Replicación, transcripción y traducción de ácidos nucleicos PDF

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Trabajando sobre replicacion, transcripcion y traduccion de acidos nucleicos...

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UNIVERSIDAD DE SONORA DIRECCIÓN DE CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE LA SALUD DEPARTAMENTOS DE CIENCIAS DE LA SALUD CAMPUS CAJEME PROGRAMA DE LIC EN MEDICINA

B

INTEGRANTES: ESPINOZA PEREZ VALERIA GUADALUPE FLORES VEGA FERNANDA CECILIA LOPEZ VEGA KARLA YULIANNA MENDIVIL VALENZUELA VALERIA YAMILET MOROYOQUI LOPEZ FRANCISCO ERNESTO

CD. OBREGON, SONORA 19 DE ENERO 2022

Los ácidos nucleicos constituyen el material genético de los organismos y son necesarios para el almacenamiento y la expresión de la información genética. Existen dos tipos de ácidos nucleicos química y estructuralmente distintos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN); ambos se encuentran en todas las células procariotas, eucariotas y virus. El ADN funciona como el almacén de la información genética y se localiza en los cromosomas del núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos de las células eucariotas. En las células procariotas el ADN se encuentra en su único cromosoma y, de manera extracromosómica, en forma de plásmidos. El ARN interviene en la transferencia de la información contenida en el ADN hacia los compartimentos celulares. Se encuentra en el núcleo, el citoplasma, la matriz mitocondrial y el estroma de cloroplastos de células eucariotas y en el citosol de células procariotas.

Composición de los ácidos nucleicos La unidad básica de los ácidos nucleicos es el nucleótido, una molécula orgánica compuesta por tres componentes: 1. Base nitrogenada, purina o pirimidina. 2. Pentosa, una ribosa o desoxirribosa según el ácido nucleico. 3. Grupo fosfato, causante de las cargas negativas de los ácidos nucleicos y que le brinda características ácidas.

El ADN está distribuido en los cromosomas que varían el número, de acuerdo a la especie de que se trate y los genes son segmentos de ADN que contienen la información para producir una proteína, por lo tanto son “la unidad funcional de la herencia”.

Replicación de ADN Durante una ronda de replicación ambas cadenas sirven de molde para la síntesis de una nueva. Sólo puede ocurrir a partir de un molde de DNA monocatenario Pasos: 1. Origen de replicación: un DNA bacteriano tiene un origen de replicación , secuencia llamada ori (rico en secuencias GTA), donde se unirá una proteína iniciadora de ADN a sus pares de bases (mínimo 245 pares). 2. Apertura de la hélice: a. La DNA helicasa desarrolla un segmento del DNA rompiendo los puentes de hidrógeno entre cadenas complementarias, sólo si se han unido a una proteína iniciadora. La topoisomerasa I y II (girasa) colabora a aliviar la tensión en el enrollamiento y las proteínas SSB se unen a las hebras madres para evitar el enrollamiento. 3. Inicio de la síntesis: a. Una primasa inicia la síntesis de una cadena de RNA (primer, que consta de 12 a 10 ribonucleótidos) que aporte 3’ OH de un nucleótido sobre el cual se irán uniendo los demás. 4. Síntesis: a. La DNA polimerasa inicia de la síntesis de la nueva cadena al unirse al primer comenzando a incorporar desoxirribonucleótidos que crearan una nueva cadena de DNA en dirección 5’ a 3’. b. Como las cadenas de DNA son antiparalelas, en la cadena guía la síntesis es continua, en cambio, en la cadena retardada este proceso ocurre en fragmentos cortos entre un primer y otro de manera secuencial (fragmentos de Okazaki). c. Para asegurar el proceso, la helicasa actúa sobre la cadena retrasada para desenrollar el DNA en dirección 5’ a 3’. d. Luego la el efecto exonucleasa de la DNA polimerasa elimina todos los primers de DNA y la DNA polimerasa I rellena los espacios resultantes. e. La DNA polimerasa I y II se encargan de la corrección de errores. 5. Unión de los fragmentos: a. El DNA ligasa liga los fragmentos de DNA.

Transcripción El RNA se sintetiza a partir de una plantilla de DNA por una polimerasa dependiente de DNA, esta se encarga de la polimerización de ribonucleótidos hacia una secuencia complementaria de la cadena plantilla (primera) del gen. La polimerasa se fija al promotor sobre la cadena plantilla. La unidad de transcripción es la zona del ADN que incluye las señales de transcripción. El punto inicial de la transcripción es el 5’ del ARN. 1. La ARN polimerasa reconoce los promotores (secuencias de bases definidas situados aproximadamente unos 10 y 35 nucleótidos a la izquierda), para luego abrir la doble hélice para que los ribonucleótidos se unen a la cadena molde. 2. Las enzimas helicasas rompen los puentes de hidrógeno entre cadenas complementarias. 3. Las proteínas estabilizadoras evitan que las hebras de ADN vuelvan a unirse. 4. La RNA polimerasa copia la información de una de las cadenas. Esta copia se llama transcrito y se aleja del DNA. 5. Las proteínas estabilizadoras dejan de copiarse para permitir que las cadenas de DNA vuelvan a unirse. 6. Síntesis de RNA: a. Procariotas: RNA polimerasa. b. Eucariotas: - RNAr: RNA polimerasa I. - RNAm: RNA polimerasa II. - RNAt RNA polimerasa III.

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El RNAm necesita madurar en las células eucariotas para poder salir de la membrana nuclear, por lo tanto, ocurren los siguientes procesos (en el caso de las células procariotas no existe una maduración: c. Corte y empalme: el ARNm se deshace del intrón (parte central), puesto que no es útil para crear proteínas, por acción de enzimas de restricción, uniendo los exones. d. La estructura de cubierta se añade al extremo 5’ y las colas Poli (A) al extremo 3’ protegiéndolo. e. Una enzima poli (A) polimerasa se agrega a la cola.

Traducción Durante la traducción, una célula lee la información contenida en el ARN mensajero y la usa para construir una proteína. No siempre el ARNm codifica las instrucciones completas para una proteína completa, siempre codifica para un polipéptido. En el ARNm las instrucciones para construir un polipéptido son los nucleótidos de ARN (A, U, C, y G), que se leen en grupos de tres. Estos grupos de tres se conocen como codones. Hay 61 codones para los

aminoácidos, y cada uno se "lee" para especificar un cierto aminoácido de los 20 que se encuentran comúnmente en las proteínas. Un codón, AUG, especifica el aminoácido metionina y también actúa como un codón de inicio para señalar el comienzo de la construcción de la proteína. Los codones de terminación, UAA, UAG y UGA, le informan a la célula cuando está completo un polipéptido. En conjunto, esta colección de relaciones codón-aminoácidos se llama el código genético , porque permite que las células decodifiquen un ARNm en una cadena de aminoácidos. En la traducción, los codones de un ARNm se leen en orden (del extremo 5' al extremo 3') mediante moléculas llamadas ARNs de transferencia o ARNt.

Los ARN de transferencia o ARNt, son "puentes" moleculares que conectan los codones del ARNm con los aminoácidos para los que codifican. Un extremo de cada ARNt tiene una secuencia de tres nucleótidos llamada anticodón, que se puede unir a un codón específico del ARNm. El otro extremo de ARNt lleva el aminoácido que especifica el codón. Pasos: ● En la iniciación, el ribosoma se ensambla alrededor del ARNm que se leerá y el primer ARNt (que lleva el aminoácido metionina y que corresponde al codón de iniciación AUG). Este conjunto, conocido como complejo de iniciación, se necesita para que comience la traducción. ●

La elongación es la etapa donde la cadena de aminoácidos se extiende. En elongación, el ARNm se lee un codón a la vez, y el aminoácido que corresponde a cada codón se agrega a la cadena creciente de proteínas. Cada vez que un codón nuevo está expuesto: ❖ Un ARNt correspondiente se une al codón ❖ La cadena de aminoácidos existente (polipéptido) se une al aminoácido del ARNt mediante una reacción química. ❖ El ARNm se desplaza un codón sobre el ribosoma, lo que expone un nuevo codón para que se lea.

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La terminación es la etapa donde la cadena polipeptídica completa es liberada. Comienza cuando un codón de terminación (UAG, UAA o UGA) entra al ribosoma, lo que dispara una serie de eventos que separa la cadena de su ARNt y le permite flotar hacia afuera. Proteínas llamadas factores de liberación reconocen los codones de terminación y caben perfectamente en el sitio P (aunque no sean ARNt). Los factores de liberación interfieren con la enzima que normalmente forma los enlaces peptídicos: hacen que agregue una molécula de agua al último aminoácido de la cadena. Esta reacción separa la cadena del ARNt, y la proteína que se acaba de formar se libera.

Importancia en la vida En los seres vivos, la información almacenada en el ADN sirve para la síntesis de proteínas específicas, donde existe un flujo de información que va desde las secuencias codificadoras del ADN a las de las proteínas, a través de la síntesis de moléculas intermediarias del ARNm, portadoras de la información de una parte del genoma (el cual es toda la información genética que está contenida en una célula, incluyendo genes y secuencias de ADN).La transmisión de la información genética entre las diversas generaciones celulares requiere la duplicación del material genético, por medio de un proceso de copia o replicación del ADN. Por tanto, los procesos de replicación, transcripción y traducción son fundamentales para el mantenimiento del flujo de la información genética. El proceso de copia de genomas que se lleva a cabo cada vez que una célula se divide, es tan fiel que permite la preservación de los fenotipos que se catalogan como especies biológicas. Igualmente complejo es el mecanismo en el cual el DNA se copia y se repara, en

caso de errores o daños por agentes tanto físicos como químicos. La falla de estos sistemas podría causar patologías. La información genética de muchos virus está también codificada por el ADN, sin embargo, existen virus con un genoma de ARN, que sirve para la síntesis de proteínas y para su replicación sin participación del ADN, transmitiendo la información de ARN a ARN (replicación de ARN). Igualmente, existen virus ARN en los que las vías del flujo de la información genética incluyen la síntesis de ADN a partir de ARN. Esta reversión del flujo de información se conoce con el nombre de transcripción inversa. La importancia de estos procesos en el organismo se describe con la función que cumple la síntesis de proteínas, que consiste en el crear para nuestro cuerpo: enzimas, las cuales actúan como catalizadores, es decir, aceleradores de reacciones bioquímicas; hormonas, las cuales tienen la capacidad de transmitir señales en el cuerpo; proteínas contráctiles, las cuales producen movimiento muscular; proteínas de transporte,las cuales realizan funciones en los diferentes tejidos; proteínas estructurales, cuyo fin es el dar apoyo y sostén en el organismo; anticuerpos, proteínas que tienen actividad en el sistema inmune y encargarse de destruir microorganismos externos que pueden afectar el cuerpo. (Lozano, A., et al., 2005)

Referencias Lozano, A, et. al. (2005). Bioquímica y biología molecular para ciencias de la salud (3ra ed.), (pp.338-345). McGRAW-HILL - INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S.A.U. https://www.um.es/lafem/DivulgacionCientifica/Libros/BioquimicaYBiologiaMolecularParaCie nciasDeLaSalud.pdf Camacho, J. G. [Camach Learn]. (2015). Transcripción (Síntesis de proteínas) nivel elevado en 7 minutos [Archivo de Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=LAKfn2aRDuA&ab_channel=CamachLearn Feduchi, E., Romero, C., Yánez, C., Blasco, I., y García-Hoz, C. (2015). Bioquímica: Conceptos Esenciales. Editorial Médica Panamericana. Khan Academy. (2019). Resumen de la Traducción. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/translation/a /translation-overview Murray, R. K., Bender, A. D., Botham, K. M., Kennelly., J., Rodwell, V. W., y Weil, P. A. (28° Ed.). (2009). Harper Bioquímica Ilustrada. LANGE....