jueves, 29 de agosto de 2013

Dogma central: Traducción

Ribosoma sintetizando una proteína. 

La traducción es el proceso anabólico mediante el cual ocurre la biosíntesis de proteínas. El proceso consta de dos etapas, la traducción del ARN mensajero, mediante el cual los aminoácidos del polipéptido son ordenados de manera precisa a partir de la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN, y las modificaciones postraducción que sufren los polipéptidos así formados hasta alcanzar su estado funcional.

Componentes que participan del proceso:
ARN mensajero. El ARNm transmite la información genética almacenada en el ADN y  determina el orden en que los aminoácidos serán incorporados en la proteína. 
ARN de transferencia y aminoácidos. Los aminoácidos son transportados por los diferentes ARN de transferencia (ARNt) que los llevarán hasta el lugar de síntesis proteica.
Ribosomas. Sintetizan las proteínas uniendo los aminoácidos que transportan los ARNt siguiendo la secuencia de codones del ARNm según el código genético.

El código genético define la relación entre secuencias de
tres nucleótidos llamadas codones, y aminoácidos

 El proceso de traducción consta de 4 pasos:
1- activación de los aminoácidos
2- formación del complejo de iniciación
3- elongación
4- terminación

 A continuación detallaremos cada uno de estos pasos.

Activación de aminoácidos:

La aminoacil ARNt sintetasa primero se une a ATP y al correspondiente aminoácido, liberando  pirofosfato inorgánico (PPi).  El complejo enzima-AMP-aminoácido luego se une la molécula apropiada de ARNt, y el aminoácido se transfiere desde el complejo enzimático al extremo 3' del ARNt.  Estas enzimas son altamente específicas y existe al menos una de ellas para cada aminoácido. Esta etapa consume 2 uniones de alta energía por cada aminoácido.


Formación del complejo de iniciación:

El ARNm se une a la subunidad menor de los ribosomas, gracias a la señal del caupchon de 7-metil guanosina en el extremo 5´. Este procesos es facilitado por los factores de iniciación (FI). 
Luego se asocia el aminoacil-ARNt por complementariedad del anticodón con el codón respectivo, quedando ubicado en el sitio P. Posteriormente se une la subunidad ribosómica mayor, se liberan los factores de iniciación y con gasto de energñia (GTP). Queda entonces formado el complejo de iniciación.  

Elongación:

Un nuevo aminoacil-ARNt ingresa al ribosoma en el sitio A, dirigido por el codón del ARNm. Esto ocurre con la ayuda de los factores de elongación y gasto de energía (GTP). Luego la robozima peptidil transferasa cataliza la formación de la unión peptidica entre los aminoácidos y el péptido resultante queda unido al ultimo ARNt que ingresó. Luego se produce el corrimiento del ribosoma (con gasto de GTP) para leer un nuevo codón. El ARNt libre pasa al sitio E y luego se desprende del ribosoma y va hacia el citoplasma para ser cargado con un nuevo aminoácido. Este proceso se repite tantas veces como codones con sentido tenga el ARNm. 

Terminación:

Cuando el ribosoma encuentra en el ARNm algunos de los codones sin sentido (UAA, UAG y UGA) es una señal de paro, ya que no especifican ningún aminoácido y por ello se conocen como codones de terminación. Esto determina el final de la síntesis proteica. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de dichos codones y, por lo tanto, la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. Este proceso es regulado por los factores de liberación, de naturaleza proteica, que se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidil transferasa separe, por hidrólisis, la cadena polipeptídica del ARNt.


Este proceso es llevado a cabo simultáneamente por varios ribosomas, a lo que se llama polisoma:


El sentido de lectura del ARNm es 5`->3´ y la proteína es sintetizada desde su extremo N-terminal al C-terminal. 
Posterior a este proceso de síntesis ocurren las modificaciones postraduccionales dentro de las cuales podemos mencionar: corte de péptidos señalizadores, modificación de aminoácidos, glucosilación, algunos tipos de plegamientos, adición de grupos prostéticos, etc. 

El costo energético total para la síntesis de una proteína es de 4 uniones de alta energía por cada aminoácido que es incorporado, sumado a una molécula de GTP que se consume al inicio de la síntesis al ensamblar el ribosoma. 

El proceso de traducción se esquematiza en el siguiente video:

Esquemas animados:


    A la derecha de la pantalla encontraran las indicaciones para la interpretación de la animación.









Bibliografía y Webgrafía

Química Biológica - Antonio Blanco. Editorial El Ateneo. ISBN: 9789500205757

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/traduc/traduc5.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Bios%C3%ADntesis_proteica

http://videos.educ.ar/play/Disciplinas/_Biologia/Sintesis_de_proteinas

Referencias de Imágenes

Algunas imágenes han sido adaptadas para los objetivos de esta asignatura
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martes, 27 de agosto de 2013

Dogma central: Transcripción

Transcripción


 La transcripción es el proceso por el cual ocurre la sintesis de ARN dirigida por ADN.  Es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cual se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios.
La síntesis de ARN es llevada a cabo por la ARN polimerasa y la reacción general es la siguiente:


 La transcripción comienza cuando la ARN polimerasa se une a una secuencia específica de ADN llamada pormotor, con la participación de proteinas especiales llamadas factores de transcripción que ayudan a ensamblar el complejo

La secuencia promotora, que tiene secuencias especificas como la caja TATA, se encuentra corriente arriba del sitio de iniciación de la transcripción.  Ademas, corriente arriba se encuentra la región potenciadora, donde se unen moléculas específicas que pueden actuar como activadores o inhibidores de la transcripción
Una vez ubicada la ARN polimerasa en el sitio de iniciación de la transcripción, la doble cadena de ADN es separada y una de ellas es copiada, formándose temporalmente un híbrido ADN-ARN. La cadena que es copiada es la no codificante, mientras que la no copiada es la codificante, ya que tiene la misma secuencia que el ARN que está siendo sintetizado.



Burbuja de replicación. La ARN polimerasa, al igual que la ADN polimerasa agrega nucleótidos al extremo 3´ de la cadena creciente, por lo que la sintesis ocurre en sentido 5´ -> 3´. La transcripción finaliza cuando el transcripto tiene en su extremo 3´ una región rica en bases GC y se forman estructuras secundarias por autocomplementariedad.
En procariotas, cuyas células son anucleadas, la transcripción ocurre en el citoplasma, y el ARNm que está siendo transcripto es inmediatamente traducido.
En células eucariotas en cambio, el ARNm es transcripto en el núcleo y debe salir al citoplasma para ser traducido, pero antes de eso sufre algunas modificaciones en un proceso llamado maduración del ARN.


En primer lugar, se adiciona en el extremo 5´ del pre-ARNm un capuchón o casquete, que es una molécula de 7-metil guanosina. Por otro lado, en el extremo 3´ la enzima PoliA polimerasa cataliza la inserción de 100 a 300 bases de Adenina formado la cola de poliA, que tiene la función de darle estabilidad al mensajero.
Finalmente, se produce el corte de las zonas no codificantes llamadas intrones y el empalme de las zonas con información llamadas exones. Este ARNm maduro viaja al citoplasma y será leído por la maquinaria de síntesis de proteínas para dar origen a la proteína que codifica. .
El proceso completo se encuentra representado en estos videos:








Animaciones:


A la derecha de la pantalla encontrarán las indicaciones para la animación.
Bibliografía y Webgrafía

Química Biológica - Antonio Blanco. Editorial El Ateneo. ISBN: 9789500205757

http://es.wikipedia.org/wiki/Transcripci%C3%B3n_gen%C3%A9tica

 http://videos.educ.ar/play/Disciplinas/_Biologia/Transcripcion_del_ADN

 http://biomodel.uah.es/

Referencias de Imágenes






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domingo, 25 de agosto de 2013

Dogma Central: Replicación


Replicación del ADN
La replicación es el proceso por el cual ocurre la síntesis de ADN y se produce en la fase S del Ciclo Celular. 



Esta duplicación del material genético tiene un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original.





La reacción general de síntesis de ADN es la siguiente:


Como actua la ADN polimerasa?

La enzima hidroliza los nucleótidos trifosfato separando PPi, la energía liberada se usa para que se pueda unir el P que le queda al nucleótido libre al OH 3’ del nucleótido anterior generando la unión fosfodiéster.

Por esta razón  la sintesis ocurre solo en sentido 5´ -> 3´




Enzimas y proteínas involucradas

Esquema representativo de la replicación del ADN

En todo el proceso de replicación, participan varias enzimas y proteínas. A continuación se detallan las principales:
  • La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación.
  • La topoisomerasa impide que el ADN se enrede debido al superenrollamiento producido por la separación de la doble hélice. La topoisomerasa I rompe una de las hebras, permitiendo su libre rotación sobre la otra hebra y luego vuelve a unirla, sin gasto de energía. La topoisomerasa II, produce un corte en ambas hebras, las cuales rotan libremente. Luego de aliviada la tensión, la misma enzima vuelve a unir las hebras, con gasto de energía.
  • Las proteínas SSB o (RPA) se unen a la hebra simple, luego de la acción de la helicasa, evitando que las hebras se vuelvan a unir antes de ser copiadas. 
  • La ADN polimerasa a  cataliza la síntesis de unos 30 nucleótidos aproximadamente de la nueva hebra de ADN.  .
  • La ADN polimerasa d  continúa la síntesis de la nueva hebra, a continuación de la  ADN polimerasa a.
  • La ARN primasa sintetiza el cebador de ARN necesario previo a la acción de la ADN polimerasa a.
  • La ribonucleasa, hidroliza los cebadores de ARN luego de que cumplieron su función.
  • La ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki. 

Este complejo proceso se encuentra esquematizado en los siguientes videos:






Este proceso que acabamos de ver,  comienza en varios puntos fijos del genoma al mismo tiempo, y son los llamados "orígenes de replicación". En estos puntos, la dos hebras se separan ya que deben duplicarse al mismo tiempo y se forman "burbujas de replicación" cada una conteniendo dos horquillas, una a la derecha y otra a la izquierda. 




A partir del orígen de replicación, la sintesis de ADN ocurre en ambas direcciones en la burbuja, por lo que se dice que la replicación es bidireccional. 

Ya hemos visto que la cadena de ADN crece en sentido 5´ -> 3´, y la dirección de lectura es por el contrario  3´ -> 5´. Al ser este proceso bidireccional, una de las hebras en la horquilla se encuentra en la dirección de lectura correcta y la otra no.



 Es por esto que una de las nuevas cadenas es sintetizada de manera continua y recibe el nombre de cadena lider o adelantada. Mientras tanto la otra cadena es sintetizada en porciones  a medida que va creciendo la burbuja de replicación  y recibe el nombre de cadena rezagada y los fragmentos que allí se sintetizan reciben el nombre de fragmentos de Okasaki. 
 Representación de la hebra adelantada en las horquillas de replicación
Representación de la hebra adelantada y la rezagada en las horquillas de replicación







Para la duplicación de todo el material genético, muchas burbujas de replicación se inician en diferentes regiones del ADN, y al crecer se van fusionando hasta que finalmente se obtienen dos cadenas hijas separadas.  




Animaciones

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/replic/replic7.html

 A la derecha de la pantalla encontraran todas las instrucciones para entender la animación.








Bibliografía y Webgrafía

Química Biológica - Antonio Blanco. Editorial El Ateneo. ISBN: 9789500205757

Referencias de Imágenes

Algunas imágenes han sido adaptadas para los objetivos de esta asignatura
















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