Cap 3 -3 Material Hereditario (1)

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Naturaleza y Función del 
Genoma Procariota y 
Eucariota
Prof. María del Rosario Castro Muñoz
Dpto de Biología
UNALM
Cap 3 - 3 
Procesamiento del ARN mensajero
◼ El ARN mensajero se sintetiza en 
el núcleo celular en eucariotas
mediante el proceso llamado 
transcripción del ADN.
◼ Inicialmente el ARN se conoce 
como transcrito primario o 
ARN precursor (pre-ARN), que 
en la mayoría de los casos no se 
libera del complejo de 
transcripción en forma 
totalmente activa, sino que ha 
de sufrir modificaciones antes de 
ejercer su función 
(procesamiento o 
maduración del ARN). Entre 
esas modificaciones se 
encuentran la eliminación de 
fragmentos, la adición de otros 
no codificados en el DNA y la 
modificación covalente de ciertas 
bases nitrogenadas. 
http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular
http://es.wikipedia.org/wiki/Eucariota
http://es.wikipedia.org/wiki/Transcripci%C3%B3n_del_ADN
Procesamiento del RNA primario
Estructura del Sitio de Terminación para la
RNA polimerasa
1. Adición al extremo 5' de la caperuza (cap) que es un nucleótido
modificado de guanina, 7-metilguanosina, que se añade al 
extremo 5' de la cadena del ARNm transcrito primario (ubicado aún 
en el núcleo celular). Esta caperuza es necesaria para el proceso 
normal de traducción del ARN y para mantener su estabilidad; esto 
es crítico para el reconocimiento y el acceso apropiado del 
ribosoma. 
2. Poliadenilación: es la adición al extremo 3' de una cola poli-A, 
una secuencia larga de poliadenilato, es decir, un tramo de RNA 
cuyas bases son todas adenina. Su adición está mediada por una 
secuencia o señal de poliadenilación (AAUAAA), situada unos 20-30 
nucleótidos antes del extremo 3' original. Esta cola protege al 
ARNm frente a la degradación, aumentando su vida media en el 
citosol, de modo que se puede sintetizar mayor cantidad de 
proteína. 
El procesamiento del ARN en eucariotas 
comprende las siguientes fases:
http://es.wikipedia.org/wiki/Nucle%C3%B3tido
http://es.wikipedia.org/wiki/Guanina
http://es.wikipedia.org/wiki/Ribosoma
3. En la mayoría de los casos, el ARN mensajero sufre la eliminación de 
secuencias internas, no codificantes, llamadas intrones. 
El proceso de retirada de los intrones y conexión o empalme de los 
exones se llama corte y empalme (en inglés, splicing). 
A veces un mismo transcrito primario o pre-ARNm se puede ayustar 
de diversas maneras, permitiendo que con un solo gen se obtengan 
varias proteínas diferentes; a este fenómeno se le llama Splicing 
alternativo. Ciertas enzimas parecen estar involucrados en editar el 
RNA antes de su exportación fuera del núcleo, intercambiando o 
eliminando nucleótidos erróneos. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Intr%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Ex%C3%B3n
Estructura de Genes de Eucariotas
Mecanismo de Corte y Empalme
Maduración del RNAm
Capuchón y poliadenilación
El corte y empalme elimina 5 intrones
Eliminación de dos intrones más.
ARN mensajero 
maduro de albúmina
Transcripción
4. El ARN mensajero maduro es trasladado al 
citoplasma de la célula, en el caso de los seres 
eucariontes, a través de poros de la membrana 
nuclear. 
5. El ARN mensajero en el citoplasma se acopla a los 
ribosomas, que son la maquinaria encargada de 
la síntesis proteica. 
6. Después de cierta cantidad de tiempo el ARNm se 
degrada en sus nucleótidos componentes, 
generalmente con la ayuda de ribonucleasas. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Citoplasma
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula
http://es.wikipedia.org/wiki/Eucariota
http://es.wikipedia.org/wiki/Ribosoma
http://es.wikipedia.org/wiki/Ribonucleasa
Proteínas
Una proteína es un polímero 
construído de monómeros de 
aminoácidos
Estructura de un aminoácido
Grupo Amino Grupo Carboxilo
Ejemplos de Aminoácidos
Hidrofóbico Hidrofílico
Aminoácidos 
AA hidrófobos
AA polares
AA básicos
AA ácidos
Enlace Peptídico
Grupo 
Carboxílico Grupo Amino
Deshidratación
Síntesis
Enlace Peptídico
Dipéptidoo o
Estructuras Proteicas
Las proteínas tienen múltiples niveles de 
estructura. La básica es la estructura 
primaria. 
La estructura primaria de una proteína es 
simplemente el orden de sus aminoácidos. 
Por convención el orden de escritura es 
siempre desde el grupo amino-terminal 
hasta el carboxilo final.
Estructura primaria
Estructura secundaria
La estructura secundaria
de una proteína es la que 
adopta espacialmente. 
Existen ciertas estructuras 
repetitivas encontradas en 
las proteínas que permiten 
clasificarlas en dos tipos: 
hélice alfa y lámina beta. 
Estructura 
de la 
Proteína
EL Código Genético
Código Genético
Síntesis de Proteínas
Activación de AA ó Síntesis del aminoacil-tRNA
Traducción : 
Inicio
Transacciones del Ribosoma
Traducción: Elongación
Traducción: terminación
Síntesis de Proteínas:
Diferencias entre Procariotas
y Eucariotas
Ruta Proteolítica mediada por la ubiquitina
La incorporación de un aminoácido desestabilizante en N-t a una proteína de vida 
larga, acorta significativamente su vida media. Arg, trp, phe, leu( aa estabilizantes) y 
met, ala, thr, ser (aa desestabilizantes).
Regulación de la Expresión Génica
Control de la 
transcripción
Control del 
procesamiento 
del ARN
Núcleo
Control del 
transporte 
de ARN
Control 
de la 
traducción
Citosol
Control de la 
actividad de 
la proteína
Poro nuclear
Envoltura nuclear
RNA
Inmaduro Proteína 
inactiva
proteína
Control de la Transcripción
SISTEMAS CONSTITUTIVOS Y SISTEMAS 
ADAPTATIVOS
◼ Los genes constitutivos o "genes que guardan la casa" son 
aquellos que codifican las enzimas necesarias para el metabolismo 
básico celular, se expresan de forma constitutiva o continua. Estos 
genes están sometidos a un tipo de regulación que hace que se 
estén expresando siempre. Los genes constitutivos codifican para 
sistemas enzimáticos constitutivos, que se necesitan siempre 
para la actividad normal de la célula.
◼ Los genes adaptativos codifican para enzimas que solamente se 
necesitan en momentos concretos. A este tipo de genes se les llama 
genes adaptativos y a las enzimas codificadas por ellos, 
sistemas enzimáticos adaptativos. Se denominan así pensando 
en que se expresan cuando la célula se adapta a una determinada 
situación ambiental. 
El modelo del Operón en 
Bacterias
◼ El proceso de regulación génica en 
bacterias, fue estudiado por los 
franceses F. Jacob y J. L. Monod, que 
propusieron un modelo de regulación 
para procariotas que les valió el premio 
Nobel.
Este modelo supone la existencia de una región 
próxima al gen que se necesita transcribir 
denominada REGIÓN PROMOTORA o simplemente 
PROMOTOR, que es el lugar donde se une la enzima 
RNA-polimerasa que va a transcribir el gen. Próxima 
al promotor, incluso formando parte de él, existe 
otra región llamada REGIÓN OPERADORA u 
OPERADOR, a la cual se puede unir o no una 
proteína especial denominada REPRESOR que se 
fabrica en otra zona del genoma a partir de un gen 
especial llamado GEN REGULADOR. Ciertas 
sustancias químicas actúan bloqueando al represor 
para que deje libre al operador, recibiendo entonces 
el nombre de INDUCTORES, ya que permiten la 
transcripción. 
Interfase Metafase
transcripción
Condensación
Cascada de señales (MAPK, p38)
Splicing Alternativo
Splicing alternativo
◼ Es un mecanismo mediante el cual la expresión de un gen puede 
dar lugar a diferentes proteínas, a través de mecanismos de 
substitución o inserción/deleción de determinados fragmentos de la 
secuencia de la proteína.
◼ Estudios recientes muestran que es una importante fuente de 
variabilidad en el proteoma de los eucariotas, ya que afectaría a 
más de un 40 % de las proteínas del organismo. Su contribución 
varía de un tejido a otro, destacando su importancia en el sistema 
nervioso.
◼ El efecto del splicing alternativo sobre la variabilidad de las 
proteínas puede llegar a ser enorme, como por ejemploen el caso 
de la proteína DSCAM en D.melanogaster, para la cual se ha 
postulado la existencia de más de 38000 isoformas posibles, un 
número superior al total de genes predicho para Drosophila. 
◼ Aunque estas cifras son extremas, nos dan una idea de la capacidad 
del splicing alternativo para generar variabilidad. Sin embargo, y a 
pesar de su importancia, todavía no se sabe prácticamente nada de 
la manera en la que el splicing alternativo modula la función de las 
proteínas.
Corte y empalme (Splicing) alternativo
Splicing alternativo del gen de la tropomiosina
Músculo estriado
Músculo liso
ARNs procesados
Exones Intrones
Expresión de 
la Ig M y la Ig D
Silenciamiento génico : gen RNA proteína
DNA→ evitando la expresión del gen (SGT)
RNA→evitando que sea
traducido (SGPT)
Silenciamiento a nivel del RNA
• dsRNA→ formación de RNAs pequeños
Introducción
• este proceso se encuentra altamente conservado a lo
largo de la evolución.
ANIMALES: RNA de interferecia (RNAi)
HONGOS: “quelling”
PLANTAS: silenciamiento génico post-transcripcional (PTGS)
REGULACIÓN DE GENES ENDÓGENOS: regulando la 
expresión diferencial de genes durante el desarrollo
Introducción
MECANISMO DE DEFENSA: eliminación de ácidos 
nucleicos extraños
miRNA
siRNA
miRNA
siRNA
Introducción
MECANISMO DE DEFENSA: eliminación de ácidos 
nucleicos extraños
siRNA
Cómo ocurre este mecanismo de defensa mediado por siRNA
Plasterak, R.H.A. (2002) Science 296:1263-1265
Modelo de silenciamiento génico post-transcripcional Introducción
ssRNA
VIRUS
Silenciamiento 
del virus
Defensa 
(RISC)
Plasterak, R.H.A. (2002) Science 296:1263-1265
Modelo de silenciamiento génico post-transcripcional Introducción
ssRNA
VIRUS
Silenciamiento 
del virus
Defensa 
Amplificación de 
la señal de 
silenciamiento
(RISC)
* Presentan un apareamiento perfecto con su gen blanco
* son generalmente de 21-24 nts
* poseen un 2 nts libres en el extremo 3’
* luego del corte con DICER, se fosforilan en sus extremos 5’
* Al ser reconocidos por RISC, inducen el silenciamiento del gen blanco
Introducción
siRNA
VIRUSCONTRA-DEFENA viral
Otra Propiedad de los Genes: