BIOLOGÍA MOLECULAR U.D. 2 ÁCIDOS NUCLEICOS II

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1 BIOLOGÍA MOLECULAR U.D. 2 ÁCIDOS NUCLEICOS II ÍNDICE II 4.3. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LOS ÁC. NUCLEICOS 5. ESTRUCTURA DEL ADN 5.1. TIPOS DE ARN ARNm ARNr ARNt ARN con función reguladora Otros ARN 6. FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL ADN 6.1. REPLICACIÓN DEL ADN Enzimas de la replicación Fases de la replicación 6.2. CODIFICACIÓN DE PROTEÍNAS 4.3. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LOS ÁC. NUCLEICOS 5. ESTRUCTURA DEL ARN. Fuertemente ácidas en solución acuosa (grupos fosfato) Elevada viscosidad Pico absorción UV 260 nm Hibridación: unión doble cadena mediante puentes H Desnaturalización ADN (rotura puentes H): temperatura y ph Renaturalización ADN: tª lentamente y ph Largas cadenas de ribonucleótidos (A,U,G,C) Los ARNt pueden contener pequeñas cantidades de otras bases nitrogenadas (derivadas de las anteriores) ARN es monocatenario y lineal excepto en algunos virus que es bicatenario(arnds). Ej.reovirus Puede plegarse y forma regiones de doble hélice denominadas horquillas Bucles: secuencias no complementarias, extremo de la horquilla A--U / C---G

2 5.1. TIPOS DE ARN. PRINCIPALES: ARN mensajero (ARNm) ARN ribosómico (ARNr) ARN de transferencia (ARNt) FUNCIÓN REGULADORA DE LA EXPRESIÓN GÉNICA: ARNsi ARNmi OTROS: ARNhn ARNsn ARNsno ARN mensajero (ARNm) ARN ribosómico (ARNr) Múltiples moléculas lineales de diferentes tamaños (2-5% del ARN total de una célula) Copia exacta de la secuencia de un gen (1 codón=tres bases=1 aminoácido) ARNm procariota es policistrónico, portan información para sintetizar varias proteínas distintas. 80% en la célula ARNr+proteínas=ribosomas (síntesis de proteínas) Se clasifican según su coeficiente de sedimentación: Procariotas: 5S,16S Y 23S Eucariotas: 5S,5.8S,18S Y28S

3 ARN ribosómico ARN ribosómico P A ARNt ARN de transferencia (ARNt) Transportan los aminoácidos(aa) hasta los ribosomas Cadenas cortas (70-90 nucleótidos) Estructura 2ª: Forma de trébol: cuatro horquillas y tres bucles o lazos Estructura 3ª: en forma de l o bumerán Extremo 3`de todos los ARNt termina con la secuencia 5`-CCA-3`y es el sitio de unión del aminoácido Un 10% de sus bases pueden ser distintas a las habituales. Pueden tener T. Lazo D: unión de la enzima-une el aa al extremo 3 Lazo T: unión al ribosoma Lazo anticodón: contiene tres bases complementarias del codón en el ARNm que codifica para el aa que porta

4 ARN con función reguladora Otros ARN Moléculas pequeñas con secuencias complementarias de regiones especificas del ARNm Estas moléculas se unen al ARNm y bloquean la traducción a proteína o activan a enzimas que degradan al ARNm Bicatenarias: ARN interferente pequeño o ARNsi Monocatenarias: MicroARN o ARNmi (forman una horquilla) ARN heterogéneo nuclear (ARNhn): pre-arnm. Largas moléculas lineales en el núcleo que maduran hacia ARNm que sale hacia el citoplasma ARN pequeño nuclear (ARNsn): pequeñas moléculas de ARN (núcleo) + proteínas=ribonucleoproteínas. Maduración ARNm. AN pequeño nucleolar (ARNsno): en nucleolo y precursor de varios ARNr (45S tras fragmentar=5,8s,18s y 28S) 6. FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL ADN 6.1. REPLICACIÓN DEL ADN REPLICACIÓN DEL ADN CODIFICACIÓN DE PROTEÍNAS TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN Las dos cadenas originales se separan en los puentes hidrógeno y cada una sirve de molde para fabricar dos nuevas hebras complementarias. Modelo semiconservativo(1 original-1 copia) Origen de la replicación: varios puntos en cromosomas eucariotas y uno solo en los bacterianos Bidireccional y secuencial: dos horquillas de replicación Semidiscontinua: síntesis 5`-3`y lectura 3`-5. Una hebra continua (hebra adelantada o conductora) y otra discontinua mediante fragmentos Okazaki (hebra retardada)

5 Enzimas de la replicación I Helicasa:Desenrollayseparalasdoscadenasdeladoble hélice. Proteínadeuniónacadenasencilla(SSBP):seunenalas cadenas desenrolladas evitando que se vuelva a formar la doble hélice. Girasa y topoisomerasa: la burbuja de replicación genera una tensión en la doble hélice que estas enzimas relajan mediante cortes y empalmes. ADN polimerasa: no puede iniciar una cadena solo elongarla, requieren de un iniciador 3'-OH (ADN o ARN) llamado cebador que es sintetizado por la ARN primasa. El extremo 3' del cebador se denomina extremo cebador. POLIMERASAS EN EUCARIOTAS

6 Enzimas de la replicación II Primasa: función ARN polimerasa que sintetiza cortos fragmentos de ARN (aprox. 10 nucleótidos) denominados cebadores o primers. Para la hebra conductora se requiereunúnicocebadorenelorigendelareplicacióny varios para la retardada, uno para cada fragmento de Okazaki. Ligasa: une los fragmentos de Okazaki entre si y con la hebra conductora para conseguir la continuidad de la nueva cadena. Características dela replicación

7 6.1.2.Fases de la replicación I (procariotas) FASE DE INICIACIÓN Fases de la replicación II (procariotas) FASE DE ELONGACIÓN Helicasas rompen puentes de H (burbuja de replicación) Las SSBP se unen a las cadenas separadas evitando su unión Girasas y topoisomerasas relajan la tensión próxima burbuja replicación Helicasa permite que la burbuja de replicación se extienda, formándose dos regiones en forma de Y en los extremos de la burbuja denominaos horquillas de replicación Primasa sintetiza los cebadores 5`-3`. Posteriormente se separa de la cadena molde y entra la ADN pol III que inicia la elongación añadiendo desoxinucleótidos en la posición 3`libre. En la cadena retardada ADN pol III se separa de la cadena molde cuando alcanza el cebador del fragmento de Okazaki anterior. ADN pol I se une en los cebadores, los elimina mediante su actividad exonucleasa 5`-3`y los sustituye por ADN La ligasa une los fragmentos Okazaki consecutivos Errores se reparan por actividad exonucleasa ADN pol III Fases de la replicación III (eucariotas) Es a grandes rasgos similar a la de procariotas con algunas peculiaridades: Orígenes de replicación múltiples (varios puntos del cromosoma) Hay 5 tipos de ADN polimerasas con tareas de elongación, eliminación de cebadores y corrección de errores. El ADN eucariótico está unido a histonas, por lo que durante la replicación se van estructurando también los nucleosomas.

8 6.2. CODIFICACIÓN DE PROTEÍNAS Transcripción Es el proceso por el que se transmite la información contenida en el ADN al ARN. Este proceso se lleva a cabo por la ARN polimerasa-adn dependiente o transcriptasa que utiliza como molde una de las dos hebras del ADN, la denominada hebra codificante. Durante el proceso de transcripción se reconoce un sitio específico de la molécula de ADN en el que se van a unir las enzimas. Algunos virus-arn son capaces de replicar su ARN e incluso sintetizar ADN a partir de su ARN (transcripción inversa). ARN-POLIMERASA Transcripción.Enzimas Transcripción. Fase de Iniciación. En procariontes solo existe un tipo En eucariontes tres tipos: ARN polimerasa I: síntesis de la mayor parte del ARNr ARN polimerasa II: síntesis ARN m ARN polimerasa III: síntesis ARNt y de la subunidad 5S del ARNr El ARN polimerasa reconoce al promotor y se une a él (molécula de ADN que se sitúa antes de la región que se va a transcribir y tiene una secuencia de bases específica.) Separación de las dos cadenas de ADN

9 Transcripción. Fase de Elongación. ARN polimerasa cataliza la adición de ribonucleótidos Solo se transcribe la cadena molde o codificadora La que no se transcribe es la cadena no molde, informativa o sin sentido ARN pol lee 3`-5`selecciona ribonucleótido complementario del ADN e incorporándolo a la cadena de ARN en crecimiento (mediante enlace fosfodiéster). Crecimiento de la cadena de ARN 5`-3` Transcripción. Fase de Terminación Transcripción. Fase de Maduración ARN polimerasa alcanza una secuencia específica en el ADN denominada señal o secuencia de terminación. La cadena de ARN se separa del ADN y de la enzima La ARN polimerasa se separa del ADN El ADN recupera doble hélice Proceso que requieren las cadenas de ARN transcritas para dar lugar a los tipos principales de ARN: ARNt ARNr ARNm A continuación veremos las diferencias en la maduración del ARN en procariontes y eucariontes.

10 Transcripción. Fase de Maduración en Procariontes M ARNt y ARNr =largas moléculas (transcritos primarios) con muchas copias de cada uno de ellos Enzimas específicas los cortan dando lugar a los diferentes tipos de ARNt y ARNr ARNm no requiere modificación, la traducción se inicia antes de terminar la transcripción ya que los ribosomas se pueden acoplar al extremo 5`libre de la cadena ARNm en crecimiento Transcripción. Fase de Maduración en Eucariontes Exones: secuencias que se transcriben y traducen Intrones: secuencias que se transcriben pero no se traducen(no codifican) ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) o pre-arnm contiene intrones y no puede salir del núcleo La maduración del ARNm se puede esquematizar en tres pasos:

11 1. Adición de una caperuza (cap) en 5`libre de la cadena en crecimiento. Protege de la degradación. No todas las regiones del gen son codificantes. Codificantes: exones No codificantes: intrones. 2. Adición cola de Poli-A en 3`mediante la enzima Poli-A polimerasa tras haberse separado del ADN y de la ARN polimerasa. Permite salir del núcleo. GEN 3. Eliminación de los intrones (splicing). Interviene unas ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn) que se sitúan en los extremos de los intrones efectuando corteempalme denominado espliceosoma. Este mecanismo de corte y unión ha recibido el nombre de "splicing" en inglés. Cuando se analizan las secuencias de las regiones de paso de intrón a exón y de exón a intrón se encuentra unas secuencias bastante conservadas, en casi todos los casos aparece la secuencia GU en el punto de corte 5' del intrón y AG en el punto de corte 3'. Estas secuencias son reconocidas por moléculas de ARN nucleares pequeñas (ARNnp) que interaccionan con proteínas formando partículas ribonucleoproteicas pequeñas que constituyen lo que se ha denominado el "espliceosoma".

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