Replicación, Transcripción y Traducción del ADN

Replicación

Se produce en la FASE S de la interfase. El mecanismo general corresponde al MODELO SEMICONSERVATIVO en el cuál cada doble hélice de ADN se abre y las dos hebras se separan; a partir de cada una de las dos hebras se forma una nueva, que es complementaria de la que le ha servido de patrón.

Fase de Iniciación

• Desenrollamiento y apertura de la doble hélice
• Se inicia en el punto de iniciación.
• La enzima helicasa separa las dos hebras de ADN rompiendo los puentes de H entre las bases nitrogenadas.
• Las enzimas girasas y topoisomerasas evitan las tensiones provocadas por el desenrollamiento.
• Proteínas SSB impiden que se vuelvan a enrollar las hebras

Alrededor del punto de iniciación se forma una burbuja de replicación, que se va extendiendo en los dos sentidos, por lo que se dice que el proceso es bidireccional. Hay dos zonas en forma de Y, denominadas horquillas de replicación.

Formación de Nuevas Hebras: Elongación

Se sintetiza una nueva hebra de ADN sobre cada hebra original. El proceso se lleva a cabo por la enzima ADN polimerasa III que actúa:

• Recorriendo una hebra molde de ADN en sentido 3’ – 5’ y sobre la que sintetiza la hebra nueva uniendo desoxirribonucleótidos complementarios.
• Uniendo nucleótidos en sentido 5’ – 3’, es decir, la nueva hebra crece en ese sentido.
• Utilizando nucleótidos trifosfato, que aportan, al mismo tiempo, la energía para el nuevo enlace, por hidrólisis de dos grupos P.
• Necesitando un cebador, que es un fragmento de ARN sintetizado por una ARN polimerasa denominada primasa. Así queda un extremo 3’ libre sobre el cual actúa la ADN polimerasa.
• Sintetizando una de las hebras de forma continua, la que recorre el molde en sentido 3’-5’, denominada hebra conductora.
• Sintetizando la otra hebra de manera discontinua, la que recorre el molde en sentido 5’-3’, denominada hebra retardada.

Finalización y Corrección de Errores

Cada hebra recién sintetizada y la que ha servido de patrón se disponen enrolladas originando una doble hélice.

La replicación no concluye hasta que se comprueba que no hay errores y si los hay se corrigen. En este proceso actúan varias enzimas:

• Endonucleasas: detectan errores y cortan la cadena anómala.
• Exonucleasas: eliminan el fragmento incorrecto.
• ADN polimerasa I: sintetizan la parte del segmento eliminado.
• ADN ligasas: unen el nuevo segmento al resto de la cadena.

Transcripción

Proceso que consiste en copiar una parte del mensaje genético desde su forma original (ADN) a otra (ARN) que se pueda utilizar directamente para la síntesis de proteínas.

Se forma una cadena de ARN cuya secuencia es la misma que una de las hebras de la doble hélice de ADN. La transcripción requiere:

• Una cadena de ADN que actúe como molde.
• Ribonucleótidos trifosfato.
• Enzimas.

Iniciación

La ARN polimerasa reconoce unas determinadas secuencias cortas de bases nitrogenadas a las que se une. La ARN polimerasa hace que la doble hélice de ADN se abra para permitir la incorporación de ribonucleótidos.

Elongación

Adición de sucesivos ribonucleótidos para formar ARN.

La ARN polimerasa avanza a lo largo de la cadena de ADN leyéndola en sentido 3’–5’, mientras que el sentido de síntesis de ARN es 5’-3’.

La cadena de ARN sintetizada, al ser complementaria de la hebra de ADN que se utiliza como molde, es igual a la otra hebra. Es decir, si se quiere formar una copia de una hebra se utiliza la otra como molde. En los eucariotas, tras la unión de 30 ribonucleótidos se añade en el extremo 5’ una “caperuza” formada por metil-guanosín-fosfato, que durante la traducción será una señal de inicio de lectura.

Terminación

La ARN polimerasa reconoce en el ADN unas señales de terminación que indican el final de la transcripción, cerrándose la burbuja en el ADN.

Maduración

En procariotas el ARNm se puede transcribir directamente; pero los ARNr y ARNt se transcriben en largas cadenas que deben ser cortadas. El ARN transcrito primario está formado por intrones y exones. Su maduración consiste en eliminar los intrones y unir los exones.

El Código Genético

El código genético presenta las siguientes características:

• Está formado por la secuencia lineal de bases nitrogenadas. Entre los sucesivos codones no hay espacios, ni separaciones, ni comparten bases nitrogenadas.
• Los codones se leen en sentido 5’-3’.
• Es universal para todos los seres vivos, lo que indica un origen evolutivo único. Hay excepciones, el código de mitocondrias y algunos protozoos es ligeramente diferente.
• Es degenerado; la mayor parte de los aminoácidos están codificados por más de un codón. Generalmente la diferencia está en el último nucleótido. Esto supone una ventaja ya que un cambio en una base no tiene por qué alterar la secuencia de aminoácidos.
• No presenta imperfección; ningún codón codifica más de un aminoácido.
• Existe la posibilidad de que un mismo ARNm tenga varios codones de iniciación, pudiéndose sintetizar más de un polipéptido.

Traducción

Es el proceso de síntesis de cadenas polipeptídicas (proteínas), en el cual se cambia de lenguaje para pasar de una secuencia específica de nucleótidos a una secuencia específica de aminoácidos.

Necesitamos: ARNm, ribosomas, ARNt, aminoácidos.

Síntesis de Proteínas

Iniciación

• El ARNm se une por su extremo 5’ a la subunidad menor del ribosoma.
• Se une el primer aminoacil-ARNt por la formación de puentes de H entre bases complementarias anticodón-codón.
• Al complejo de iniciación se une la subunidad grande.

Elongación

La cadena peptídica se sintetiza por unión de sucesivos aminoácidos que se van transportando por los sucesivos ARNt. Para ello es necesario el desplazamiento del ribosoma a lo largo de la cadena de ARNm.

Podemos diferenciar tres etapas:

• Unión de un aminoacil ARNt al sitio A.
• Formación del enlace peptídico entre los dos aminoacil ARNt.
• Translocación del dipéptido al sitio P.

Terminación

Tiene lugar cuando el ribosoma llega a un codón que no es reconocido por ningún ARNt y la cadena peptídica se acaba.

Como consecuencia del proceso de traducción se libera:

• La cadena peptídica que ha adquirido su estructura secundaria y terciaria.
• Las dos subunidades ribosómicas separadas.
• El ARNm, aunque normalmente es destruido.