expresión génica
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Expresión génica
Relación ADN - Proteína
El ADN tiene el código genético que determina los aminoácidos que conforman una proteína
El ADN debe pasar la información hacia ARN (Ácido ribonucleico), proceso llamado transcripción.
Cuando el ARN convierte la información propiamente a proteínas, se llama traducción.
Los protagonistas
Se trata de un proceso en el que participan muchas biomoléculas, pero se deben enfatizar las siguientes:
El Ácido desoxirribonucleico (ADN)
El ácido ribonucleico mensajero (ARNm)
El ácido ribonucleico ribosomal (ARNr)
El ácido ribonucleico de transferencia (ARNt)
Las proteínas, muchas de ellas son enzimas que son el motor de estos procesos
El Ácido desoxirribonucleico
Es la molécula que se encuentra en un cromosoma circular en los procariontes.
En eucariontes, se encuentra combinada con proteínas histonas, formando los cromosomas
La sucesión de nucleótidos que forman estas moléculas, son el idioma de la herencia.
Los nucleótidos son las “letras”, cuyas “palabras” son los genes.
Los genes codifican para una proteína
El ácido ribonucleico
El ácido ribonucleico (ARN) es también una biomolécula, específicamente un ácido nucleico, como el ADN
También forma polímeros como el ADN
Sin embargo, tiene diferencias importantes, en su estructura y función.
Diferencias entre ADN y ARN
Uno de las 4 bases nitrogenadas del ADN es la Timina, en lugar de este nucleótido el ARN usa uracilo
El ADN contiene desoxirribosa, el ARN contiene ribosa
No necesariamente forma doble cadena como el ADN, excepto algunas regiones del ARN de transferencia
Diferentes ARN
Otra diferencia con el ADN es la función del ARN.
Por su función hay 3 tipos:
ARN mensajero (ARNm)
ARN de transferencia (ARNt)
ARN ribosomal (ARNr)
ARN mensajero
Es la molécula encargada de copiar los genes del ADN, para llevar esta información fuera del núcleo hacia los ribosomas
Los nucleótidos del ARMm se corresponden con los del ADN de la siguiente manera:
ADN ARN
A U
T A
G C
C G
ARN mensajero
La secuencia de nucleótidos del ADN determina la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero.
ARN de transferencia
Es la molécula que se encarga de copiar la información del ARN mensajero, para traducir esta información en proteínas.
Cada molécula de ARNt lee solo 3 nucleótidos de ARMm, y “atrapa” el aminoácido correspondiente, para unirlo al nuevo péptido o proteína.
Esta molécula tiene segmentos de doble cadena
El ARNt lee al ARNm de 3 en 3 nucleótidos, cada triplete se llama codón.
El correspondiente triplete del ARNt se llama anticodón
Codón anticodón
Los nucleótidos del ARNm se corresponden con los del ARNt, de la siguiente manera:
ARNm ARNt
A U
U A
C G
G C
ARN de ribosomal
Es la molécula que se encuentra en los ribosomas de las células
Tiene la función de catalizar la síntesis de proteínas.
Esta molécula forma parte de los ribosomas junto con algunas proteínas. Es el sitio de la síntesis de proteínas.
Ribosomas
Proteínas
Son biomoléculas con múltiples funciones en los seres vivos.
Son cadenas de aminoácidos
Se piensa que fueron las primeras biomoléculas en existir, por eso se llaman proteínas
Cada uno de sus aminoácidos se corresponde con 3 nucleótidos del ADN, y sus correspondientes en el ARNm
Las proteínas están formadas por 20 aminoácidos
transcripción
La transcripción es la síntesis de ARNm a partir de la información genética del ADN
La enzima ARN polimerasa y varias proteínas regulatorias se unen en un sitio de enlace específico sobre el ADN, llamado promotor. El enlace ubica la polimerasa en el sitio de inicio de la transcripción cerca del gen se se va a transcribir
Transcripción
transcripción
La polimerasa comienza a desplazarse a lo largo del ADN en dirección 5’ a 3’ sobre el gen.
Al desplazarse, la polimerasa desenrrollala doble hélice, para poder leere las secuencias de bases de la cadena de ADN no codificante (la cadena complementaria).
La polimerasa une nucleótidos de ARN libres a la cadena, según la secuencia de ADN.
Va uniendo los nucleótidos en el extremo 3’
Transcripción
Cuando la ARN polimerasa llega al final del gen, el ADN y la nueva cadena de ARNm, son liberados.
Ahora se tiene una copia del gen, en su versión ARNm.
Ahora sigue una serie de transformaciones postranscripcionales en el ARNm
Modificaciones postranscripcionales
El segmento de ADN transcrito tiene una combinación de secuencias de 2 tipos de nucleótidos: los intrones y los exones.
Ambas secuencias quedan transcritas en el ARNm. Los intrones son eliminados, y solo permanecen los exones.
Se coloca una caperuza de guanina modificada en el extremo 5’, para que el ARNm se enlace con el ribosoma.
En el extremo 3’ se agrega una cola de 50 a 300 adeninas: cola poliA
Codones de inicio y término
Como antes se vio, algunos codones sirven para indicar el principio y el fin del gen.
AUG especifica el inicio de la traducción, y como también codifica para la metionina, siempre es el primer aminoácido en péptidos o proteínas.
UAA, UAG y UGA no codifican para ningún aminoácido, son señales que detienen la traducción
Traducción
Es la síntesis de proteína con base en la información que copió el ARNm del ADN.
Esto ocurre en los ribosomas. Cada ribosoma está formado por proteínas y ARNr, este último tiene actividad enzimática.
El ribosoma tiene una subunidad grande y otra pequeña.
La traducción ocurre en el citoplasma de todas las células.
Sus 3 etapas son: inicio, elongación y terminación
Iniciación de la traducción
El ARNm sale del núcleo hacia el citoplasma
Un ARNt iniciador se enlaza con una subunidad robosomal pequeña y ARNm.
Una subunidad robosomal grande se une.
Este conjunto se llama complejo de iniciación
Elongación de la traducción
El ARNt iniciador carga con el aminoácido metonina, por lo que es el primer aminoácido del nuevo polipéptido.
Un segundo ARNt se enlaza con el segundo codón de ARNm, y enlaza el aminoácido correspondiente.
El primer ARNt es liberado y el ribosoma se mueve al siguiente codón del ARNm
Un tercer ARNt se enlaza con el tercer codón de ARNm, y agrega el aminoácido correspondiente.
Terminación de la traducción
Se repiten los pasos una y otra vez hasta que el ribosoma se encuentra con un codón término en el ARNm.
Se libera el ARNm, la proteína y las 2 unidades de ribosoma
La proteína se integra a las proteínas del citoplasma o se va al retículo endoplásmico rugoso del sistema endomembranal.
