biosíntesis de Ácidos nucleicos y proteínas
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Bienvenidos Kinesiología y Fisiatría
UNLaM Bioquímica 2021
Plantel docente:
Dr. Labonia , Néstor
Lic. Alvarez , Susana
Lic. Audia , Gustavo
Lic. Lusin , Aldana
Lic. Moriones, Virginia
Bioq. Pierantoni , Cristina
Lic. Portillo , Florencia
Lic. Sburlati , Laura
#nosquedamosencasa
Replicación,
transcripción y
biosíntesis de proteínas
Cátedra de Bioquímica, Lic. en Kinesiología y Fisiatría
UNLaM 2021
Dogma central de la Biología
Molecular
Watson y Crick, fueron
quienes descubrieron la
estructura de doble hélice
del modelo de ADN en
1953.
El GEN EUCARIOTA
• Un gen es la unidad básica de la
herencia, y porta la información
genética necesaria para la síntesis de
una proteína (genes codificantes) o de un ARN no codificante (genes de ARN).
• Un gen tiene un lugar especifico dentro
del cromosoma “locus”.
• En el humano hay aproximadamente
30.000 genes, estos solo representan el
10% del material genético.
• Estos 30.000 genes codifican para 100.000
proteínas distintas.
surco mayor
surco
menor
Repasando los Ácidos nucleicos…….
Empaquetamiento de ADN
Existen 46 cromosomas en las células
somáticas del humano, a excepción de
células germinales (mitad del material
genético)
En los glóbulos rojos hay ausencia de
material genético.
Grado de empaquetamiento:
numero de células 1013 X 1.7 m
Núcleo celular
Replicación del ADN EUCARIOTA La replicación es
SEMICONSERVADORA. Se
realiza en la fase S del
ciclo celular.
El ciclo celular está
regulado por agentes
externos, por ejemplo:
factores de crecimiento.
Se separan las cadenas
del ADN, cada hebra
sirve de guía para la
síntesis del nueva cadena
complementaria.
Hay un SITIO DE ORIGEN
(secuencia de bases) que
sirven de señal para
comenzar la replicación.
Replicación del ADN EUCARIOTA
Helicasa: desenrolla las
hebras del ADN.
Topoisomerasa: corta las
hebras de ADN en los
sitios de tensiones que se
generan en las horquillas
de replicación.
ADN polimerasa: sintetiza
la nueva cadena en
sentido 5`a 3`. Utiliza
nucleótidos trifosforados.
Una hebra se llamará líder o
adelantada y la otra no puede
sintetizarse en forma continua, se
sintetiza en tozos y se le llama
cadena retardada o rezagada.
Transcripción: elementos necesarios,
secuencia de reconocimiento
• Estímulos del ambiente
generan la producción y/o
activación de factores de transcripción capacitados
para actuar a nivel nuclear.
• Por ej. Hormonas tiroideas; Vitamina A (elementos
respuestas); citoquinas, etc.
Transcripción de ADN
ARN ribosómicos (28S;18S; 5.8S) junto a
proteínas forman los ribosomas. Son
sintetizados por la ARN polimerasa I. Los
ARN ribosómicos 5S son sintetizados por
la ARN polimerasa III.
ARN mensajero (miles), son sintetizados
por la ARN polimerasa II.
ARN de transferencia (31 tipos), son
sintetizados por la ARN polimerasa III.
ARNs necesarios para la síntesis
proteica:
Transcripción
Todas las ARN polimerasas utilizan de molde al ADN, lo desenrollan
y toma como patrón una hebra.
La hebra molde del ADN sobre la cual se ensambla el ARN
complementario es llamada ANTISENTIDO o NO CODIFICANTE.
Utilizan nucleótidos TRI-FOSFORADOS.
Realiza la síntesis del ARN en sentido 5´a 3´.
Existen sitios PROMOTORES que indican donde iniciar la síntesis. Son
secuencias de nucleótidos del ADN. También existen secuencias
de terminación
Estructura de los ribosomas
Estructura de los ribosomas Los Ribosomas de organismos eucariotas están formados por dos
partículas:
La mayor (de 60S) formada por: ARN de 5S, 5,8S y 28S y unas 45
proteínas diferentes.
La menor (de 40S) compuesta por ARN de 18S y unas 30
proteínas.
La acción de la ARN polimerasa I (y la ARN pol III)sintetiza las
cadenas de ARN precursor, que luego sufrirán cortes, para
generar los ARN ribosomales maduros.
ARN de transferencia
ARN de transferencia
Participa en la síntesis de proteínas llevando los
aminoácidos desde el citosol hasta el sitio de ensamble.
El ANTICODÓN de cada ARNt es el responsable de la
especificidad del aminoácido.
El extremo 3´ (CCA): BRAZO ACEPTOR. es el sitio de
unión para el aminoácido. Se une por enlace tipo
ESTER entre el carboxilo del aa y el hidroxilo de la ribosa
3´.
Biosíntesis de ARN mensajero Los ARNm son sintetizados por la ARN polimerasa II. Los ARN
transcriptos « precursor » sufren varias modificaciones en el
nucleoplasma, hasta llegar al ARNm « maduro », cuya molécula es
utilizada de guía durante la síntesis proteica.
PROMOTORES: son tres sitios, uno de ellos en posición -25 con respecto
al sitio de iniciación, es la CAJA TATA, formada por restos de T y A.
Otras están aproximadamente en -40 y -110, son las CAJAS CAAT y
CG.
A estos se unen factores de transcripción, son proteínas que
interactúan con la ARN polimerasa, son esenciales para que la síntesis
del ARNm comience en el lugar correcto.
Caja TATA, Caja
CAAT y GC
Biosíntesis de ARN mensajero
Capuchón 5´: 7-metil guanosina
trifosfato.
Sirve de reconocimiento en el extremo 5´para proteger de fosfatasas y
exonucleasas. También para reconocer
dónde iniciar la traducción.
Cola de poliA: en el extremo 3’ se
agregan de 100 a 200 nucleótidos
de adenina. Otorga estabilidad al
ARNm. Splicing (procesamiento )
alternativo.
Splicing: comprende la eliminación de trozos internos de la
molécula y empalme de los extremos seccionados. Son secuencias intercaladas o INTRONES que es necesario
eliminar.
Exón: secuencia codificante para proteínas.
Intrón: secuencia no codificante. Será eliminada.
Biosíntesis de ARN mensajero
Regulación
post-transcripción
Splicing (procesamiento) alternativo del
transcripto primario:
Se inicia con la formación de un complejo
integrado por Ribonucleoproteínas
nucleares (RNPnp) y proteínas unidas al
ARN « precursor » .
El conjunto es llamado spliceosome.
La RNPnp U1se ubica en las proximidades del extremo 5´de los intrones, la partícula
RNPnp U2 se ubica del sitio de corte
terminal izquierdo del siguiente intrón.
Luego se unen al Complejo U4, U6 y U5.
Se trata de una reacción de transesterificación. Entre el extremo 3´ del
exón situado a la izquierda con el 5´del
ubicado a la derecha.
El código genético Codón: secuencia de tres bases que dictará que aminoácido
debe ser adicionado a la cadena polipeptídica.
El código tiene tres características: universal, degenerado, pero
no es ambiguo.
Etapas de la Traducción:
síntesis de proteínas
1. Activación
del aminoácido
2. Iniciación
3. Elongación
4. Terminación
1- Activación del aminoácido
Enzima: aminoacil
ARNt sintetasa. Utilizará ATP, aa libres,
ARTt específicos para cada aa.
Se forma un
complejo entre la
enzima, el aminoacil y el AMP.
Luego se una el aa y
el ARNt.
TRADUCCIÓN:
2- Iniciación Se ensamblan los factores de iniciación:
ARNm, comienza la lectura desde el extremo 5´,
Se ubica en el SITIO P del ribosoma metionina-ARNt
3- Elongación Ingresa al SITIO A el ARNt-aa siguiente. Se utiliza GTP.
Enzima: Peptidil-transferasa, se encuentra en la
unidad mayor del ribosoma. Realiza la unión
peptídica
Luego se realiza el proceso de translocación del SITIO
A al P, y se libera el ARNt. También se consume un
enlace de alta energía.
4-Terminación EL factor de liberación (eRF) reconoce los codones sin
sentido: UAA-UAG-UGA
Esta reacción requiere GTP
PLEGAMIENTO:
Chaperonas : son proteínas que
dirigen el plegamiento y lo guían
en todas sus etapas. No aportan
información adicional, en muchos
casos de unen a la cadena
polipeptídica naciente aunque no
se haya desprendido del ribosoma.
También son llamadas proteínas de
shock térmico.
Formación de Puentes disulfuro.
Cortes de la cadena polipeptidica:
Proteasoma o proteasas como
calpainas, caspasas), cortan en el
extremo N-terminal “eliminación de
Metionina”. También lo pueden
hacer en el extremo carboxilo.
Modificación covalente.
Hidroxilación, ej. en el
colágeno en restos de
prolina y lisina .
Carboxilación
Acetilación
Metilación
Fosforilación del resto
hidroxilo de serina,
treonina y tirosina.
Adición de carbohidratos.
Adición de lípidos.
Adición de grupos
prostéticos
Modificaciones post-traducción
POLISOMAS:
Los polisomas libres son estructuras citoplasmáticas compuestas
por un ARNm sobre el cual se encuentran múltiples ribosomas
traduciendo una proteína.
“La información que determina el destino postraduccional reside en la estructura primaria de las proteínas”
“Las proteínas sintetizadas en la célula tienen una vida media muy variable”
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
GÉNICA:
Modificación del
número y estructura
de genes
Regulación de la
transcripción
Regulación post- transcripción
Regulación a nivel
de la traducción
Regulación post-
traducción
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN
GÉNICA
Modificación del número y estructura de genes:
Perdida de genes
Amplificación de genes
Reorganización de genes
Modificaciones químicas: metilación de cisteínas en promotores.
Regulación de la transcripción
Condensación de la cromatina (metilación y acetilación de Histonas), por ej. cromosoma X inactivo en la mujer.
Elementos regulatorios, factores de transcripción: activadores y represores.
Regulación a nivel de la traducción
Modificaciones de los factores de iniciación de la traducción (fosforilación de Fle 2 produce su inactivación).
Vida media de los ARNs, degradación por nucleasas,
Unión de proteínas que bloquean al ARN (P bodies).
Plegado y función de las proteínas
Repasando….
Estructura:
Primaria
Secundaria
Terciaria
Cuaternaria
Funciones
Regulación
Estructural
Movimiento
Señalización
Transporte
Catálisis
SEÑALIZACIÓN DE PROTEÍNAS
PARA SU DEGRADACIÓN:
La ubiquitina es una proteína
presente en células eucariotas.
Su principal función es marcar otras proteínas para su destrucción, proceso que se conoce como proteólisis.
Varias moléculas de ubiquitina se anclan a la proteína a eliminar, esta se mueve hacia el proteasoma, donde se lleva a cabo la proteólisis.
Puede marcar incluso proteínas de la membrana de la célula, por ejemplo receptores, para que sean eliminadas de la membrana.
MUTACIÓN GENÉTICA:
Corrimiento del marco de lectura
Anemia falciforme
(beta globina, Valina reemplaza a el
Ácido Glutámico).
Gen distrofina, distrofia muscular de Duchenne
Aumenta o disminuye el numero de cromosomas
Trisomia del cromosama 21, `Síndrome de Down;
Síndrome de Turner
Presencia de conjuntos adicionales
de cromosomas
Talasemia
Síndrome del triple X
Muchas gracias por su
atención!