Metab. Informacion I

5’
3’
• Intoducción. Cromosomas. Genes.
• Principio Fundamental de la Biología Molecular.
3’
3’
• Metabolismo del ADN. Replicación.
Antiparalelismo y complementaridad de las
bases en el ADN. Reglas fundamentales.
Componentes. Ecuación general.
5’
5’ 3’
5’
• Metabolismo del ARN. Transcripción.
Componentes.
Ecuación
general.
Modificaciones post transcripción.
La síntesis de proteínas, representa un proceso
anabólico mediante el cual se forman las proteínas a
partir de aminoácidos.
La información genética esta contenida en los genes
que son un segmento corto de ADN (Ácido
desoxirribonucleico), que contiene la información
necesaria para sintetizar un producto biológico
funcional.
Cromosoma
• Molécula de ADN asociada a proteínas.
• Contiene los genes.
• Conserva y transmite la información genética.
• Se localiza en el núcleo.
Gen
• Unidad de información fundamental de los
organismos vivos.
• Segmento de ADN que codifica para una
cadena polipeptídica o una molécula de
ARN.
Proteína
ARN
ADN
ARN
Bicatenaria
Monocatenaria
•Cada cadena del ADN:
a) Tiene como sillar estructural los
desoxirribonucleótidos que se unen mediante
enlaces fosfodiéster.
b)
Los
componentes
de
los
desoxirribonucléotidos son: desoxirribosa
(pentosa), adenina, guanina, citosina y timina
(bases nitrogenadas), además de un grupo
fosfato.
ADN
3’
3’
5’
Adenina
5’
4’
=
5’
Timina
1’
3’ 2’
H
•Las dos cadenas de desorribonucleótidos
a) Se disponen entre sí en forma antiparalela,
en sentido 5’ → 3’.
b) Se unen entre sí mediante puentes de
hidrógeno entre las bases nitrogenadas
•Hacia la parte externa de cada cadena se
ubican los grupos fosfato y el ázucar de
cinco carbonos, mientras que hacia la parte
interna las bases nitrogenadas..
H
3’
H
Guanina
5’
≡
Citosina
3’
5’
H
2’ 3’
1’
Timina
5’
3’
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Ácidos Nucleicos.
3’
H
=
Adenina
4’
5’ 5’
Antiparalelismo y
complementaridad
de las bases nitrogenadas en
el ADN
5’
3’
Timina
Adenina
3’
5’
Citosina
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Ácidos Nucleicos.
Guanina
ARN
Existen tres tipos de ARN:
ARN Mensajero (ARNm)
ARN de transferencia (ARNt)
ARN Ribosómico (ARNr)
PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
ADN
ARNm
Proteína
REPLICACIÓN
(Síntesis de ADN)
TRANSCRIPCIÓN
(Síntesis de ARNm)
TRADUCCIÓN
(Síntesis proteica)
núcleo
ribosomas
Procesos celulares en los que se utiliza la información genética
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
METABOLISMO DEL ADN
Cromosoma
REPLICACIÓN
Proceso mediante el cual se hacen copias
fieles de las moléculas de ADN. Se replica el
cromosoma entero, durante la división celular
5’
3’
ADN original
REPARACIÓN Y RECOMBINACIÓN
3’
5’
Procesos mediante los cuales se mantiene la
integridad de la información genética.
ADN hija
ADN hija
3’
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
5’ 3’
5’
REPLICACIÓN
Es el proceso de duplicación o síntesis de ADN. Ocurre en el núcleo de la célula.
Requiere de una hebra molde o patrón (ADN), un cebador (ARN),
desoxirribonucleósidos trifosfato, enzimas y magnesio.
La enzima que cataliza la incorporación de los nucleótidos es la ADN polimerasa.
Por cada desoxirribonucleósido trifosfato (dNTP) incorporado a la cadena en
síntesis se libera pirofosfato inorgánico (PPi),
La síntesis de cada hebra se realiza en sentido 5’  3’ y en forma antiparalela
con respecto al molde o patrón.
La incorporación de nucleótidos obedece a la “complementaridad de bases
nitrogenadas en el ADN”.
La replicación es semiconservativa. Las dos moléculas nuevas o hijas de ADN
tiene una hebra nueva y una hebra del ADN madre.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
REGLAS QUE GOBIERNAN LA REPLICACIÓN
1. La replicación es semiconservadora: Cada cadena de ADN actúa como molde para la
síntesis de una nueva hebra. El resultado son dos moléculas de ADN nuevas, cada una con
una cadena nueva y otra vieja.
5’
3’
5’
3’
ADN
original
ADN
1ra generación
3’ 5’
3’
ADN
5’
ADN
2da generación
3’
5’ 3’
5’
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
REGLAS QUE GOBIERNAN LA REPLICACIÓN
2. La replicación empieza en un punto y es bidireccional: Las dos cadenas de ADN se
replican simultáneamente. Una de las hebras se sintetiza de modo continuo.
Hebra conductora
Dirección del movimiento de la
horquilla de replicación
Fragmentos de Okasaki
Hebra
Hebra retrasada
atrasada
3. La síntesis de ADN progresa en dirección 5’ → 3’: (cadena conductora) su síntesis
transcurre en el mismo sentido que la horquilla de replicación y la otra de modo discontinuo
(cadena retrasada, fragmentos de Okasaki), cuya síntesis transcurre en dirección opuesta a
la dirección del movimiento de la horquilla.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
Notación taquigráfica
Forma 1
Forma 2
Pentosas: Líneas
Enlaces fosfodiéster: Líneas diagonales
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
COMPONENTES
DE LA
SÍNTESIS DE ADN
Harper. pp.339 PDF
ARN cebador
Enzimas
Cadena de ADN en crecimiento
Desoxirribonucleósidos trifosfatos (dNTP)
que ingresan a la cadena de ADN en
crecimiento:
dATP
dGTP
dCTP
dTTP
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
Hebra molde o patrón de ADN
Mg2+
ARN cebador
Síntesis de ADN
ADN polimerasa
Primer dNTP que ingresa a la cadena
en síntesis
PPi
Cadena que comienza a crecer
Nn+1
Segundo dNTP que ingresa a la cadena
en síntesis
PPi
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
ECUACIÓN GENERAL
(dNMP)n + dNTP
Mg+
(dNMP)n+1 + PPi
(dNMP)n
=
Cadena de ADN en crecimiento
dNTP
=
Desoxirribonucleósido trifosfato que se incorpora a la cadena en síntesis
(dNMP)n+1
=
Cadena de ADN elongdada en una unidad
PPi
=
Pirofosfato
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
REQUISITOS
 Molde: Hebras de ADN madre, original o patrón.
 Precursores: Desoxirribonucléosidos trifosfatos (dATP, dGTP, dCTP y dTTP).
 Cebador y/o primer: Fragmento ARN, suministra el 3’ - OH libre al cual se
añaden los nucleótidos.
 Enzimas : Sistema de la ADN replicasa o replisoma constituido por:
- Helicasas: Desenrollan el ADN.
- Topoisomerasas (girasas): Liberan la tensión torsional generada por el
desenrrollamiento del ADN.
- Proteínas de unión al ADN: Estabilizan las cadenas separadas.
- Primasas: Sintetizan ARN cebador.
- ADN polimerasas: Incorporación de desorribonucleótidos, eliminan
cebadores de los fragmentos de Okasaki, reparación del ADN.
- Ligasas: Cataliza la formación de enlaces fosdiéster entre fragmentos de
Okasaki.
 Mg2+.
REPLICACIÓN
Enzimas
Helicasas
 Desenrrollan el ADN.
Topoisomerasas
 Liberan la tensión torsional por el desenrrollamiento.
Proteínas de asociación al ADN
de cadena simple (SSB)
Primasa
 Estabilizan las cadenas separadas.
ADN polimerasas
 Incorporan desoxirribonucleósidos
Ligasas
 Sintetiza el cebador (ARN).
Eliminan cebadores de los fragmentos de Okasaki
 Rellenan los espacios entre los fragmentos de Okasaki
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
METABOLISMO DEL ARN
Cromosoma
TRANSCRIPCIÓN
Proceso de síntesis de ARN dependiente del
ADN.
Gen
(ADN de doble hebra)
MODIFICACIONES POSTRANSCRIPCIÓN
Procesos mediante los cuales se modifican los
ARN o transcritos primarios después de su
síntesis.
SÍNTESIS DE ARN DEPENDIENTE DE
ARN Y EL ADN.
• Replicación del ARN
• Transcripción inversa (ARN → ADN)
Una hebra ADN
A U
C G
U
U
ARN
A
A
G C
C G
ARNm, ARNt, ARNr
y ARN catalítico
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Transcripción. Traducción. Código genético. Mutaciones.
TRANSCRIPCIÓN
Es el proceso de síntesis de ARN con una secuencia de bases complementaria a una
cadena de ADN molde. Se transcriben genes. Ocurre en el núcleo de la célula.
Requiere una hebra del ADN, ribonucleósidos trifosfato, enzima y magnesio.
La enzima que cataliza la incorporación de los nucleótidos es la ARN polimerasa-ADN
dirigida. Por cada ribonucleósido trifosfato (NTP) incorporado a la cadena en síntesis se
libera pirofosfato inorgánico (PPi).
La síntesis de ARN se realiza en sentido 5’  3’ y en forma antiparalela con respecto a
la hebra de ADN que se transcribe.
La incorporación de nucleótidos obedece a la “complementaridad de bases
nitrogenadas”, con excepción de la adenina del ADN que se complementa
momentáneamente con uracilo el ARN que se sintetiza”.
Es el punto de control más importante de la expresión genética.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Replicación.
COMPONENTES
DE LA
SÍNTESIS DE ARN
Cadena de ARN
en crecimiento
Hebra simple de ADN (gen)
Mg2+
ARN polimerasa-ADN dirigida
Ribonucleósidos trifosfatos (NTP) que
ingresan a la cadena de ARN en
crecimiento:
ATP
GTP
CTP
TTP
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Transcripción. Traducción. Código genético. Mutaciones.
TRANSCRIPCIÓN (Síntesis dependiente del ADN)
5’
Cadena molde de ADN
(transcrita)
ARN transcrito
5’
3’
3’
3’
ARN polimerasa-ADN dirigida
El ADN con su estructura duplohelicoidal complementaria
proporciona una base molecular para su funcionamiento
como patrón o molde en la transcripción.
Se transcriben las instrucciones codificadas en los genes
en las secuencias de bases de las moléculas de ARN.
La ARN polimerasa-ADN dirigida adiciona unidades
mononucleotídicas a los extremos 3’-hidroxilo de la cadena
de ARN en dirección 5’ → 3’, de forma antiparalela a la
hebra de ADN usada como molde.
5’
Cadena de ADN no transcrita
ADN 3’
Hebra
no molde
5’
5’
3’
desenrrolla
rebobina
Hebra
molde
5’
3’
ARN
ARN-ADN
Sitio activo
ARN polimerasa-ADN dirigida
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Transcripción. Traducción. Código genético. Mutaciones.
ECUACIÓN GENERAL
(NMP)n + NTP
Mg+
(NMP)n+1 + PPi
(NMP)n
= Cadena de ARN en crecimiento
NTP
= Ribonucleósido trifosfato que se incorpora a la cadena en síntesis
(NMP)n+1
= Cadena de ARN elongada en una unidad
PPi
= Pirofosfato inorgánico
Requisitos:
1. Hebra de AND patrón o madre o molde.
2. Ribonucleótidos trifosfato: ATP, UTP, CTP y GTP.
3. Enzimas: ARN polimerasa-ADN dirigida.
4. Mg +2.
Sentido de la síntesis 5’ → 3’.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 4. Metabolismo de la Información. Transcripción. Traducción. Código genético. Mutaciones.
PROCESAMIENTO DEL ARN
MODIFICACIONES POST TRANSCRIPCIÓN
Después de la transcripción los ARNs denominadps primarios, sufren modificaciones que originan moléculas
que cumplen funciones de transmisión de la información genética, estructurales y catalíticas (ribozimas).
3’
ARNm
5’
ARNt
A U G C G A U A U
AAA(A)n 3’
Tripletes de bases nitrogenadas
(codones)
Alanina
5’
Cola de
poliadenilato
ARNr
5’
3’
3’
Anticodón
5’ ARNm
Codón
Las modificaciones comprenden corte y empalme, eliminación o adición de secuencias de bases nitrogenadas,
modificación de azúcares y bases nitrogenadas de los ARNs primarios.
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Objetivo 4. Metabolismo de la Información. Transcripción. Traducción. Código genético. Mutaciones.
MADURACIÓN DEL ARN MENSAJERO
ADN
Transcripción
ARNm
Proceso de Maduración:
• Splicing (Corte y empalme)
• Caperuza (CAP) (Extremo 5’)
• Poliadenilación (Extremo 3’)
Citosol
Traducción de
proteínas
Splicing:
Eliminación de fragmentos que no codifican proteínas (Intrones)
Exones
son regiones que codifican para una
determinada proteína
Intrones
son regiones que NO codifican para una
determinada proteína
ARNm
Adición al extremo 5’ de la Caperuza o casquete:
 Es un nucleótido modificado de guanina, la 7metilguanosina trifosfato, que se añade al extremo 5'
de la cadena del ARNm.
• Esta caperuza es necesaria para el proceso normal de
traducción del ARN y para mantener su estabilidad.
Poliadenilación:
 Es la adición al extremo 3' de una cola poliA, una secuencia larga de poliadenilato, es
decir, un tramo de ARN cuyas bases son
todas adenina.
 Esta cola protege al ARNm frente a la
degradación, aumentando su vida media en
el citosol, de modo que se puede sintetizar
mayor cantidad de proteína.
ADN Molde
Casquete
ARN
Endonucleasa
A—A—A—A—A—A—A
Poliadenilato
(80 a 250 nucleótidos)
Poliadenilato
polimerasa
Complejo
enzimático
SÍNTESIS DE ARN DEPENDIENTE DE ARN Y EL ADN
(Extensión del principio Fundamental de la Biología Molecular).
El ARN actua como molde para duplicar ARN y sintetizar ADN
ADN
Replicación
ADN
Transcripción
inversa**
Transcripción
*Enzimas empleadas
en la tecnología del
ADN recombinante
ARN
Replicación*
ARN
**Los virus que
contiene la
transcriptasa
inversa se conocen
como “retrovirus”.
Traducción
Proteína
Profa. Audrey Suárez. Bioquímica. Metabolismo de la Información. Transcripción. Traducción. Código genético. Mutaciones.
Gracias