Fundamentos de Genética Molecular: Replicación, Traducción y Regulación Génica

Conceptos Fundamentales de Genética

Gen: Segmento de ADN que codifica la secuencia primaria de un producto final con función estructural o catalítica.

Cromosoma: Molécula de ácido nucleico que actúa como depósito de la información genética.

Replicación del ADN

Orígenes de replicación: Secuencias mayores que se presentan en varios puntos de los cromosomas; la replicación se inicia en varios puntos de cada cromosoma.

Fragmentos de Okazaki: En el ADN eucariota son más cortos debido a que la horquilla de replicación se mueve más lento.

Comparativa entre Procariotas y Eucariotas

• ADN asociado a histonas: Procariotas no; Eucariotas sí.
• Tamaño del ADN: Procariotas 1 mm; Eucariotas 50 mm.
• Origen de replicación: Procariotas único; Eucariotas varios.
• Fragmentos de Okazaki: Procariotas grandes; Eucariotas pequeños.
• ADN polimerasas: Procariotas 3; Eucariotas 5.
• Velocidad de replicación: Procariotas más rápido; Eucariotas lento.

Elementos de la Traducción

• ARN mensajero (ARNm): Lleva la información para sintetizar cada proteína.
• ARN de transferencia (ARNt): Transporta aminoácidos activados hasta el ribosoma.
• Aminoacil-ARNt sintetasas: Unen un aminoácido a cada ARNt; requieren de ATP.
• Ribosomas: Orgánulos citoplasmáticos compuestos por dos subunidades (ARNr + proteínas). Poseen tres lugares diferentes:
  • Sitio P: Donde se encuentra la cadena polipeptídica.
  • Sitio A: Donde entran los aminoácidos que se unirán a la cadena.
  • Sitio E: Donde se sitúa el ARNt antes de salir del ribosoma.

Proceso de Traducción

1. Activación: Cada aminoácido se une a su ARNt específico. Esto lo realiza la enzima aminoacil-ARNt sintetasa, formándose el aminoacil-ARNt (ARNt “cargado”).
2. Iniciación: El ribosoma se une al ARNm y reconoce el codón de inicio (AUG). Se coloca el primer ARNt con metionina.
3. Elongación: Van entrando nuevos ARNt según los codones del ARNm. Se forman enlaces peptídicos entre aminoácidos. El ribosoma avanza y la cadena proteica crece.
4. Terminación: Aparece un codón de parada (UAA, UAG, UGA). Se libera la proteína y el ribosoma se separa.

Genes y Elementos Reguladores

• Genes estructurales: Importantes en el metabolismo o formando estructuras en la célula.
• Genes reguladores: Son genes cuyos productos interaccionan con otras sustancias afectando a la transcripción o traducción.

Otros Conceptos Clave en Biología Molecular

Plásmido: Pequeñas moléculas de ADN circular que pueden estar en células procariotas. Portan genes necesarios tanto para su propia replicación como para una o más funciones celulares y se replican con independencia del huésped.

Operón: Grupos de genes relacionados desde el punto de vista funcional y sus secuencias reguladoras.

Genes constitutivos: Son fundamentales para las funciones vitales de la célula; se expresan de manera continua y mantienen un nivel constante de proteínas.

Enzima de restricción: Enzima que reconoce una secuencia de nucleótidos dentro de una molécula de ADN y es capaz de cortarla.

Nucleosoma: Estructura que constituye la unidad fundamental y esencial de la cromatina, que es la forma de organización del ADN en las células eucariotas.

Holoenzima: Enzimas formadas por la unión de una apoenzima y un cofactor.