2.1 · 05 · §5
Expresión génica: transcripción y traducciónGene adierazpena: transkripzioa eta itzulpena
La información del ADN se convierte primero en ARN y después en proteína. Entre esos dos pasos, el pre-ARNm madura.
1Texto
- Explicar en orden los pasos de la transcripción.
- Nombrar los tres cambios del proceso de maduración.
- Enumerar las características del código genético.
EXPRESIÓN GÉNICA
La información que tiene el DNA, transmitida de generación en generación, tiene que tomar la forma de moléculas funcionales.
En la expresión génica participan los 3 tipos de ARN:
ARNm: el molde de la proteína.
ARNt: transportan los aminoácidos para formar el enlace peptídico.
Hay un ARNt para cada aminoácido.
ARNr: función estructural y catalítica.
TRANSCRIPCIÓN
Cuando se produce ARN tomando como base la molécula de ADN, se dice que se lleva a cabo la transcripción.
La transcripción la realiza la ARN polimerasa.
Ocurre en el núcleo de la célula y, si se compara con la ADN polimerasa, la ARN polimerasa no necesita “primer” o cebador y no puede corregir los errores cometidos porque no tiene actividad endonucleasa.
Para poder trabajar, la ARN polimerasa tiene que encontrar el promotor de cada gen.
En los eucariotas el promotor lleva dentro la secuencia TATA (TATA Box).
CARACTERÍSTICAS:
El RNAm se sintetiza en sentido 5´ 3’: la RNApol se desplaza en sentido 3´ 5´, siguiendo la secuencia del DNA.
Proceso selectivo: se basa en un fragmento del DNA.
Es un proceso que se repite.
Conservativo: no se modifica la estructura del DNA.
Monocatenario: la estructura que se forma es de una sola cadena
PROCESO:
Inicio: cuando la RNA pol II encuentra el promotor, forma el RNAm utilizando la secuencia del DNA, gracias al trabajo de algunas otras proteínas: la proteína que se une a TATA, las proteínas A, B, E, F, H, los factores de transcripción …
Elongación: alargamiento de la cadena de RNA introduciendo ribonucleótidos (complementarios).
Final: cuando encuentra el codón STOP, la RNA polimerasa termina su trabajo, formando el pre-mRNA: mRNA transcrito primario.
Las señales STOP más sencillas se encuentran en lugares donde abundan GC y AT.
Son zonas de bases complementarias situadas en la misma hebra de DNA, que forman un loop u horquilla, impidiendo el trabajo de la RNA polimerasa.
Imágenes que explican este apartado
PROCESAMIENTO Y MADURACIÓN
Para ser funcional, el pre-RNA tiene que sufrir cambios:
Colocar la cap: el primer cambio necesario para convertirse en RNAm lo hace la RNA polimerasa II; en el extremo 5’ se une una 7-metilguanosina mediante un trifosfato.
Colocar la cadena (cola) poli (A): en el extremo 3´ se introduce una secuencia de 150-200 adenosinas. Para ello, la endonucleasa tiene que encontrar la secuencia AAUAAA en el pre-RNAm, eliminar esta secuencia y después introducir la cadena poli(A). Esto favorece la estabilidad y la expresión del mARN.
Quitar los intrones (splicing): se eliminan los intrones y se unen los exones: se le llama proceso de splicing o empalme.
Los intrones empiezan con secuencias GU y terminan con secuencias AG.
La longitud de los intrones está entre 50-10.000 nucleótidos.
Si el proceso de empalme se hace mal, pueden provocarse errores en las proteínas:
Ej.: β-Thalasemia (que es una anemia hereditaria, tienen una hemoglobina defectuosa)
CCTATTGGTCTATTTTCCACCCTTAG (splicing correcto)
CCTATAGGTCTATTTTCCACCCTTAG (colocación nueva incorrecta)
El 15 % de los problemas genéticos se producen por cambios en los lugares de empalme
A veces provocar cambios de secuencia (editing): la secuencia de algunos mARN se transforma después de la transcripción. Es decir, cambiar la secuencia de bases del ARN. Eso conlleva poder producir “muchos” tipos de proteína a partir de un solo ARN.
TRADUCCIÓN
Biosíntesis de las proteínas: la información genética.
La estructura 3D de una proteína depende de la secuencia u orden lineal de los aminoácidos dentro de la cadena polipeptídica.
Los ribosomas utilizarán el RNAm maduro para producir las proteínas.
El código que utilizan los ribosomas para traducir la secuencia de nucleótidos es el Código Genético.
Está formado por tripletes de nucleótidos: CODÓN
Codifican un aminoácido.
Señal de stop: UAA, UAG y UGA (codón de terminación).
Codón de inicio: el codón AUG (triplete de inicio), metionina.
La secuencia que hay entre el inicio y el final: cistrón (ORF).
Elementos para la producción de la cadena polipeptídica:
RNAm: el codón inicial
RNAt: el anticodón
MECANISMO DE PRODUCCIÓN DE LA CADENA POLIPEPTÍDICA
El proceso ocurre en los ribosomas, por tanto en el citoplasma.
Los ribosomas están formados por ARN ribosómicos (rARN).
En los eucariotas participan 4 rARN: en la subunidad grande los rARN de 28 S, 5.8 S y 5 S, y en la subunidad pequeña el de 18 S. Además de esos rARN, en los ribosomas participan también proteínas. En la subunidad grande 50 proteínas L y en la subunidad pequeña 33 proteínas S.
Los ribosomas tienen sitios para dos aminoácidos que llegan unidos al tARN.
Los ARNt recogen aminoácidos del citoplasma para llevarlos a los ribosomas
Es necesaria la activación de los aminoácidos y hacen falta ATP y aminoacil ARNt
Aminoácido + ATP + enzima → enzima-aminoácido-AMP+Pi
Es específica.
Los ARNt llevan los aminoácidos hasta el ARNm; allí se emparejan el codón del ARNm y el anticodón del ARNt, gracias a la complementariedad de las bases.
ARNt: en un extremo el anticodón y en el otro el aminoácido.
Al terminar la síntesis de una proteína, el ARNm puede volver a utilizarse.
Es muy normal que antes de terminar la síntesis de una proteína empiece la de otra: distintos ribosomas utilizan a la vez el mismo ARNm: polirribosoma (polisoma).
1. Inicio: el ribosoma se une al ARNm: codón de inicio: AUG y el primer ARNt: Met.
2. Elongación: cada vez que queda un codón al descubierto.
a. Se une el ARNt correspondiente.
b. La cadena de aminoácidos (el polipéptido) se une a los aminoácidos del ARNt mediante una reacción química. Los aminoácidos se unen mediante enlaces covalentes formando el polipéptido.
c. Desplazamientos del ARNm dejando al descubierto un codón nuevo en el ribosoma.
3. Final: a. El codón de terminación (UAG, UAA, UGA) entra en el ribosoma.
b. Se libera la cadena polipeptídica entera.
c. Cambios posteriores del polipéptido: la maduración
EL CÓDIGO GENÉTICO
64 codones
Codones distintos pueden codificar el mismo aminoácido: sinónimos: UCU, UCC, UCA, UCG
Pero cada codón corresponde a un aminoácido.
Hay codones que no codifican aminoácidos: AUG: inicio y UAA, UAG, UGA: final.
El código es continuo: la traducción se da en sentido RNA 5´ → 3´.
Es universal.
| KODOIAK | AMINOAZIDOA |
|---|---|
| UUU, UUC | Phe |
| UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG | Leu |
| AUU, AUC, AUA | Ile |
| AUG | Met (hasiera) |
| GUU, GUC, GUA, GUG | Val |
| UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC | Ser |
| CCU, CCC, CCA, CCG | Pro |
| ACU, ACC, ACA, ACG | Thr |
| GCU, GCC, GCA, GCG | Ala |
| UAU, UAC | Tyr |
| UAA, UAG, UGA | STOP |
| CAU, CAC | His |
| CAA, CAG | Gln |
| AAU, AAC | Asn |
| AAA, AAG | Lys |
| GAU, GAC | Asp |
| GAA, GAG | Glu |
| UGU, UGC | Cys |
| UGG | Trp |
| CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG | Arg |
| GGU, GGC, GGA, GGG | Gly |
| AMINOAZIDOA | AMINOAZIDOA |
|---|---|
| Fenilalanina (Phe) | Ácido aspártico (Asp) |
| Isoleucina (Ile) | Ácido glutámico (Glu) |
| Leucina (Leu) | Alanina (Ala) |
| Lisina (Lys) | Asparagina (Asn) |
| Metionina (Met) | Cisteína (Cys) |
| Treonina (Thr) | Glicina (Gly) |
| Triptofano (Trp) | Glutamina (Gln) |
| Valina (Val) | Prolina (Pro) |
| Arginina (Arg) | Serina (Ser) |
| Histidina (His) | Tirosina (Tyr) |
Lo marcado como «Profundizar» no está en los apuntes: se añade para primer curso.
Los apuntes se tomaron en euskera: el texto en castellano es una traducción de esos apuntes.
Glosario
| Euskera | Castellano |
|---|---|
| Transkripzioa | Transcripción |
| Promotorea | Promotor |
| Intronak | Intrones |
| Exonak | Exones |
| Splicing | Splicing |
| Kodoia | Codón |
| Kode genetikoa | Código genético |
2Entender
El mismo apunte, en otra forma: aquí no hay materia nueva, sino la que ya hay puesta de otra manera.
Dónde ocurre
- NúcleoLa transcripción y la maduración del pre-ARN
- CitosolLa traducción, en los ribosomas
De dónde sale: TRANSCRIPCIÓN · MECANISMO DE PRODUCCIÓN DE LA CADENA POLIPEPTÍDICA · PROCESAMIENTO Y MADURACIÓN
Qué cambia
Antes
Pre-ARNm, la copia directa del ADN
Después
ARNm funcional, listo para salir del núcleo
Tres cambios: en el extremo 5’ se pone una caperuza, en el 3’ una cola de 150-200 adenosinas, y se quitan los intrones y se unen los exones (el splicing).
De dónde sale: PROCESAMIENTO Y MADURACIÓN
El recorrido
- ADNNúcleo
- Pre-ARNm (transcrito primario)Núcleo
- ARN mensajero maduroNúcleo
- RibosomaCitosol
- Cadena polipeptídicaCitosol
Paso a paso
- ADN → Pre-ARNm (transcrito primario)Transcripción (ARN polimerasa)
- Pre-ARNm (transcrito primario) → ARN mensajero maduroMaduraciónCaperuza, cola de poli-A y quitar los intrones
- ARN mensajero maduro → RibosomaPoro nuclear
- Ribosoma → Cadena polipeptídicaTraducciónEmparejando codón y anticodón
De dónde sale: TRANSCRIPCIÓN · PROCESAMIENTO Y MADURACIÓN · TRADUCCIÓN · MECANISMO DE PRODUCCIÓN DE LA CADENA POLIPEPTÍDICA
Comparar
ARN polimerasa ADN polimerasa ¿Necesita cebador? No Sí, se lo pone la primasa ¿Corrige errores? No Sí, tiene corrección de lectura Qué produce ARN de una sola cadena, a partir de un trozo de ADN La cadena complementaria de ADN, duplicando la molécula entera De dónde sale: TRANSCRIPCIÓN
Compruébate
Tapa la respuesta e inténtalo. Se destapa al pulsar.
ADN → … ¿y después?
Pre-ARNm (transcrito primario)
Pre-ARNm (transcrito primario) → … ¿y después?
ARN mensajero maduro
ARN mensajero maduro → … ¿y después?
Ribosoma
Ribosoma → … ¿y después?
Cadena polipeptídica
¿Necesita cebador?: ARN polimerasa / ADN polimerasa
No / Sí, se lo pone la primasa
¿Corrige errores?: ARN polimerasa / ADN polimerasa
No / Sí, tiene corrección de lectura
Qué produce: ARN polimerasa / ADN polimerasa
ARN de una sola cadena, a partir de un trozo de ADN / La cadena complementaria de ADN, duplicando la molécula entera
3Imágenes
Puedes ampliar cada imagen; cuando las etiquetas están en castellano o inglés, la traducción al euskera aparece debajo.
Etiquetas en euskera (4)
| Original | Euskera |
|---|---|
| Antisense strand | Hari antizentzuduna |
| Sense strand | Hari zentzuduna |
| RNA polymerase | RNA polimerasa |
| RNA Transcript | RNA transkritoa |