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Expresión génica: Del ADN a las proteínas - Coggle Diagram
Expresión génica: Del ADN a las proteínas
Transcripción del ADN
La transcripción es el paso de una secuencia de ADN a una secuencia de ARN, ya sea ARNm, ARNr o ARNt. En eucariotas tiene lugar en el núcleo celular.
Requisitos
Debe existir ARN polimerasa
Debe existir presencia de ribunoclueótidos trifosfatos
Debe existir una cadena de ADN que actúe como molde
Etapas
Elongación
La ARN-polimerasa continúa añadiendo ribonucleótidos complementarios al ADN leyendo en sentido 3’→5’, la ARN-polimerasa selecciona el ribonucleótido trífosfato cuya base es complementaria con la cadena de ADN que actúa como molde. En consecuencia la nueva cadena de ARN se sintetiza en dirección 5’→3’.
Terminación
La ARN-polimerasa llega a la región terminadora que indica el final de la transcripción. Esto implica la separación de la ARN-polimerasa del ARN transcrito, el cierre de la doble hélice de ADN.
Iniciación
La ARN-polimerasa reconoce y se une a una zona del ADN denominada región promotora o promotor, es el promotor el que indica cuál de las dos hebras se trascribirá. A continuación se separan las dos cadenas del ADN, formándose el complejo abierto e iniciándose el proceso de copia del ADN a ARNm.
Maduración
en eucariotas el ARN sufre un procesamiento antes que aparezca el ARN funcional maduro. Se procesa mediante tres acontecimientos principales, en el ARNm:
Escisión y poliadenación en el extremo 3’. Se le añade una cola de unos 200 nucleótidos de adenina, la cola de poli-A, con lo que queda formado el ARN (ARN heterogeneonuclear) precursor del ARNm.
Eliminación de intrones y empalme de exones: la mayor parte de los genes que codifican una proteína están fragmentados. Cada gen consta de varios fragmentos denominados intrones y exones. Durante la maduración se eliminan secuencias "sin sentido" o repetitivas (Intrones), y luego se unen entre si las secuencias útiles o "con sentido" (Exones) por las ARN-ligasas.
Formación de la (caperuza en 5’ (CAP),
Traducción
Requerimientos
ARN de transferencia
Aminoácidos
Ribosomas
Enzimas
ARN mensajero
Energía
Fases
Fase previa
Activación de los aminoácidos. Los aminoácidos se encuentran libres en el hialoplasma de la célula, su activación consiste en la unión de cada uno de ellos a su ARNt. La característica especial que posee un ARNt para poder ser reconocido por su correspondiente aminoácido reside en un grupo de tres bases, llamado “anticodón”
Fases de la traducción
Elongación
Dividida en tres pasos:
1.El ARN t con el nuevo aminoácido se une al sitio a del ribosoma.
El aminoácido que se encuentra en el sitio P se libera de su ARN t y establece un enlace peptídico con el aminoácido del sitio A
El ribosoma se desplaza a lo largo de un codón más, esto implica que el ARN t sin aa se desplace a el sitio E y salga del ribosoma, que el ARN t con el péptido se desplace a el sitio P y que se quede libre el sitio A para iniciar otro ciclo de elongación
Terminación
El proceso anterior se repite hasta que al lugar A llega un codón de los llamados “mudos” o “stop” (UAA, UAG o UGA) es decir, que no pueden ser traducidos por ningún aminoácido. Entonces se produce la terminación de la síntesis
Iniciación
Cuando una molécula de ARNm llega al citoplasma con su mensaje, una subunidad ribosómica pequeña se une al extremo 5' del ARNm donde se encuentra el codón AUG iniciador de la biosíntesis; este triplete es reconocido por el ARNt (con el anticodón complementario UAC), específico del aminoácido metionina. La región AUG que debe ser reconocida como codón de iniciación depende de las zonas adyacentes del ARNm . Una vez unido este ARNt al mensajero se forma el complejo de iniciación, gracias a la intervención de una serie de factores de iniciación.
Ingeniería genética
Se trata de una serie de técnicas que permiten el acceso y manipulación del ADN.
Técnicas básicas
Secuenciación del ADN: se trata de conocer la secuencia de nucleótidos del ADN.
Hibridación de ácidos nucleicos: se basa en el apareamiento del ácido nucleico a estudiar con otra molécula de ADN o ARN conocido denominada sonda, marcada radioactivamente.
Enzimología: en la manipulación genética se usan un grupo extenso de enzimas.
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR): permite amplificar secuencias de ADN a partir de un pequeño fragmento, cebador, mediante la ADN polimerasa. De esta forma se puede obtener múltiples copias de una misma cadena de ADN.
Clonación
El proceso de clonación está encaminado a la obtención de un clon. Un clon es un conjunto de elementos genéticamente iguales. Todos los elementos del clon son iguales entre sí e iguales al elemento precursor. Los clones pueden ser moléculas, células u organismos completos.
Tipos
Clonación de células. En este proceso se pueden clonar células aisladas, tejidos u órganos. Puede utilizarse para terapias génicas.
Clonación de organismos completos, tanto plantas como animales. Se suele utilizar en procesos de mejora genética de especies
Clonación de ADN o ARN mediante la técnica de clonación acelular (PCR), o la de clonación celular (ADN recombinante). Se utiliza para aumentar el número de moléculas de ácido nucleico que se utilizan en una investigación.
Código genético
Es la correspondencia que existe entre las bases nitrogenadas del ARN y los aminoácidos que se incorporan a la nueva proteína
Características
Es universal. Es compartido por todos los organismos vivos. Sólo se han encontrado excepciones en alguna mitocondria, en las que algún triplete tiene un significado distinto.
Es degenerativo. Varios codones pueden dar lugar al mismo aminoácido
Tipos de codones
De terminación
Con sentido
Iniciadores
Sinónimos
Mutaciones
Una de las características del material hereditario (ADN), es la gran fidelidad con la que se transmite de generación en generación, sin embargo, en ocasiones puede sufrir mutaciones. Son un cambio genético cuya consecuencia es la aparición de un rasgo nuevo que no se había presentado en ninguna de las generaciones precedentes.
Tipos
Según el tipo de célula que se vea afectada.
Mutaciones germinales, si afectan a las células reproductoras, con lo que se transmitirá a los descendientes.
Mutaciones somáticas si la alteración ocurre en células no reproductoras, pudiendo ocasionar enfermedades (como un cáncer) pero no pueden ser heredados.
Según como sea la alteración del material genético.
Génicas. Son aquellas que sólo afectan a nucleótidos de un solo gen. Si afectan a un par de bases son puntuales y pueden ser:
Mutaciones por sustitución. Cambio de uno o más pares de nucleótidos.
Mutaciones por inserción. Se añaden nucleótidos.
Mutaciones por delección. Pérdida de nucleótidos.
Genómicas. Son alteraciones en el número normal de cromosomas de las células de una especie. Suelen ocurrir durante la meiosis al no producirse correctamente la separación de los cromosomas o de las cromátidas. Se diferencian dos clases:
Euploidías. Alteraciones en el número de dotaciones cromosómicas completa
Aneuploidías. Alteraciones en el número normal de una dotación cromosómica.
Cromosómicas. Son modificaciones en la estructura de los cromosomas, afectando al orden o al número de los genes dentro de un cromosoma. Pueden ser
Duplicaciones, un segmento de cromosoma se repite.
Translocaciones, homólogas (entre cromosomas homólogos) o heterólogas (entre dos cromosomas no homólogos), consisten en el cambio de lugar de un segmento de cromosoma.
Deleciones, pérdida de un segmento de cromosoma.
Inversiones, un segmento de cromosoma se rompe, gira 180º y se suelda.
Agentes mutágenos: la mutagénesis puede darse de forma espontánea por errores en la replicación del ADN pero también puede estar provocada por agentes mutágenos, estos pueden ser:
Físicos: - Radiaciones ionizantes: (rayos X), rompen el esqueleto azúcar-fosfato - Radiaciones no ionizantes: (rayos UV), Provocan la formación de enlaces covalentes entre dos bases pirimidínicas contiguas, dando origen a dímeros.
Biológicos: microorganismos como bacterias, virus, hongos, etc… que interfieren en el material genético de la célula a la que parasitan, provocando así alteraciones en el material genético
Químicos: - Sustancias análogas a bases nitrogenadas, sustituyen a las bases nitrogenadas del Adn y provocan transiciones - Sustancias intercalantes: se intercalan entre las bases de una cadena dando origen a inserciones o delecciones de un solo par de bases. - Agentes alquilantes: añaden grupos etilo o metilo a las bases nitrogenadas alterando la replicación del ADN. - Ácido nitroso: Transforma la citosina en uracilo y la adenina en hipoxantina provocando incorporación de bases erróneas en la replicación del ADN.