Genética molecular I SÍNTESIS DE ARN (TRANSCRIPCIÓN)

Transcripción

1 Genética molecular I SÍNTESIS DE ARN (TRANSCRIPCIÓN)

2 Temario selectividad Tema 11.- Expresión de la información genética: Transcripción y Traducción. 6.- Descripción del mecanismo de la transcripción (iniciación, elongación, terminación, y maduración). Diferencias entre procariotas y eucariotas. 7.- El código genético y la traducción. Código genético: fundamento y características (específico, degenerado, sin solapamientos ni discontinuidades y universal). Traducción: descripción de las etapas del proceso (iniciación, elongación y terminación). Papel del ARNm, ARNt y ribosomas. Diferencias entre procariotas y eucariotas.

3 El ADN como material genético.

4 Cepas S vivas Cepas R vivas

5 Cepas S muertas Cepas S muertas y R vivas Cepas S vivas

6 Conclusión: Las bacterias S muertas podían transmitir un factor transformante a las R, convirtiéndolas en patógenas (sintetizan la cápsula polisacárida)

7 GENES, ENZIMAS Y CARACTERES Contexto histórico y social Mendel (1866): factores hereditarios. Sutton, Boveri y Morgan (inicio siglo XX): teoría cromosómica de la herencia. Garrod: paralelismo entre gen y sustancia química. Avery, McLeod y McCarty (1944): los genes están formados por ADN Beadle y Tatum (1948): Un gen, una enzima Un gen-una enzima-un carácter Nacimiento de la GENÉTICA MOLECULAR

8 Del gen a la proteína Dogma Central de la Biología Molecular (Crick, 1970) Crick: Hipótesis de la colinealidad: correspondencia entre la secuencia de nucleótidos de un gen y la secuencia de aa de la enzima que el gen codifica. Concepto moderno de gen Cualquier secuencia de ADN que se transcribe como una unidad de ARN, incluyendo así todo tipo de ARN y la posibilidad de que un mismo ARNm sirva para sintetizar varias proteínas relacionadas en lugar de una sola.

9 La expresión de los genes La expresión de los genes ocurre en dos etapas sucesivas: Transcripción y Traducción Transcripción Es el proceso mediante el cual se copia la información (secuencia de nucleótidos) de un fragmento del ADN, el correspondiente a un gen, en el ARN. Por consiguiente mediante la transcripción se va a sintetizar una molécula de ARN.

10 MECANISMO DE LA TRANSCRIPCIÓN Intervienen -ADN: - cadena molde: se transcribe - cadena informativa: - Ribonucleótidos trifosfatos de A, G, C, y U (ARN t, ARN r ) - ARN-polimerasas (Lee 3-5 y sintetiza 5-3 ) -Principio de complementariedad de bases. - Cofactores sigma ( ) y rho ( ). Procariotas: Transcripción y Traducción a la vez y mismo lugar. Eucariotas: Transcripción: en el núcleo. Traducción: ribosomas.

11 CARACTERÍSTICAS Proceso mediante el cual el ARNm copia la información del ADN Es selectivo: sólo se transcriben algunas regiones del ADN Es reiterativo: un gen puede transcribirse muchas veces Sólo se copia una de las cadenas del ADN. Las enzimas son ARN polimerasas

12 Expresión génica en procariotas y eucariotas PROCARIOTAS EUCARIOTAS Genes G. continuos G. Fragmentados Exones, intrones ADN ARN polimerasa Asociado a pocas proteínas no histonas Densamente empaquetado. Cromatina 1 tipo 3 tipos: síntesis de ARNr, ARNm y ARNt

13 Expresión génica en procariotas y eucariotas PROCARIOTAS EUCARIOTAS Localización transcripción y traducción Tipos de genes Citoplasma y procesos simultáneos Policistrónicos Transcripción: núcleo. Traducción: citoplasma Monocistrónicos Maduración Sólo para ARNt y ARNm Para los tres tipos: ARNr, ARNm y ARNt

14 TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS Precursor: nucleósido trisfosfato ARN pol.: varias subunidades. La subunidad σ reconoce el promotor como señal de inicio (una secuencia específica de nucleótidos) ARN pol. : añade ribonucleótidos 5 3 Fin de la síntesis: una secuencia específica.

15 Transcripción en procariotas Promotor ARN-polimerasa Iniciación ARN Elongación Finalización 3 5 ARN transcrito completo

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17 Transcripción en eucariotas. Características: - Tres tipos de ARN pol. - Genes fragmentados: maduración (eliminación de intrones y unión de exones). - ADN asociado a histonas: nucleosomas.

18 Elementos que intervienen en la TRANSCRIPCION En este proceso intervienen unas enzimas llamadas ARN-polimerasas o ARN-pol que tienen las siguientes características: Utilizan como molde una de las cadenas del fragmento de ADN y la van leyendo en sentido 3 5 y van uniendo ribonucleótidos en sentido 5' 3', teniendo en cuenta su complementariedad con los nucleótidos de la cadena del segmento de ADN que se utiliza como molde (hay que tener presente que en el ARN la base complementaria de la adenina es el uracilo). En el proceso para formar el ARN se utilizan ribonucleótidos trifosfatos (ATP, GTP, CTP y UTP). La energía necesaria para crear el enlace que une a los ribonucleótidos se obtiene de la hidrólisis de los mismos. Cada ribonucleótido trifosfato se hidroliza dando un grupo P-P, energía y un ribonucleótido monofosfato que se unirá mediante un enlace éster a la cadena de ARN en formación.

19 Etapas de la Transcripción de ARNm en eucariotas. 4 FASES: Iniciación, elongación, finalización y maduración 5 ARNpolimerasa 3 3 A U G U G C G G C U G C T A C A C G C C G A C G 5 (i) ARN ADN

20 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

21 2. Alargamiento o elongación: 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. 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 m-gtp

22 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. polia-polimerasa m-gtp A U G C U C G U G U A G A A A A A ARNm precursor

23 4. Maduración: 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 (Varias RNPpn: espliceosoma) reconoce, corta y retira los intrones y las ARN-ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro. ARNm maduro Cabeza AUG UAG cola AAAAAA

24 Maduración: 5 3 Exón 1 Intrón Exón 2 Proteína RNPpn Ribonucleoproteína pqña nuclear. Espliceosoma 5 3 Intrón ARNm Exón 1 Exón 2 5 3

25 Maduración del ARNm (Visión de conjunto). Región codificadora del gen ADN Promotor E1 I1 E2 I2 E3 Terminador TAC ATC ARNm precursor Cabeza E1 I1 E2 I2 E3 cola AAAAAA AUG UAG ARNm maduro Cabeza AUG UAG cola AAAAAA

26 Maduración. Comparación entre eucariotas y procariotas ORGANISMOS PROCARIONTES Transcrito primario Los ARNm no sufren proceso de maduración. Los ARNt y ARNr se forman a partir de un transcrito primario que contiene muchas copias del ARNt y ARNr. ORGANISMOS EUCARIONTES Intrón ARNt ARNasa ARNr Exón Intrón Exón Un mismo gen puede madurar de Bucle diferentes maneras, según como se eliminen los intrones y exones A partir de un solo gen se pueden obtener diferentes proteínas. Splicing alternativo RNPpn Punto de unión entre exones Exón Bucle El ARN transcrito primario sufre un proceso llamado splicing mediante el que se eliminan los intrones y se unen los exones.

27 DIFERENCIAS en la TRANSCRIPCIÓN EUCARIOTAS Tiene lugar en el núcleo Tres ARN polimerasas ARN pol. I: transcribe ARNr ARN pol. li: transcribe genes estructurales. ARNm ARN pol. III: transcribe ARNt y un ARNr ARN monocistrónico Procesado del ARNm Los nucleosomas intervienen en el proceso. Señal de terminación: TTATTT PROCARIOTAS Región nucleoide Una ARN polimerasa ARN policistrónico No se procesa ARNm No hay nucleosomas. Señal de terminación: Palíndromo: GGGCCCTTCCCGGG Ejemplo de secuencia palindrómica: dábale arroz a la zorra el abad