Transcripción y Traducción

Clase Biología Celular 08/11/2013

Transcripción y Traducción

TRANSCRIPCION

Ya vieron la clase que trata de la información genética, el ADN. Vieron la replicación del ADN, como la molécula de ADN se copia a sí misma el cual es un proceso muy importante para todos los organismos. Y ahora vamos a seguir con transcripción y traducción. El flujo de la información genética va siempre en el sentido: del ADN dando origen en el proceso de la transcripción a un ARN y de este ARN siendo traducido a una proteína, esto es solo llamado el dogma central de la biología moléculas. Este proceso ocurre en la gran mayoría de los organismos excepcionalmente existen algunos virus que pueden hacer el proceso reverso y lo que tienen como material genético es ARN y pueden sintetizar ADN.

Entonces, este ADN el cual tiene la información almacenada se va a transformar en una proteína (o varias) las que van a ejecutar las funciones dentro de la célula, este proceso se llama la expresión génica. Cada proteína va a provenir de un gen:

• Gen A------------- Proteína A

• Gen B ------------ proteína B

• Gen C ------------ proteína C

Entonces, esta expresión génica se puede regular de manera que no todos los genes se expresan de la misma forma o eficiencia, si nosotros necesitamos una proteína en gran cantidad y otra en menor cantidad el gen que dará origen a la proteína más abundante se expresa con una mayor eficiencia y da origen a un ARN mensajero. En cambio la proteína en menor cantidad el gen que dará origen se expresara en menor eficiencia. Por lo tanto no todos los genes se expresan con la misma eficiencia, eso va depender a la función de la proteína que dará origen y de cuanto se necesita para esa proteína. Además para una proteína el grado de expresión puede cambiar en distintas situaciones.

Lo primero que tenemos que hacer para poder expresar estos genes es revisar el proceso de la transcripción, que es un proceso por el cual a partir de una molécula de ADN se generara una molécula de ARN, ese ARN es complementario a una de las hebras del ADN que se usa como molde y va hacer igual en secuencia exceptuando las diferencias de nucleótidos que se verán a continuación. Por lo tanto a diferencia de la replicación en el que las dos hebras del ADN sirven como molde y dan origen a dos moléculas de ADN, en la transcripción solo una hebra es ocupada como templada que es complementaria a esa hebra templada.

El ADN y ARN tienen diferencias importantes, la primera es que el ARN es de hebrea simple en cambio el ADN es una doble hebra, los enlaces que unen los nucleótidos son los mismos, enlaces fosfodiester que ocurren entre nucleótidos. Otra diferencia es en que en el ADN se encuentra la timina y en el ARN se encuentra el uracilo el cual es parecido (la timina tiene un grupo metilo y el uracilo un hidrogeno) otra diferencia es el azúcar: en el ADN encontramos la desoxirribosa que tiene un hidrogeno y en el ARN hay ribosa el cual en vez de H hay un grupo OH. Como vimos que en el ARN hay uracilo en vez de la timina este uracilo cuando se requiera va a poder aparearse y lo va hacer con la adenina del ADN. en el ADN cuando se forma la doble hebra la adenina se aparea con la timina, en el caso del ARN cuando hay procesos que requieran del apareamiento de bases el uracilo que está reemplazando a la timina se va aparear de igual forma con la adenina y lo hace igual que lo hace la timina formando dos puentes de hidrogeno, de manera que el uracilo con la adenina análogo a lo que pasaba con la timina con la adenina en el ADN, y esto va a pasar cuando se esté sintetizando el ARN en el proceso de la transcripción y necesite la polimerasa poner el nucleótido correcto y hay una adenina en el ADN lo que va a poner un uracilo en el proceso de la transcripción.

Entonces dijimos que el ARN es una molécula de hebra simple eso no quiere decir que el ARN sea una molécula que esta siempre estirada como una cinta, el ARN por complementariedad de bases dentro de una misma cadena puede formar estos pares de bases intermoleculares y forma estructuras secundarias. Por lo tanto si existe complementariedad de bases dentro de la misma molécula de ARN se van a formar estructuras tridimensionales. Esto es muy importante, por ejemplo en las estructuras de los ARN de transferencia.

La transcripción genera todos los ARN de la célula cualquier ARN se produce por el proceso de la transcripción, en la célula no existe solo los ARN mensajero, hay cuatro que son los más conocidos por todos (aunque hay muchos más con variadas funciones):

• ARN ribosomal = que forman parte de la estructura del ribosoma y que participan en la síntesis de proteínas

• ARN transferencia = visto en el proceso de la traducción

• ARN pequeños = que participan en distintos procesos EJ: splicing, transporte de proteínas hacia el RE, etc.

• ARN mensajero

Entonces, dijimos que en la transcripción es la que genera una hebra de ARN a partir de una hebra de ADN, esa hebra es complementaria a una de las hebras del ADN que estamos expresando. La enzima que produce este ARN es una ARN polimerasa, esa enzima va copiando la hebra molde leyéndola de 3´ a 5´, por lo tanto la hebra que va en sentido 3´ a 5´ es la hebra molde, igual que en la replicación el molde es el que va leyéndose en sentido 3´ a 5´, la nueva cadena de ARN que estamos formando va ir creciendo en sentido 5´ a 3´ y el ultimo nucleótido que se pone es el que se encuentra en el extremo 3´. Esta hebra de ADN que se sintetiza por la transcripción es complementaria a la hebra molde y tiene la misma secuencia de nucleótidos que la otra hebra de ADN que no se utilizo como molde y a esa hebra no utilizada se le llama hebra codificante. La única diferencia entre el ARN que se produzco y la hebra codificante es que donde había timina en el ARN hay uracilo. Y entonces de esta forma vamos a obtener nuestro ARN.

Ahora, vamos a necesitar para la transcripción una etapa de inicio en que esta enzima la ARN polimerasa se va unir al ADN en un lugar especifico que se llama promotor en donde empieza a copiar el ARN, para eso va a tener que separarse las hebras del ADN para poder usar una como molde y se formara una burbuja de transcripción y esto está cerca del sitio de inicio de la transcripción, y se va a formar el primer enlace fosfodiester que va a unir los primeros nucleótidos. Luego que ocurre el primer enlace se empieza la etapa de elongación en que la polimerasa va ir avanzando sintetizando ARN, leyendo el molde en el sentido 3´ a 5´, y finalmente vamos a tener una etapa de terminación en donde la polimerasa va a llegar a un sitio que le va indicar que ahí tiene que terminar ese ARN que está produciendo y, en ese momento la polimerasa se va a separar del ADN y se liberar el ARN sintetizado y con esto se va a terminar la transcripción.

Entonces esta enzima la ARN polimerasa a diferencia de la ADN polimerasa no necesita partidores o primers, si se recuerdan en el proceso de replicación se necesita que otra enzima pusiera un partidor de ARN pequeño para empezar a polimerizar. Esta enzima (ARN polimerasa) no requiere de partidores o primers ya que ella es capaz por sí sola de hacer su primer enlace fosfodiester y seguir la elongación la cadena de ARN. También otra diferencia en lo que ocurre en la ADN polimerasa, el ARN polimerasa no tiene lectura de prueba y por lo tanto comete más errores de los que hace el ADN polimerasa. Esto tiene sentido porque es mucho más importante tener una copia fidedigna del ADN y menos grave para la célula producir un ARN mensajero.

Entonces el ARN polimerasa es la encargada de ir copiando y produciendo el ARN para eso la enzima se va a posicionar en un lugar especifico del ADN a copiar, va a separa las dos hebras de manera que va ir produciendo una copia de ARN a partir de una hebra de ADN. El ARN se va ir produciendo va ser liberado inmediatamente. La energía que necesita el proceso de la transcripción para ir produciendo este ARN va a venir de la hidrolisis de los nucleótidos que se están pegando (enlazando). El único momento en que el ARN está formando una doble hebra es cuando se está transcribiendo (el ARN y la hebra molde del ADN están formando la hebra doble) a medida que se va transcribiendo el ARN se va liberando como una molécula de hebra simple.

Como dijimos, tenemos el ADN y el ARN polimerasa que va ir separando las dos hebras avanzando y desenrollando hacia delante y lo que ya copio inmediatamente se vuelve a enrollar formando la doble hebra. La hebra molde es la que va de 3´a 5´y el ARN producido va a ser complementaria.

Si nosotros tenemos en la molécula del ADN en el cual hay miles de genes, varios genes pueden estar siendo transcritos al mismo tiempo y aparte cada uno de ellos puede estar siendo transcrito por varias moléculas ARN polimerasa, se ponen como en una filita y avanza una después la otra, etc. De esta manera se pueden producir muchas copias de ARN mensajero a partir de un mismo gen que está siendo transcrito, no se necesita esperar que la primera polimerasa llegue al final para que la otra empiece.

En eucariontes y en bacterias existen señales en el ADN que va indicarle al ARN polimerasa donde tiene que unirse al ADN y donde tiene que empezar y terminar de copiar. Las regiones donde se unen las ARN polimerasa a la cadena de ADN templado se llaman promotores esos sitios en el ADN son sitios específicos que sirven para ser reconocidos por la ARN polimerasa y a los cuales la enzima se une para luego iniciar en un sitio que está un poquito más adelante la transcripción. El promotor es una secuencia

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