La Duplicación del ADN

En el proceso de duplicación, cada cadena de ADN sirve como molde para la formación de una nueva cadena complementaria, de manera que se pueden formar dos dobles hélices con secuencias de nucleótidos idénticas.

Hipótesis sobre la Duplicación

Las dos cadenas complementarias entrelazadas se separan mediante una enzima específica y cada una sirve de molde para sintetizar una nueva hebra complementaria. Para explicarlo, existen tres hipótesis:

• Semiconservativa: Formulada por Watson y Crick, cada hebra sirve de molde para que se forme una hebra nueva, mediante la complementariedad de bases, quedando al final dos dobles hélices formadas por una hebra antigua (molde) y una nueva (copia).
• Conservativa: Tras la duplicación quedarían las dos hebras antiguas juntas y por otro lado las dos hebras nuevas formando una doble hélice.
• Dispersiva: Las hebras resultantes estarían formadas por fragmentos en doble hélice de ADN antiguo y ADN recién sintetizado.

Síntesis de Nuevas Cadenas de ADN

La síntesis de ADN in vitro para actuar la ADN polimerasa necesita la presencia de (adenina, timina, guanina y citosina), iones magnesio Mg’2+ y un ADN en el que se ha retirado un sector de las dos cadenas. La cadena que está entera se tomará como patrón, el extremo 3′ de la otra cadena será el cebador. La ADN-polimerasa es una enzima constituida por unos mil aminoácidos que se encuentra en el núcleo y en las mitocondrias. Tiene varios lugares donde se fijan los sustratos. Estos quedan ocupados por el ADN patrón, el cebador y el nucleótido que se añade. Puede unir mil nucleótidos por minuto y permite la síntesis in vitro de ADN a partir de otro ADN.

La cadena de ADN solo puede crecer en el sentido 5′ –> 3′, por ello, en una cadena de ADN el nucleótido que tiene carbono 5′ se considera el primer nucleótido de la cadena y el que tiene libre el carbono 3′ es el último nucleótido añadido y al cual se puede añadir otro.

Además, la ADN-polimerasa actúa de forma que el nuevo filamento sintetizado es antiparalelo y complementario al filamento patrón.

Síntesis del ADN in vivo

Las formas en V corresponden a las horquillas de replicación.

Las formas en media luna corresponden a las burbujas de replicación.

Reiji Okazaki descubrió unos fragmentos constituidos por unos cincuenta nucleótidos de ARN y unos mil o dos mil de ADN (fragmentos de Okazaki). Estos son sintetizados al principio por la ARN-polimerasa y después continuados por la ADN-polimerasa en dirección 5′–>3′ sobre la hebra patrón.

Duplicación de ADN en Procariotas

Fase de iniciación y fase de elongación.

Duplicación de ADN en Eucariotas

El ADN de las eucariotas está asociado a histonas formando nucleosomas. Se ha observado que durante la replicación la hebra que sirve de patrón a la hebra conductora se queda con histonas y ambos se enrollan sobre los antiguos octámeros. La hebra retardada y la que sirve de patrón, se enrollan juntas sobre nuevos octámeros de histonas que llegan a los lugares de la replicación para formar nuevos nucleosomas.

Se ha observado que en el ADN de un cromosoma no hay un solo origen de replicación sino un centenar. En general, se forman unas cien burbujas de replicación que se distribuyen irregularmente por lo que hay regiones con muchas burbujas y otras con pocas. Estas se activan de manera coordinada y constituyen las denominadas unidades de replicación o replicones.

La Expresión del Mensaje Genético

Transcripción

Se lleva a cabo donde está el ADN celular o genoma. En las células eucariotas es en el núcleo, en procariotas en la zona del citoplasma donde se localiza el material genético, en este proceso a partir de la secuencia de nucleótidos de un gen (ADN) se realiza una copia con la secuencia de nucleótidos complementarios correspondientes a un ARN.

Traducción

Se realiza en los ribosomas y se obtiene una secuencia de aminoácidos a partir de la secuencia de ribonucleótidos del ARNm obtenido en la transcripción.

Mecanismo de la Transcripción

Es el paso de una secuencia de ADN a una de ARN, en el proceso intervienen: ADN que sirve de molde, ribonucleótidos trifosfato (adenina, citosina, guanina y uracilo), las enzimas ARN polimerasas y otros factores.

De las dos cadenas de ADN solo se transcribe una a ARN, y según el gen la información se transcribe en una u otra.

Cada molécula de ARN que se sintetiza tiene un extremo 5′ y otro 3′. La ARN polimerasa cataliza la adición de ribonucleótidos uno a uno, al extremo 3′ de la cadena de ARN en crecimiento. Esta enzima se mueve en dirección 3′—>5′ respecto al ADN, sintetizando una cadena complementaria nueva.

La nueva molécula de ARN transcrita sigue en el mismo principio de complementariedad de bases que existe en la replicación del ADN salvo para la adenina cuya base complementaria en el ARN es el uracilo.

Transcripción en Procariotas

Solo existe un tipo de enzima ARN-polimerasa y la transcripción se desarrolla en 4 etapas:

1. Iniciación: Antes de cada ADN que se transcribe, hay una región que no se transcribe, el promotor. El promotor contiene unas secuencias de nucleótidos denominadas secuencias de consenso a las que se asocia la ARN polimerasa y el primer nucleótido que será transcrito.
2. Elongación: A medida que la ARN-polimerasa recorre la hebra de ADN patrón hacia el extremo 5′, se sintetiza una hebra de ARN en dirección 5′-3′.
3. Finalización: Se produce cuando la ARN-polimerasa llega a una secuencia denominada terminador que está formada por G y C seguidos de varias T, que origina un bucle final de ARN, entonces se vuelve a formar doble hélice.
4. Maduración: Puede tener o no lugar, según el tipo de ARN sintetizado, si es ARNm no hay y puede ser directamente traducido, y a partir de él se forma una proteína funcional.

Transcripción en Eucariotas

Características

: existen 3 tipos de arn-polimerasa , los genes estan fragmentados de forma que siempre hace falta un proceso de maduración en el cual se eliminen las secuencias sin sentido y se empalmen las con sentido. El adn esta asociado a histonas formando nucleosomas 4etapas arn: iniciacion: hay una región denominada región promotor donde se fija la arn polimerasa ll que consta de dos secuencias de consenso ( TATA) para que se pueda fijar la arn polimerasa ante se deben fijar factores de transcripción (proteinas)

Elongación: proceso de sintesis continua en sentido 5′–>3′ una vez transcritos 30 nucleotidos se añade una capucha constituida por metil-guanosina-trifosfato en el extemo 5′ finalizacion: cuando llega a la secuencia ttattt del adn , seguido interviene una enzima poliA-polimerasa que añade al extremo final un segmento de unos 200 ribonucleotidos de adenina la denominada cola poli A al transcrito primario. maduracion: se produce en el nucleo y la lleva a cabo una enzima denominada ribonucleoproteina pequeña nuclear, varias se asocian y forman una estructura denominada espliceosoma.

El código genético:

las proteinas estan formadas por veinte tipos de aminoacidos distintos, 4 tipos de aminoacidos , por lo que la relacion no deberia establecerse entre estos sino que entre tripletes de nucleotidos y aminoacidos varios codifican para un mismo aminoacido. algunos marcan el final del proceso de traduccion. el triplete aug actua como señal de inicio para traduccion. la degeneracion del codigo genetico presenta una gran ventaja ya que en algunos casos se produce un error en la copia de un nucleotido, puede mantener la colinearidad entre triplete y aminoacido.

traduccion biosintesis de proteinas : secuencia se aminoacidos de una proteina siguiendo el mensaje contenido en el arnM , tiene lugar en los ribosomas y en ella intervienen: aminoacidos, arn , enzimas, favtores proteicos y nucleotidos trifosfato. Arn 3 tipos mensajero: lleva la informacion genetica contenida en el adn desde ek citosol hasta ribosomas. ribosomico: forma oarte ensencial del ribosoma transferente: transporta aminoacidos desde el citosol a los ribosomas segun la secuencia de bases a traducir. en el proceso se distingen las siguientes etapas: activacion de los aminoacidos traduccion asociacion

Activación: los aminoacidos en presencia del aminoacil-arn-sintetasa y de atp, tiene la capacidad de asociarse y dar lugar a un aminoacil-arnT de forma que se liberan amp , fosforo inorganico,y queda libre la enzima que despues vuelve a actuar. La unión del aminoacido a su arnt se lleva a cabo en tre su grupo carboxilo y el radical del extremo 3′ traduccion: una vez activados los aminoacidos continua el proceso de biosintesis de proteinas

iniciacion de la sintesis: el arnm se une a la subunidad menor de un ribosoma gracias a una secuencia inicial denominada region lider , que no se traduce. Despues esta se muebe respecto al arnm hasta que encuentra el codon de iniciacion, a estos nucleotidos se les asocia un aminoacetil -arnt iniciador especifico que presenta el anticodon y que transporta el aminoacido metionina en eucariotas y formilmetionina en procariotas., Se establencen enlaces de hidrogeno en el codon Aug y en alnticodon Uac.

complejo ribosomal:

3 lugares: centro peptidil, aceptor y de salida.

El proceso de iniciacion de la sintesis presenta diferencias en euca y proca. en euca el arnm se sintetiza en el nucleo y antes de salir experimenta un proceso (maduración) En procariotas no se experimenta la maduracion y antes de terminar la sintesis ya se empeza a traducir.

La regulación de la expresión génica : la celula no sintetiza de forma continua todos los tipos de proteinas sobre las que tiene información , para ello esta el sistema de regulación.

El operón: si se cultiva echerichia coli en un medio con lactosa y se añade glucosa el nivel de enzima B- galactosidasa disminuye sensiblemente esta enzima cataliza la reaccion de disociación de la lactosa en glucosa y galactosa no resulta necesaria cuando existe glucosa en el medio, las enzimas solo aparecen necesariamente y luego son degradadas(. La B – galactosidasa, la B-galactosidopermeasa)

un modelo denominado operon para explicar el control de biosintesis proteica en el que se diferencian dos mtipos de genes : estructurales y reguladores. los reguladores codifican proteinas denominadas represores en el operon de echerichia coli hay solo un gen regulador y la 3 estructurales que se transcriben a la vez.