Biología (Replicación, Transcripción y Traducción) PDF

Biología (replicación, transcripción y traducción) Replicación: ¿Qué características tiene la replicación? 1. Es un proceso semiconservado. 2. Da inicio en el ADN. 3. Las enzimas ayudan a catalizar este proceso, al igual que todos. 4. Es bidireccional. ¿Cuáles son los proceso...

Biología (replicación, transcripción y traducción) Replicación: ¿Qué características tiene la replicación? 1. Es un proceso semiconservado. 2. Da inicio en el ADN. 3. Las enzimas ayudan a catalizar este proceso, al igual que todos. 4. Es bidireccional. ¿Cuáles son los procesos? 1. Inicio La replicación comienza cuando la helicasa, una enzima capacitada para desenrollar las uniones entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas de ADN, rompe la doble hélice para permitir el paso del resto de enzimas. Seguidamente, unas proteínas de unión a cadena simple, que son las encargadas de estabilizar cada una de las cadenas, se unen a ella evitando así que las dos cadenas se vuelvan a unir. Luego, la enzima primasa, sintetiza un fragmento corto de ARN llamado cebador la cual sirve como punto de inicio para construir la nueva cadena de ADN, pues el ARN actúa como un mensajero de instrucciones para que el ADN se exprese de forma correcta y produzca proteínas funcionales. 1. Elongación En esta fase, la ADN polimerasa añade nucleótidos complementarios a las cadenas de ADN. Una de las cadenas, conocida como cadena líder o adelantada, se sintetiza de manera continua, mientras que la otra, llamada cadena atrasada, forma los fragmentos de Okazaki, los cuales son trozos de ARN-ADN resultantes de la síntesis de ADN en la hebra discontinua. El ADN ligasa se encarga de unir estos fragmentos, creando una cadena continua. 1. Terminación 🟢 La replicación se pausa cuando las partes que se están clonando se encuentran o llegan al final del ADN. En este punto, los pequeños trozos de ADN que se usaron en un inicio son reemplazados por ARN, completando las nuevas cadenas que estarán listas para la división celular. ¿Cuáles son los elementos presentes? 1. Proteínas de unión de cadena simple: proteínas que se unen a las cadenas de ADN o ARN de una sola hebra. Su función principal es estabilizar estas cadenas simples para evitar su degradación o formación de estructuras secundarias indeseadas durante procesos como la replicación y la transcripción. 2. Cebador: pequeña cadena de ADN o ARN que inicia la síntesis de una nueva cadena de ADN. Su función es proporcionar un punto de partida para que la ADN polimerasa agregue nucleótidos.  3. Nucleótidos o bases nitrogenadas (A, T, C, G): se dividen en dos grupos: purinas (adenina y guanina) y pirimidinas (citosina y timina). La función de las bases nitrogenadas en la replicación es almacenar y transmitir la información genética. Durante la replicación, las bases se emparejan de forma específica para garantizar que la secuencia de ADN se copie correctamente, formando una nueva cadena de 🟢 ADN idéntica a la original. 4. Fragmento de Okazaki: La función de los fragmentos de Okazaki es permitir la replicación de la hebra retrasada del ADN. Estos fragmentos se ensamblan luego para completar la cadena de ADN de manera continua. ¿Cuáles son las enzimas presentes? 1. 🟢 Helicasa dependiente de ADN: enzima que desenrolla la doble hélice del ADN durante la replicación. Su función principal es separar las dos cadenas de ADN, rompiendo los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. 2. Topoisomerasa: enzima que alivia la tensión en el ADN durante la replicación. Su función es cortar y volver a unir las cadenas de ADN para evitar que se enreden o se torsionen excesivamente. Esto permite que la helicasa desenrolle el ADN sin causar bloqueos. La topoisomerasa facilita la replicación al mantener la estructura del ADN manejable. Sin su acción, el ADN podría romperse o quedar inaccesible para las otras enzimas. 3. ADN polimerasa: Su función es añadir nucleótidos complementarios a la cadena molde de ADN, formando una nueva cadena. También revisa y corrige errores para garantizar la precisión. Trabaja en ambas hebras de ADN, pero en direcciones diferentes. Es esencial para copiar el material genético de manera exacta. 4. Ligasa: enzima que une los fragmentos de ADN durante la replicación. En la hebra retrasada, se forman fragmentos pequeños llamados fragmentos de Okazaki. La ligasa los conecta para hacer una cadena continua de ADN. Sin esta enzima, los fragmentos no se unirían y la replicación no sería completa. También ayuda a reparar el ADN dañado. 5. Primasa: enzima que sintetiza cebadores de ARN durante la replicación del ADN. Estos cebadores proporcionan un punto de inicio para que la ADN polimerasa pueda comenzar a añadir nucleótidos. Su función es facilitar el inicio de la replicación en ambas hebras de ADN. ¿Cuál es su importancia? 🟢 La replicación es el proceso mediante el cual una molécula de ADN es duplicada y se obtienen dos moléculas o hebras de ADN. Los mecanismos de replicación son importantísimos para el ciclo celular, pues sin ellos sería imposible obtener células idénticas en la mitosis, la división celular, reparación de tejidos dañados, entre otras cosas. Transcripción: (desde aquí en adelante ya no hay más Timina ni ADN, pues se reemplazan por Uracilo y ARN) Aquí, la secuencia de ADN de un gen se vuelve a escribir con nucleótidos de ARN. Su objetivo es producir una copia de ARN de la secuencia de ADN de un gen. En el caso de los codificantes, el transcrito de ADN tiene la información necesaria para generar un polipéptido. ¿Cuáles son los procesos? 1. Iniciación: La transcripción comienza cuando la enzima ARN polimerasa se une a una región específica del ADN llamada promotor. Esta región actúa como una señal para iniciar el proceso. Una vez unida, la ARN polimerasa desenrolla el ADN y separa las dos hebras, dejando una hebra como molde para formar el ARN. 2. Elongación: La ARN polimerasa utiliza una de las hebras de ADN como molde y comienza a ensamblar un nuevo ARN complementario, añadiendo nucleótidos uno por uno en dirección 5’ a 3’. El ARN que se forma es una copia de la información genética del ADN, pero usa uracilo (U) en lugar de timina (T). En otras palabras, se va alargando. 3. Terminación: La transcripción termina cuando la ARN polimerasa llega a una secuencia específica del ADN llamada señal de terminación. Esta señal indica que el ARN recién formado (ARN mensajero primario) está completo y debe liberarse de la cadena molde. 4. Capacitación (maduración): Se agrega una capucha (cap) en el extremo 5’ para proteger al ARN y ayudar en su reconocimiento por los ribosomas. Se añade una cola de poli-A (adenina) en el extremo 3’ para estabilizar el ARN y evitar su degradamiento cuando salga del núcleo y esté expuesto al citoplasma. Se eliminan las regiones no codificantes llamadas intrones, y las regiones codificantes (exones) se unen entre sí en un proceso llamado splicing. Los fragmentos que no son útiles se cortan, y los que sirven se quedan, siendo ARN maduro. El ARN maduro está ahora listo para salir del núcleo y ser traducido en proteínas en el citoplasma. ¿Qué elementos están presentes? 1. Bases nitrogenadas (Uracilo en vez de Timina): Su función es asegurar que la 🟢 información genética del ADN se copie correctamente en el ARN mensajero. 2. Promotor: secuencia de ADN que marca el inicio de la transcripción. Su función es indicar a la ARN polimerasa dónde debe comenzar a copiar el ADN para formar ARN, actuando como una señal para que la ARN polimerasa se una al ADN. 3. Cadena codificante, ARN y cadena molde: la cadena de ADN de molde sirve como plantilla para la síntesis del ARN. La ARN polimerasa lee la cadena de molde y agrega los nucleótidos correspondientes para formar una cadena de ARNm. La cadena codificante del ADN, que tiene la misma secuencia que el ARN (excepto por la timina, que se reemplaza por uracilo), no se utiliza directamente para la transcripción, pero contiene la información genética que se transmite al ARNm. El ARNm resultante lleva esta información desde el núcleo hacia los ribosomas, donde se utilizará para sintetizar proteínas. 4. ARNm (mensajero): aún inmaduro, el ARN mensajero (ARNm) es una copia del material genético de una parte del ADN que se produce durante la transcripción. Su función es transportar la información genética desde el ADN en el núcleo hacia los ribosomas en el citoplasma, donde se utiliza para sintetizar proteínas. El ARNm  actúa como un “mensajero” que guía la producción de proteínas, asegurando que la 🟢 información genética se traduzca correctamente. 5. Intrones (secuencias no codificantes): secuencia no codificante de ADN dentro de 🟢 un gen que se elimina durante el proceso de splicing. 6. Exones (secuencias codificantes): región codificante que se une con otros exones para formar el ARN mensajero maduro, que se traduce en proteínas. ¿Qué enzimas están presentes? 1. ARN polimerasa: enzima que se encarga de sintetizar ARN a partir de una cadena de ADN durante la transcripción. Su función es leer la secuencia del ADN y añadir los nucleótidos correspondientes para formar una cadena de ARN mensajero (ARNm). La ARN polimerasa se une al promotor del ADN y comienza la transcripción, copiando la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. 2. Helicasa dependiente de ARN. 3. Topoisomerasa. ¿Cuál es su importancia? 🟢 La transcripción del ADN es un proceso clave porque convierte la información de los genes en moléculas de ARN. Este ARN mensajero lleva las instrucciones necesarias para fabricar proteínas, que son esenciales para el funcionamiento y la estructura de las células. Traducción: La traducción es el proceso en el que el ARN mensajero (ARNm) se utiliza como plantilla para sintetizar proteínas. Ocurre en los ribosomas, que leen la secuencia del ARNm en grupos de tres bases (codones), cada uno de los cuales corresponde a un aminoácido específico. Los aminoácidos son transportados al ribosoma por el ARN de transferencia (ARNt), que los coloca en el orden correcto según la secuencia del ARNm. Finalmente, los aminoácidos se enlazan formando una cadena que se pliega para convertirse en una proteína funcional, esencial para las funciones celulares. El ADN envía una información, los ribosomas la captan y se lleva a cabo la traducción. ¿Cuáles son los procesos? 1. Iniciación: da inicio cuando el ribosoma (mitad más pequeña) se une al ARN mensajero en el codón de inicio (A-U-G) y lo reconoce. Un ARN transportador que lleva un aminoácido se acopla al codón de inicio. Luego, la subunidad ribosómica grande se une a la pequeña, comenzando la síntesis de la proteína. El ribosoma atrae un anticodón o ARNt (secuencias complementarias a los codones) que, una vez se adhiere, forma un complemento, en el ARNm. EN CONJUNTO SE LLAMA COMPLEJO DE UNIÓN. 2. Elongación: el ARNt que lleva un Aa (aminoácido) se acopla al siguiente codón del ARNm. A medida que el ribosoma avanza a lo largo del ARNm, se forma un enlace peptídico entre los Aa, alargando la cadena. Este proceso de mantiene hasta alcanzar el codón de terminación.  3. Terminación: ocurre una vez que el ribosoma alcanza un codón de terminación en el ARNm, como UAA, UAG, o UGA, que no codifican para ningún Aa. En este punto, los factores de liberación se adhieren al ribosoma, lo que causa la disociación del complejo ribosómico. La cadena polipeptídica (aminoácidos) recién sintetizada se libera y se pliega para formar una proteína funcional. El ARNm igual se separa, completando el proceso de traducción. ¿Qué elementos están presentes? Tipos de ARN: 1. ARN mensajero: copia info. del ADN y la transporta hasta los ribosomas. 2. ARN transferente o transportador: se une a los Aa para formar proteínas en los ribosomas. Está encargado de llevar los aminoácidos necesarios para la síntesis de proteínas durante el proceso de traducción. Su función es garantizar que los aminoácidos correctos se incorporen en el orden dictado por el ARNm. 3. ARN ribosómico: se asocia a proteínas y forma los ribosomas. Ribosomas: hechos de proteínas y formados de ARN ribosómico. Su función es leer el ARNm en secuencias de tres nucleótidos (codones), cada uno de los cuales codifica un aminoácido específico. Facilitan la unión del ARNt, que lleva los aminoácidos correspondientes según los codones del ARNm. Además, catalizan la formación de enlaces peptídicos entre los aminoácidos, construyendo así la cadena polipeptídica que se convertirá en una proteína funcional. Codones (de inicio, en el desarrollo, y de paro): secuencia de tres nucleótidos. Complejo de unión: primera parte en que se forma la traducción. Aminoácidos: Los aminoácidos son los bloques fundamentales para construir las proteínas durante la traducción. Cada uno es transportado al ribosoma por un ARN de transferencia (ARNt) específico, que lo empareja con el codón correspondiente en el ARN mensajero (ARNm). En el ribosoma, los aminoácidos se unen entre sí mediante enlaces peptídicos, formando una cadena polipeptídica cuya secuencia está determinada por la información genética del ARNm. Así, los aminoácidos permiten que la información del ADN se traduzca en proteínas funcionales. Metionina, que es A-U-G. Es el codón de inicio. [recordar]: da inicio a la traducción. Sí es un aminoácido. Anticodón, U-A-G. [recordar. Solo es lo complementario de la metionina]. Los codones de bases nitrogenadas no son aminoácidos, sino nucleótidos. Sin embargo, el Met, Val, Ala, etc. sí son aminoácidos. Las cadenas son polipéptidos. ¿Cuál es su importancia? La traducción es un proceso fundamental porque convierte la información genética contenida en el ARN mensajero (ARNm) en proteínas, que son esenciales para el funcionamiento de la célula. Durante la traducción, los ribosomas leen la secuencia de codones en el ARNm y, con la ayuda del ARN de transferencia (ARNt), ensamblan los aminoácidos en el orden correcto para formar una cadena polipeptídica. Estas proteínas desempeñan una variedad de roles cruciales, desde la catalización de reacciones bioquímicas hasta la estructura celular, la regulación de procesos metabólicos y la respuesta a estímulos, siendo fundamentales para la vida y el crecimiento de los organismos. Secuencia de ADN (…): ADN original: ACGTTACGAATGCTTAAATC ADN secuencia complementaria: TGCAATGCTTACGAATTTAG ARNm transcrito a partir del ADN original: UGCAAUGCUUACGAAUUUAG (no hay timina, pero sí uracilo) ADN: cadena doble de nucleótidos. ARN: cadena simple de nucleótidos. Esquema de componentes de nucleótidos en el ADN: 🟡 Pentosa: Es un carbohidrato de cinco átomos de carbono que forma parte de los nucleótidos. Puede ser ribosa (en el ARN) o desoxirribosa (en el ADN), y su función principal es servir como esqueleto estructural al que se unen las bases nitrogenadas y los grupos fosfato. Bases nitrogenadas: Son moléculas orgánicas que contienen nitrógeno y se clasifican en purinas (adenina, guanina) y pirimidinas (citosina, timina en el ADN, y uracilo en el ARN). Las bases nitrogenadas son responsables de almacenar información genética al formar pares específicos: adenina (A) con timina (T) o uracilo (U), y guanina (G) con citosina (C). Puentes de hidrógeno: Son enlaces débiles que estabilizan la estructura de la doble hélice del ADN al unir las bases nitrogenadas complementarias de las dos cadenas. Adenina se une con timina mediante dos puentes de hidrógeno, y guanina con citosina mediante tres puentes de hidrógeno. Grupo fosfato: Es una molécula cargada negativamente que permite la unión de nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster, formando la columna vertebral del ADN o ARN. También proporciona estabilidad y carga negativa a la molécula, esencial para sus interacciones biológicas. Preguntas de guía: 1. ¿Cuál es la importancia de ARN para la célula? En la traducción, el ARN mensajero se encarga de copiar la información del ADN y transportarla a los ribosomas. Es capaz de salir del núcleo durante la terminación, para dar con un ARN maduro. 2. ¿En qué consiste el proceso de maduración del ARN mensajero? Es donde el ARNm desnudo pasa por una capacitación para madurar. Se le otorgan ciertos recursos para que el citoplasma no lo degrade al salir del núcleo. Ocurre el corte y empalme. 3. ¿Por qué se dice que el código genético es degenerado o redundante? Debido a que varios cordones diferentes pueden codificar para el mismo aminoácido. Por ejemplo, los cordones UUU y UUC, codifican para fenilalanina. Esto da robustez al sistema  genético, puesto que minimiza el impacto de ciertas mutaciones en la secuencia de proteínas. 4. ¿Qué importancia tiene el ARN transportador y los ribosomas en la traducción? Dentro de la etapa de iniciación, se requiere de un ribosoma (con 2 subunidades), un ARNm con las instrucciones para la proteína que se construirá, y un ARNt de inicio que lleva el primer aminoácido de la proteína, que generalmente es Met. Transcripción Traducción Replicación Propósito Sintetizar ARN a Sintetizar proteínas Duplicar el ADN partir del ADN. a través del ARNm. para la división celular. Molde ADN. ARNm. ADN. Producto final ARNm. Proteína. Dos moléculas de ADN idénticas. Lugar Núcleo (eucariotas). Ribosomas. Núcleo (eucariotas).