Ciencias Biológicas y de la Salud

Tronco DivisionalTrimestre: 15/O

MODULO: Procesos celulares fundamentales

TEMA: Bases moleculares de la transcripción; estructura y función del ARNm, ARNr y ARNt,

mecanismo de la transcripción, etapas de proceso de la transcripción (capping, poliadenilacion y

splicing), características y función de las enzimas involucradas (RNA polimerasas, factores

transcripciones y topoisomeras).

Alumno: Eduardo Jerónimo Hernández

Docente: Jorge Antonio Amézquita Landeros

¿Qué es la transcripción?

La transcripción es el proceso por el cual se

sintetiza un ARN usando como molde al ADN.

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¿Qué es un gen? la secuencia de DNA que se transcribe

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• El ARN producto de la transcripción recibe el nombre de transcrito.• En las bacterias la transcripción y la traducción tienen lugar en el

citoplasma bacteriano y al mismo tiempo, son simultáneas. Sin embargo, en eucariontes la transcripción tiene lugar en el núcleo y la traducción en el citoplasma.

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Jacob y Monod en 1961 propusieron la Hipótesis del mensajero: "debe existir una molécula que transporte la información fielmente desde el ADN hasta las proteínas". En ese mismo año Brenner y colaboradores (1961) demostraron la existencia del este intermediario que resultó ser una molécula de ácido ribonucleico que se denominó ARN mensajero (ARN-m). Posteriormente, el ARN-m tenía que ser traducido a proteína

RNA MENSAJERO

ARN mensajero, consiste en una secuencia de nucleótidos que corresponde a la transcripción de un trozo de DNA (gen). No obstante, esta transcripción no es siempre un proceso simple y directo. En secuencias que contienen exones e intrones, el transcrito primario sufre una maduración durante la que se cortan los intrones y se empalman los exones (splicing).Su función es la de transportar la información genética del núcleo a los ribosomas en que son transcritos.

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Los ARN de transferencia, son moléculas de ARN con estructura cruciforme, encargados de leer el código del ARNm en los ribosomas e ir sintetizando la cadena de proteína a partir de los aminoácidos que tiene asociados a su estructura.Existen tantos ARNt como aminoácidos codificables. Cada ARNt tiene en una parte de su estructura la secuencia que codifica un aminoácido (anticodón) que se unirá al codón del ARNm. En la parte opuesta tiene una parte diseñada para unirse al aminoácido que codifica el anticodón

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ARN ribosómico, es un ARN estructural que compone los ribosomas junto con proteínas. Parece ser que tiene una función de enzimática al facilitar las interacciones para que el RNAm se acomode en el ribosoma y sea leído por los RNAts, y al mismo tiempo facilita la interacción con proteínas enzimáticas que posibilitan la formación de los enlaces peptídicosLos ribosomas procarioticos tienen RNAr de tres tamaños 16S, 5S y 23S, los eucarioticos tienen 4 tamaños 18S, 5S, 5.8S y 28SEl ARNr es el que contribuye a dar a los ribosomas su forma acanalada, al condicionar la posición de las proteínas, posibilitando la unión a su estructura del ARNm, de los ARNt  y de la proteina que se está sintetizando. Supone el 75% del RNA celular en procariotas y el 50% en eucariotas

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MECANISMO DE LA TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS-La transcripción es el Paso de una secuencia de ADN a una secuencia de ARN (ya sea ARNm, ARNr o ARNt).-En el ADN, cuyos genes (información genética) van a transcribirse se diferencian, en principio, dos regiones con distinta función:1) Región estructural:Corresponde al conjunto de genes (cistrones) que determinan el orden de los AA en las proteínas que codifican (ya sean estructurales o enzimáticas).2) Región reguladora o promotor:Esta región controla el ritmo con el que la ARN polimerasa transcribe la región estructural en ARN.Esta región se encuentra cerca de la anterior (hacia el extremo 3').

-En la transcripción intervienen:

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-En la transcripción intervienen:a)Una molécula de ADN molde.Se transcriben fragmentos de una u otra de sus hebras.Tales fragmentos se llaman 'cordones codogenéticos' y corresponden a las 'regiones estructurales'.b)Ribonucleótidos trifosfato (rTP) de A, C, G y U.c)ARN polimerasas (todas del mismo tipo).Separan las hebras de ADN.Incorporan rTP en sentido 5'->3'.Catalizan la unión de los nucleótidos sin necesidad de cebador.d)Unas proteínas específicas llamadas 'factores sigma'.Se unen a la ARN pol para que ésta pueda identificar el promotor correspondiente.

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-Etapas de la transcripción:1)Iniciación:-La ARN pol se asocia con un factor sigma, que permite a esta enzima reconocer y asociarse a esa región concreta del ADN que llamamos promotor (región reguladora).El promotor, a veces, es común a varios genes.En el promotor se han descubierto dos 'secuencias de consenso', iguales o parecidas a TTGACA y TATAAT (que se encuentran a distintas distancias antes del punto de inicio o región estructural).-Ahora la ARN pol está en condiciones  de separar las dos hebras del ADN y comenzar su 'trabajo' (polimerización de ARN).-El factor sigma se separa de la ARN pol y se inicia la transcripción de la región estructural con la incorporación del primer rTP, siguiendo la ley de complementariedad de bases.2)Elongación:-La síntesis progresa en sentido 5'->3', con una velocidad que varía en función de la formación de bucles, aunque en general se transcriben 20-50 nucleótidos por segundo.3)Finalización:-La ARN pol concluye el proceso al encontrar otra secuencia específica (rica en C y G) que actúa como 'señal stop'.-El ARN recién sintetizado se desprende y el ADN recupera su estructura de doble hélice.

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 Mecanismo molecular de splicing.Se trata de un mecanismo muy exacto, pues de no serlo produciría un corrimiento del marco de lectura en el mensaje transcripto. Los intrones son cortados del ARNm inmaduro por un sistema específico que reconocen secuencias cortas dentro de él y que se encuentra cerca de los límites con exones. Estas secuencias son llamadas "sitio dador" (común en casi en todos los intrones), en el extremo 5’y "sitio aceptor", en el extremo 3’

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Capping: Ésta es la denominación del proceso por el cual se adiciona en el extremo 5' del ARNm una molécula de 7 metil-guanosina (un nucleótido metilado) a la que se conoce como cap (del inglés, capuchón). Ésta molécula se agrega al ARNm naciente cuando éste alcanza, aproximadamente, los 30 nucleótidos de longitud. Por ser esta modificación simultánea a la transcripción se la considera co-transcripcional. La cap impide la degradación del ARNm inmaduro por nucleasas y fosfatasas nucleares. También participa en la remoción de intrones y en el inicio de la traducción

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Poliadenilación: Este proceso consiste en el agregado de alrededor de unas 250 adenosinas o cola poli A , en el extremo 3' del ARNm. El ARNm presenta una secuencia de nucleótidos específica AAUAAA conocida como señal de poliadenilación. Una nucleasa corta al pre-ARNm a unos 20 nucleótidos después de la señal. Una vez liberado el pre-ARNm, la enzima poliA-polimerasa le agrega las adenosinas de a una por vez. Por otra parte la ARN pol II continúa transcribiendo un tramo más del molde, para finalmente disociarse del gen. Este último tramo de ARN es totalmente infructuoso, pues resulta rápidamente degradado por nucleasas y fosfatasas. Las funciones de la cola poli A son: proteger el extremo 3' de la degradación y ayudar a los ARNm a salir del núcleo. Carecen de cola poli A los ARNm de histonas, dado que como ya se mencionó, no presentan la señal de poliadenilación. Otra excepción la ejemplifican algunos genes que presentan más de una señal de poliadenilación. Cuando así ocurre, el mismo gen puede ser transcripto en dos productos diferentes, dependiendo de cuál sea la señal reconocida.

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• La ARN polimerasa es la enzima encargada de la transcripción. Realiza una copia de ADN a ARN, de ahí que sea dependiente de ADN. Esta copia se hace nucleótido a nucleótido por complementariedad. En la copia de ARN el ribonucleótido complementario a adenina es uracilo en vez de timina. Las principales ARN polimerasas de eucariotas son la I, la II, la III, y la mitocondrial

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http://biologia.laguia2000.com/genetica/topoisomerasa, consultado, 18-10-15

TopoisomerasaLa familia de las topoisomerasas es la encargada de mantener la estructura terciariadel ADN durante todo el ciclo vital, siendo la encargada del enrollamiento y desenrollamiento de las hebras de ADN durante la síntesis, la replicación, la condensación y descondensación, etc. Estas enzimas nucleares están presentes tanto en procariotas como en eucariotas, hecho que deja ver la antigüedad y la importancia evolutiva de tener estas moléculas trabajando sobre el ácido desoxirribonucleico

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GLOSARIO

CITRONESPOLIMERIZACIONrTPCEBADONUCLEASASMONOMEROINTRONESEXONESPOLI(A) RIBONUCLEOTIDOS

ANTICODONCODONENLACES PEPTIDOSENLACE FOSFODIESTER

AMINOACIDO Sustancia química orgánica que constituye el componente básico de las proteínas ANTICODON Un anticodón es una secuencia de tres nucleótidos ubicada en el ARNt, complementaria al codón ubicado en el ARNm. El anticodón, una secuencia de tres bases por la cual se une, por complementariedad de bases, a un codón especifico del ARNm CODON Un codón es un triplete de nucleótidos. En el código genético, cada aminoácido está codificado por un codón o varios codones. El codón es la unidad de información básica en el proceso de traducción del ARNm. Cada uno de los codones codifica un aminoácido y esta correlación es la base del código genético que permite la traducción de la secuencia de ARNm a la secuencia de aminoácidos que compone la proteína ENLACE FOSFODIESTER  Es un tipo de enláce covalente que se produce entre un grupo hidroxilo (OH-) en el carbono 3, y un grupo fosfáto (PO4 -1) en el carbono 5 de nucleótido entrante formandose así un doble enlace éster. En esta reacción se libera una molécula de agua y se forma un dinucleótido, son representables del esqueleto de las hebras del ADN y ARN ENLACES PEPTIDOS  Une los átomos unos a otros para formar las proteínas. La unión de dos aminoácidos con la pérdida de una molécula de agua resulta en la formación de un grupo funcional del tipo amida que recibe el nombre de enlace peptídicoENZIMA Proteína soluble producida por las células del organismo, que favorece y regula las reacciones químicas en los seres vivos. EXONES Segmento de un gen y de su correspondiente transcrito que permanece en un ARN mensajero maduro, tras la eliminación de los intrones (segmentos de ADN no codificantes). A este proceso de corte y eliminación de los intrones y empalme de los exones se le denomina “ splicing INTRONES Un intrón es un fragmento de ADN que está presente en un gen pero que no codifica ningún fragmento de la proteína. Los intrones son eliminados en el proceso de maduración del ARN MONOMERO Molécula simple, generalmente de peso molecular bajo, que forma cadenas lineales o ramificadas de dos, tres o más unidadesNUCLEASAS Enzima que cataliza la degradación de ácidos nucleicos rompiendo los enlaces fosfodiesteres. Nucleasas específicas para DNA se denominan DNasas. Nucleasas que degradan RNA son RNasas

 RIBONUCLEOTIDOS Un ribonucleótido es un nucleótido formado por la unión de una purina o una pirimidina y una molécula de ribosa. Se trata de un nucleótido del ARN que está formado por una molécula de fosfato, un azúcar y una base que puede ser: uracilo, la adenina, la citosina o la guanina

BIBLIOGRAFIA• http://biologia.laguia2000.com/genetica/topoisomerasa• http://genomasur.com/lecturas/Guia11.htm• http://genmolecular.com/replicacion-y-transcripcion-del-adn