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taller de sintesis de proteinas

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Taller de síntesis de proteínas: Análisis de la secuencia del gen de la alfa actina del
musculo cardiaco
Presentado por: Jersson Ferney Rincón Pan código: 1125548015; Jhon Andry Sánchez
Ortega código: 1065864608.
1. ¿Cuántos intrones tiene este gen? ¿Cuáles son los nucleótidos de inicio y
finalización para cada intrón?
-
El gen presenta 6 intrones que se pudo contar gracias a la secuencia de
nucleótidos del pre-mARN gen alfa actina de musculo cardíaco. Para todos los
intrones presente en esta secuencia las terminaciones van a ser los nucleótidos
GU de inicio y para la terminación el nucleótidos AG en la terminación.
2. ¿Cuántos exones tiene este gen?
- El gen presenta 8 exones que se pueden observar en la secuencia de
nucleótidos de pre-mARN del gen alfa actina del musculo cardiaco.
3. ¿Cuál es la enzima que participa en la transcripción de la información del ADN a
mRNA?
- La principal enzima que participa en la transcripción es la ARN polimerasa, la
cual utiliza un molde de ADN de cadena sencilla para sintetizar una cadena
complementaria de ARN. Específicamente, la ARN polimerasa produce una
cadena de ARN en dirección de 5' a 3', al agregar cada nuevo nucleótido al
extremo 3' de la cadena.
La ARN polimerasa sintetiza una cadena de ARN complementaria a la cadena
molde de ADN. Esta enzima sintetiza la cadena de ARN en dirección 5' a 3',
mientras que lee la cadena molde de ADN en dirección 3' a 5'. La cadena molde
de ADN y la cadena de ARN son antiparalelas.
Las etapas de la transcripción
“Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz”
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Tels: (7) 5685303 - 5685304 - 5685305 - Fax: 5682750
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Iniciación
- Elongación
- Terminación
4. Describa el proceso de splicing o procedimiento de corte y empalme del pre-mARN
- Estos procesos son fundamentales para la síntesis de proteínas de eucariotas,
el principal objetivo del splicing es quitar los intrones que es la parte no
codificante presente en el pre-ARNm y unir los exones. Para llegar a la
maduración del ARNm se llevan los siguientes pasos necearios para el correcto
funcionamiento del splicing
- Reconocimiento de sitios de empalme: En el pre-ARNm, los intrones están
flanqueados por secuencias altamente conservadas llamadas sitios de
empalme. Estos sitios incluyen el sitio de empalme donador (5' splice site) en el
extremo 5' del intrón y el sitio de empalme aceptor (3' splice site) en el extremo
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3' del intrón. También hay una secuencia de ramificación (branch point) en el
interior del intrón. Estos sitios son reconocidos por el spliceosoma, un complejo
ribonucleoproteico que lleva a cabo el proceso de empalme.
-
Formación del spliceosoma: El spliceosoma está compuesto por
ribonucleoproteínas pequeñas (snRNPs) y proteínas accesorias. Las snRNPs
contienen ARN pequeño (snRNA) y proteínas específicas. Estas snRNPs se
ensamblan en el spliceosoma en función de los sitios de empalme reconocidos.
-
Corte del sitio de empalme donador: El spliceosoma comienza el proceso de
empalme cortando el pre-ARNm en el sitio de empalme donador. Esto crea un
"lazo" de intrón llamado lariat (soga) que contiene la secuencia de ramificación.
-
Ataque nucleofílico y empalme: La secuencia de ramificación en el lariat ataca
el sitio de empalme aceptor en una reacción nucleofílica. Esto resulta en la
liberación del intrón en forma de lariat y la unión de los exones adyacentes,
formando un ARNm maduro.
-
Eliminación del intrón: El intrón en forma de lariat es degradado
posteriormente por enzimas, y el ARNm maduro, que consiste solo en exones
unidos, se libera y se transporta fuera del núcleo para su traducción en proteínas
en el citoplasma.
Cave a clara que el proceso de splicing es altamente regulado y puede variar en
diferentes células, tejidos y condiciones fisiológicas. El splicing alternativo es un
fenómeno en el cual diferentes combinaciones de exones e intrones pueden dar
lugar a múltiples variantes de ARNm y, por lo tanto, a diferentes proteínas a
partir de un solo gen. Este proceso contribuye a la diversidad proteica en los
organismos eucariotas.
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5. ¿Con cuál código genético se realiza la traducción de este gen?
El codigo genetico que se puede utilizar para realizar la traduccion de este gen
es el codigo estandar 1 ya que es el mas apropiado para ser utilizado en la
trduccion del gen precente, mientras que los otros codigos genetico serian
obsoletos para la traduccion de este gen ya que levaduras, inertebrados ni
codigos mitocondriales no pueden llevar a cavo esta traduccion ya que cada uno
es espesifico para cada gen mientras que el codigo enetico estandar 1
comprende toda la informacion genetica precente en el genoma y puede ser
leido por todas las celulas.
6. ¿Cuáles son las diferencias entre un código genético utilizado para la traducción
de un gen en un organismo eucariota en comparación al utilizado por la
mitocondria, cloroplasto, y una bacteria?
- Las diferencias entre los códigos genéticos utilizados por organismos eucariotas
en comparación con el utilizado por mitocondrias, cloroplastos y bacterias,
consisten principalmente en la especificidad de ciertos codones y la asignación
de aminoácidos.
- Organismos eucariotas
Los eucariotas, como animales, plantas y hongos, utilizan un código genético
estándar o universal, que es casi idéntico en todos estos organismos. Este
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código genético estándar consta de 64 codones posibles (tripletes de
nucleótidos), que especifican 20 aminoácidos diferentes y tres codones de
parada (codones de finalización) que señalan el final de la traducción.
Mitocondrias
Las mitocondrias son organelas celulares que tienen su propio genoma y
realizan funciones clave en la producción de energía en las células. El código
genético de las mitocondrias, especialmente en organismos vertebrados y
algunas otras especies, presenta algunas diferencias en la especificidad de
ciertos codones en comparación con el código genético estándar.
Cloroplastos
Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos también tienen su propio genoma
y utilizan un código genético específico. El código genético cloroplástico muestra
algunas diferencias en la especificidad de codones en comparación con el
código genético estándar, especialmente en las especies de plantas.
Bacterias
Las bacterias utilizan una variedad de códigos genéticos, algunos de los cuales
difieren significativamente del código genético estándar. Algunas bacterias
tienen codones diferentes que codifican para los mismos aminoácidos, lo que
refleja la diversidad y evolución de los códigos genéticos en el mundo
bacteriano. Estas diferencias en el código genético bacteriano pueden influir en
la expresión de proteínas y en la adaptación a diferentes entornos y condiciones
de crecimiento.
7. ¿Cuáles son las funciones de la proteína alfa actina del músculo cardíaco?
- La alfa actina es una proteína esencial para el correcto funcionamiento del
músculo cardíaco, ya que tiene un papel fundamental en la contracción y
relajación rítmica y coordinada del corazón, permitiendo que este órgano
bombee sangre de manera eficiente para abastecer al cuerpo con oxígeno y
nutrientes.
- Contracción muscular
La alfa actina del músculo cardíaco forma parte del citoesqueleto del músculo
cardíaco junto con otras proteínas contráctiles como la miosina y la troponina.
Durante la contracción muscular, las moléculas de actina se ensamblan en
filamentos y deslizan sobre las moléculas de miosina, lo que acorta las fibras
musculares y genera la fuerza necesaria para la contracción del corazón.
- Mantenimiento de la estructura celular
La alfa actina proporciona la estructura y la resistencia necesaria para mantener
la forma y la integridad de las células musculares cardíacas. Esto es
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especialmente importante en el músculo cardíaco, que se contrae y se relaja
repetidamente durante toda la vida.
Regulación de la contracción muscular
La alfa actina está involucrada en la regulación fina de la contracción muscular.
Varias proteínas reguladoras, como la troponina y la tropomiosina, interactúan
con los filamentos de actina para controlar la contracción y relajación del
músculo cardíaco en respuesta a las señales nerviosas y hormonales.
Transmisión de señales celulares
Además de su función contráctil, la alfa actina también está implicada en la
transmisión de señales celulares. Puede interactuar con proteínas que participan
en vías de señalización celular, lo que afecta la respuesta del músculo cardíaco
a diferentes factores internos y externos.
Adaptación a las demandas del corazón
La expresión y la actividad de la alfa actina del músculo cardíaco pueden
adaptarse para satisfacer las demandas cambiantes del corazón en diferentes
situaciones, como el ejercicio físico o el estrés.
8. ¿Cuál es la función del péptido señal?
- La función principal del péptido señal es la de facilitar el transporte y
direccionamiento de la proteína a su ubicación correcta dentro o fuera de la
célula durante la síntesis proteica.
Cuando una proteína se está sintetizando en el ribosoma, el péptido señal se
encuentra en el extremo N-terminal de la cadena polipeptídica en crecimiento.
La secuencia de aminoácidos del péptido señal contiene información específica
que permite su reconocimiento por las proteínas y maquinarias de transporte
celular. La función del péptido señal se puede resumir en los siguientes puntos:
- Reconocimiento por el complejo de reconocimiento de señal (SRP)
Cuando el péptido señal emerge del ribosoma durante la síntesis proteica, es
reconocido por el complejo de reconocimiento de señal (SRP, Signal
Recognition Particle). Este complejo está formado por proteínas y ARN y se une
al péptido para detener temporalmente la síntesis proteica.
- Dirección al retículo endoplasmático (RE)
La proteína en proceso, junto con el SRP, se dirige hacia el retículo
endoplasmático en las células eucariotas. El RE es un orgánulo intracelular que
juega un papel importante en la síntesis de proteínas, el procesamiento y la
modificación de las proteínas dirigidas a la secreción o la membrana celular.
- Translocación a través del RE
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El péptido señal ayuda en la inserción de la proteína en el RE, donde se
completa su síntesis y se procesa adecuadamente para su función específica.
Remoción del péptido señal
Después de que la proteína se inserta en el RE y se pliega correctamente, el
péptido señal es clivado o eliminado por proteasas especializadas. Esto da lugar
a la forma madura y funcional de la proteína.
9. Además de la eliminación del péptido señal, ¿qué otras modificaciones
postraduccionales se describen en la actina alfa de músculo cardíaco?
- Fosforilación
La fosforilación es una de las modificaciones postraduccionales más comunes
en las proteínas, incluida la actina. La fosforilación es la adición de grupos
fosfato a ciertos aminoácidos de la proteína mediante enzimas llamadas
quinasas. En la actina, la fosforilación puede regular su capacidad para formar
filamentos y afectar su interacción
- Acetilación
La acetilación es la adición de grupos de acetilo a residuos de aminoácidos en
la proteína. La acetilación de la actina puede influir en su estabilidad y en sus
interacciones con otras proteínas y componentes celulares.
- Glucosilación.
La glucosilación consiste en la adición de grupos de glucosa a la proteína. Esta
modificación postraduccional puede afectar la función y la estabilidad de la
actina.
- Ubiquitinación
La ubiquitinación es la adición de moléculas de ubiquitina a la proteína, lo que
puede tener varias funciones, como dirigir la proteína para su degradación en el
proteasoma o regular su actividad.
- Sumoilación
La sumoilación es la adición de grupos SUMO (small ubiquitin-like modifier) a la
proteína, lo que puede afectar su localización celular y su función.
- Nitrosilación
La nitrosilación implica la adición de grupos nitrosilo a la proteína, lo que puede
modificar su actividad y función.
10. Analice la información de la síntesis de la proteína β-globina de Homo sapiens y la
catalasa de E. coli. ¿Cuáles son las diferencias en la síntesis de estas proteínas?
- Estructura y Función de las Proteínas:
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La β-globina es una subunidad de la hemoglobina, una proteína que se
encuentra en los glóbulos rojos y es esencial para el transporte de oxígeno. La
β-globina se ensambla con otras subunidades (alfa-globina y otras) para formar
la molécula de hemoglobina.
La catalasa es una enzima que se encuentra en E. coli y otras células y juega
un papel en la descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno,
evitando el daño celular por estrés oxidativo.
Tipo de Organismo:
La síntesis de la β-globina ocurre en células eucariotas, específicamente en los
eritrocitos humanos. Los eucariotas tienen núcleo definido y procesos de splicing
más complejos.
La síntesis de la catalasa ocurre en bacterias, como E. coli, que son procariotas
y carecen de un núcleo. Su maquinaria de síntesis de proteínas y splicing es
diferente a la de los eucariotas.
Proceso de Splicing:
En la síntesis de la β-globina, el proceso de splicing involucra la eliminación de
intrones y empalme de exones en el ARNm, generando variantes maduras de
ARNm que codifican la β-globina. Este proceso es llevado a cabo por el
spliceosoma en células eucariotas.
En E. coli, no hay splicing intrón/exón en el sentido eucariota. Los genes
bacterianos suelen estar compuestos por regiones codificantes continuas
(exones) sin intrones, por lo que no se necesita un proceso de splicing similar al
de los eucariotas.
Regulación y Contexto Celular:
La síntesis de la β-globina está regulada de manera compleja en diferentes
etapas de la vida y en respuesta a condiciones específicas, como la
disponibilidad de oxígeno.
En E. coli, la síntesis de la catalasa puede ser inducida en respuesta al estrés
oxidativo, cuando la bacteria está expuesta a peróxido de hidrógeno. Esto ayuda
a proteger a la bacteria del daño causado por el estrés oxidativo.
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