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Questions and Answers
La expresión genética, el proceso por el cual el ADN dirige la síntesis de proteínas ¿qué etapas incluye?
La expresión genética, el proceso por el cual el ADN dirige la síntesis de proteínas ¿qué etapas incluye?
¿Las proteínas son el vínculo entre el genotipo y el fenotipo?
¿Las proteínas son el vínculo entre el genotipo y el fenotipo?
True
¿Qué es el ARN?
¿Qué es el ARN?
El ARN es un ácido nucleico que actúa como intermediario entre el ADN y la síntesis de proteínas.
La ______ es la síntesis de ARN usando información del ADN.
La ______ es la síntesis de ARN usando información del ADN.
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¿En qué lugar ocurre la traducción?
¿En qué lugar ocurre la traducción?
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En procariotas, la traducción del ARNm ¿puede comenzar antes de que termine la transcripcion?
En procariotas, la traducción del ARNm ¿puede comenzar antes de que termine la transcripcion?
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¿En una célula Eucariota, la transcripción ocurre en el núcleo y el ARNm es enviado al citoplasma, donde ocurre la traducción?
¿En una célula Eucariota, la transcripción ocurre en el núcleo y el ARNm es enviado al citoplasma, donde ocurre la traducción?
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¿Antes de que partan al citoplasma, los transcritos de ARN eucariota ¿son modificados para obtener un ARNm maduro final?
¿Antes de que partan al citoplasma, los transcritos de ARN eucariota ¿son modificados para obtener un ARNm maduro final?
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¿Qué es el dogma central de la biología molecular?
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El transcrito inicial de ARN de cualquier gen, incluyendo aquellos que no codifican para proteínas ¿qué se conoce como?
El transcrito inicial de ARN de cualquier gen, incluyendo aquellos que no codifican para proteínas ¿qué se conoce como?
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¿Cuál es el problema que los biólogos identificaron cuando empezaron a sospechar que las instrucciones para la síntesis de proteínas estaban codificadas en el ADN?
¿Cuál es el problema que los biólogos identificaron cuando empezaron a sospechar que las instrucciones para la síntesis de proteínas estaban codificadas en el ADN?
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El código de tripletes es una serie de palabras compuestas de 3 ______ que no se solapan.
El código de tripletes es una serie de palabras compuestas de 3 ______ que no se solapan.
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¿Los codones son leídos en la dirección 5' → 3'?
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¿Qué determina la secuencia de bases a lo largo de la molécula de ARNm?
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¿Qué es la hebra molde del ADN?
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¿Los nucleótidos del ARNm tienen como azúcar la ribosa y no la desoxirribosa?
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¿Qué son los codones en la traducción?
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¿Los codones especifican cuál de los aminoácidos será colocado en la posición correspondiente a lo largo del polipéptido?
¿Los codones especifican cuál de los aminoácidos será colocado en la posición correspondiente a lo largo del polipéptido?
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¿Todos los 64 codones fueron descifrados a mediados de 1960s?
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¿Cuántos tripletes codifican para aminoácidos?
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El codón AUG tiene doble función: ¿Cuál es una de ellas?
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El código genético es ______ (más de un codón puede especificar para un aminoácido particular) pero no ambiguo; no hay codón que especifique para más de 1 aminoácido.
El código genético es ______ (más de un codón puede especificar para un aminoácido particular) pero no ambiguo; no hay codón que especifique para más de 1 aminoácido.
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¿Qué especifican los codones GAA y GAG?
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¿Los codones deben ser leídos en el marco de lectura correcto para que se pueda formar el polipéptido específico?
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¿Qué es un ribosoma?
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¿Las moléculas de ARNt no son idénticas?
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Las moléculas de ARNt tienen un ______ en un extremo y un aminoácido específico en el otro.
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¿Qué tipo de estructura tridimensional tiene el ARNt?
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¿La traducción precisa requiere dos pasos?
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¿Cuál es la función de las subunidades ribosomales?
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¿Los ribosomas bacterianos y eucariotas son similares en estructura y función, pero tienen diferencias significativas?
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¿Cuál de los siguientes es un sitio de unión del ribosoma?
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¿El sitio P contiene el ARNt que lleva la cadena polipeptídica en crecimiento?
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El sitio E es el ______ donde los ARNts descargados abandonan el ribosoma.
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¿Las tres etapas de la traducción son: iniciación, alargamiento y terminación?
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¿Las tres etapas de la traducción requieren ‘factores' proteicos que ayudan en el proceso de traducción?
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¿Qué energía se requiere para algunos pasos de la traducción?
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¿En la iniciación, se unen el ARNm, un ARNt con el primer aminoácido y las 2 subunidades ribosomales?
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Las proteínas llamadas ______ traen a la subunidad grande para completar el complejo de iniciación de la traducción.
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¿Durante el alargamiento, los aminoácidos se añaden uno a uno al terminal carboxilo de la cadena creciente?
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¿Qué es una secuencia señal?
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¿La traducción procede a lo largo del ARNm en dirección 5' → 3'?
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¿La terminación ocurre cuando un codón de terminación en el ARNm llega al sitio A del ribosoma?
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¿Qué causa la adición de una molécula de agua en vez de un aminoácido?
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¿La reacción hidroliza y libera el polipéptido a través del túnel de salida de la subunidad grande del ribosoma?
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¿Un solo ribosoma puede producir un polipéptido de tamaño medio en menos de un minuto?
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¿Los polirribosomas se encuentran tanto en células eucariotas como en procariotas?
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¿La traducción generalmente es suficiente para hacer una proteína funcional?
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¿Durante su síntesis, una cadena polipéptida comienza a enrollarse y a doblarse espontáneamente para formar una proteína: una molécula tridimensional con estructura secundaria y terciaria?
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¿Un gen determina la estructura primaria y esta determina consecuentemente su forma?
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¿Las modificaciones post-traduccionales pueden ser requeridas antes de que la proteína pueda comenzar a ejercer sus funciones celulares?
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Study Notes
Expresión Genética: de genes a proteínas
- El ADN heredado por un organismo lleva a rasgos específicos mediante la síntesis de proteínas.
- Las proteínas son el vínculo entre el genotipo y el fenotipo.
- La expresión genética es el proceso por el cual el ADN dirige la síntesis de proteínas, incluye 2 etapas: transcripción y traducción.
Principios básicos de la transcripción y la traducción
- Los genes aportan instrucciones para elaborar proteínas específicas. Un gen no constituye una proteína directamente.
- El puente entre el ADN (genes) y la síntesis de proteínas es el ARN.
Transcripción
- Es la síntesis de ARN usando información del ADN (el ADN proporciona el molde para ensamblar la secuencia de ARN).
- Produce un ARN mensajero (ARNm).
Traducción
- Es la síntesis de un polipéptido, usando información del ARNm.
- En esta etapa hay un cambio de lenguaje: la célula traduce la secuencia de bases de una molécula de ARNm en la secuencia de aminoácidos del polipéptido.
- Los ribosomas son los sitios donde ocurre la traducción.
Diferencias Procariotas y Eucariotas
- En procariotas, la traducción del ARNm puede comenzar antes de que termine la transcripción.
- En eucariotas, la envoltura nuclear separa la transcripción de la traducción. La transcripción ocurre en el núcleo y el ARNm se envía al citoplasma donde ocurre la traducción.
- Antes de que el ARN eucariota salga al citoplasma, se modifica para obtener un ARNm maduro final.
El código genético
- Los biólogos encontraron que las instrucciones para la síntesis de proteínas estaban codificadas en el ADN.
- Existen 20 aminoácidos, pero solo hay 4 nucleótidos en el ADN.
- El código genético es de tripletes de nucleótidos (codones) que no se solapan.
- Hay 64 codones posibles, suficientes para especificar todos los aminoácidos.
Codones: Tripletes de Nucleótidos
- El código de tripletes es una serie de palabras compuestas de 3 nucleótidos que no se solapan.
- Cada 3 bases consecutivas dan lugar a un aminoácido.
- Hay 64 palabras posibles, suficientes para especificar todos los aminoácidos.
- Estas palabras (codones) son luego traducidas en una cadena de aminoácidos, formando un polipéptido.
Transcripción (de DNA a mRNA)
- La hebra o cadena molde provee un molde (plantilla) para ordenar la secuencia de nucleótidos complementarios en un transcrito de ARN.
- La secuencia del ARNm es complementaria pero no idéntica a la plantilla de ADN.
- Los pares son iguales a la replicación del ADN, excepto que el U (sustituto para la T en el RNA) se aparea con la A.
- Los nucleótidos del ARNm tienen ribosa en lugar de desoxirribosa.
Traducción
- Los codones son tripletes del ARNm que se leen en la dirección 5' → 3'.
- Cada codón especifica cuál de los 20 aminoácidos será colocado en la posición correspondiente a lo largo del polipéptido.
Descifrando el código
- Todos los 64 codones fueron descifrados a mediados de 1960.
- 61 codones codifican para aminoácidos, 3 son señales de terminación (Stop) de la traducción.
- El codón AUG tiene doble función: codifica para metionina (Met) y actúa como señal de comienzo o codón de iniciación.
El código genético: Redundante pero no ambiguo
- El código genético es redundante (más de un codón puede especificar para un mismo aminoácido), pero no ambiguo (ningún codón especifica más de un aminoácido).
- Los codones deben ser leídos en el marco de lectura correcto (agrupamiento correcto) para que se pueda formar el polipéptido específico.
- Los codones GAA y GAG, por ejemplo, especifican el ácido glutámico.
Transcripción (Síntesis de ARN a partir de ADN)
- Es la síntesis de RNA a partir del ADN.
- Copia la secuencia de ADN de un gen para producir una molécula de ARN.
- Es la primera etapa de la expresión genética.
Componentes moleculares de la transcripción
- El ARNm se transcribe a partir de la cadena molde de un gen y es complementario a esta hebra molde.
- La síntesis de ARN está catalizada por la ARN polimerasa II.
- Esta enzima separa las hebras del ADN y asocia los nucleótidos de ARN entre sí a medida que aparecen sus bases a lo largo del molde de ADN.
- Las RNA polimerasas solo pueden ensamblar un polinucleótido en la dirección 5'→3'.
- La ARN polimerasa II no requiere "primer".
- La síntesis de ARN sigue las mismas reglas de apareamiento que el ADN, excepto que el uracilo reemplaza a la timina.
Promotor
- Es la secuencia de ADN donde la polimerasa de ARN se une.
- Su propósito no es codificar información, sino servir como un interruptor "encendido" para iniciar el proceso de transcripción.
- En bacterias, la secuencia señal para finalizar la transcripción se llama terminador.
- El largo de ADN que se transcribe en una molécula de ARN se llama unidad transcripcional.
Iniciación de la transcripción
- La ARN polimerasa II se une al promotor.
- El ADN se desenrolla.
- Se forma el transcrito de ARN.
Alargamiento de la cadena de ARN
- A medida que la ARN polimerasa II se mueve a lo largo del ADN, desenrolla la doble hélice, 10 a 20 bases a la vez.
- La transcripción progresa a una velocidad de 40 nucleótidos por segundo en eucariotas.
- Un gen puede ser transcrito simultáneamente por varias ARN polimerasas.
- Los nucleótidos son añadidos al extremo 3' de la molécula creciente de ARN.
Terminación de la transcripción
- El mecanismo de terminación es diferente en bacterias (procariotas) y eucariotas.
- En procariotas, la polimerasa detiene la transcripción al final del terminador y el ARNm puede ser traducido sin modificaciones.
- En eucariotas, la RNA polimerasa II transcribe una secuencia señal de poliadenilación, el transcrito de ARN es liberado 10-35 nucleótidos después de esta secuencia.
Células eucariotas modifican el ARN luego de la transcripción
- Enzimas en el núcleo eucariota modifican el preARNm (procesamiento de ARN) antes de que el mensaje genético salga del núcleo al citoplasma.
- Durante el procesamiento del ARN, ambos terminales del transcrito primario son alterados.
- Usualmente, ciertas secciones internas de la molécula son cortadas y las partes remanentes son empalmadas.
Alteración de los extremos del ARNm
- Cada extremo de la molécula de pre-ARNm se modifica de forma particular.
- El extremo 5' recibe un nucleótido modificado (cap 5').
- El extremo 3' recibe una cola de poliadeninas (cola de poli-A).
Funciones de las modificaciones
- Facilitan la exportación del ARNm al citoplasma.
- Protegen el ARNm de enzimas hidrolíticas.
- Ayudan al ribosoma a unirse al extremo 5'.
Genes interrumpidos y empalme de ARN
- La mayoría de los genes eucariotas tienen regiones largas no codificantes (intrones) entre regiones codificantes (exones).
- Los exones son las regiones codificantes, traducidas en secuencias de aminoácidos.
- La edición del ARN (splicing) elimina los intrones y une los exones, creando una molécula de ARNm continua codificante.
Spliceosoma
- En algunos casos, el empalme de ARN es realizado por un espliceosoma.
- El espliceosoma está formado por una variedad de proteínas y varias ribonucleoproteínas pequeñas (snRNPs) que reconocen los sitios de empalme.
- Los ARNs del espliceosoma también catalizan la reacción de empalme.
Ribozimas
- En algunos organismos, el corte y empalme de ARNm puede ocurrir sin proteínas adicionales.
- El RNA intrón actúa como ribozima catalizando su propia escisión.
- Son moléculas catalíticas de ARN que funcionan como enzimas y pueden empalmar ARN.
- Tres propiedades de ARN que permiten funcionar como enzima: pueden formar una estructura tridimensional por la capacidad de aparearse; algunas bases de ARN contienen grupos funcionales que pueden participar en catálisis y pueden formar puentes de hidrógeno con otros ácidos nucleicos.
Importancia funcional y evolutiva de los intrones
- El corte y empalme es necesario para el paso del ARNm del núcleo al citoplasma.
- En las células eucariotas, algunos genes pueden codificar para más de un tipo de polipéptido, dependiendo de qué segmentos se traten como exones durante el proceso de empalme (empalme alternativo de ARN).
- La cantidad y el número de proteínas que un organismo puede sintetizar es mucho mayor que el número de sus genes.
Las proteínas regularmente tienen una arquitectura modular
- Las proteínas típicamente tienen una arquitectura modular que consiste en regiones discretas llamadas dominios.
- Distintos exones codifican los diferentes dominios en una proteína.
- El barajeado de exones puede resultar en la evolución de nuevas proteínas.
Traducción: Síntesis de Polipeptidos Dirigido por ARN
- Es la síntesis de un polipéptido dirigido por ARN. La información genética fluye del ARNm a la proteína a través de la traducción.
Componentes moleculares de la Traducción
- Una célula traduce el mensaje de ARNm en una proteína con la ayuda del ARN de transferencia (ARNt).
- Los ARNt transfieren aminoácidos al polipéptido creciente en un ribosoma.
- La traducción es un proceso complejo en terminos de bioquímica y mecánica.
Estructura y función de los ARNt
- Los ARNt llevan aminoácidos al ribosoma.
- Cada una carga un aminoácido específico en un extremo; en el otro extremo tiene un anticodón que se aparea con el codón complementario en el ARNm.
- Una molécula de ARNt consiste en una hebra sencilla de RNA con aproximadamente 80 nucleótidos.
- Debido a la presencia de puentes de hidrógeno, el ARNt se dobla para tener forma de "trébol" o "L".
Traducción: Dos pasos
- Primero: un pareo correcto entre un ARNt y un aminoácido, realizado por la enzima aminoacilARNt sintetasa.
- El sitio activo de la enzima aminoacilARNt sintetasa encaja con una combinación específica de aminoácido y ARNt.
- Existen 20 sintetasas diferentes, una para cada aminoácido.
- Segundo: un pareo correcto entre el anticodón del ARNt y el codón del ARNm.
Ribosomas
- Los ribosomas facilitan el acoplamiento específico de los anticodones del ARNt con los codones del ARNm en la síntesis de proteínas.
- Los ribosomas están compuestos de dos subunidades (grande y pequeña) formadas de proteínas y de ARN ribosomal (ARNr).
- En los eucariotas, los ribosomas se elaboran en el nucléolo y son exportados al citoplasma.
- Los ribosomas bacterianos y eucariotas son similares en estructura y función, pero difieren en su composición molecular. (ejemplo: algunos antibióticos atacan a ribosomas bacterianos sin afectar a los eucariotas).
Ribosomas: Sitios de unión
- El ribosoma tiene un sitio de unión para el ARNm y tres sitios de unión para los ARNt.
- El sitio P (Sitio de unión del peptidil-ARNt) contiene el ARNt con la cadena polipeptídica en crecimiento.
- El sitio A (sitio de unión del aminoacil-ARNt) contiene el ARNt con el próximo aminoácido a ser agregado.
- El sitio E (salida) es donde los ARNt descargados abandonan el ribosoma.
Construyendo un polipéptido
- Las tres etapas de la traducción (síntesis de cadena polipeptídica) son la iniciación, alargamiento y terminación.
- Las tres etapas requieren "factores" proteicos que ayudan en el proceso de traducción.
- La energía es requerida para algunos pasos (se obtiene a través de la hidrólisis de GTP, guanosina trifosfatada).
Asociación del ribosoma y la iniciación de la traducción
- En la iniciación se unen el ARNm, un ARNt con el primer aminoácido y las dos subunidades ribosomales.
- Primero, una subunidad ribosomal pequeña se une al ARNm y a un ARNt iniciador especial.
- Luego la subunidad pequeña se mueve a lo largo del ARNm hasta que llega al codón de iniciación (AUG).
- Las proteínas llamadas factores de iniciación traen a la subunidad grande para completar el complejo de iniciación de la traducción.
Alargamiento de la cadena polipeptídica
- Durante el alargamiento, los aminoácidos se añaden uno a uno al extremo carboxilo de la cadena creciente.
- Cada adición envuelve tres pasos: reconocimiento de codones, formación de enlace peptídico y translocación.
- El gasto energético ocurre en los pasos 1 y 3 (hidrólisis de GTP).
- La traducción procede a lo largo del ARNm en la dirección 5'→3'.
Terminación de la traducción
- La etapa final de la traducción es la terminación.
- Ocurre cuando un codón de terminación (UAG, UAA o UGA) en el ARNm llega al sitio A del ribosoma.
- El sitio A acepta una proteína llamada factor de liberación.
- El factor de liberación causa la adición de una molécula de agua en lugar de un aminoácido.
- La reacción hidroliza y libera el polipéptido a través del túnel de salida de la subunidad grande del ribosoma.
- Posteriormente, el ensamblaje de la traducción se separa.
Polirribosomas
- Un solo ribosoma puede producir un polipéptido de tamaño medio en menos de un minuto.
- Múltiples ribosomas pueden traducir un ARNm formando un polirribosoma (o polisoma).
- Los polirribosomas se encuentran tanto en células eucariotas como en procariotas.
- Permiten a las células hacer muchas copias de un polipéptido rápidamente.
Finalización y marcaje de la proteína funcional
- Usualmente, la traducción no es suficiente para producir una proteína funcional.
- Las cadenas de polipéptidos se modifican después de la traducción o se marcan en sitios específicos en la célula.
Doblamiento proteico y modificaciones post-traduccionales
- Durante la síntesis, una cadena polipeptídica comienza a enrollarse y a doblarse espontáneamente para formar una proteína tridimensional.
- Un gen determina la estructura primaria de la proteína y ésta determina la forma.
- Las modificaciones post-traduccionales son necesarias antes de que la proteína pueda ejercer sus funciones celulares. (Ejemplos: la proteína insulina se sintetiza como una sola cadena, se corta y se unen para formar la forma activa).
Marcado de polipéptidos en lugares específicos
- Dos poblaciones de ribosomas son evidentes en las células; ribosomas libres (en el citosol) y ribosomas unidos (unidos al retículo endoplásmico).
- Ribosomas libres: principalmente sintetizan proteínas que se disuelven en el citosol y funcionan allí.
- Ribosomas unidos: sintetizan proteínas del sistema de endomembranas para membranas, RE, aparato de Golgi, lisosomas o son secretadas por la célula.
- Los ribosomas son idénticos y pueden cambiar de libres a unidos.
¿Qué determina que un ribosoma se encuentre libre o pegado al RER en un momento determinado?
- La síntesis de polipéptidos siempre comienza en el citosol.
- Los polipéptidos destinados al RE o secreción son marcados por una señal peptídica que los lleva al RE.
- Una partícula de reconocimiento de señales (PRS) se une al péptido señal.
- La PRS trae el péptido señal y el ribosoma al RE.
Mutaciones de uno o algunos nucleótidos
- Las mutaciones son cambios en el material genético.
- Las mutaciones de punto (puntuales) son cambios químicos en un solo par de bases.
- El cambio de un solo nucleótido puede llevar a la producción de una proteína anormal que tiene un efecto negativo, causando un desorden genético o enfermedad hereditaria.
- Hay diferentes tipos de mutaciones de punto, incluyendo: sustituciones de pares (silenciosa, de sentido erróneo, sin sentido), inserciones y deleciones.
Tipos de mutaciones a pequeña escala
- Las mutaciones de punto se dividen en sustituciones y en inserciones o deleciones.
Sustituciones
- Una sustitución de un par de nucleótidos reemplaza un nucleótido y su par con otro par.
- Mutación silente: no tiene efecto en el aminoácido producido por el codón (por la redundancia del código genético).
- Mutación de sentido erróneo: codifica para un aminoácido incorrecto.
- Mutación sin sentido: cambia un codón que codifica para un aminoácido por un codón de terminación (casi siempre causando la formación de una proteína no funcional).
Inserciones y deleciones
- Son adiciones o pérdidas de pares de nucleótidos en un gen.
- Estas mutaciones tienen un efecto más significativo en la proteína que las sustituciones, suelen producir una mutación en el marco de lectura.
Nuevas mutaciones y mutágenos
- Las mutaciones espontáneas pueden ocurrir durante la replicación, recombinación o reparación del ADN.
- Los mutágenos son agentes físicos o químicos que causan mutaciones.
Resumen general
- La expresión genética se define como el control del metabolismo celular a través de la síntesis de proteínas específicas utilizando la información codificada en el ADN. Esto implica dos pasos principales: transcripción y traducción.
- La transcripción es el proceso de copiar la información genética del ADN en una molécula de ARN mensajero (ARNm). La enzima principal involucrada en este proceso es la ARN polimerasa II.
- La traducción es el proceso de utilizar la información genética del ARNm para sintetizar proteínas. En esta etapa, el ARNm se une al ribosoma, donde los ARNt transportan los aminoácidos correspondientes de acuerdo con el código genético.
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Description
Este cuestionario explora la expresión genética, enfocándose en la síntesis de proteínas a partir de ADN. Se examinan los procesos de transcripción y traducción, así como el papel del ARN en la producción de proteínas. ¡Pondrás a prueba tus conocimientos sobre biología molecular!
