Replicación

El mecanismo que permite la duplicación de la información genética es la replicación. Durante la replicación, las cadenas del ADN duplicado son separadas por la acción de la helicasa, que rompe los puentes de hidrógeno. La topoisomerasa elimina la tensión de las cadenas de ADN al estar enrolladas. La proteína SSB estabiliza la cadena sencilla para que no vuelva a enrollarse.

Se producen unas zonas donde el ADN queda separado, llamadas horquillas de replicación, que es donde comienza la síntesis (realizada por la ADN polimerasa III). En la horquilla de replicación hay una hebra que sintetiza de forma continua en sentido 3’→5′, se llama hebra conductora, la otra hebra se sintetiza en varios fragmentos, llamados fragmentos de Okazaki, esta hebra sintetiza en sentido 5’←3′ y es conocida como hebra retardada.

La primasa (ARN polimerasa) sintetiza el primer (ARN cebador), ya que ella sí puede comenzar una cadena y el ADN polimerasa no puede. El ADN polimerasa III alarga el primer sintetizado por la primasa. El ARN cebador es eliminado y el ADN polimerasa I rellena el hueco dejado por el ARN cebador. La ligasa une los fragmentos de Okazaki.

Al finalizar el proceso se liberan dos moléculas idénticas de ADN, con una hebra antigua y otra nueva.

Transcripción

Es el proceso de copia de un gen o fragmento de DNA utilizando ribonucleótidos y originándose diferentes tipos de RNA. La transcripción constituye la primera etapa que tiene lugar en el proceso de la expresión genética.

La transcripción consiste, como su nombre indica, en copiar la información (secuencia de nucleótidos) de un fragmento del ADN, el correspondiente a un gen, en una molécula de ARN. En este proceso, por consiguiente, tomando como molde o patrón una de las cadenas del fragmento del ADN, se sintetiza una molécula de ARN, cuya secuencia de nucleótidos será complementaria con dicha cadena de ADN.

Localización celular de este proceso:

• Procariotas: citoplasma
• Eucariotas: núcleo

Fases (Eucariotas)

1. Iniciación

La ARN-polimerasa se une a una zona del ADN (centro promotor: TATA box) previa al ADN que se quiere transcribir. A continuación se separan las dos cadenas por la endonucleasa que rompe los enlaces, iniciándose el proceso de copia del ADN a transcribir. Los ribonucleótidos se añaden en sentido 5′-3′.

2. Elongación

La ARN-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios al ADN. Se transcriben intrones (no contienen información para la síntesis de la cadena polipeptídica) y exones (contienen información para formar la cadena polipeptídica) hasta que se llega a una determinada secuencia que indica a la polimerasa el final de la zona a transcribir.

Se añade en el extremo 5´ una caperuza de metil-guanosina trifosfato que protege este extremo del ataque de las nucleasas cuando el ARN sale del núcleo hacia los ribosomas.

3. Terminación

La transcripción finaliza, y al ARN recién formado se le añade una cola de unos 200 nucleótidos de adenina, la cola de poli-A, agregada por la enzima poli-A polimerasa, que sirve para que el ARN no sea destruido por las nucleasas celulares y contribuya a su transporte fuera del núcleo. Se forma el ARN transcrito primario (pre-ARNm)

Maduración de los productos de la transcripción

Se da en el núcleo de eucariotas y la realiza una enzima ribonucleoproteína mediante corte y empalme (splicing) eliminando los intrones del ARN y quedando los exones libres para ser unidos por una ARN-ligasa. Se forma el ARN maduro.

El Código Genético

Es la tabla de correspondencia entre las letras del ARN (A C G U) tomadas de tres en tres llamadas tripletes (CODÓN) y los 20 aminoácidos que forman las proteínas.

Características del código genético:

1. Un grupo de tres letras adyacentes llamado codón o triplete codifica un aminoácido.
2. Es universal ya que los tripletes son los mismos para todos los seres vivos, aunque existen excepciones (ciliados y mitocondrias). Luego, la especificidad reside en su diferente orden.
3. Es degenerado, es decir, un aminoácido puede estar codificado por más de un triplete: codones sinónimos, ejemplo leucina (6 codones) tirosina (2 codones). Así, si se produce una mutación, sólo afecta a un aminoácido.
4. Es continuo, es decir, no existen interrupciones, comas o puntos que separen los codones.

Traducción

Iniciación

El complejo de iniciación es un complejo molecular que se forma en la primera etapa de la traducción o etapa de iniciación. Este complejo está formado por: el ARNm, la subunidad menor del ribosoma y el primer aminoacil-ARNt, que suele ser el ARNt-metionina. Una vez formado, se une a él la subunidad mayor, y se forma el ribosoma completo.

Este complejo de iniciación se forma de la siguiente manera:

• El ARNm se une por su extremo 5′ a la subunidad menor del ribosoma; en este proceso interviene un factor proteico de iniciación llamado FI1.
• A continuación, el primer aminoacil-ARNt se une, mediante puentes de hidrógeno y por su anticodón, al codón iniciador del ARNm, que suele ser el AUG. Por esta razón, el primer aminoacil-ARNt es el ARNt-metionina. En este proceso interviene otro factor de iniciación llamado FI2.

En la formación del complejo de iniciación se requiere energía, que se obtiene de la hidrólisis del GTP.

Elongación

Consiste en la formación de la cadena polipeptídica por adición de aminoácidos. El ARNm es leído en dirección 5’—3’, y la cadena polipeptídica se sintetiza desde el extremo N-terminal hacia el C-terminal. Podemos distinguir tres etapas dentro de esta fase.

• Fijación del Aminoacil ARNt: El segundo aminoacil-ARNt se coloca en el lugar A y establece puentes de H entre las bases del anticodon y codon. Si no existe complementariedad de bases, sale fuera del lugar A. Esto es posible gracias a la presencia de factores de elongación (FE)
• Formación del enlace peptídico: los dos lugares A y P se hallan ocupados por dos aminoacil ARNt, de manera que los dos aminoácidos se unen mediante enlace peptídico, reacción catalizada por la peptidil transferasa. Se suelta el ARNt de la posición P al tiempo que se forma el enlace peptídico.
• Traslocación: El ARNt sin aminoácido abandona el ribosoma gracias a la acción de FE y GTP. El ribosoma se desplaza un codón en dirección 3’ y el Peptidil ARNt ocupa el sitio P, dejando vacío el lugar A .El ARNm presenta su tercer codón en el lugar A lo que posibilita la entrada de un tercer ARNt con otro aminoácido, de manera que un nuevo ciclo de elongación puede comenzar, de forma que el ribosoma traduce el ARNm en sentido 5’—3’.

Terminación

Cuando el lugar A queda ocupado por alguno de los tres posibles codones de paro ( UAA, UAG, UGA), ningún ARNt puede ocuparlo, y el ribosoma da por terminada la síntesis del polipéptido. Hace falta la presencia de los factores de terminación (RF). La proteína ya formada abandona el ribosoma ( se disocia en sus dos subunidades), y también lo hacen el ARNm y el ARNt.