Transcripción y Traducción

Transcripción y Traducción Traducido Prof. Wanda Ortiz Carrión UIPR-Fajardo Uso exclusivo estudiantes BIOL 1102 Puede estar sujeto a leyes Derecho de Autor 2016-10

Figure 17.1

Transcripción y Traducción 1. Transcripción Antes de que comience la síntesis de una proteína se tiene que producir una molécula de RNA a través del proceso de transcripción de RNA. Una de las cadenas de la doble hélice del DNA se usa como molde, donde la polimerasa de RNA sintetiza un mrna. Este mrna migra del núcleo al citoplasma. Durante esta etapa el mrna madura perdiendo secuencias de nucleótidos que no tienen información de codificación El código en el mrna está en forma de una unidad hecha de tres nucleótidos llamada codón.

Transcripción y Traducción Traducción Los ribosomas se unen al mrna en el codón de iniciación (AUG) que sólo es reconocido por el trna de iniciación El ribosoma pasa a la fase de alargamiento de la proteína, se forma un complejo compuesto de un aminoácido unido a un trna que se unirá al codón apropiado en el mrna Ocurre un pareo complementario entre un codón y un anti-codón. El ribosoma se mueve de codón en codón a lo largo del mrna. Los aminoácidos se unen uno a uno traducidos a secuencias polipeptídicas dictadas por el DNA y representadas por el mrna. Al final se llega al codón de terminación en la fase del mismo nombre. El complejo se separa liberando la proteína.

Figure 17.3a-1 TRANSCRIPTION DNA mrna (a) Bacterial cell

Figure 17.3a-2 TRANSCRIPTION DNA mrna TRANSLATION Ribosome Polypeptide (a) Bacterial cell

Figure 17.3b-1 Nuclear envelope TRANSCRIPTION DNA Pre-mRNA (b) Eukaryotic cell

Figure 17.3b-2 Nuclear envelope TRANSCRIPTION DNA RNA PROCESSING Pre-mRNA mrna (b) Eukaryotic cell

Figure 17.3b-3 Nuclear envelope TRANSCRIPTION DNA RNA PROCESSING Pre-mRNA mrna TRANSLATION Ribosome Polypeptide (b) Eukaryotic cell

Transcripción Durante la transcripción, una cadena de DNA, la cadena molde, provee la información para ordenar la secuencia de nucleótidos en un transcrito de RNA La cadena de RNA complementaria se sintetiza de acuerdo al pareo de bases, excepto que urasil ahora es complementaria con adenina Durante la traducción los codones son decodificados a la secuencia de aminoácidos Copyright 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Fig. 17.3

Figure 17.4 DNA template strand A C C A A A C C G A G T DNA molecule T G G T T T G G C T C A Gene 1 TRANSCRIPTION mrna U G G U U U G G C U C A Gene 2 TRANSLATION Codon Protein Trp Phe Gly Amino acid Ser Gene 3

Transcripción Durante la transcripción, una cadena del DNA sirve de molde para la síntesis de una cadena complementaria de RNA. Este proceso se usa para sintetizar cualquier tipo de RNA a partir de un molde de DNA. La transcripción de un gene produce una molécula de RNA mensajero (mrna). Se formarán tres tipos de RNA mrna trna rrna

Figure 17.7-1 Promoter Transcription unit Start point DNA RNA polymerase

Figure 17.7-2 Promoter Transcription unit Start point DNA RNA polymerase 1 Initiation Unwound DNA Nontemplate strand of DNA Template strand of DNA RNA transcript

Figure 17.7-3 Promoter Transcription unit Start point DNA RNA polymerase 1 Initiation Unwound DNA Nontemplate strand of DNA Template strand of DNA RNA transcript 2 Elongation Rewound DNA RNA transcript

Figure 17.7-4 Promoter Transcription unit Start point DNA RNA polymerase 1 Initiation Unwound DNA Nontemplate strand of DNA Template strand of DNA RNA transcript 2 Elongation Rewound DNA RNA transcript 3 Termination Completed RNA transcript Direction of transcription ( downstream )

Animación Transcripción http://www.johnkyrk.com/dnatranscrip tion.html Ver Interbiólogos en Facebook

Procesamiento del RNA El mrna que se sintetiza es procesado o modificado por enzimas en el núcleo eucariote Ésto ocurre antes de que salga al citoplasma En este proceso se alteran los dos terminales de la molécula (transcrito primario) Además, se cortan unos segmentos internos y los demás se pegan (splicing) Enzymes in the eukaryotic nucleus modify pre-mrna (RNA processing) before the genetic messages are dispatched to the cytoplasm During RNA processing, both ends of the primary transcript are usually altered Also, usually some interior parts of the molecule are cut out, and the other parts spliced together 2011 Pearson Education, Inc.

Alteración de mrna Cada terminal de la molécula se modifica de una forma en particular El 5 recibe un nucleótido modificado y se conoce como 5 cap El 3 recibe una cola poli-a Funciones de las modificaciones: Facilitan la exportación del mrna Protegen el mrna de enzimas hidrolíticas Ayudan a que los ribosomas se peguen al 5 Each end of a pre-mrna molecule is modified in a particular way The end receives a modified nucleotide cap The end gets a poly-a tail These modifications share several functions They seem to facilitate the export of mrna They protect mrna from hydrolytic enzymes They help ribosomes attach to the end 2011 Pearson Education, Inc.

Figure 17.10 G P P P Protein-coding segment Polyadenylation signal AAUAAA AAA AAA Cap UTR Start codon Stop codon UTR Poly-A tail

Cut/paste de genes: Empalme La mayoría de los genes eucariotes tienen secuencias de nucleótidos que no codifican Estas secuencias se llaman secuencias interventoras o Intrones Las otras regions se llaman Exones ya que se expresarán en algún momento El splicing del RNA remueve intrones y pega exons Se crea una molécula con una codificación contínua Most eukaryotic genes and their RNA transcripts have long noncoding stretches of nucleotides that lie between coding regions These noncoding regions are called intervening sequences, or introns The other regions are called exons because they are eventually expressed, usually translated into amino acid sequences RNA splicing removes introns and joins exons, creating an mrna molecule with a continuous coding sequence 2011 Pearson Education, Inc.

Figure 17.11 Pre-mRNA Codon numbers Exon Intron Exon Cap 1 30 31 104 Intron Exon 10 146 Introns cut out and exons spliced together Poly-A tail mrna Cap UTR 1 146 Coding segment Poly-A tail UTR

En algunos casos el splicing lo lleva a cabo una estructura llamada espliceosoma Serie de proteínas y pequeñas ribonucleoproteínas nucleares (snrnps) que reconocen los lugares a ser eliminados In some cases, RNA splicing is carried out by spliceosomes Spliceosomes consist of a variety of proteins and several small nuclear ribonucleoproteins (snrnps) that recognize the splice sites 2011 Pearson Education, Inc.

Figure 17.12-1 Protein snrna Exon 1 RNA transcript (pre-mrna) snrnps Intron Exon 2 Other proteins

Figure 17.12-2 Protein snrna Exon 1 RNA transcript (pre-mrna) snrnps Intron Exon 2 Other proteins Spliceosome

Ribozimas Ribozimas: moléculas de RNA catalítico que funcionan como enzimas que cortan el RNA Eliminó la idea de que solo las proteínas tenían esta capacidad Ribozymes are catalytic RNA molecules that function as enzymes and can splice RNA The discovery of ribozymes rendered obsolete the belief that all biological catalysts were proteins 2011 Pearson Education, Inc.

Propiedades del RNA que le dan esta capacidad Forma estructura tridimensional ya que forma pares de bases con él mismo Algunos grupos funcionales del RNA pueden participar en catálisis El RNA puede formar puentes de H con otras moléculas de ácidos nucleicos Three properties of RNA enable it to function as an enzyme It can form a three-dimensional structure because of its ability to base-pair with itself Some bases in RNA contain functional groups that may participate in catalysis RNA may hydrogen-bond with other nucleic acid molecules 2011 Pearson Education, Inc.

Figure 17.13 DNA Gene Exon 1 Intron Exon 2 Intron Exon 3 Transcription RNA processing Translation Domain 3 Domain 2 Domain 1 Polypeptide

Traducción La traducción de un mrna se lleva a cabo en el citoplasma luego que se ha transcrito el RNA Se requieren varias moléculas y estructuras celulares en el proceso mrna, trna, rrna aminoácidos ribosomas http://www.accessexcellence.org/ab/gg/protein_synthesis.html referencia dibujo

Traducción: síntesis de proteínas Durante la traducción, los codones se leen en dirección 5-3 a lo largo del mrna Cada codón especifica cuál aminoácido será incorporado en la posición correspondiente en el polipéptido Como la clave está en tripletes el número de nucleótidos que hace el mensaje genético es tres veces el número de aminoácidos que formarán la proteína Se necesitarán 300 nucleótidos para una proteína de 100 aminoácidos El código comenzó a descifrarse en el 1960, el primer codón en ser descifrado fue UUU para fenilalanina Copyright 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Código Genético Si el código consistiese de uno o un par de nucleótidos por aminoácido (4 ó 16 combinaciones) no habría suficientes combinaciones para codificar por los 20 aminoácidos. Lo más pequeño que codifica para un aminoácido es la unidad formada por tres bases nitrogenadas conocida como codón. En el código de tripletes, tres bases consecutivas especifican para un aminoácido, creando 4 3 (64) posibles palabras en código. Las instrucciones genéticas para una cadena de polipéptidos están escritas en el DNA en forma de una serie de palabras de tres nucleótidos. Copyright 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Clave Genética Se descifró todo el código para 1960 De los 64 codones 61 codifican para aminoácidos AUG codifica para metionina, pero también es el codón de iniciación Hay tres codones que indican la terminación de la cadena polipeptídica Fig. 17.4 Copyright 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Animación de Traducción Durante la etapa de acilación, los trna se unen a sus respectivos aminoácidos formando un complejo llamado aminoacil-trna. Esto ocurre en el citoplasma y depende de la enzima aminoacil-trna sintetasa. Iniciación: Primera fase El codón de iniciación (AUG) del mrna se une a la subunidad pequeña del ribosoma y con el anticodón UAC del aminoacil-trna que carga con el aminoácido metionina. La subunidad pequeña se une a la grande colocando al trna en el sitio P (peptidilo), con esto se completa el complejo de iniciación. Alargamiento: Segunda fase Se unen más aminoácidos a la cadena polipeptídica creciente El trna apropiado se une al sitio A de la subunidad grande Se forma un enlace peptídico entre un aminoácido del sitio P y otro del sitio A. El mrna se mueve a lo largo del ribosoma el trna pasa del sitio A al sitio P Todo esto se repite hasta llegar al codón de terminación en el sitio A. Terminación: al llegar al codón de terminación se libera el ribosoma y se libera la proteína.

Traducción: enlace del aminoácido a su trna La sintetasa une al trna con su aminoácido correspondiente mediante el uso de energía celular en forma de ATP http://www.accessexcellence.org/ab/gg/protein_synthesis.html

Traducción: iniciación La iniciación consiste de la unión del mrna con el ribosoma y la entrada del primer aminoácido traído por su respectivo trna al sitio P La subunidad grande completa el complejo de síntesis al unirse a la pequeña

Traducción: alargamiento El mrna sigue siendo leído por el ribosoma Se añaden los aminoácidos de acuerdo a la clave en el mrna Se forma un enlace peptídico entre los aminoácidos que ocupan el sitio P y el sitio A El proceso continua hasta llegar a un codón de terminación

Traducción: terminación Al llegar la síntesis a un codón de terminación, se libera la proteína y se separan las subunidades de los ribosomas

Transcripción y Traducción en Eucariotes En eucariotes el proceso de transcripción se lleva a cabo en el núcleo de la célula ya que el DNA no sale del mismo El mrna sale del núcleo y es leído por los ribosomas en el citoplasma donde ocurrirá la síntesis de proteínas

Referencias http://www.accessexcellence.org/ab/gg/protein_ synthesis.html http://tidepool.st.usm.edu/crswr/protsynthmov.h tml http://www.johnkyrk.com/dnatranscription.html http://www.ncc.gmu.edu/dna/mrnaanim.htm http://www.accessexcellence.org/ab/gg/protein_ synthesis.html referencia dibujo Gráficas y Material Interactivo: Campbell Media Manager, Biology, Campbell & Reece, 6 th ed, Pearson & Benjamin Cummings Ed