El ADN y la síntesis de proteínas
Descubrimientos clave en la genética
Griffith: demostró que las bacterias eran capaces de transferir información genética mediante un proceso llamado transformación. Fue capaz de inducir la transformación de una cepa no patógena en patógena.
Hershey y Chase (Bacteriófago T2; E-Coli): Confirmaron que el principio transformante era el ADN, y no las proteínas.
Beadle y Tatum: descubrieron que los rayos X producían mutaciones en mohos y tras varios experimentos elaboraron la hipótesis de «un gen, una enzima»: un gen codifica una enzima (no todas las proteínas son enzimas).
Conceptos básicos
Exón: región de un gen que no se separa durante el proceso de corte y empalme, y por tanto, se mantiene en el ARNm. En los genes que codifican una proteína, son los exones los que contienen la información para producir la proteína codificada.
Intrones: región del ADN que se elimina en la transcripción primaria del ARN. Solo están presentes en las células eucariotas.
Meselson y Stahl: experimento en el que se demostró que la replicación de ADN iba seguida por el modelo semiconservativo de Watson y Crick.
Necrosis: resultado de la muerte y eliminación de la célula como consecuencia de la acción de un agente externo (traumatismo).
Apoptosis: proceso por el cual una célula entra en degeneración y termina con su eliminación; también se le denomina suicidio celular.
Dogma central: parte del ADN replicado pasa el mensaje al ARNm el cual va a los ribosomas y traduce el mensaje en el proceso de síntesis de proteínas.
Transcripción
Es el primer paso de la expresión génica, mediante el cual se transfiere la información contenida en la secuencia de ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripcion, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN-Polimerasa, que sintetiza un ARNm que mantiene la información de la secuencia de ADN.
Etapas de la transcripción
- Iniciación: reconocimiento de una señal en el ADN (centros promotores). ARN-Polimerasa hace que las dos hebras se separen.
- Elongación: Lee en sentido 3′-5′ y añade nucleótidos en 5′-3′. En eucariontes, después de los 30 nucleótidos, se unen al extremo 5′.
- Terminación:
- Procariotas: secuencia polidrómica. (se dobla).
- Eucariotas: Enzima Poli-A-polimerasa (200 nucleótidos de A)
- Maduración del ARN:
- Procariotas: ARNm–proteína. ARNr y ARNt–transcrito primario; se cortan.
- Eucariotas: transcrito primario. Se lleva a cabo el proceso de «splicing», en el que los intrones forman bucles, se empalman y se separan de los exones.
Código genético
Para formar ADN, se necesita una hebra de ADN molde. Sin embargo, Severo Ochoa descubrió que en un laboratorio no es necesario ADN molde, gracias a la enzima polinucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar ARN sin ADN.
Traducción
Síntesis de proteínas.
Etapas de la traducción
- Iniciación: El ARNm se une a la subunidad menor de los ribosomas. A estos se les asocia el Aminoacil-ARNt, gracias a que el ARNt tiene un anticodón, que se asocia al primer codón del ARNm según la complementariedad de bases. A este grupo se le une la subunidad ribosómica mayor, formando el complejo activo. El codón que se une es normalmente el AUG, aa metionina en eucariontes y formilmetionina en procariontes.
- Elongación: El codón terminal del aa iniciado se une al codón terminal del siguiente aa mediante enlace peptídico. Las translocación del ribosoma implica el desplazamiento del ribosoma a lo largo del ARNm en dirección 5′-3′.
- Terminación: Los codones UAA, UAG y UGA se conocen como codones de terminación; determinan el final de la síntesis proteica. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de dichos codones, por lo que la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. La peptidil-transferasa separa por hidrólisis la cadena polipeptídica del ARNt.
Regulación de la expresión génica
Procariotas
Genes estructurales: se traducen en proteínas, dando ARNm-policistrónico.
Promotor: secuencia corta de nucleótidos a los que se le unen la ADN-Polimerasa para la transcripción.
Operador: secuencia de nucleótidos a continuación del promotor y antes de los genes.
Gen regulador: cuando se transcriba y traduzca va a dar lugar a una proteína supresora que se une al operador impidiendo la unión del ARN-polimerasa al promotor, y por tanto, la transcripción.
Eucariotas
Activadores: para que se produzca la transcripción, este debe tener una proteína activadora.
Mutaciones
Alteración o cambio en la información genética de un ser vivo que produce un cambio de características de éste, y que se puede heredar o transmitir a la descendencia.
Tipos de mutaciones
- Génicas (Inserciones y deleciones)
- Cromosómicas (deficiencia, deleción, duplicación, inversión y translocación).
- Genómicas:
- Euploidía: cambian los juegos completos de cromosomas, el número.
- Aneuploidía: afecta al número de cromosomas de la especie.
Tecnología del ADN recombinante
Consiste en aislar y manipular un fragmento de ADN de un organismo para recombinarlo con el de otro organismo. Las uniones covalentes se forman añadiendo ADN-ligasa y una fuente energética.
Reacciones en cadena de la polimerasa (PCR)
: sirve para ampliar el nº de copias de ADN. Se utiliza una polimerasa o mezcla de varias que puedan resistir tª elevadas. La técnica consiste en conseguir la desnaturalización del ADN y su posterior amplificación. Clonación: 1. Aislamiento y obtención del gen. 2. Sector del vector de clonación. 3. Formación del ADN-recombinante. 4. Inclución del ADN-recombinante en la celula hospedadora. 5. Comprobación de la expresión del gen clonado.