Conceptos Clave en Biología Molecular: Mutaciones, Síntesis de Proteínas y Biotecnología
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Tipos de Mutaciones Genéticas y Cromosómicas
Las mutaciones génicas alteran la secuencia de nucleótidos de un solo gen. También reciben la denominación de puntuales, ya que afectan a un único par de bases de un gen.
Las mutaciones cromosómicas estructurales afectan a la estructura de los cromosomas y son detectables mediante pruebas citogenéticas. Durante la meiosis, los cromosomas homólogos se emparejan adoptando formas específicas que, al ser observadas con un microscopio, permiten distinguir un tipo de mutación de otro.
Las mutaciones cromosómicas numéricas (genómicas) son variaciones en el número de cromosomas. Estas mutaciones son relativamente frecuentes en los vegetales, constituyendo un importante factor para su evolución. Sin embargo, no ocurre lo mismo en los animales, organismos diploides en los que la ganancia o la pérdida de un cromosoma, o de parte de él, a menudo tiene consecuencias letales o conduce a un fenotipo anormal.
Conceptos de Biotecnología
La biotecnología tradicional es la aplicación tecnológica de organismos vivos, o compuestos derivados de ellos, a fin de obtener productos útiles para el ser humano.
La biotecnología actual es el uso de técnicas de modificación del ADN para producir organismos vivos destinados a crear productos útiles para el ser humano.
- Biorremediación: cuando el objetivo es eliminar sustancias contaminantes del entorno.
- Biodegradación: cuando lo que se busca es la descomposición de un material.
El Proceso de Traducción Proteica
La traducción consiste en la síntesis de proteínas mediante la unión de aminoácidos, siguiendo el orden establecido por la secuencia de nucleótidos de ARNm. Es el proceso en el cual se emplea una mayor cantidad de energía, dando lugar a un mayor número de productos.
Fase Previa
Los aminoácidos se encuentran en el citoplasma y son transportados hasta los ribosomas por el ARNt. Los ARNt tienen forma de trébol y poseen dos zonas relevantes: el anticodón y el extremo 3’.
La activación consiste en la unión de aminoácidos con el ARNt que les corresponde. Ocurre en el citoplasma y requiere una aminoacil-ARNt-sintetasa y energía (del ATP). Esto da lugar a un aminoacil-ARNt + AMP + PPi.
Unión de aminoácido y de ARNt mediante el grupo carboxilo amino y el grupo -OH en 3’ del ARNt.
Fase de Iniciación
Este proceso consiste en la formación del complejo de iniciación.
- En procariotas: ARNm no sometido a maduración.
- En eucariotas: ARNm sí sometido a maduración.
La síntesis comienza en el sitio A: la subunidad pequeña y el ARNm se unen cerca del codón AUG (iniciador).
- En eucariotas: ARNt unido a metionina.
- En procariotas: ARNt unido a f-metionina.
Después, en el sitio P, entra el primer aminoacil-ARNt, cuyas bases son complementarias del iniciador (UAC).
A la subunidad pequeña, el ARNm y el primer aminoacil-ARNt se une la subunidad grande. Se ensambla por GTP (energía), dando lugar al complejo de iniciación.
Fase de Elongación
Consiste en el alargamiento de la cadena proteica a partir del segundo aminoácido. El ARNm se lee en sentido 5’ → 3’, y los aminoácidos se unen desde el extremo amino terminal al extremo carboxilo terminal.
Inicia cuando entra el segundo aminoacil-ARNt al ribosoma y ocupa la posición A.
Se forma un enlace peptídico entre el aminoácido del sitio P y el aminoácido del sitio A. Esta reacción está catalizada por la enzima peptidiltransferasa.
El segundo ARNt queda unido por su extremo 3’ al dipéptido y por el 5’ al codón complementario.
Se produce la translocación (movimiento de desplazamiento en sentido 5’ → 3’ sobre el ARNm).
El primer aminoácido se encuentra en el sitio P, el segundo en el sitio P, y el tercero en el sitio A.
Fase de Terminación
Se libera la cadena polipeptídica ya formada y el ribosoma se disocia del ARNm.
En el sitio A aparece uno de los tres codones de terminación, que es reconocido por los factores de liberación. Este factor hidroliza el enlace entre el ARNt en el sitio P y el último aminoácido de la cadena.
- En eucariotas: 1 factor proteico de liberación.
- En procariotas: 3 factores proteicos de liberación.
El ARNm y el ARNt abandonan el ribosoma, el cual se disocia en sus dos subunidades.
Si el ARNm que tiene que ser leído es lo suficientemente largo, es leído por más de un ribosoma, denominándose polirribosoma o polisoma.