

hasta los ribosomas.

• Cada molécula de ARNt transporta un aa específico.

• 10% ARN celular.• Forma: 4 brazos,

3 con bucles en los extremos, en el otro extremo 3’

extremo 5’

RNA DE TRANSFERENCIA

Estructura tridimensional del tRNA

El anticodon es un triplete complementario al codon

PROCARIOTAS• El cromosoma de una bacteria consta de

un DNA superenrollado que forma un complejo con un centro proteico, al que se une en al menos 40 lugares, también se le llama NUCLEOIDE.

EL ADN

NUCLEOIDE

EUCARIOTAS• CROMATINA• NUCLEOSOMAS• HISTONAS (difieren en cuanto a las

modificaciones químicas: fosforilación, acetilaión, metilación, ubiquinación y ADP-ribosilación).

EL ADN

* Para dividirse y distribuir el material genético en las células hijas, el ADN se organiza en cromosomas.

* El número, la forma de la los cromosomas es constante para cada especie

* El ser humano normal tiene 46 cromosomas.

* Alteraciones en el númeroy/o en la estructura de los cromosomas producensíndromes o enfermedades.

REPLICACION DEL ADN

REPLICACION DEL DNA

Características de la Replicación del DNA

•  Es semiconservativa. •Es bidireccional • La replicación avanza adicionando mononucleótidos en dirección 5' → 3‘. • Es semidiscontinua. •El proceso de duplicación del DNA es controlado enzimaticamente, asegurando así una alta fidelidad en la información que contiene la copia.

•Las enzimas que participan en el proceso de replicación son: *DNA polimerasa, participa en replicacion y reparación del DNA. *Topoisomerasas, desenrollan al DNA.*Helicasas, separan las dos hebras del DNA para que cada una actúe como molde.*Primasas, sintetizan al RNA cebador usando como molde una hebra del DNA. *Nucleasas, rompen una de las hélices, dando lugar a un origen de replicación, reparan lesiones del DNA. *Ligasas, unen fragmentos de DNA adyacentes a través de enlaces fosfodiester.

Características de la Replicación del DNA

REPLICACION DEL DNA

REPLICACION DEL DNA

REPLICACION DEL ADN

Replicacion cromosoma eucariotico

REGULACION DE LA REPLICACION DEL DNA

• Los eucariotas tienen mas orígenes de replicación.• Utilizan el “factor licencia” , una proteína que no permite

que se acumule la replicación en exceso.• En levaduras un complejo de 6 proteínas forman el

“complejo de reconocimiento de origen” ORC; este marca el origen de replicación y permanece unido durante todo el ciclo celular.

• Unión a ORC de proteínas inestables CDC/18 y CDT1 que facilitan la fijación de MCM2, MCM3 y MCM5, se forma asi el complejo de prerreplicación y recibe la licencia para entrar en la fase S del ciclo celular.

TRANSCRIPCION.CODIGO GENETICO

TRANSCRIPCION

El DNA es transcrito por la enzima RNApolimerasa que se desplaza en sentido 3´-5´.

El RNA transcrito es una copia de hebra simple, complementaria a una de las dos hebras del DNA

Tipos de RNA: mensajero, de transferencia, ribosomal

TRANSCRIPCION

Después de la transcripción, los eucariotes llevan a cabo el empalme del RNA para

formar el mRNA

TRANSCRIPCIÓN : PASO PREVIO A

LA SINTESIS DE PROTEINAS

(Ejemplo en Eucariotes)

Región codificadora del gen

Promotor E1 I1 E2 I2 E3 Terminador

ADN

ARNmprecursor

ARNmmaduro

AAAAAA

AAAAAAAUG UAG

AUG UAG

ATCTAC

Cabeza

Cabeza E1 I1 E2 I2 E3 cola

cola

Maduración del ARNm (Visión de conjunto).

T A C G A A C C G T T G C A C A T C

A U G C U U G G C A A C G U G

Transcripción:

1- Iniciación: Una ARN‑polimerasa comienza la síntesis del precursor del ARN a partir de unas señales de iniciación "secuencias de consenso " que se encuentran en el ADN.

ARNpolimerasa

T A C G A A C C G T T G C A C A T C

A U G C U U G G C A A C G U G

Transcripción:

2. Alargamiento: La síntesis de la cadena continúa en dirección 5'3'. Después de 30 nucleótidos se le añade al ARN una cabeza (caperuza o líder) de metil‑GTP en el extremo 5‘ con función protectora.

m-GTP

ARNpolimerasa

A U G C U C G U G

Transcripción:

3- Finalización: Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región terminadora del gen finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poliA‑polimerasa añade una serie de nucleótidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado ahora ARNm precursor, se libera.

m-GTP

poliA-polimerasa

U A G A A A A A

ARNm precursor

ARNmprecursor

AAAAAAAUG UAG

cola

4. Maduración (cont.): El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la información que contiene sea traducida y se sintetice la correspondiente molécula proteica. En el proceso de maduración un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones y las ARN‑ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro.

ARNmmaduro

Cabeza

Ejemplo:

Ovoalbúmina

TRADUCCION. SINTESIS DE PROTEINAS

TRADUCCION

Met

1er aminoácido

ARNtAnticodón

Codón

ARNm

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

U A C

Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el ARNm se desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les une entonces el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met).

5’ 3’

U G C U U A C G A U A G

(i)

Met

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A AU A C

Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln se le llama región aminoacil (A).

5’ 3’

Gln

G U UU G C U U A C G A U A G

(i)

ARNmAAAAAAAAAAA

P A

A U G C A AU A C

Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la metionina (Met) y el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln).

5’

Gln-Met

G U UU G C U U A C G A U A G

3’

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.

5’

U A C

Gln-Met

G U UU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa3

5’ 3’

Gln-Met

G U UU G CU G C U U A C G A U A G

ARNm

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys).

5’

Gln-Met

G U UU G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys).

5’

G U UU G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu).

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

G U U

A C G

Cys-Gln-Met(i)

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARN t3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma.

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina.

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

A A U

Leu

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A).

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

A A U

Leu

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación del ARNt de la leucina. El ARNm se desplaza a la 5ª posición

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm 3’

A C G

A A U

Leu-Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XII: Entrada del ARNt de la leucina, el 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg).

5’

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm 3’

A A U

Leu-Cys-Gln-Met

G C U

Arg

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop.

5’

U G C U U A C G A U A G

ARNm 3’

A A U

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

G C U

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A5’

U G C U U A C G A U A G

ARNm 3’

A A U

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

G C U

Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm.

AAAAAAAAAAA

Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del citoplasma.

5’

ARNm

3’

A U G C A A U G C U U A C G A U A G

(i)

mRNA → proteínaLa decodificación de la información contenida en el La decodificación de la información contenida en el

mRNA esta basada en el código genéticomRNA esta basada en el código genético