Replicación y Traducción del ADN

Replicación del ADN

La división celular (M) es la fase donde se producen dos células nuevas idénticas.

Fase S: replicación del ADN. Se necesita una hebra de ADN patrón o molde; enzimas; ATP (energía). (nueva molécula)

Modelo de doble hélice y replicación del ADN

ADN eucariótico + histonas = cromatina.

El ADN debe separarse para replicarse, se separan las histonas y se descondensa la cromatina. Sin histonas, se inicia la replicación.

La replicación es bidireccional, semiconservativa y semidiscontinua.

¿Qué sucede en la replicación?

1. Se separan las cadenas de nucleótidos (ruptura de puentes de hidrógeno).
2. Se forma la horquilla de replicación (Y).
3. Origen de la replicación (nucleótidos se unen a enzimas).
4. La replicación avanza bidireccionalmente.
5. Se unen a nucleótidos complementarios.
6. Cadena de 3’OH es continua. Cadena de 5’ P es discontinua.
7. Cuando llegan a los extremos se encuentra la secuencia de término.
8. Ahora cada una tiene una cadena de origen y otra nueva (semiconservativa).
9. Cada molécula de ADN se convertirá en una de las dos cromátidas que formarán un cromosoma en la mitosis.

Enzimas que controlan la replicación

ADN primasa: Sintetiza fragmentos de ARN (primer).

ADN polimerasa: Forman el ADN, añaden y remueven (exonucleasa) nucleótidos.

ADN ligasa: Une los fragmentos de la cadena retrasada.

Topoisomerasas o girasas: Desenrollan el ADN.

ADN helicasa: Rompe puentes de hidrógeno.

Las proteínas mantienen separadas las cadenas.

Del ADN a los ribosomas: el ARN

El ARN es el intermediario entre el ADN y los ribosomas.

El ARN es producido por el núcleo celular y se traslada al citoplasma.

Transcripción o síntesis del ARN en eucariontes

Al disociarse el ADN de las histonas y provocar la descondensación de la cromatina, pueden operar la helicasa y la girasa, separando las hebras de ADN. Una vez separadas, las enzimas ARN polimerasas específicas se encargan de la síntesis de cada tipo de ARN (ribosomal, de transferencia, mensajero y mitocondrial).

Etapas de la transcripción

Iniciación: Unión de una de las muchas proteínas reguladoras de la transcripción o factores de transcripción al promotor; esta es una secuencia específica del gen, vecina al sitio de inicio de la transcripción, secuencia a la que se une la ARN polimerasa.

Elongación: la ARN polimerasa comienza a añadir nucleótidos de manera complementaria y antiparalela a la hebra molde de ADN. (Si el ADN es 3’ TACCG 5’ la nueva cadena de ARN será 5’ AUGGC 3’).

Terminación: la ARN polimerasa reconoce una secuencia de término de la transcripción, formada por uno de los siguientes tríos de nucleótidos: ATT, ACT o ATC. Como resultado se obtiene una molécula de ARN que contiene la información de la hebra de ADN que sirvió de molde.

Maduración: ocurre solo en eucariontes; corte de intrones y el empalme de exones. Los intrones no codifican aminoácidos, y están ubicados entre las secuencias que sí codifican, llamadas exones.

Regulación de la transcripción

Todas las células somáticas tienen el mismo genoma, pues descienden del mismo cigoto, pero sus fenotipos pueden ser muy distintos. Existe un grupo diverso de polipéptidos que activan o inhiben la transcripción de los genes. Algunos factores se encargan de regular la expresión de los genes constitutivos, otros factores de transcripción regulan la expresión de genes. Esto supone una compleja red de comunicación molecular entre la membrana celular, el citoplasma y el núcleo.

Código genético

Existen 64 combinaciones de codones posibles para los 20 tipos de aminoácidos que se usan para construir los polipéptidos.

AUG es el codón de inicio.

Señales de término: UAA, UAG y UGA.

Ribosomas

Están formados por la unión de proteínas y ARN ribosomal (ARNr).

Formados por dos subunidades. La subunidad menor tiene un sitio de unión para el ARNm y la subunidad mayor tiene dos lugares de unión para ARNt, el sitio P o peptidil y sitio A o aminoacil.

Etapas de la traducción

Iniciación: La subunidad pequeña se une al ARNm. El primer ARNt que lleva la metionina se ensambla con su anticodón al codón del ARNm. Se une la subunidad mayor del ribosoma al complejo formado por la subunidad menor, el ARNt y el ARNm. Al llegar la subunidad mayor se une por el sitio P al ARNt que porta la metionina, quedando el sitio A vacío.

Elongación: El segundo codón se ubica en el sitio A de la subunidad mayor. Se une un nuevo ARNt que posee el anticodón complementario al codón ubicado en el sitio A. Al quedar los sitios P y A ocupados, se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos. El primer ARNt rompe la unión que lo mantenía unido con el aminoácido, quedando liberado, al igual que el sitio P. El ribosoma se desplaza hacia el extremo 3’. En el sitio A queda el siguiente codón listo para ser traducido. Al sitio A se une el tercer ARNt, y se forma un nuevo enlace peptídico. De esta manera, la secuencia de bases del ARNm establece el orden en que se formará la proteína.

Terminación: Se seguirán añadiendo aminoácidos hasta que se encuentre en el ARNm un codón de término. Se separan las dos subunidades de los ribosomas y la cadena de polipéptido se desprende quedando liberada.