INSTITUTO TECNOLGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO

LICENCIATURA EN BIOLOGA

GENTICA MOLECULAR (LBG 1023)

UNIDAD III: PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIN GENTICA. TRANSCRIPCIN, TRADUCCIN Y MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES.

TRABAJO: CARACTERSTICAS DE LA TRANSCRIPCIN Y TRADUCCIN GENTICA

AULA 506

CUARTO SEMESTRE

NIZA JARNTZI SEBASTIN VILLA

J. JESUS PASCUAL OROZCO

CD. ALTAMIRANO, GRO. ABRIL DEL 2015

INTRODUCCINLa asignatura de Gentica molecular nos tratar de explicar cmo los conocimientos de los procesos de biologa molecular sern la base para explicar las tcnicas de manipulacin del ADN y ARN. La integracin ser tambin la base para ir a las particularidades de la estructura y funcionamiento de los genomas en los diferentes niveles evolutivos y las particularidades que los mtodos de biologa molecular toman al trabajar con cada uno de los grupos de organismos. Esta asignatura aportara al perfil de licenciado en Biologa la capacidad de comprender las bases moleculares que rigen el control de los procesos celulares como la expresin gnica, la mutagnesis y reparacin del ADN, as como los mecanismos de transferencia, recombinacin, tcnicas moleculares y su aplicacin en la manipulacin del material gentico con fines biotecnolgicos.Por ltimo, la gentica tiene aplicaciones importantes en campos como la salud, la alimentacin y la preservacin del medio ambiente, es decir, en nuestras vidas cotidianas (Sheila, 2012).Como es de saber, el ADN es el cido Desoxirribonucleico. Es el tipo de molcula ms compleja que se conoce. Contiene la informacin necesaria para poder controlar el metabolismo un ser vivo. El ADN es el lugar donde reside la informacin gentica de un ser vivo. El material gentico de cualquier organismo (procariota o eucariota) est sometido a una serie de procesos cclicos que aseguran la realizacin de sus dos funciones esenciales: la transmisin de la informacin gentica y la expresin de sa informacin gentica.Dentro de la duplicacin, entra la transcripcin y la traduccin, las cuales permiten al ADN duplicarse. De esta manera de una molcula de ADN nica, se obtienen dos o ms "clones" de la primera. La molcula de ADN se abre por ruptura de los puentes de hidrgeno entre las bases complementarias liberndose dos hebras y la ADN polimerasa sintetiza la mitad complementaria aadiendo nucletidos que se encuentran dispersos en el ncleo. De esta forma, cada nueva molcula es igual a la primera (Jimnez, 2012).

DESARROLLOTransmisin de la informacin genticaImplcito en la estructura de doble hlice del ADN est el mecanismo por el cual este puede replicarse (duplicarse), es decir, hacer copias exactas de s mismo. La replicacin del ADN es un proceso que ocurre slo una vez en cada generacin celular, por lo tanto, las dos clulas hijas provenientes de la divisin celular contienen una copia idntica del ADN de la clula madre que le dio origen. Watson y Crick propusieron un mecanismo de replicacin semiconservativa en base al modelo estructural del ADN planteado, segn el cual la doble hlice del ADN se abre por el medio y las bases apareadas se separan a nivel de los puentes de hidrgeno. A medida que se separan, las dos cadenas actan como moldes o guas, cada una dirigiendo la sntesis de una nueva cadena complementaria a lo largo de toda su extensin. La complementariedad de las bases slo permite dos tipos de apareamientos T-A y G-C; las bases se van agregando una a una y la seleccin de cul base entra en un sitio especfico de la cadena en formacin, queda determinada por la base presente en la cadena molde con la que se va a aparear. De esta manera, cada cadena molde forma una copia de su cadena complementaria original y se producen dos rplicas exactas de la molcula. Este modelo brind una respuesta de cmo la informacin hereditaria se duplica y pasa de generacin en generacin. Este mecanismo se denomina replicacin semiconservativa porque la doble hlice progenitora se replica dando lugar a dos dobles hlices hijas, cada una de las cuales est formada por una cadena progenitora (cadena vieja) y una cadena hija (sintetizada de novo). La unidad que se mantiene de una generacin a la siguiente, es una de las dos hebras individuales que formaba parte de la doble hlice progenitora, es por ello que este proceso recibe el nombre de replicacin semiconservativa.Replicacin del ADNEl inicio de la replicacin, tanto en procariotas como en eucariotas, se produce cuando la doble hlice de ADN es desenrollada y abierta en una secuencia especfica de nucletidos denominada origen de replicacin. En los procariotas existe un nico origen de replicacin, localizado dentro de una secuencia especfica de nucletidos cuya longitud es de aproximadamente 300 pares de bases; en los eucariotas, en cambio, hay mltiples orgenes de replicacin. La zona de sntesis donde se comienzan a separar las cadenas progenitoras, la molecla de ADN parece formar una estructura en forma de Y, denominada horquilla de replicacin. Dentro de esta horquilla, la ADN polimerasa, sintetiza las nuevas cadenas complementarias. La replicacin es bidireccional, por lo tanto existen dos horquillas de replicacin que se mueven en direcciones opuestas desde el origen de replicacin. Para la sntesis de una nueva cadena complementaria de ADN se necesita no solo la presencia de la cadena progenitora (vieja) que sirva de molde, sino tambin de una secuencia de inicio para la nueva cadena que permita que la ADN polimerasa prolongue la cadena. Esta secuencia de inicio, conocida habitualmente como cebador (primer, en ingls) est formada por nucletidos de ARN. Los nucletidos de ARN pueden formar puentes de hidrgeno con los nucletidos de la cadena de ADN, siguiendo un principio similar de complementariedad (la G se aparea con la C, la A del ARN con la T del ADN y el U del ARN con la A del ADN). La sntesis del cebador es llevada a cabo por una enzima denominada ARN primasa. Con los cebadores de ARN colocados en el lugar correcto, la ADN polimerasa agrega nucletidos al extremo 3 de las cadenas en crecimiento y a continuacin cataliza la formacin del enlace fosfodister para ligar este residuo a la nueva cadena que crece. El complejo polimersico, no formar la unin fosfodister, a menos que la base que est entrando a la cadena en formacin, sea complementaria a la base existente en la cadena patrn. La frecuencia con la que se inserta una base equivocada es menor a 1 en 100 millones, debido a la capacidad de la ADN polimerasa de corregir errores (eliminacin de nucletidos mal incorporados). Dada la estructura antipararela de la doble hlice de ADN, la replicacin de las dos nuevas cadenas de ADN sobre los dos brazos de la horquilla de replicacin pareca requerir la sntesis en la direccin 5- 3, sino tambin en la direccin 3- 5. La cadena que crece de manera continua se conoce como cadena adelantada y la cadena que se sintetiza por fragmentos se conoce como cadena retrasada. La sntesis de la cadena adelantada requiere un nico cebador en un nico sitio, pero la sntesis de los fragmentos que conforman la cadena rezagada, los fragmentos de Okazaki, requieren mltiples cebadores. Una vez que la ADN polimerasa alarga estos cebadores, todos los fragmentos de ARN de la hebra retrasada son degradados y reemplazados por ADN. Luego de que el cebador es degradado, una enzima especfica es la encargada de unir todos los fragmentos sintetizados. Sntesis de protenasLos procesos que se llevan a cabo para la sntesis de protenas constan de dos pasos fundamentales, la transcripcin (1) y la traduccin (2), a travs de los cuales la informacin contenida en el ADN se convierte en protenas. En la transcripcin se sintetiza ARN a partir de un molde de ADN y en la traduccin, la secuencia de bases del ARNm especifica la secuencia de aminocidos que se ensamblarn para formar las protenas. No solamente una, sino las tres clases de ARN, desempean funciones como intermediarios en los pasos que llevan del ADN a la protena. Cabe destacar que la transcripcin de genes, aparte de dar lugar a la formacin de ARNm, tambin sintetiza el ARNr (que forma parte de los ribosomas, complejo compuesto por protenas y ARNr, donde se realiza el proceso de traduccin) y el ARNt (molculas que funcionan como adaptadores en dicho proceso de traduccin) (UNCU, 2015).LA TRANSCRIPCINEs el proceso por el que se transmite la informacin contenida en el ADN al ARN. Este proceso se lleva a cabo por la ARN polimerasa que utiliza como molde una de las dos hebras del ADN, la denominada hebra codificante. Durante el proceso de transcripcin se reconoce un sitio especfico de la molcula de ADN en el que se van a unir las enzimas (Jimnez, 2012).Es el primer proceso de la expresin gnica, mediante el cual se transfiere la informacin contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de protena utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripcin gentica, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la informacin de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripcin del ADN tambin podra llamarse sntesis del ARN mensajero. (Annimo 1, 2015). El ADN se encuentra en el ncleo celular y la sntesis de protenas tiene lugar en el citoplasma, en el hialoplasma concretamente. Es por esto que la informacin contenida en la estructura primaria del ADN debe transcribirse a una molcula de ARN denominada ARN mensajero (ARNm). Tambin se sintetizan en el ncleo el ARNr y el ARNt, necesarios para la sntesis proteica. Los procesos de sntesis de ARN a partir del ADN constituyen la transcripcin de la informacin gentica (Snchez, 2015).Clsicamente se divide el proceso de la transcripcin en 3 etapas principales (iniciacin, elongacin y terminacin), pero realmente se pueden diferenciar 5 etapas: PreiniciacinDurante el inicio de la transcripcin no se requiere la presencia de un cebador para sintetizar la nueva cadena, de ARN en este caso. Antes del inicio de la transcripcin se necesita toda una serie de factores de transcripcin que ejercen los factores de iniciacin. Estos se unen a secuencias especficas de ADN para reconocer el sitio donde la transcripcin ha de comenzar. Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan los complejos de transcripcin se llama promotor. Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de los genes, antes del comienzo del gen, y a ellos se unen los factores de transcripcin mediante fuerzas de Van der Waals y enlaces de hidrgeno. Los promotores tienen secuencias reguladoras definidas, muy conservadas en cada especie. Todo el proceso forma un complejo que se llama complejo de preiniciacin cerrado o PIC. Cuando la estructura se abre por mediacin del factor de transcripcin TFII H, da comienzo la iniciacin y al complejo abierto (por su accin helicasa dependiente de ATP). IniciacinPrimero, una helicasa separa las hebras de ADN en estas denominadas cajas TATA, ya que entre adenina y timina se establecen dos enlaces de hidrgeno, mientras que entre citosina y guanina se forman tres. Posteriormente se unen los factores y las protenas de transcripcin (TBP, TF2D, TF2B) permitiendo, de esta manera, el acceso de la ARN polimerasa al molde de ADN de cadena simple, siendo esta la ltima en posicionarse. Aunque la bsqueda del promotor por la ARN polimerasa es muy rpida, la formacin de la burbuja de transcripcin o apertura del ADN y la sntesis del cebador es muy lenta. La burbuja de transcripcin es una apertura de ADN desnaturalizado de 18 pares de bases, donde empieza a sintetizarse el ARN cebador a partir del nucletido nmero 10 del ADN molde de la burbuja de transcripcin. La burbuja de transcripcin se llama complejo abierto. La ARN polimerasa es una enzima formada por 5 subunidades: 2 subunidades , 1 subunidad , 1 subunidad ' y 1 subunidad que tiene como funcin la unin de ribonucletidos trifosfato. Cuando se forma el complejo abierto, la ARN polimerasa comienza a unir ribonucletidos mediante enlaces fosfodister, y una vez que se forma el primer enlace fosfodister, acaba la etapa de iniciacin y comienza as la siguiente etapa. Disgregacin del promotorUna vez sintetizado el primer enlace fosfodister, se debe deshacer el complejo del promotor para que quede limpio para volver a funcionar de nuevo. Durante esta fase hay una tendencia a desprenderse el transcrito inicial de ARN y producir transcritos truncados, dando lugar a una iniciacin abortada, comn tanto en procariontes como eucariontes. Una vez que la cadena transcrita alcanza una longitud de unos 23 nucletidos, el complejo ya no se desliza y da lugar a la siguiente fase, la elongacin.La disgregacin del promotor coincide con una fosforilacin de la serina 5 del dominio carboxilo terminal de la ARN polimerasa, que es fosforilado por el TFII H (que es una protena quinasa dependiente de ATP) ElongacinLa ARN polimerasa cataliza la elongacin de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrgeno que determina el siguiente nucletido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribonucletidos trifosfato entrantes. Cuando el nucletido entrante forma los enlaces de hidrgeno idneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formacin del enlace fosfodister que corresponde. A esto se le llama elongacin, la segunda etapa de la transcripcin del ARN. TerminacinAl finalizar la sntesis de ARNm, esta molcula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y tambin de la ARN polimerasa, terminando la transcripcin. La terminacin es otra etapa distinta de la transcripcin, porque justo cuando el complejo de transcripcin se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongacin se ha completado. La terminacin est sealizada por la informacin contenida en sitios de la secuencia del ADN que se est transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN. Estas secuencias son ricas en guanina y citosina, situadas en el extremo de los genes, seguidas de secuencias ricas en timina, formando secuencias palindrmicas, que cuando se transcriben el ARN recin sintetizado adopta una estructura en horquilla que desestabiliza el complejo ARN-ADN, obligando a separarse de la ARN polimerasa, renaturalizndose la burbuja de transcripcin. Algunas secuencias de ADN carecen de la secuencia de terminacin, sino que poseen otra secuencia a la que se unen una serie de protenas reguladoras especficas de la terminacin de la transcripcin como rho (Annimo 1, 2015).

TraduccinEs el proceso por el que la informacin gentica contenida en el ADN y transcrita en una ARNm va a ser utilizada para sintetizar una protena. El proceso se lleva a cabo en los ribosomas. La traduccin del mensaje gentico desde el ARN hasta una protena no es suficiente, en algunos casos, para que se exprese correctamente. Es necesario que el polipptido que se va sintetizando por el ribosoma se pliegue de forma adecuada para que pueda desarrollar su funcin biolgica (Jimnez, 2012).El paso fundamental para que los seres vivos puedan existir, vivir, pertenecer a una especie, funcionar, etc. radica en que la informacin gentica, que es una secuencia de bases nitrogenadas encerrada en los nucletidos del DNA, se convierta en molculas activas capaces de fabricar materia, producir y gastar energa, hacer funcionar el metabolismo, fabricar clulas y tejidos, etc.; estas molculas estn constituidas por aminocidos, y son las PROTENAS.Mecanismos Activacin de aminocidos: Cada RNA-t busca a su aminocido especfico segn el triplete de su anticodn y se une a l por la accin de una enzima especfica llamada aminoacil RNA-t sintetasa, que une al aminocido con su RNA-t en el brazo aceptor, gastndose una molcula de ATP. De este modo, un gran nmero de transferentes se encuentran unidos a su aminocido antes de iniciarse la traduccin. Iniciacin: El RNA-m llega hasta el ribosoma que est separado en sus dos subunidades y se une a la subunidad mayor; a continuacin se une la subunidad menor. En los ribosomas existen dos lugares en los que pueden caber transferentes, el llamado LUGAR P (= peptidil) y el LUGAR A (= aminoacil). El RNA-m se une de tal forma que el primer codn se coloca en el lugar P. Este primer codon siempre es el mismo en todos los RNA-m (salvo en algunas mitocondrias), es el AUG ledo desde el extremo 5', que codifica para el aminocido Metionina, con el que se inician todos los procesos de traduccin celular. A continuacin llega hasta ese lugar P un RNA-t con el aminocido Metionina, y al lugar A llega otro RNA-t con el siguiente aminocido que corresponda, segn las bases del segundo triplete. En ese momento una enzima une ambos aminocidos mediante un enlace peptdico y todo el complejo se desplaza un lugar hacia el primer codn, de tal manera que ahora el dipptido se coloca en el lugar P (peptidil) y queda libre el lugar A (aminoacil). Elongacin: Al quedar libre el lugar aminoacil se acerca un nuevo RNA-t, segn la secuencia de su anticodn, trayendo un nuevo aminocido, volviendo a crearse un enlace peptdico y repitindose el desplazamiento del complejo. Estos procesos se repiten siempre que el codn que aparece en el lugar A tenga sentido. Terminacin de la cadena polipeptdica: En un momento determinado puede aparecer en el lugar A uno de los codones sin sentido o de terminacin, con lo que no entrar ningn nuevo RNA-t y el pptido estar acabado, desprendindose del anterior RNA-t y liberndose al citoplasma al tiempo que los ribosomas quedan preparados para iniciar una nueva traduccin. 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 conformacin. En ocasiones la protena no es todava funcional y debe ser procesada, aadindole algo, recortndole algo o, incluso, debe unirse a otros pptidos para adquirir estructura cuaternaria (CNICE, 2015).

CONCLUSIN

El ADN es un compuesto que se encuentra sometido continuamente a las agresiones de sustancias qumicas, tanto de nuestro propio metabolismo como del exterior. Tambin es alterado por agentes fsicos.Al terminar de estudiar este tema, me di cuenta que estos dos procesos son demasiado importantes debido a que si no se transcribiera y tradujera el cdigo gentico simplemente no existira la vida, porque gracias a que toda la informacin de como funciona toda la vida, esta guardada en los genes que se transcriben para ser traducidos a protenas que son las que mantienen funcionando las clulas las cuales se encuentran a su vez formando estructuras o como mensajeros o como enzimas e incluso tambin hormonas, etc. De otra cosa que tambin me di cuenta, es que, en los genes est guardado lo que representa a cada individuo como tal lo que influye en la personalidad de cada uno (hablando de animales superiores) y bueno todo lo que conocemos se basa en que se puede transcribir y traducir el cdigo de ADN.Tambin su importancia reside en que gracias al mensaje transmitido por el ADNt y el ADNm se sintetizan diferentes tipos de protena y pues esto es fundamental para la sntesis de protenas ya que la estructura y fisiologa de los seres vivos depende en su mayora de la accin de sus protenas. La mayora de las estructuras celulares estn constituidas por protenas, tambin el metabolismo es posible gracias a la accin de enzimas que son protenas.

BIBLIOGRAFAJimnez. 2012. Transcripcin y traduccin del adn. Fecha de acceso: 20/03/15. Web: http://es.slideshare.net/inesjimenez96/transcripcin-y-traduccin-del-adnUNCU. 2015. Captulo 24. Replicacin, Transcripcin y Traduccin. Fecha de acceso: 20/03/15. Web: http://campus.fca.uncu.edu.ar:8010/mod/resource/view.php?id=15216Annimo 1. 2015. Transcripcin gentica. Fecha de acceso: 20/03/15. Web: http://es.wikipedia.org/wiki/Transcripci%C3%B3n_gen%C3%A9ticaSnchez G. J. 2015. 4) TRASCRIPCIN Y TRADUCCIN DE LA INFORMACIN GENTICA. Fecha de acceso: 20/03/15. Web: http://www.iespando.com/web/departamentos/biogeo/web/departamento/2BCH/PDFs/16Traduccion.pdf.CNICE. 2015. 11. LA EXPRESIN GNICA: LA TRADUCCIN. Fecha de acceso: 21/03/15. Web: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/genetica/contenido12.htm