BIOLOGÍA MOLECULAR U.D. 2 ÁCIDOS NUCLEICOS II ÍNDICE II

4.3. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LOS ÁC. NUCLEICOS

5. ESTRUCTURA DEL ADN5.1. TIPOS DE ARN.

5.1.1. ARNm5.1.2. ARNr5.1.3. ARNt5.1.4. ARN con función reguladora5.1.5. Otros ARN

6. FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL ADN6.1. REPLICACIÓN DEL ADN.

6.1.1. Enzimas de la replicación6.1.2. Fases de la replicación

6.2. CODIFICACIÓN DE PROTEÍNAS

4.3. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS DE LOS ÁC. NUCLEICOS

� Fuertemente ácidas en solución acuosa (grupos fosfato)� Elevada viscosidad� Pico absorción UV 260 nm � Hibridación: unión doble cadena mediante puentes H� Desnaturalización ADN (rotura puentes H): temperatura y ph� Renaturalización ADN: tª lentamente y ph

5. ESTRUCTURA DEL ARN.

� Largas cadenas de ribonucleótidos (A,U,G,C)� Los ARNt pueden contener pequeñas cantidades de

otras bases nitrogenadas (derivadas de las anteriores)� ARN es monocatenario y lineal excepto en algunos virus

que es bicatenario(ARNds). Ej.reovirus� Puede plegarse y forma regiones de doble hélice

denominadas horquillas� Bucles: secuencias no complementarias, extremo de la

horquilla� A- - U / C- - - G

5.1. TIPOS DE ARN.

� PRINCIPALES:– ARN mensajero (ARNm)– ARN ribosómico (ARNr) – ARN de transferencia (ARNt)

� FUNCIÓN REGULADORA DE LA EXPRESIÓN GÉNICA:– ARNsi– ARNmi

� OTROS: – ARNhn– ARNsn– ARNsno

5.1.1. ARN mensajero (ARNm)

� Múltiples moléculas lineales de diferentes tamaños (2-5% del ARN total de una célula)

� Copia exacta de la secuencia de un gen (1 codón=tres bases=1 aminoácido)

� ARNm procariota es policistrónico, portan información para sintetizar varias proteínas distintas.

5.1.2. ARN ribosómico (ARNr)

� 80% en la célula� ARNr+proteínas=ribosomas (síntesis de proteínas)� Se clasifican según su coeficiente de sedimentación:

– Procariotas: 5S,16S Y 23S– Eucariotas: 5S,5.8S,18S Y28S

ARN ribosómico ARN ribosómico

P A

5.1.3. ARN de transferencia (ARNt)

� Transportan los aminoácidos(aa) hasta los ribosomas � Cadenas cortas (70-90 nucleótidos)� Estructura 2ª: Forma de trébol: cuatro horquillas y tres bucles o

lazos� Estructura 3ª: en forma de l o bumerán� Extremo 3`de todos los ARNt termina con la secuencia 5`-CCA-3`y

es el sitio de unión del aminoácido� Un 10% de sus bases pueden ser distintas a las habituales. Pueden

tener T.– Lazo D: unión de la enzima-une el aa al extremo 3– Lazo T: unión al ribosoma– Lazo anticodón: contiene tres bases complementarias del codón en el

ARNm que codifica para el aa que porta

ARNt

5.1.4. ARN con función reguladora

� Moléculas pequeñas con secuencias complementarias de regiones especificas del ARNm

� Estas moléculas se unen al ARNm y bloquean la traducción a proteína o activan a enzimas que degradan al ARNm

� Bicatenarias:– ARN interferente pequeño o ARNsi

� Monocatenarias:– MicroARN o ARNmi (forman una horquilla)

5.1.5. Otros ARN

� ARN heterogéneo nuclear (ARNhn): pre-ARNm. Largas moléculas lineales en el núcleo que maduran hacia ARNm que sale hacia el citoplasma

� ARN pequeño nuclear (ARNsn): pequeñas moléculas de ARN (núcleo) + proteínas=ribonucleoproteínas. Maduración ARNm.

� AN pequeño nucleolar (ARNsno): en nucleolo y precursor de varios ARNr (45S tras fragmentar=5,8S,18S y 28S)

6. FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL ADN

6.1. REPLICACIÓN DEL ADN.

6.2. CODIFICACIÓN DE PROTEÍNAS 6.2.1.TRANSCRIPCIÓN6.2.2.TRADUCCIÓN

6.1. REPLICACIÓN DEL ADN.

� Las dos cadenas originales se separan en los puenteshidrógeno y cada una sirve de molde para fabricar dosnuevas hebras complementarias.

� Modelo semiconservativo (1 original-1 copia)� Origen de la replicación: varios puntos en cromosomas

eucariotas y uno solo en los bacterianos� Bidireccional y secuencial: dos horquillas de replicación� Semidiscontinua: síntesis 5`-3`y lectura 3`-5. Una

hebra continua (hebra adelantada o conductora) y otra discontinua mediante fragmentos Okazaki (hebra retardada)

6.1.1. Enzimas de la replicación I

� Helicasa: Desenrolla y separa las dos cadenas de la doblehélice.

� Proteína de unión a cadena sencilla (SSBP): se unen a lascadenas desenrolladas evitando que se vuelva a formarla doble hélice.

� Girasa y topoisomerasa: la burbuja de replicación generauna tensión en la doble hélice que estas enzimas relajanmediante cortes y empalmes.

� ADN polimerasa: no puede iniciar una cadena soloelongarla, requieren de un iniciador 3'-OH (ADN o ARN)llamado cebador que es sintetizado por la ARN primasa.El extremo 3' del cebador se denomina extremo cebador.

POLIMERASAS EN EUCARIOTAS

6.1.1. Enzimas de la replicación II

� Primasa: función ARN polimerasa que sintetiza cortosfragmentos de ARN (aprox. 10 nucleótidos) denominadoscebadores o primers. Para la hebra conductora serequiere un único cebador en el origen de la replicación yvarios para la retardada, uno para cada fragmento deOkazaki.

� Ligasa: une los fragmentos de Okazaki entre si y con lahebra conductora para conseguir la continuidad de lanueva cadena.

Características dela replicación

6.1.2.Fases de la replicación I (procariotas) FASE DE INICIACIÓN

� Helicasas rompen puentes de H (burbuja de replicación)� Las SSBP se unen a las cadenas separadas evitando su

unión� Girasas y topoisomerasas relajan la tensión próxima

burbuja replicación� Helicasa permite que la burbuja de replicación se

extienda, formándose dos regiones en forma de Y en los extremos de la burbuja denominaos horquillas de replicación

6.1.2.Fases de la replicación II (procariotas) FASE DE ELONGACIÓN

� Primasa sintetiza los cebadores 5`-3`. Posteriormente se separa de la cadena molde y entra la ADN pol III que inicia la elongación añadiendo desoxinucleótidos en la posición 3`libre.

� En la cadena retardada ADN pol III se separa de la cadena molde cuando alcanza el cebador del fragmento de Okazaki anterior.

� ADN pol I se une en los cebadores, los elimina mediante su actividad exonucleasa 5`-3`y los sustituye por ADN

� La ligasa une los fragmentos Okazaki consecutivos� Errores se reparan por actividad exonucleasa ADN pol III

6.1.2. Fases de la replicación III (eucariotas)

Es a grandes rasgos similar a la de procariotas con algunas peculiaridades:� Orígenes de replicación múltiples (varios puntos del

cromosoma)� Hay 5 tipos de ADN polimerasas con tareas de

elongación, eliminación de cebadores y corrección de errores.

� El ADN eucariótico está unido a histonas, por lo que durante la replicación se van estructurando también los nucleosomas.

6.2. CODIFICACIÓN DE PROTEÍNAS.6.2.1. Transcripción

� Es el proceso por el que se transmite la información contenida en el ADN al ARN.

� Este proceso se lleva a cabo por la ARN polimerasa-ADN dependiente o transcriptasa que utiliza como molde una de las dos hebras del ADN, la denominada hebra codificante.

� Durante el proceso de transcripción se reconoce un sitio específico de la molécula de ADN en el que se van a unir las enzimas.

� Algunos virus-ARN son capaces de replicar su ARN e incluso sintetizar ADN a partir de su ARN (transcripción inversa).

ARN-POLIMERASA

6.2.1. Transcripción .Enzimas

� En procariontes solo existe un tipo� En eucariontes tres tipos:

– ARN polimerasa I: síntesis de la mayor parte del ARNr

– ARN polimerasa II: síntesis ARN m– ARN polimerasa III: síntesis ARNt y de la subunidad

5S del ARNr

6.2.1. Transcripción. Fase de Iniciación.

� El ARN polimerasa reconoce al promotor y se une a él (molécula de ADN que se sitúa antes de la región que se va a transcribir y tiene una secuencia de bases específica.)

� Separación de las dos cadenas de ADN

6.2.1. Transcripción. Fase de Elongación.

� ARN polimerasa cataliza la adición de ribonucleótidos� Solo se transcribe la cadena molde o codificadora� La que no se transcribe es la cadena no molde,

informativa o sin sentido� ARN pol lee 3`-5`selecciona ribonucleótido

complementario del ADN e incorporándolo a la cadena de ARN en crecimiento (mediante enlace fosfodiéster).

� Crecimiento de la cadena de ARN 5`-3`

6.2.1. Transcripción. Fase de Terminación.

� ARN polimerasa alcanza una secuencia específica en el ADN denominada señal o secuencia de terminación.

� La cadena de ARN se separa del ADN y de la enzima� La ARN polimerasa se separa del ADN� El ADN recupera doble hélice

6.2.1. Transcripción. Fase de Maduración

Proceso que requieren las cadenas de ARN transcritas para dar lugar a los tipos principales de ARN:

– ARNt– ARNr– ARNm

A continuación veremos las diferencias en la maduración del ARN en procariontes y eucariontes.

6.3.1. Transcripción. Fase de Maduración en Procariontes

� M ARNt y ARNr =largas moléculas (transcritos primarios) con muchas copias de cada uno de ellos

� Enzimas específicas los cortan dando lugar a los diferentes tipos de ARNt y ARNr

� ARNm no requiere modificación, la traducción se inicia antes de terminar la transcripción ya que los ribosomas se pueden acoplar al extremo 5`libre de la cadena ARNm en crecimiento.

6.2.1. Transcripción. Fase de Maduración en Eucariontes

� Exones: secuencias que se transcriben y traducen� Intrones: secuencias que se transcriben pero no se

traducen(no codifican)� ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) o pre-ARNm

contiene intrones y no puede salir del núcleo� La maduración del ARNm se puede esquematizar en

tres pasos:

1. Adición de una caperuza (cap) en 5`libre de la cadena en crecimiento. Protege de la degradación.

2. Adición cola de Poli-A en 3`mediante la enzima Poli-A polimerasa tras haberse separado del ADN y de la ARN polimerasa. Permite salir del núcleo.

3. Eliminación de los intrones (splicing). Interviene unas ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn) que se sitúan en los extremos de los intrones efectuando “corte-empalme” denominado espliceosoma.

No todas las regiones del gen son codificantes.�Codificantes: exones �No codificantes: intrones.

GEN

Este mecanismo de corte y unión ha recibido el nombre de "splicing" en inglés. Cuando se analizan las secuencias de las regiones de paso de intrón a exón y de exón a intrón se encuentra unas secuencias bastante conservadas, en casi todos los casos aparece la secuencia GU en el punto de corte 5' del intrón y AG en el punto de corte 3'. Estas secuencias son reconocidas por moléculas de ARN nucleares pequeñas (ARNnp) que interaccionan con proteínas formando partículas ribonucleoproteicas pequeñas que constituyen lo que se ha denominado el "espliceosoma".

http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/capitulo_03.htm