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Tema 9 Apuntes Biología
Biología (Química) (61031032)
UNED
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TEMA 9: DEL DNA A PROTEÍNAS
FLUJO DE INFORMACIÓN:
RNA: intermediario entre genes y proteínas. Jacob y Monod: las moléculas de RNA conectan los genes (DNA) y los centros productores de proteínas (ribosomas), unas moléculas de RNA mensajero (mRNA) llevan información del DNA al lugar de la síntesis proteica donde la enzima RNA Polimerasa sintetiza moléculas de RNA en relación con la información facilitada por la secuencia de bases de un fragmento concreto de DNA. Crick: elaboró el “Dogma Central de la Biología Molecular”, el DNA codifica RNA mediante el proceso de transcripción, que a su vez codifica proteínas mediante el proceso de traducción.
CÓDIGO GENÉTICO:
Código genético: reglas que especifican la relación entre una secuencia de nucleótidos de un DNA o RNA y los aminoácidos de una proteína. Código del triplete: combinación de tres bases de nucleótidos que dan lugar a un aminoácido. Codón: grupo de tres bases de nucleótidos que codifica un aminoácido. Mutación: adición o eliminación de una base en la secuencia de codones que provoca una pérdida de función del gen. Marco de lectura: secuencia de codones que se desestabiliza por mutaciones, y la composición de cada codón cambia dando lugar a proteínas alteradas.
MUTACIONES:
Mutación: cualquier cambio permanente en el DNA de un organismo que puede afectar a la producción de proteínas y al fenotipo del organismo. Mutación puntual: cuando la DNA Polimerasa inserta por error la base equivocada al sintetizar una nueva cadena de DNA. o Silenciosa → cambio en un nucleótido que no modifica el aminoácido especificado por un codón, provoca un cambio en el genotipo pero no en el fenotipo. o Sustitución → cambio en un nucleótido que cambia el aminoácido especificado por un codón, provoca un cambio en la estructura primaria de la proteína. o Sin sentido → cambio en un nucleótido que produce un codón de parada temprana, provoca la terminación prematura de la proteína. o Desfase del marco de lectura → adición o eliminación de un nucleótido, provoca la síntesis de una proteína totalmente distinta. Mutación a nivel cromosómico: mutaciones que involucran cambios en la composición de los cromosomas generando poliploidías (cambio en el número de cada tipo de cromosoma presente) y aneuploidías (adición o eliminación de un cromosoma). o Estructurales → afectan a la estructura, forma y tamaño de los cromosomas. NÚMERO DE GENES: deleción (pérdida de genes) y duplicación (aumento de genes). DISPOSICIÓN DE GENES: inversión (inversión de genes) y traslación (intercambio de genes entre cromosomas).
o Numéricas → afectan al número de cromosomas. Nº DE JUEGOS CROMOSÓMICOS: haploidía (disminuye el nº de juegos cromosómicos) y poliploidía (aumenta el nº de juegos cromosómicos). Nº DE CROMOSOMAS: aneuploidía (pérdidas o ganancias de uno, dos, tres o más cromosomas).
TRANSCRIPCIÓN EN BACTERIAS:
Fase de iniciación: o Sigma (subunidad proteica unida a la RNA Polimerasa) se une a la caja- (secuencia de bases similares a TATAAT en la hebra codificante) y a la caja- 35 (secuencia TTGACA alrededor de 35 bases del inicio de transcripción en dirección opuesta a la que se mueve la RNA Polimerasa. o La hélice de DNA se abre creando dos cadenas simples, los monómeros de Ribonucleótidos trifosfato (NTP) se difunden al centro activo del complejo holoenzimático (Sigma y RNA Polimerasa) emparejándose con su base complementaria en la hebra no codificante de DNA y sigma se libera. o La reacción catalizada por la RNA Polimerasa es exergónica y espontánea porque los NTP tienen mucha energía potencial gracias a sus tres grupos fosfato. Fase de elongación: o La RNA Polimerasa se mueve a lo largo de la plantilla de DNA en dirección 3’-5’ de la hebra no codificante sintetizando RNA en dirección 5’-3’. o La cremallera de la enzima (grupo de aminoácidos que sobresalen) ayudan a abrir la doble hélice, y el timón (grupo de aminoácidos) ayuda a conducir las hebras codificante y no codificante a través de los canales del interior de la enzima. o El centro activo de la enzima cataliza la adición de nucleótidos al extremo 3’. Fase de terminación: o La RNA Polimerasa alcanza un tramo de la secuencia de DNA que funciona como señal de terminación. o Las bases que determinan la señal de terminación codifican para un segmento concreto de RNA que cuando se sintetiza hace que la secuencia de RNA se pliegue hacia atrás sobre sí misma y forme una horquilla que se mantiene unida por emparejamiento de bases complementarias intracatenarias. o El resultado es la separación de la RNA Polimerasa y la cadena de RNA sintetizada.
TRADUCCIÓN:
En bacterias: los ribosomas se unen al mRNA y comienzan a sintetizar proteínas incluso antes de que la transcripción haya finalizado. En eucariotas: los RNA se procesan en el núcleo y los mRNA se exportan al citoplasma donde los ribosomas se unen a los mRNA y comienza la traducción. El RNA transferente (tRNA): molécula de RNA relativamente corta que forma una estructura secundaria (trébol) y una terciaria (L). o El aminoacil-tRNA (molécula de tRNA unida covalentemente a un aminoácido) es responsable de añadir aminoácidos al tRNA. o Los aminoácidos se transfieren de las aminoacil-tRNA sintetasa a los tRNA y posteriormente a las proteínas. o Los brazos de los tréboles se forman por apareamientos de bases complementarias, y los bucles están formados por una cadena de RNA simple. o Una secuencia CCA en el extremo 3’ ofrece un sitio de unión para aminoácidos, y un triplete en el bucle opuesto del trébol sirve como anticodón (juego de tres Ribonucleótidos que forma parejas de bases con el codón del mRNA). o La estructura de trébol se puede plegar en una estructura terciaria en forma de L con un anticodón y un aminoácido único distinto. o Crick (Hipótesis del Tambaleo) → muchos aminoácidos están determinados por más de un codón, los codones para un mismo aminoácido tienden a tener los mismos nucleótidos en la primera y segunda posición y uno distinto en la tercera.
Mecanismo de traducción: o La síntesis de proteínas se produce cuando la secuencia de bases en el mRNA es traducida a una secuencia de aminoácidos de un polipéptido, y comienza cuando el anticodón de un tRNA que lleva un aminoácido se une a un codón de mRNA. o Se produce en el interior del ribosoma: SUBUNIDAD PEQUEÑA: mantiene el mRNA en su lugar durante la traducción. SUBUNIDAD GRANDE: en ella tiene lugar la formación del enlace peptídico.
El ribosoma (rRNA): o Durante la síntesis proteica se alinean tres tRNA diferentes dentro del ribosoma: DERECHA: en posición Sitio A, lleva un aminoácido. CENTRAL: en posición Sitio P, sujeta la cadena polipeptídica. IZQUIERDA: en posición Sitio E, está próximo a dejar el ribosoma. o Un aminoacil-tRNA se difunde hacia el interior del Sitio A y su anticodón se une a un codón del mRNA. o Un enlace peptídico se forma entre el aminoácido sujeto por el aminoacil- tRNA en el Sitio A y el polipéptido creciente mantenido por un tRNA en el Sitio P. o El ribosoma se mueve hacia delante, el tRNA del Sitio E sale, el que estaba en el Sitio P va al Sitio E, y el que estaba en el Sitio A va al Sitio P, mientras que entra un nuevo aminoacil-tRNA en el Sitio A para repetir la secuencia. Fase de iniciación: mediante la ayuda de factores de iniciación. o El mRNA se une a la subunidad pequeña en el Lugar de Unión al Ribosoma. o El aminoacil-tRNA iniciador que carga f-met (metionina modificada) se une al codón de iniciación (AUG). o La subunidad grande del ribosoma completa el complejo y el aminoacil-tRNA que carga f-met ocupa el Sitio P. Fase de elongación: mediante la ayuda de factores de elongación. o Un nuevo aminoacil-tRNA llega al Sitio A. o Se forma un enlace peptídico entre el aminoácido sujeto por el tRNA del Sitio A y la cadena polipeptídica creciente sujeta por el tRNA del Sitio P. o Se produce una translocación: Mueve el tRNA vacío al Sitio E. Mueve el tRNA que contiene el polipéptido creciente del Sitio A al Sitio P. Deja el Sitio A vacío exponiendo un nuevo codón del mRNA. Fase de terminación: mediante la ayuda del factor de liberación. o Cuando el tRNA expone un codón de terminación (UAA, UAG, UGA), un factor de liberación rellena el Sitio A. o El centro activo cataliza la hidrólisis del enlace que mantiene unidos el tRNA en el Sitio P con la cadena polipeptídica y el polipéptido sintetizado es liberado del ribosoma. o El ribosoma se separa del mRNA y sus subunidades se disocian para unirse a un codón de iniciación de otro mRNA y comenzar el proceso de nuevo.
Tema 9 Apuntes Biología
Asignatura: Biología (Química) (61031032)
Universidad: UNED
