• El retículo endoplasmático

EXPRESION DE LA INFORMACION GENETICA: síntesis de proteínas
Teoría de un gen- un enzima. observaciones (libro) Un gen-una cadena polipeptídica
• Del DNA a la proteína. Expresión del mensaje genético
• Transcripción. Síntesis del RNA y Maduración del m-RNA transcrito en las eucariotas (visto)
o El código genético: carácterísticas y desciframiento (visto en libro)
o Traducción o Biosíntesis de las proteínas :
Preparación o Activación de los aminoácidos
1Inicio de la síntesis 2Fase de elongación de la
cadena peptídica ( *entrada del primer Aa al sitio A. *formación del enlace peptídico .* translocación
del complejo peptidil-ARNt-ARNm del sitio A al sitio P). 3Terminación
o Regulación de la expresión de los genes en procariotas ( entender al menos el operón lac)
o Aproximación general a la regulación de la misma en eucariotas
Traducción o Biosíntesis de las proteínas
(uniendo aminoácidos, cuidando el orden)
Concepto e importancia La información genética, que es una secuencia de bases nitrogenadas
encerrada en los nucleótidos del DNA, se convierte en moléculas activas capaces de fabricar
materia, producir y gastar energía, hacer funcionar el metabolismo, fabricar células y tejidos,
etc.; estas moléculas están constituidas por aminoácidos, y son las PROTEÍNAS, la mayoría de
ellas ENZIMAS fundamentales para catalizar las reacciones metabólicas.
Las proteínas de los seres vivos se fabrican en los RIBOSOMAS, orgánulos celulares que se
encuentran en el citoplasma de los eucariotas, asociados al retículo endoplasmático (también en
mitocondrias y cloroplastos). Los ribosomas están formados por proteínas y RNA-ribosómico.
En la traducción se necesitan: ▪ Ribosomas, donde se realiza la síntesis de proteínas
ARNm, que lleva la información para sintetizar cada proteína ▪ ARNt, que aporta los
aminoácidos ▪ Aminoácidos, que van a formar la cadena polipeptidica ▪ Enzimas Aminoacil
RNA-t sintetasa, peptidasas etc energía, GTP, y factores de iniciación IF y terminación.
Antes de la biosíntesis las subunidades ribosomicas se encuentran separadas y cuando se inicia
aparecen las dos subunidades juntas y. Además, es frecuente que se encuentren en grupos 5- 20.
0- Preparación
El RNAt se activa con ATP gracias a la aminoacil-RNAt-sintetasa.
Estas enzimas acoplan cada Aa a su molécula de RNAt.
Aminoácido t ARN sintetasa + ATP da lugar a un complejo denominado aminoacil-ARNt
UAC
El RNAt a través de su anticodón, reconoce el codón del
RNAm específico del Aa. Cada Aa se ha activado con su
transferente (con una sintetasa específica), ya que sólos,
no saben dónde colocarse en la cadena polipeptídica. La
Alanina puede unirse a 4 ARNt pues es codificada por
codones que tengan GC- La Glicocola por 4 tripletes
GG- y la CISTEINA por UGU.
Hacen falta dos señales para comenzar
la síntesis:
-Triplete iniciador AUG (que codifica la Met)
-Caperuza de metil guanosina en el RNAm
Comienza la lectura por el triplete más próximo a la caperuza.
1.-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, gracias a los Factores proteícos de iniciación y Energía del GTP. El ARNt con anticodón (UAC) deberá “situarse”, con el aminoácido
transportado, en el lugar del ARNm en el que localice un triplete de bases, llamado
codón, complementario de su anticodón. Una vez unido este ARNt al mensajero se forma
el complejo de iniciación, formado por ARNt/ARNm/subunidad ribosómica pequeña
(siempre 1º Met que se puede eliminar). Al final se liberan FI y dejan paso a subunidad
mayor del ribosoma que se acopla al complejo de iniciación formando el complejo activo.
El ribosoma posee dos lugares a los que se puede unir el ARNt: lugar P (peptidil) al
que se une el primer ARNt, que transporta metionina, y el lugar A (aminoacil), que en
un principio se encuentra desocupado y al que se unirá otro ARNt cuyo anticodón sea
complementario al segundo codón (siguiente al AUG).
2.-Elongación de la cadena. Se inicia cuando un 2º Aminoacil ARNt con anticodón
complementario entra en el ribosoma en el sitio A.
Enlace peptídico
(peptidil transferasa)
Así, los aminoácidos quedan juntos para poder unirse. El carboxilo del Aa iniciador se
une con el amino del Aa siguiente mediante enlace peptídico, gracias a una enzima. El
RNAt, sin Aa, sale del ribosoma (del sitio E) y se produce la translocación ribosomal.
El ribosoma se desplaza a lo largo del RNAm en el sentido 5'-3' quedando libre de
nuevo el sitio A. Se ha formado un dipéptido que permanece unido al segundo ARNt.
Los sucesivos aminoácidos se van situando en el ribosoma, transportados por los
correspondientes transferentes. La enzima peptidil transferasa forma los enlaces
peptídicos conforme el ribosoma se va desplazando a lo largo del ARNm.
La función concreta de los ribosomas es acoplar los tripletes de bases (anticodones) de
los ARNt (transportadores de los aminoácidos) a los tripletes de bases (codones) del
ARNm. Mediante los anticodones hemos logrado sacar la información del ADN, que no
puede -debido a su tamaño y peligros diversos- salir al citoplasma y llevar la información
a los ribosomas; Si el ARN era una foto del ADN (el negativo), aquí se revela para
obtener el mensaje o secuencia exacta del ADN. El ARNm es una molécula de usar y
tirar, pues se va destruyendo conforme se sintetiza la proteína.
A-A-T
U-U-A
Transcripción
Traducción
Comprobamos
que
la
secuencia del ADN se ha
“traducido”, siendo similar a
la
que
forman
los
anticodones transferentes.
Transcripción y traducción
se
basan
en
la
complementariedad de los
nucleótidos
3.-Terminación de la cadena polipeptídica: En un momento determinado puede aparecer
en el lugar A uno de los codones sin sentido o de terminación (UAA, UAG…), con lo que no
entrará ningún nuevo RNA-t.
Cuando aparece el codón
de terminación, 1-un
factor de liberación se
pega al sitio, parando la
traducción y liberando al
complejo ribosómico del
mARN. 2-El péptido
estará acabado,
desprendiéndose del
anterior RNA-t y
liberándose al citoplasma,
al tiempo que 3-los
ribosomas quedan con las
subunidades separadas
para iniciar una nueva
traducción.
tanto en procariotas como en eucariotas,
el mensaje puede ser leído por varios
ribosomas (5-20), que forman una
estructura conocida como polisoma. De
esta manera la célula puede rápidamente
fabricar varias proteinas similares.
La nueva cadena va adquiriendo su
estructura secundaria y terciaria a la vez
que se va formando, de tal manera que al
finalizar ya tiene su conformación. En
ocasiones la proteína no es todavía
funcional y debe de recortarse algo,
añadirse el grupo prostético o debe unirse
a otros péptidos para adquirir estructura cuaternaria.
DIFERENCIAS EN LA TRADUCCIÓN EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
En los organismos PROCARIOTAS, la *transcripción y la traducción se producen a la vez
y en el mismo lugar, pues el ADN forma un cromosoma desnudo disperso por el
citoplasma y, según se transcriben los genes, los ribosomas los van traduciendo.
*Los ribosomas son 70s
*Los genes son unidades continuas
(Recordemos que en mitocondrias y cloroplastos es similar a procariotas)
En los organismos EUCARIOTAS:
*La transcripción y la traducción están
separadas en el tiempo y en el espacio:
el ADN se transcribe en el núcleo, y
los ARNm atraviesan la membrana
nuclear y se van al citoplasma donde
los ribosomas los traducen.
*Además no todos los genes llevan
información para la síntesis de
proteínas; algunos sólo se transcriben
y no se traducen, como los que dan
lugar a ARNt y ARNr, que colaboran,
junto con el ARNm en la síntesis.
Todos los genes que poseen información
para la síntesis de proteínas tienen que
transcribirse y dar ARNm.
*En los eucariotas los genes no son
unidades continuas, sino que están
fragmentados. Hay fragmentos sin información llamados intrones, intercalados con
otros que si tienen información llamados exones.
Además tanto en procariotas como en eucariotas existen secuencias que no se
transcriben, pero desempeñan un papel importante en la regulación de la expresión
génica ya que constituyen las señales que indican el inicio o el final de un gen, que se
va a transcribir.
Explica lo
que ves en
esta imagen,
desde el
comienzo
hasta el
final del
proceso.
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
La síntesis proteica no tiene lugar de forma continua, hay que regularla porque las células sólo
sintetizan - las proteínas que les corresponde, -las que necesitan en cada momento y -en una cantidad
determinada por ello debe de existir un control en la expresión génica. La regulación de la expresión
génica se realiza principalmente en el proceso de transcripción.
Regulación en procariotas.
La regulación de la expresión génica en los procariotas sigue EL MODELO DEL OPERÓN, que fue
descrito por Jacob y Monod a principios de los 60. En resumen, en se hace a través de genes
reguladores que codifican proteinas reguladoras llamadas REPRESORES. Éstas impiden que
actúe la ARN-polimerasa, frenando así la transcripción y, por tanto, la síntesis de la proteina.
Un OPERÓN consta de los siguientes elementos:
-Promotor (P). Es la secuencia de nucleótidos del ADN a la que se une la ARN-polimerasa para
iniciar la transcripción del gen o de los genes.
-Genes estructurales (Ge). Son los que codifican la síntesis de las proteínas (enzimas) que
intervienen en un mismo proceso metabólico o ruta metabólica.
(Recordar que en procariotas se transcriben sin interrupción, de manera que el ARNm resultante lleva
información para varias proteínas y se denomina ARNm policistrónico.)
-Gen operador (O). Es la secuencia de nucleótidos del ADN a la que se puede unir una proteína
reguladora e impedir la transcripción de los genes estructurales. Se sitúa entre el promotor y los
genes estructurales. El orden es P O Ge
-Gen regulador. Se puede localizar en cualquier lugar del cromosoma. Codifica la proteína
reguladora llamadas REPRESORES que actúa de represor. Cuando ésta se une al operador
impide que la ARN-polimerasa se pueda unir al ADN y con ello imposibilita la transcripción.
Cuando se separa, la transcripción es posible.
A su vez, existen moléculas denominadas INDUCTORES, que al asociarse a los represores, los
inactivan, permitiendo así que la ARN-polimerasa haga su trabajo de transcribir los genes
estructurales. A esto se le llama INDUCCIÓN ENZIMÁTICA.
Un ejemplo es el operón LAC, responsable del catabolismo de la lactosa en un procariota, la
bacteria Escherichia Coli, donde la lactosa actúa como inductor.
Esquema
de
actuación del
operón LAC
Según la teoría
del operón
Pero existe también otro mecanismo de regulación en procariotas pues otros operones funcionan
según la REPRESIÖN ENZIMÁTICA (Sólo nombrarlo, optativo el estudiarlo). En ésta, el gen
regulador codifica la formación de un represor inactivo, que puede impedir la transcripción cuando
se vuelve activo. Esto ocurre si aparece una molécula específica: el señor correpresor. Un ejemplo es
el operón HIS de esta misma bacteria, responsable de la síntesis de histidina, donde el correpresor es
la histidina.
Esquema
de
actuación
del operón
HIS
Regulación en eucariotas (muy general) Se produce mediante activación de la transcripción de
unos genes y la represión de otros.
No todos los genes se expresan igual en todas las células, aunque todas tienen los mismos genes. Por
ejemplo, la hemoglobina sólo se sintetiza en los glóbulos rojos, los anticuerpos sólo se sintetizan en los
linfocitos, la queratina en las células epiteliales y la insulina en el páncreas. Se da una gran regulación en
los organismos eucariotas, especialmente en los pluricelulares mucho más compleja y peor conocida.
Esta regulación se da, por un lado, al inicio de la transcripción sobre la actividad de la ARN-polimerasa,
dado que su trabajo depende de la separación de las histonas asociadas al ADN en los nucleosomas
para facilitar el acceso de esta enzima que forma el ARN.
Por otro lado, hay una regulación hormonal. Hay dos tipos: Las hormonas esteroideas, por su
naturaleza lipídica, penetran dentro de la célula y tras su unión con ciertas proteínas citoplasmáticas
receptoras, pasan al núcleo y allí se fijan a unas secuencias del ADN induciendo la transcripción de
determinados genes. Los anabolizantes que toman tan irresponsablemente algunas personas (culturista
británica que se suicida, Ben Johnson descalificado...), tienen que ver con esta regulación. Son derivados
de la testosterona que estimula el crecimiento de la musculatura y potencia la actividad física. Suponen un
esfuerzo para el hígado, dado que estimulan la síntesis de proteínas y provocan retención de líquidos. En
EEUU se estima que unos 200.000 adolescentes lo están tomando
Por otro lado, las hormonas peptídicas, no atraviesan la membrana, sino que se unen a receptores
específicos presentes en ella, lo cual provoca la activación de la enzima adenilato ciclasa que cataliza la
síntesis de AMPc a partir de ATP. Este AMPc actúa como un mensajero intracelular y activa proteínas
reguladoras de la transcripción.
En eucariotas, al existir la
maduración del ARN (eliminación de
intrones), puede ser que sea un punto
de
regulación
pues
pueden
sintetizarse mensajeros que en unas
células maduran y en otras no.
En la figura aparece la distinta
maduración de un mismo ARN en
células distintas