Bolilla 11: Ácidos nucleicos

• DNA: Características estructurales. • REPLICACIÓN del DNA• Concepto de mutaciones y mutágenos • Flujo de la información genética: Tipos de RNA:

mensajeros, ribosomales y de transferencia• TRANSCRIPCIÓN: Etapas. Importancia de los

procesos de maduración, intrones y exones. • TRADUCCION: Características generales de la Síntesis

de proteínas• Nociones sobre alimentos transgénicos

ADN

ARN

Péptido o proteína

Replicación

Transcripción

Traducción

DOGMA CENTRAL DE LA GENETICA

Disposición del ADN en los cromosomas

Fragmento de ADN en doble hélice

Cromatina enrrollada sobre histonas

Cromatina empaquetada

en nucleosomas

Fragmento de cromosoma extendido

Fragmento de cromosoma condensado

Cromosoma

Cada molécula de ADN se encuentra empaquetada en los cromosomas en una

longitud 10.000 veces menor.

Gen

EXPRESION DE UN GEN

GEN

SINTESIS DE PROTEINAS

REGULACION DE LA TRANSCRIPCION

SINTESIS DE ARN TRANSFERENCIAL

SINTESIS DE ARN RIBOSOMAL

ÁCIDOS NUCLEICOS:

ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN

3’ 5’

3’5’

1953. Watson, Crick y Wilkins

- hélice con giro a la derecha.- Cadenas complementarias y antiparalelas.- Desoxinucleótidos de A, T, G, y C.- G-C 50% más fuerte que A-T.

El Código genético esta dado por la secuencia de las bases

UNIONES ENTRE DESOXINUCLEOTIDOS EN EL ADN

Uniones Puente Hidrógeno

Esqueleto Azúcar-Fosfato

Esqueleto Azúcar-FosfatoPares de Bases

3’5’

5’3’

F

AzT

F

Az

A

F

AzC

F

Az

G

F

AzC

F

Az

G

F

AzT

F

Az

A

F

AzC

F

Az

G

OH

HO Nucleótido

REPLICACIÓN

Proceso de Replicación del ADN

ADN de doble cadena original

Producto intermediario en la replicación

semiconservativa

Dos moléculas de ADN de doble cadena hijas

CARACTERISTICAS GENERALES DE LA REPLICACION

-Semiconservadora. Necesita de una cadena molde de ADN

-Dirección 5’→ 3’

- Las nuevas hebras son antiparalelas: rezagada y continua.

-Las enzimas que intervienen en la unión de los nucleótidos se denominan ADN polimerasas (I,II,III)

-Necesita de un cebador, secuencia de ARN

-Se producen uniones A=T y G C

-Se lleva a cabo en el núcleo y mitocondrias de células animales y en cloroplastos de células vegetales.

=

1) POLIMERASAS: Unión de nucleótidos

2) - HELICASAS. Separan las cadenas requiriendo ATP.

3) - TOPOISOMERASAS. Eliminan tensiones en la

estructura helicoidal del ADN.4)- PROTEÍNAS DE UNIÓN AL ADN. Estabilizan las cadenas separadas 5)- PRIMASAS Síntesis de Cebadores (fragmentos cortos de ARN)6)- ADN POLIMERASA I: Elimina los cebadores y los reemplazados por ADN (dNTP).

7) ADN LIGASAS Unión de segmentos de DNA

ENZIMAS Y FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA REPLICACION

Sistema ADN replicasa o Replisoma

proteínas de unión al ADN

Cadena adelantada

ADN Polimerasa

Topoisomerasa

Helicasa

Cebador

ADN Polimerasa

Fragmentos de Okazaki

• Cada una de las hebras del ADN bicatenario sirve de molde para la síntesis de una cadena nueva

• Por lo tanto, las moléculas nuevas de ADN estarán constituidas por una cadena nueva y una vieja

• De allí que este proceso se defina como REPLICACIÓN SEMICONSERVADORA

Complejo de reconocimiento del origen (ORC)

Reparación del ADN

•El mantenimiento de la información contenida en el ADN es vital y requiere que cada célula mantenga un complicado sistema de reparación.

•El ADN puede ser dañado por diversos agentes ambientales o por procesos espontáneos.

•Una lesión no reparada del ADN, puede transmitirse a generaciones futuras y se denomina, en general, mutación.

•La presencia de defectos en genes que codifican las enzimas de reparación del ADN tienen graves efectos.

Estructura del RNA

Tipos de RNA y características específicas

RNA

RNA ribosomal

RNA transferencial

RNA mensajero

Tipo de ARN Características estructurales Función

RNA ribosomal (RNAr) Se asocia con proteínas. Componente estructural de

ribosomas

RNA transferencial (RNAt)

Un RNAt específico para c/aa. (hoja de trébol)- Extremo 3’: CCA

Transporte de aa al complejo Ribosoma-

RNAm

RNA mensajero (RNAm) Transcripto primario. Cola poli-A 3’. Caperuza de 7-metil

guanosina 5’.

Molde para síntesis de proteína

CARACTERISTICAS DE LA TRANSCRIPCION

• Requiere de ADN y copia una porción de una de las hebras (gen)

• Utiliza los ribonucleótidos de A, U, G y C• La dirección de la copia es 5´ 3´, hebra molde dirección 3´

5´• La enzima que cataliza la unión de los ribonucleótidos se

denomina ARN polimerasa• No requiere cebador• La polimerasa se une a secuencias denominadas

PROMOTORES (en el DNA)• Se transcriben porciones codificantes (exones) y

porciones no codificantes (intrones)

PROCESO DE TRANSCRIPCION

• El ADN se desenrolla y forma una “burbuja de transcripción”

• Consta de 3 FASES:

a)INICIACION

b)ELONGACION

c)TERMINACION

Desenrollamiento del DNA y unión de la POLIMERASA al PROMOTOR

Acción de la POLIMERASA (TRANSCRIPCION)

Disociación de la POLIMERASA y liberación del ARN transcripto

Modificaciones post-transcripcionalesARN transcripto primario:

AAAAAAAAA

ARNm maduro

5´ CAP

polyAAUG

proteína

Traducción

AUG UAA

Corte y empalme Poliadenilación

Exon 2Exon 1 Exon 3Intron 1

Intron 2

AUG7-metil Guanosina trifosfato

1º) Formación casquete CAP y cola Poli A

2º) Eliminación de Intrones

3º) Traslado del RNA m maduro desde el núcleo al citosol

4º) Proceso de Traducción (síntesis de una proteína)

5º) Modificaciones post-traduccionales

Splicing espliciosoma

Maduración del ARNm

CODÓN

Código genético

AUGCAGUGGAAACUAUAG ARNm

codón

Met- Gln–Trp—Lys-Leu-stop

-Universal: es idéntico para las distintas especies anim. y veget.

-Degenerado: más de un codón codifican para el mismo aa.

BIOSINTESIS DE PROTEINAS TRADUCCION O TRANSDUCCION

• Ocurre en citoplasma • Intervienen 3 ARN diferentes: mRNA, rRNA, tRNA• El mRNA es leído en dirección 5´ 3´• La cadena polipéptidica se sintetiza desde el N-terminal al C-

terminal. • Consta de 4 etapas: 1. Activación de los aminoácidos 2. Iniciación 3. Elongación 4. Terminación y liberación de la cadena polipeptídica

Enz-+NH2-C-COO-AMP + ARNt

Activación de aminoácidos en procariotas

Aminoacil-tARN sintetasa

+NH3-C-COO- + ATP

R

Enz-+NH2-C-COO-AMP

R

Complejo Aminoaciladenilato-Enzima

+NH3-C-COO-ARNt + AMP + Enz

R R

Anticodón

UAC

fMet

UAC

fMetEnz- -AMP

Anticodón

UAC

Aminoácido

Mg++ PPi

ESTRUCTURA DE RNA TRANSFERENCIAL (RNAt) y unión del AMINOACIDO

Traducción de Proteínas. Alargamiento de la cadena

peptídica

Codón de inicio

Complejo de inicio 70S

Aminoacil-tARN

Unión del Aminoacil-tARN entrante

NH2-

Peptidil transferasa

3’

A

5’

P

fMet

AA2

NH2-

AUG

UAC

Translocasa

GTP

GDP+ Pi

5’ 3’

fMet

UAC

NH2-

APAUG

Codón siguiente

Anticodón

UAC

AA2

GDP + Pi

3’

fMet

UAC

NH2-

APAUG

Anticodón

UAC

AA2

GTP

Anticodón

UAC

AA2

3’

fMetNH2-

APAUG

Formación de Unión peptídica

ribozima

• Desformilación (eliminación de grupo formilo).

• Glicosidación (adición de cadenas de oligosacáridos a las proteínas por acción de las glucosil transferasas).

• Formación de puentes disulfuros -S-S- (entre grupos –SH de cisteínas dentro de la misma cadena o de cadenas diferentes por acción de proteín-disulfuro isomerasa).

• Fosforilación, Acetilación, Metilación, Etc.

Modificaciones post-traduccionales de las proteínas

ALIMENTOS TRANGENICOS

No sólo se requieren más alimentos, sino también mejores alimentos

Técnica del

DNA recombinante

INGENIERÍA GENÉTICA

TRANSGEN

Gen extraño presente en el DNA de un organismo

Los OGMs son parte de la solución

Aumentar la producción de alimentos

- Introducir resistencia a pestes y enfermedades- Introducir tolerancia a temperaturas y sequías- Expandir la producción a suelos marginales

Aumentar la calidad nutricional- Compensar deficiencias en vitaminas y micronutrientes- Eliminar compuestos tóxicos: cianuros, glicoalcaloides, etc.

Disminuir la degradación del medio ambiente

- Introducir caracteres genéticos que requieran baja o mejor utilización de insumos químicos- Promover aplicaciones en biorremediación

Organismos Genéticamente Modificados (OGM)

Un OGM es un organismo (vegetal, animal, microorganismo o virus) en el cual se ha introducido información genética precisa y definida en forma deliberada y dirigida a obtener un determinado fenotipo

La introducción de dicha información genética no podría haber sido adquirida por ese organismo por si mismo

Tolerancia a herbicidas

• Esta modalidad engloba a la mayor parte de las plantas transgénicas actuales

• Ejemplos: maíz, eucalipto, soja, caña de azúcar

• Un ejemplo cotidiano es la Soja Roundup Ready

Obtención de nuevos productos y alteración de la calidad nutricional

• La empresa Calgene produjo aceites ricos en ácido esteárico.

• Se alteró la composición en hidratos de carbono con vistas a la producción de tubérculos de papa, aumento del contenido de almidón y reducción de amilosa

• En el año 2000 se informó la obtención de arroz genéticamente modificado que produce beta- carotenos, precursor de la vitamina A