NUCLEO CELULAR (1)

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NUCLEO CELULAR 
 
El nucleo es el deposito de la informacion genetica de la celula y el centro de control 
de la expresion del material genetico, en el se almacena casi todo el ADN de la 
celula, que constituye el genoma, el nucleo esta rodeado por una envoltura de 
membrana, que recluye dos actividades principales del genoma: 
-Replicacion y transcripcion del metabolismo celular. 
El nucleo esta limitado por una cubierta doble, denominada envoltura nuclear, 
formada por cisternas provenientes del sistema de endomembranas. Esta envoltura 
esta formada por poros nucleares, los cuales son mas abundantes en celulas con 
mayor actividad metabolica, a traves de estos poros, se movilizan proteinas y ARN 
entre el nucleo y el citosol. 
La membrana interna de la envoltura nuclear esta recubierta por una red proteica 
llamada lamina nuclear, que aporta estabilidad al nucleo. La aparicion de la 
envoltura nuclear en organismos eucariotas posibilito la separacion espacial de 
los procesos geneticos principales: Replicacion del ADN y Sintesis de ARN. 
Dentro del nucleo es posible reconocer zonas ocupadas por la cromatina y un 
complejo de ADN y proteinas de union al ADN, llamadas histonas. 
En la mayoria de las celulas se distinguen dos tipos de cromatinas: 
- Eucromatina: Se tiñe debilmente 
- Heterocromatina: Mas densa y teñida 
En el nucleo se sintetiza el ARN, cuyos tipos se encuentran dispersos en diferentes 
localizacoines, especialmente concentrados en el nucleolo que es la region mas 
densa y es donde se ensamblan los ribosomas. 
En el nucleolo estan las regiones organizadoras nucleolares (NOR) que son 
regiones especializadas. 
 
ORIGEN DEL NUCLEO 
La explicacion mas aceptada, indica que este se formo por una invaginacion de 
la membrana plasmatica al igual que los organulos membranosos, mientras que 
mitocondrias y cloroplasos se originaron por un mecanismo conocido como 
endosimbiosis seriada. 
Lynn Margulis explica el origen del nucleo a traves de su teoria de la endosimbiosis 
seriada, segun la cual el nucleo es la primera adquisicion en una serie de eventos 
sucesivos. La fusion de dos bacterias dio origen al primer eucarionte unicelular y 
ancestro unico de todos los pluricelulares. En esta primera celula el ADN quedo 
confinado en un espacio separado por una membrana del resto de la celula. 
 
 
ESTRUCTURA DEL NUCLEO 
 
- ENVOLTURA NUCLEAR: Es una doble membrana que encierra el genoma 
en las celulas eucariotas. Contiene un gran numero de proteinas propias, 
estas proteinas participan en la organizacion de la cromatina y la 
regulacion de la expresion genetica. Aunque la membrana nuclear hace 
posible la expresion de los genes, al confinarlos y protegerlos de las enzimas, 
se convierte en un obstaculo para la division celular. Sin embargo la 
membrana nuclear se desensambla al inicio de la division y se 
reorganiza al final de dicho proceso, lo cual posibilita la interaccion 
entre el huso mitotico y la cromatina. 
 
La envoltura nuclear es doble y se continua con el reticulo endoplasmatico, 
esta formada por dos membranas concentricas interrumpidas por 
estructuras proteicas denominadas complejo de poro nuclear (CPN) y por 
la lamina nuclear. 
 
La membrana externa esta en contacto con el citoplasma, tiene ribosomas 
adheridos, que sintetizan las proteinas que se vuelcan al espacio perinuclear. 
El espacio perinuclear se continua con el lumen del RE. 
 
Tanto la membrana externa como la interna presentan proteinas especificas 
que no se encuentran en los otros componentes del sistema de 
endomembranas, y se pueden agrupar de acuerdo a su localizacion en: 
 
1) Proteinas del poro nuclear o nucleoporinas (70% de los poros 
nucleares) 
2) Proteinas integrales de la membrana externa (proteinas integrales de 
membrana externa) 
3) Proteinas integrales de la membrana interna (Proteinas integrales de 
membrana interna) 
4) Proteinas de la lamina nuclear. 
 
LAMINA NUCLEAR 
Soporta las estructuras del nucleo. Es una malla densa y delgada de fibras 
que recubre la superficie interna de la envoltura nuclear proporcionando 
resistencia mecanica al nucleo, lo cual resulta crucial para su estabilidad, 
el espaciamiento de los CPN y la organizacion de la cromatina. Esta 
contruida a partir de filamentos intermedios llamados laminas de tipo A 
y B. 
 
COMPLEJO PORO NUCLEAR 
Cada poro es un pequeño canal cilindrico que se extiende a traves de ambas 
membranas de la envoltura nuclear, porporcionando continuidad entre el 
citosol y el nucleoplasma. En cada poro, las membranas interior y exterior de 
la envoltura nuclear se fusionan, formando un canal recubierto con una 
intrincada estructura de un conjunto de proteinas llamadas nucleoporinas. 
 
 
TRANSPORTE A TRAVES DEL COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR 
- Las moleculas entran al nucleo y salen exclusivamente a traves de los 
complejos del poro nuclear. 
- La presencia de esta barrera impide salir a los cromosomas y evita la entrada 
de organelas 
- La envoltura nuclear protege los ARN recien sintetizados evitando la 
degradacion enzimatica antes de que hayan completado su procesamiento. 
- La presencia de la envoltura nuclear implica que todas las enzimas y otras 
proteinas que participan en la replicacion y transcripcion del adn en el nucleo 
son importadas desde el citoplasma y todas las moleculas de ARN y 
subunidades ribosomicas necesarias para la sintesis de proteinas en el 
citoplasma se exportan desde el nucleo. 
 
los CPN presentan uno o varios canales acuosos a traves de los cuales las 
pequeñas moleculas de agua dinfunden, las moleculas de mayor peso molecular 
son transportadas en forma activa por lo que requieren energia y moleculas 
transportadoras. 
 
El transporte activo a traves de los poros nucleares, es un proceso selectivo que 
requiere de la participacion de tres tipos de proteinas: 
 
 Las carioferinas: Son los receptores para las moleculas a transportar. De 
acuerdo a la direccion en la que transportan la carga se llaman importinas o 
exportinas. 
 
 La GTPasa Ran es una pequeña proteina G. Al igual que otras proteinas G, 
puede tomar dos conformaciones alternativas, unida a GTP o unida a GDP. 
Estas conformaciones determinaran la direccion del transporte, 
 
 Y las proteinas regulatorias, mientras que las carioferinas y Ran se 
movilizan a traves del poro nuclear, las proteinas regulatorias RAN-GEF y 
Ran-GAP tienen una distribucion asimetrica entre el nucleo y el citoplasma. 
 
 
 
MECANISMO DE IMPORTACION DE MACROMOLECULAS: 
 
1- Para el caso de las proteinas, estas poseen una o mas señales de 
localizacion nuclear NLS. Las NLS estan formadas por una secuencia 
de 8-30 aminoacidos de longitud, a menudo con prolina, lisina y 
arginina. 
 
2- Las proteinas con NLS forman un complejo con la importina llamado 
COMPLEJO IMPORTINA/CARGA CON NLS 
 
3- El complejo importina / carga con NLS atraviesa el canal dentro del 
complejo poro nuclear. 
 
4- El complejo al entrar en contacto con las repeticiones de nucleoporinas 
FG2, dilata el canal central facilitando el ingreso al nucleo 
 
5- Al llegar al nucleo la molecula de importina se asocia con la RAN-GTP y 
se libera la proteina importada. 
 
6- El Ran-GTP unido a la importina es transportado de regreso al 
citoplasma, donde la importina se libera previa hidrolisis del Ran-GTP a 
Ran-DGP 
MECANISMO DE EXPORTACION DE MACROMOLECULAS 
Se realiza de manera similar, la principal diferencia es que el transporte fuera 
del nucleo se realiza en el caso de las moleculas de ARNt y otros ARN que 
se sintetizan en el nucleo. 
Para exportar el ARN del nucleo al citoplasma este debe unirse a proteinas 
con señales de exportacion (NES), formando ribonucleoproteinas. 
Las RNP son reconocidas por exportinas, formando un complejo con la Ran-
GTP, el cual atraviesa el poro. 
En la cara citoplasmatica del poro, se hidrolizael GTP a GDP y se libera la 
RNP, mientras Ran-GDP regresa al nucleo 
 
QUE MUEVE A LAS IMPORTINAS Y EXPORTINAS EN DIRECCIONES 
DIFERENTES A TRAVESDEL COMPLEJO PORO NUCLEAR? 
 
La diferencia reside en la interaccion de esta con Ran. Las exportinas tienen 
afinidad por RAN-GTP y las importinas por RAN-GDP. De esta forma Ran 
GTP viaja con las exportinas y su carga hacia el citosol siguiendo su 
gradiente y RAN-GDP se desplaza libremente hacia el nucleo en funcion de 
su propio gradiente. 
 
Ran GEF: Factor intercambiador de nucleotidos de guanina, proteina unida 
a la cromatina que promueve el intercambio de GDP por GTP, ayudando asi 
a la union de Ran a GTP. 
Ran GAP: proteina reguladora que promueve la hidrolisis del GTP, esta 
unida a repeticiones de FG nucleoporinas, en la cara citosolica del complejo 
poro-nuclear. 
 
La accion de estas dos proteinas mantiene el gradiente de las dos formas 
alternativas de Ran entre el nucleo y el citoplasma. Es decir, Ran-GTP esta 
en alta concentracion dentro del nucleo y por lo tanto tiende a salir y Ran-
GDP esta en alta concentracion en el citoplasta y tiende a ingresar. 
 
se importan dentro del nucleo: 
- Las proteinas sintetizadas en el citoplasma necesarias para ensamblar los 
ribosomas. 
- Los factores de transcripcion requeridos en la activacion o inactivacion de 
los genes. 
- Los factores de empalme necesarios para el proceso de maduracion de los 
ribosomas 
Las moleculas y macromoleculas ensambladas y exportadas desde el nucleo 
al citoplasma incluyen: 
*Las subunidades ribosomales 
*ARNm 
* ARN de transferencia 
* Factores de transcripcion que son devueltos al citoplasma para ser 
reutilizados. 
EXPORTACION DE ARNm 
 
La sintesis y procesamiento de ARNm tiene lugar de manera ordenada en el nucleo. 
De los Pre-ARNm que se sintetizan en el nucleo, solo una pequeña fraccion es el 
ARN maduro. 
La diferenciacion entre el ARN maduro y las secuencias intronicas a eliminar, se da 
por un recambio ordenado de proteinas asociadas. 
El ARN maduro es reconocipo por un complejo proteico, el receptor de exportacion 
que media el pasaje activo a traves del poro nuclear. Cuando el ARNm ingresa al 
citosol, el receptor se disocia y es importado al nucleo. 
Los factores de iniciacion de la sintesis proteica reconocen el complejo de union al 
cap, el cual se disocia. 
Si no existen errores en la codificacion u otras alteraciones, los EJC, conforme se 
va traduciendo el ARNm, se disocian de este por interacciones con el ribosoma 
hasta que finalmente se ha traducido todo el mensajero. 
 
ORGANIZACION INTERNA DEL NUCLEO 
 
La envoltura nuclear encierra: 
- la matriz nuclear. 
- la cromatina 
- el nucleolo. 
 
MATRIZ NUCLEAR 
Red fibrosa insoluble que ayuda a mantener la forma del nucleo, proporcionando un 
esqueleto sobre el que se organizan las fibras de cromatina. 
 
CROMOSOMAS Y CROMATINA. ORGANIZACION DENTRO DEL NUCLEO 
 
El nucleo contiene los cromosomas de la celula. cada cromosoma consiste en una 
molecula unica de ADN con una cantidad equivalente de proteinas. Colectivamente, 
el ADN con sus proteinas asociadas se denomina cromatina. 
La mayor parte de las proteinas de la cromatina consisten en copias multiples de 
cinco pares de histonas, la cromatina tambien contiene pequeñas cantidades de 
una amplia variedad de proteinas no histonicas y RNP, la mayoria de ellas son 
factores de transcripcion, estos factores regulan que parte del ADN sera 
transcripta en ARN. 
NIVELES DE ORGANIZACION DE LA CROMATINA 
Existen dos tipos de cromatinas: 
La Eucromatina o cromatina laxa, de localizacion central y la heterocromatina o 
cromatina densa, en la periferia del nucleo. 
la heterocromatina representa aproximadamente el 10% del total de cromatina y es 
considerada transcripcionalmente inactiva. 
La eucromatina se encontraria al menos en dos estados, la eucromatina accesible, 
que representa al rededor del 10% donde se encuentran los genes que se estan 
transcribiendo y la eucromatina poco accesible, mas condensada (pero menos que 
la heterocromaitna) donde estan los genes que la celula no esta transcribiendo. 
las unidades de enrollamiento de la cromatina son los nucleosomas. Los 
nucleosomas estan formados por un centro o core de histonas, dicho centro posee 
dos copias de cada una de las siguientes histonas : H2A, H2B, H1 y H4. 
Al rededor del centro de histonas, 146 pares de bases del ADN se enrrollan en dos 
vueltas. La union de las histonas al ADN no depende de una secuencia particular 
de nucleotidos, sino de la secuencia de aminoacidos de la histona. 
Al rededor de 60 pares de bases de ADN unen su nucleosoma con el proximo. Cada 
region de Union es el ADN espaciador. 
La quinta histona la H1, conecta a los nucleosomas y actua como banda de goma, 
manteniendolos juntos dentro de una misma cuerda enrollada, siendo este el primer 
grado de empaquetamiento de la cromatina. Esta estructura se conoce como 
Fibra de 10 nm. 
Los nucleosomas se organizan, a su vez, en fibras de 30nm (selenoide) girando a 
manera de resorte al rededor de un eje virtual. Esta estrctura es mantenida por las 
H1 y su interaccion de nucleosomas cercanos. 
En el siguiente nivel de empaquetamiento las fibras de 30 nm se organizan en una 
serie de bucles o asas superenrolladas, estos bucles se estabilizan gracias a la 
interaccion con las proteinas de la matriz nuclear o andamiaje nuclear. 
Cada bucle de cromatina representa un dominio funcional o unidad de 
replicacion. Estos dominios contienen al rededor de 100.000 pares de bases, 
extension de ADN suficiente para acomodar varios genes de tamaño promedio. 
Durante la profase, los cromosomas aparecen en forma mas condensada, 
alcanzando la cromatina su mayor nivel de condensacion en metafase. El grado 
de condesacion de los dominios de la cromatina se mantienen principalmente 
debido a la asociacion con la matriz nuclear y a proteinas asociadas como la 
topoisomerasa II o girasa, encargada de controlar el grado de superenrollamiento 
del ADN. 
La union entre la cromatina y la matriz se da a nivel de zonas altamente 
conservadas, denominadas secuencias SAR o MAR. Las SAR son regiones de 
varios cientos de pares de bases ricas en residuos de adenina y timina, abundantes 
en la heterocromatina. 
EL EMPAQUETAMIENTO DE LA CROMATINA PERMITE CONFINAR AL ADN 
DENTRO DEL NUCLEO 
 
La molecula de ADN de un cromosoma humano contiene 5x106 pares de 
nucleotidos en el cromosoma mas pequeño, midiendo extremo con extremo el total 
de cromosomas de una celula humana diploide, el ADN se extiende mas de 2 
metros. El empaquetamiento del ADN en forma de cromatina, no solamente le 
permite entrar dentro de los limites del nucleo, sino tambien lo protege del ataque 
de las nucleasas. 
EL NUCLEOLO 
En el nucleolo tiene lugar la formacion de subunidades ribosomicas, la sintesis y 
procesamiento de ARNr y actualmente se considera que desempeña un importante 
papel en la regulacion del ciclo celular. 
El nucleolo es un aglomerado de fibras de cromatina de distintos cromosomas. El 
nucleolo aparece como una estructura simple carente de componente membranoso 
en la que diferenciamos dos regiones: 
* Una zona fibrilar central, formada por ADNribosomico y ARNr naciente. 
* Una zona granular periferica donde los granulos estan formados por las 
subunidades ribosomicas en proceso de ensamblado. 
Los nucleolos al igual que la envoltura nuclear desaparece en la mitosis y se 
reorganizan al rededor de los segmentos de ADNr, que como su nombre lo indica, 
codifica ARNr. 
siendo el ARNr el mas abundandte dentro de los tipos de ARN, existen multiples 
copias del gen que lo codifica. El genoma humano presenta al rededor de 200 
copias del gen para ARNr. 
el tamaño del nucleolo varia entre celulas y en la misma celula segun su actividad. 
CROMOSOMA EUCARIOTA 
Cada cromosoma eucariota contieneen una molecula simple de ADN al rededor de 
150 millones de pares de nucleotidos. 
La molecula de ADN en el cromosoma eucariota es lineal, por lo tanto posee dos 
extremos. 
La molecula de ADN de un cromosoma típico eucariota contiene: 
* Un conjunto lineal de genes que codifican para ARN y proteinas 
interrumpido por muchas secuencias de ADN no condificante. 
El ADN no codificante incluye: 
* Secuencias de aproximadamente 170 nucleotidos de ADN satelite, 
repetidas miles de veces, que corresponden al centromero. 
* Secuencias repetitivas en los extremos del cromosoma llamadas telomeros 
*Multiples secuencias señalizadoras altamente conservadas, denominadas 
origen de replicacion (ORI) necesarias para que se realice la duplicacion del 
ADN en un tiempo breve. 
el centromero es una contriccion primaria localizada centralmente o hacia los 
extremos de cada cromosoma. 
los telomeros son cruciales en la vida de la celula, ellos son necesarios para la 
duplicacion completa del cromosoma, los protegen de las nucleasas, evitan 
que los extremos del cromosoma se fusionen entre si y facilitan la interaccion 
del cromosoma con la envoltura nuclear. 
las telomerasas activa se encuentra solamente en: 
 Las celulas de la linea germinal, incluyendo las celulas troncales 
embrionarias. 
 Eucariotas unicelulares 
 Celulas cancerosas. 
La posicion del centromero nos permite diferenciar a los crosomas. Durante la 
mayor parte de la vida de la celula, los cromosomas son demasiado largos y tenues 
para ser vistos bajo un microscopio, antes de que una celula se divida, cada 
cromosoma se duplica, los cromosomas duplicados se condensan en estructuras 
que pueden teñirse con facilidad pudiendose obserbar bajo el MO. 
A primera vista los cromosomas duplicados se mantienen juntos por el centromero, 
mientras estan juntos es comun llamar a cada parte del cromosoma duplicado, 
cromatida hermana, sin embargo, cada "Cromatide hermana" es un cromosoma 
completo. 
el Cinetocoro es una estructura proteica discoidal que forma parte del centromero y 
ayuda a separar las cromatidas hermanas. 
La posicion del centromero, determina el largo de los brazos del cromsoma; en base 
a esto se puede clasificar a los cromosomas: 
* Metacentricos: El centromero en posicion central determina los brazos de 
igual lingitud 
* Submetacentricos: Un par de brazos es mas corto que el otro, pues el 
centromero se encuentra alejado del centro. 
* Acrocentricos, El centromero se halla proximo a uno de los extremos por 
lo tanto uno de los brazos es casi inexistente. los cromosomas acrocentricos 
poseen una masa de cromatina llamada satelite, en el extremo del brazo 
corto. El satelite se halla aislado del resto del cromosoma por la constriccion 
secundaria. La zona aledaña al satelite de los cromosomas acrocentricos 
contribuye a formar el nucleolo. El mas corto de los brazos del cromosoma 
se llama P y el mas largo es el brazo Q. 
 
CARIOTIPO 
Todas las especies tienen un numero caracteristico de pares de cromosomas 
homologos llamado numero diploide (2n). El numero diploide del hombre es 46. 
El cariotipo es una representacion grafrica o fotografica de los cromosomas 
presentes en el nucleo de una sola celula somatica de un individuo.Cada miembro 
del par de cromosomas homologos proviene de cada uno de los padres del individuo 
cuyas celulas examinamos. 
el cariotipo de una mujer contiene 23 pares de cromsomas homologos: 22 pares de 
autosomas y 1 par de cromosomas sexuales ambos "X". 
El cariotipo del hombre contiene los mimos 22 pares de autosomas y 1 par de 
cromosomas sexuales, uno "X" y uno "Y".Un gen en el cromosma Y designado SRY 
es el que pone en marcha el desarrollo de un varon, por lo tanto determina el sexo. 
En estos 23 pares de cromosomas homologos en el ser humano, cada par de 
homologo posee un representante proveniente de la mujer o el varon, aunque los 
cromosomas que forman un par de homologos tienen la misma forma y tamaño, no 
son identicos, los cromosomas homologos llevan genes que codifican los mismos 
caracteres, pero es posible que porten versiones distintas de estos genes. Cada 
version posible de un gen se denomina alelo, por ejemplo el gen que codifica el 
color de ojos, presenta varios alelos. 
Las celulas que presentan cromosomas homologos se denominan diploides de 
diplo, doble y se simbolizan "2n", tal es el caso de las celulas humanas a excepcion 
de las gametas que solo poseen un cromosoma de cada par y se denominan 
haploides, de haplo, simple y se simbolizan "n". 
Los 23 pares de cromosomas homologos presentes en cualquiera de las celulas 
somaticas humanas se clasifican en dos tipos: 
* Cromosomas somaticos o autosomas: son los cromosomas de los pares 
1 al 22, los genes portados por estos cromosomas codifican rasgos 
somaticos, comunes a ambos sexos. 
*Cromosomas sexuales, gonosomas o alosomas: Son los cromosomas 
del par 23. en estos cromosomas se ubican los genes que determinan las 
diferencias entre los sexos. El par de cromosomas sexuales puede estar 
constituido por dos cromosomas "X" (XX) o bien un cromosoma "X" y otro "Y" 
(XY) 
Dotacion cromosomica de una celula somatica nucleada de cualquier tejido 
perteneciente a una mujer: 
Celula Somatica = 2n = 46 = 22 pares de autosomas + XX 
Dotacion cromosomica de una celula somatica nucleada de cualquier tejido 
perteneciente a un varon: 
Celula somatica =2n = 46 = 22 pares de autosomas + XY 
El analisis del cariotipo involucra la comparacion de cromosomas por su longitud, la 
ubicacion de los centromeros y la ubicacion y los tamaños de las bandas G. 
 
MECANISMOS DE LA INACTIVACION DEL CROMOSOMA X Y CORPUSCULO DE 
BARR 
En los organismos en los que las hembras y los machos difieren en los cromosomas 
sexuales, los productos de estos genes se expresan en cantidades equivalentes en 
hembras y machos. Este proceso recibe el nombre de compensacion de dosis 
genica. 
La compensacion de dosis genica se lleva a cabo por diferentes mecanismos. En 
los mamiferos, el macho es heterogametico y la hembra son homogameticas. 
Es decir, las hembras poseen dos cromosomas X uno aportado por la hembra y el 
otro por el macho. Por compesacion de la dosis, uno de los dos cromosomas X es 
inactivado al azar, es decir la cromatina se compacta y el cromosoma es inactivo, 
es decir, sus genes no se transcriben, se trata de un ejemplo de heterocromatina 
facultativa. 
El cromosoma X heterocromatico aparece entonces como un cuerpo coloreado 
oscuro unido a la envoltura nuclear y se denomina corpusculo de Barr. 
La inactivacion del cromosoma X es un evento que ocurre tempranamente en el 
desarrollo embrionario. En una celula determinada puede inactivarse el cromosoma 
X proveniente de la mujer o el varon. Generalmente la inactivacion de uno u otro 
ocurre al azar, aunque existen algunas excepciones- Luego de que ha ocurrido la 
inactivacion de un cromosoma X, todas las celulas hijas de esa celula en particular, 
continuan con el mismo crosmoma X inactivado. Por lo tanto, la inactivacion del 
cromosoma X genera lineas celulares o clones que poseen diferentes genes activos. 
Los organismos con estas caracteristicas se denominan mosaicos geneticos. Es 
decir, las mujeres son mosaicos geneticos. 
 
Mecanismo: 
 En la inactivacion del cromosoma X actua un gen XIST que se encuentra en 
el mismo cromosoma X. 
 El gen XIST codifica una gran molecula de ARN, 
 El ARN que se copia a partir del gent XIST se acumula a lo largo del 
cromosoma X que contiene el gen XIST activo. 
 Este ARN inactiva casi todos los restantes genes del cromosoma X 
recubiertos por el ARN de XIST. 
 La transcripcion del gen XIST cesa en el otro cromosoma X, permitiendo la 
expresion de los genes que este posee. La inactivacion del gen XIST del 
cromosoma X activo se produce por la metilacion de sus secuencias 
regulatorias. Por lo tanto, el bloqueode expresion del gen XIST permite que 
este cromosoma continue activo. 
EL GENOMA 
El genoma es la totalidad del ADN contenido en una celula. En las celulas 
procariotas el ADN forma un solo cromosoma circular, mientras que en los 
eucariotas se reparte en varias moleculas de ADN, cada una de las cuales 
corresponde a un cromosoma distinto. El genoma eucariota es mucho mas 
extenso que el procariota, sin embargo esto no es una caracteristica 
directamente relacionada a la complejidad del organismo. 
En general, los organismos eucariotas tienen celulas diploides, pues cada 
cromosoma se presenta en dos versiones, uno aportado por cada padre, 
formando pares de cromosomas homologos. 
En el genoma se almacena la informacion que determina la mayoria de las 
caracteristicas de un individuo: el color de ojos, el color de piel, el grupo 
sanguineo, los rasgos fisonomicos, el color del fruto, etc. 
Los genes son las unidades informativas del genoma, los cuales estan 
separados por secuencias sin aparente informacion, llamadas regiones 
intergenicas. Estos codifican informacion para la sintesis de proteinas o ARN. 
La mayoria de los genes codifican proteinas, la mayoria de las proteinas 
requiere un “instructivo” que informa la secuencia de aminoacidos propia de 
dicha proteina, el cual se encuentra en la secuencia de bases del gen 
correspondiente. 
En el genoma procariota, los genes se disponen densamente a lo largo de la 
secuencia de ADN, separados por cortas secuencias intercaladas, que no 
codifican informacion. 
En el genoma eucariota, en cambio, las secuencias intergenicas son mas 
extensas; de hecho representan una parte mayor del genoma que la 
correspondiente a los genes. 
Las distintas regiones del ADN, genicas e intergenicas, no estan separadas 
por ningun limtie fisico, solamente se diferencian entre si por la secuencia de 
las bases nitrogenadas, la informacion genetica esta codificada en esa 
secuencia de bases. 
Se denomina expresion genetica a la forma como la informacion contenida 
en un gen es utilizada y decodificada hasta obtener un producto. Los genes 
de proteinas se expresan en dos pasos: 
 Transcripcion: Consiste en la sintesis de un ARN mensajero que copia la 
secuencia de bases del gen. 
 Traduccion: Posteriormente en los ribosomas, el mensaje que porta el ARNm 
es decodificado o traducido para enlazar los aminoacidos en la secuencia 
que da como resultado la cadena proteica. 
El genoma contiene genes de otros tipos de ARN ademas del mensajero, como el 
ribosomico, el de transferencia, los ARN pequeños nucleares y citoplasmaticos y los 
de interferencia, estos se transcriben pero no se traducen ya que carecen de 
informacion para codificar proteinas. 
Los genes tienen regiones señalizadoras llamadas promotores y terminadores, que 
actuan como signos de puntuacion marcando el inicio y el final de un gen. Un gen 
no solo incluye a las regiones que codifican una proteina o un ARN, sino tambien a 
las secuencias requeridas para transcribirlo, en este sentido un gen constituye una 
“unidad de transcripcion”. 
Los genes no se transcriben y traducen todos al mismo tiempo, en la regulacion de 
la expresion genetica intervienen las regiones del ADN llamadas secuencias 
reguladoras, cuya funcion consiste en regular la transcripcion de los genes, lo que 
requiere la interaccion de las regiones reguladoras con proteinas activadoras o 
represoras, como factores de transcripcion. 
En conclusion, se puede decir que el ADN regula la expresion genica, dentro de 
otras funciones que tambien cumple. 
Como se menciono, gran parte del genoma consiste en secuencias intergenicas, en 
general estas son regiones de ADN no condificante, entre las secuencias 
intergenicas se encuentran los elementos transponibles, los seudogenes y el 
ADN satelite. 
Los elementos transponibles o transposones, son secuencias que pueden 
cambiar de posicion dentro del genoma, algunos tipos de transposones codifican 
enzimas necesarias para su propia transposicion, estos forman parte de las 
secuencias denominadas ADN moderadamente repetitivo, junto con secuencias 
codificantes como los genes de ARNr y ARNt. 
Los seudogenes son secuencias originadas en duplicaciones fallidas de ciertos 
genes, que resultan en copias no funcionales 
El ADN satelite son secuencias de ADN que aparecen repetidas desde cientos a 
millones de veces en un genoma, algunas de ellas forman los centromeros y los 
telomeros, pero la mayoria no tiene funcion conocida. 
CONCLUSION 
Tipo de secuencias Funcion Transcripcion Traduccion Nª de copias 
Genes de proteinas Codifican proteinas Se transcribe 
en ARNm 
Se traducen en 
proteinas 
Unica, con excepcion de 
los genes de histonas. 
Genes de ARNr Codifican ARN que se 
incorpora a los 
ribosomas 
Se 
transcriben en 
un precursor 
del cual 
derivan los 
diferentes 
ARNr. 
No ADN modearademente 
repetitivo 
Genes de ARNt Codifican las 
diferentes especies de 
ARNt 
Se 
transcriben en 
un precursor 
que luego 
madura 
dando origen 
a cada ARNt. 
No ADN moderadamente 
repetitivo 
Genes de otros ARN Codifican ARN 
pequeños y de 
interferencia 
Se 
transcriben 
No No especificado 
Secuencias Reguladoras Regulan la 
transcripcion de otros 
genes en interaccion 
con factores de 
transcripcion 
No No ADN moderadamente 
repetitivo 
Seudogenes Copias fallidas de 
genes 
No No ADN moderadamente 
repetitivo 
Transposonas No tiene funcion 
conocida 
No No ADN altamente repetitivo 
ADN satelite En el centromero 
intervienen en la union 
del cromosoma al 
aparato mitotico. En el 
telomero estabiliza y 
protege los extremos 
del cromosoma. 
No No 
 
EL PROCESO DE TRANSCRIPCION 
La transcripcion es el proceso de sintesis de ARN dependiente de un molde 
de ADN. Los genes presentan una region promotora o promotor, cuya 
secuencia de bases señala el nucleotido donde se inciara la transcripcion, a 
su vez, otras secuencias llamadas terminadores indican el punto final de la 
transcripcion. 
La transcripcion de un gen requiere la participacion de una enzima de la 
familia de las ARN polimerasas (ARN pol). Cada ARN pol reconoce 
principalmente ciertas regiones del promotor, con secuencias de bases muy 
conservadas en la evolucion, llamadas secuencias consenco. La ARN pol se 
una a dichas secuencias y da inicio a la transcripcion. 
En Eucariotas, la union de las ARN polimerasas al promotor esta mediada 
por un grupo de proteinas llamadas factores basales de transcripcion. Una 
vez unida al promotor, la ARN polimerasa queda correctamente posicionada 
para copiar una de las cadenas del gen, la cadena molde. 
A medida que avanza, la enzima separa transitoriamente a la cadena molde 
de su complementaria, la cadena antimolde. 
Las cadenas de ADN desapareadas forman una “burbuja de Transcripcion”. 
De esta manera se exponen los nucleotidos del molde, a cada uno de los 
cuales la ARNpol empareja un ribonucleotido complementario. 
Los ribonucleotidos se aparean con los desoxirribonucleotidos segun las 
mismas reglas de complementariedad que rigen para el ADN con la sola 
excepcion de que la timina es reemplazada por uracilo. 
Conforme los ribonucleotidos se aparean con el molde de ADN, la ARNpol 
cataliza la formacion de los puentes fosfodiester que enlazan entre si a los 
ribonucleotidos trifosfato de A, G, C, y U. 
Durante la polimerizacoin se elimina un grupo pirofosfato de cada monomero, 
que a su vez es escindido inmediatamente en dos fosfatos por una enzima 
pirofosfatasa. 
El transcripto de ARN resulta complementario y antiparalelo al molde, el 
transcripto se mantiene un breve lapso apareado con el molde, conformando 
ambos una doble helice transitoria. 
Mientras el transcripto de ARN crece, la burbuja de transcripcion se desplaza 
junto con la polimeraza, pues la doble helice de ADN se abre con el avance 
de la enzima y se cierrapor detras de la misma, asi el molde ya transcripto 
vuelve a aparearse con el antimolde. 
El proceso concluye cuando la ARNpol sobrepasa la secuencia terminadora, 
que tambien es transcripta. 
Una vez concluido el proceso de copia, el extremo 3`del ARN sintetizado se 
desaparea de su molde y se liberam mientras se cierra la burbuja de 
transcripcion. 
El ARN se sintetiza por complementariedad con respecto al molde y 
antiparalelo al mismo, por lo cual su direccion y secuencia de bases coinciden 
con las del antimolde. Es por esta razon que el antimolde es tambien 
llamado hebra positiva o codificante, mientras que el molde es 
denominado hebra negativa o no codificante. 
 
TRANSCRIPCION EN PROCARIOTAS 
 
El Proceso de la transcripcoin consta de tres etapas: 
 Iniciacion: Consiste en el reconocimiento del promotor por la ARN 
polimerasa, la formacion de la burbuja de transcripcion y el inicio de la 
nueva cadena de ARN. 
 
 Elongacion: Es el alargamiento del ARN en la burbuja de transcripcion. 
El avance de la burbuja genera una supertorsion o superenrollamiento del 
ADN rio abajo, que requiere la participacion de la enzima topisomerasa 1 
para su correccion. 
 
 
 Terminacion: La transcripcion culmina cuando la ARNpol sobrepasa 
una secuencia terminadora. Los terminadores son transcriptos pero 
poseen secuencias que favorecen la separacion de la ARNpol. Hay dos 
clases de terminadores: Independientes de la proteina rbo y 
dependendientes de la proteina rbo 
 
 
TRANSCRIPCION EN EUCARIOTAS 
Aunque poseen las mismas etapas que los procariotas existen algunas 
caracteristicas que las distinguen. 
1. El proceso de transcripcion esta confinado al nucleo, donde los 
transcriptos sufren posteriormente un proceso de maduracion. 
2. El ADN esta asociado a histonas, formando la cromatina. La accesibilidad 
del ADN a las enzimas de la transcripcion requiere modificaciones transitorias 
de las histonas y de la arquitectura de la cromatina 
3. Existen tres especies de ARN polimerasas, que reconocen ciertos tipos 
de promotores y se encargan, por ende, de la transcripcion de genes 
especificos. 
Tipo de ARNpol Transcribre.. 
ARNpol I ARNr 45 S 
ARNpol II ARNm, algunos ARN pequeños 
ARNpol III ARNt, algunos ARN pequeños 
4. La union de cada ARNpol al correspondiente promotor se realiza en 
presencia de factores proteicos especificos para cada polimerasa, 
llamados factores de transcripcion. La interaccion de estos elementos, 
que conforman una “maquinaria” basal de la transcripcion, posibilita una tasa 
de transcripcion minima. 
5. Los promotores, segun el tipo de gen, pueden ubicarse rio arriba o rio 
abajo del punto de inicio de la transcripcion. Por ejemplo, los promotores 
de los genes que codifican proteinas se ubican rio arriba, de manera que no 
son copiados en el transcripto. Los promotores de los genes de ARNr, en 
cambio se situan dentro de la region transcripta. Las secuencias consenso 
en eucariotas guardan cierta similitud con las de promotores procariotas, 
aunque no son identicas. 
6. Las regiones reguladoras del ADN interaccionan con proteinas 
llamadas factores de transcripcion especificos y ambas regulan la 
“maquinaria” de transcripcion basal. Dicha regulacion modula la velocidad 
y frecuencia de transcripcion de un gen 
 
 
 
 
EL CODIGO GENETICO 
 
En la secuencia de bases de los ARNm esta codificada la informacion para la 
sintesis de proteinas. El codigo o idioma de los genes esta constituido por tripletes 
de nucleotidos, las cuatro bases (A, G,C,T,U) pueden formar 64 tripletes diferentes 
segun el roden en que se combinen. Cada triplete funciona como una palabra del 
codigo genetico. 
Los tripletes una vez transcriptos al ARNm, reciben el nombre de codones el cual 
significa “unidad de codigo”. 
De los 64 tripletes o codones existentes 61 codifican aminoacidos y 3 son codones 
stop o de terminacion. 
Cada uno de los 61 codones que codifican aminoacidos “nombra” a uno y 
solo un aminoacido particular, eso evita errores en el momento de la 
traduccion. 
El codigo genetico tiene, para cada codon, una interpretacion unica: no es 
ambiguo. 
Existen 61 codones para codificar aminoacidos, los cuales son solo 20 presenten 
en la proteina, ¿Que ocurre con los codones restantes? Los codones restantes 
funcionan como sinonimos, es decir que cada aminoacido esta codificado por mas 
de un codon, con excepcion de metionina y triptofano que estan nombrados por un 
unico codon cada uno. 
La existencia de diferentes codones sinonimos que codifican a un mismo 
aminoacido es una caracteristica del codigo que se conoce como “degeneracion” 
o “redundancia”. 
Incluir cuadro codigo genetico 
Los codones stop o de terminacion son UGA, UAG y UAA y no codifican 
aminoacidos, estos ofician como punto final del mensaje. 
La traduccion del ARNm es realizada en direccion 5`a 3`. El primer codon traducido 
es siempre un codon con la secuencia AUG, llamado por ello “Codon de iniciacion” 
dicho codon, codifica al aminoacido metionina en eucariotas y a una variante en 
procariotas llamado formil-metionina, una vez encontrado el AUG mas cercano al 
extremo 5 la traduccion progresa hacia el extremo 3. Este codon determina el marco 
de lectura para la traduccion, durante la traduccion, el mensaje que porta el ARNm 
se lee de corrido, significa que las tres bases que siguen AUG en sentido 53 seran 
interpretadas como el segundo codon y asi sucesivamente hasta alcanzar un codon 
stop. 
El codigo genetico es universal, lo que significa que es el mismo para todos los 
seres vivos, esta universalidad es lo que ha permitido la creacion de organismos 
“transgenicos” 
Resumiendo: 
 Consta de 64 tripletes o codones, 61 de los cuales codifican aminoacidos, 
mientras que los 3 restantes funcionan como señales de terminacion de la 
traduccion 
 Es degenerado o redundante, pues existen codones sinonimos 
 No es ambiguo, ya que cada codon solamente codifica un aminoacido 
 Sus codones se traducen de corrido, el codigo no se solapa 
 Es universal 
 
Excepciones a la universalidad del codigo genetico 
 
Se ha encontrado que ciertos codones pueden tener significados diferentes al 
comparar ADN de distintos origenes. La mayor parte de las excepciones a la 
universalidad del codigo se verifican en los codones stop y en el ADN 
mitocondrial. Se ha afirmado que el codigo genetico no se solapa, sin embargo se 
ha encontrado que ciertos virus portan en su genoma mensajes solapados. En estos 
genomas, determinadas secuencias de nucleotidos codifican mas de una secuencia 
de aminoacidos, esto se logra modificando el marco lectura. 
 
LA MAQUINARIA TRADUCCIONAL 
 
ARNm Eucariota 
Son moleculas lineales de cadena simple en donde residen las instrucciones para 
la elaboracion de un producto proteico. Los ARNm procariotas y eucariotas son 
escencialmente iguales, ya que cuando estan listos para la traduccion su secuencia 
de codones dicta con exactitud la secuencia lineal de aa de una cadena polipeptidica 
particular. 
Se lee en sentido 53 el codon iniciador generalmente es AUG y el codon stop 
puede ser UGA, UAA, UAG. 
El ARNm presenta sectores denominados secuencias no codificantes 5 y 3 
respectivamente, estas regiones no se traducen en proteina aun cuando forman 
parte del ARNm transcripto del gen. 
El ARNm eucariota presenta secuencias codificadoras interrumpidas, es decir 
coexisten a lo largo de la molecula sectores que codifican proteinas, llamados 
exones con secuencias intercaladas denominadas intrones. 
Los ARNm transcriptos primarios sufren una serie de modificaciones antes de salir 
al citoplasma como ARN maduro, algunos de los cambios es el agregado de 
moleculas en sus extremos llamadas capping y poliadenilacion. 
 Capping: proceso por el cual se adiciona en el extremo 5 una molecula de 7 
metil.guanosina a la que se conoce como CAP.La cap impide la degradacion 
del ARNm inmaduro por enzimas como nucleasas y fosfatasas nucleares, 
tambien participa en la remocion de intrones y en el inicio de la traduccion. 
 
 Poliadenilacion: Agregado de unas 250 adenosinas cuyas funciones son: 
proteger el extremo 3`de la degradacion y ayudar a los ARNm a salir del 
nucleo, los ARNm de las histonas carecen de cola poli A, pues no presentan 
señal de poliadenilacion. 
 
 Corte y empalme: modificacion significativa que afecta la secuencia 
codificadora, sufriendo un acortamiento producto de la eliminacion de los 
intrones, quedando como producto final los exones empalmados en una 
secuencia continua. 
 
ARNm PROCARIOTA 
 Presentan secuencias codificadoras continuas, pues carecen de intrones 
 No sufren modificaciones pos transcripcionales 
 Muchos ARNm procariotas son policistromicos, es decir que una sola 
molecula de ARNm contiene informacion para varias proteinas. 
 
ARNt (transferencia) 
 
Moleculas “Adaptadoras” ya que interactuan por un lado con la cadena 
polinucleotida (ARNm) y por el otro con los aa que formaran parte de la 
cadena polipeptidica. Asi alimentan a los aa siguiendo el orden de los 
codones del ARNm. Esta formado por 70 a 93 ribonucleotidos con enlaces 
puentes de hidrogeno entre sus bases los cuales repliegan la molecula dando 
origen a una disposicion espacial en forma de trebol. 
 
En esta molecula se distinguen dos extremos: 
El extremo 3 o extremo aceptor de la molecula que representa el sitio 
de union donde se liga el aa. El extremo opuesto al sitio aceptor del aa, 
se localiza un triplete de nucleotidos conocido como anticodon, cuya 
secuencia varia en cada tipo de ARNt.. 
 
Todos los ARNt presentan un porcentaje significativo de bases poco 
frecuentes que surgen por modificacion post-transcripcional de los cuatro 
ribonucleotidos estandar. 
 
El ARNt debe poseer varias propiedades especificas: 
 
 Debe ser reconocido por una aminoacil ARNt sintetasa que lo una al aa 
correcto. 
 Debe tener una region que actue como sitio de union para el aa 
 Debe tener una secuencia complementaria (anticodon) especifica para el 
codon del ARNm correcto. 
ARNr (ribosomico) 
Junto con las proteinas, son los componentes de los ribosomas, los ribosomas y los 
ARNr intervienen en la traduccion de la informacion codificada en el ARNm por lo 
cual los primeros son considerados fabricas de proteinas 
Cada ribosoma consta de dos subunidades : Subunidad mayor y subunidad menor. 
Dentro de cada ribosoma hay tres huecos llamados sitios A (aminoacidico) P 
(Peptidico) y E (Exit) para el ingreso de los ARNt, unidos a sus correspondientes 
aminoacidos y el agreso de los ARNt descargados. 
Las subunidades ribosomicas trabajan conjuntamente en la sintesis proteica, la 
Subunidad menor aloja al ARNm sobre el cual se acomodan los ARNt junto 
con los aa que transportan. La subunidad mayor cataliza la union peptidica de 
los aa gracias a la accion de la peptidil transferasa. 
ARN pequeños 
Forman complejos con proteinas especificas dando lugar a la formacion de 
particulas ribonucleoproteicas (RNP). Varios de estos complejos participan en el 
procesamiento del ARNm formando un complejo multienzimatico denominado 
espliceosoma, encargado de realizar cortes y empalmes en los ARNm primarios. 
La funcion mas conocida de cualquier RNPpc (localizadas en el citoplasma) es la 
que desempeña el complejo ARN/proteinas que componen la particula de 
reconocimiento de la señal o SRP. Estas particulas participan en el reconocimiento 
de secuencias especificas de las proteinas de secrecion, proteinas de membrana y 
de los lisosomas, deteniendo su traduccion, hasta que el ribosoma en el que se 
estan sintetizando contacte con la membrana del reticulo endoplasmatico granular, 
donde finalizan su traduccion. 
EL PROCESO DE LA TRADUCCION O SINTESIS PROTEICA 
La traduccion es el proceso por el cual se construye una cadena polipeptidica con 
una secuencia especifica, a partir de la informacion codificada en la secuencia de 
nucleotidos del ARNm. 
ADNARN Cadena polipeptidica 
 
La sintesis proteica incluye las siguientes etapas: 
 Activacion de los aminoacidos o aminacilacion 
 Traduccion del ARNm 
 
 
 
ACTIVACION DE LOS AMINOACIDOS O AMINOACILACION 
La aminoacilacion consiste en la union de cada ARNt con su aminoacido 
correspondiente. Este proceso esta catalizado por 20 variantes de la enzima 
aminoacil ARNt sintetasa (una para cada aminoacido) de estas enzimas depende la 
fidelidad con la cual los aminoacidos se enlazan a sus ARNt especificos. En esta 
etapa, la actividad correctora de las enzimas aminoacil ARNt sintetasa minimizan 
los errores en la seleccion del aminoacido correcto. 
La reaccion de aminoacilacion ocurre de la siguiente manera: 
En la primera fase de la reaccion se utiliza la energia de la hidrolisis del ATP 
para unir cada aminoacido a un AMP, con un enlace de alta energia, Esta 
reaccion da origen a un complejo intermediario denominado aminoacil-AMP. 
Sin abandonar la enzima, se transfiere el aminoacido del complejo aminoacil-
AMP al ARNt especifico con lo cual se origina la molecula final: aminoacil-
ARNt. 
TRADUCCION DEL ARNm 
el mecanismo por el cual se traduce el mensaje genetico contenido en el ARNm 
puede describirse en tres etapas: 
 Iniciacion 
 Elongacion 
 Terminacion 
 
En todas las fases se requiere la presencia de un complejo sistema de proteinas 
citoplasmaticas conocidas como factores de iniciacion, factores de elongacion y 
factores de terminacion. Dichos factores son diferentes en procariotas y eucariotas 
aunque sus funciones son semejantes. 
Iniciacion de la traduccion 
En esta etapa se reunen los componentes que constituyen el complejo de iniciacion, 
el complejo esta compuesto por una molecula de ARNm, una subunidad mayor, una 
subunidad menor, el ARNt iniciador y factores proteicos de iniciacion. Dicho 
complejo comienza a formarse cuando se acoplan el ARNm y la subunidad menor 
del ribosoma. El ARNt iniciador ingresa al sitio P uniendose por complementariedad 
de bases al codon AUG mas proximo al extremo 5`del ARNm. Este evento 
consitituye una etapa crucial de la etapa de iniciacion, pues garantiza que el 
mensaje genetico se lea en sentido 5`a 3` en el marco de lectura correcto para el 
resto de los codones que contenga la region codificadora del ARNm, la 
incorporacion posterior de la subunidad mayor cierra el complejo de iniciacion, 
originando un ribosoma completo y funcional. 
 
En conclusion, tres clases de interacciones determinan el inicio de la sintesis 
proteica: 
 Reconocimiento del codon de iniciacion del AUG en la subunidad menor del 
ribosoma 
 Acomplamiento de bases del codon AUG con el ARNt iniciadror 
 Acomplamiento de la subuidad mayor del ribosoma cerrando el complejo de 
iniciacion 
 
 
Elongacion de la cadena polipeptidica 
Este proceso se inicia cuando una nueva molecula de aminoacil-ARNt ingresa al 
sitio A vacante del ribosoma acoplandose por complementareidad de bases al 
segundon codon del ARNm expuesto en ese lugar. Esta reaccion requiere la 
intervencion de un factor de elongacion y GTP. 
Durante la elongacion, como durante la aminoacilacion, se ponen en marcha 
mecanismos correctores. En esta etapa se garantiza que el apareamiento de bases 
codon-anticodon sea correcto. 
 
 
El ciclo de Elongacion de la sintesis se caracteriza por: 
 La union del aminoacil-ARNt (reconocido por el codon) 
 La formacion del enlace peptidico 
 La translocacion del ribosoma 
 
Terminacion de la sintesis proteica 
 
la finalizacion de la sintesis proteica ocurre ante la llegada al sitio A del ribosoma, 
de uno de los tres codones stop o de terminacion: UGA, UAG, UAA. Estos son 
reconocidos por un factor de terminacion o liberacion. El factor de liberacion se une 
al codon stop, estimulandola hidrolisis del enalce entre la cadena polipeptidica y el 
ARNt ubicado en el sitio P. 
Como consecuencia de esta reaccion el polipeptido se desacopla del ARNt, 
liberandose en el citoplasma. El ARNm se separa del ribosoma y se disocian las 
dos subunidades, las cuales podran volverse a ensamblar sobre otra molecula de 
ARNm reiniciandose el proceso de traduccion. 
Los acontecimientos que caracterizan la terminacion de la sintesis son: 
 
 El reconocimiento del codon stop 
 La disociacion de las subunidades ribosomicas, el ARNm y la cadena 
polipeptidica 
 
El costo energetico de la sintesis proteica 
 
La sintesis proteica requiere mas energia que cualquier otro proceso anabolico. 
Para formar cada enlace peptidico se consumen en total 1 ATP y 2 GTP, los que 
aportan cuatro enlaces de alta energia: 
 
 Dos en la activacion del aminoacido 
 El tercero en la union del aminoacil-ARNt a la subunidad menor del ribosoma 
 El cuarto en la translocacion del ribosoma 
 
Polirribosomas 
Grupo de ribosomas que traducen simultaneamente el mismo mensaje, cada 
ribosoma en esta unidad estructural opera independientemente sintetizando una 
molecula de la misma cadena polipeptidica en distintos grados de crecimiento. 
 
Diferencias en la traduccion en procariotas y eucariotas 
En eucariotas la envoltura nuclear y la maduracion que sufren los ARNm impiden 
su traduccion inmediata. El ARNm es “leido” despues de que haya abandonado el 
nucleo a traves de los poros nucleares. La traduccion es por lo tanto post-
transcripcional. 
En procariotas, la traduccion es simultanea a la transcripcion, esto es, mientrasa se 
esta terminando de transcribir el extremo 3`, el extremo 5`libre del ARNm se asocia 
a un ribosoma y al ARNt iniciador comenzando la traduccion. 
 
Regulacion de la expresion genetica 
Regulacion en procariotas 
El operon de iac 
El operón lac es un operón requerido para el transporte y metabolismo de la lactosa en la 
bacteria Escherichia coli, así como en algunas otras bacterias entéricas. Presenta 
tres genes estructurales adyacentes, un promotor, un regulador y un operador. El 
operón lac es regulado por varios factores, incluyendo la disponibilidad de glucosa y 
de lactosa. La regulación génica del operón lac fue el primer mecanismo regulatorio de la 
expresión genética en ser elucidado, y es utilizado a menudo como un ejemplo clásico de 
la regulación génica en procariotas. 
 Un operon es un conjunto de genes agrupados en el cromosoma bacteriano que 
codifican la sintesis de proteinas que participan en una determinada via metabolica. 
Los genes de un operon no se transcriben en forma independiente, funcionan como 
una unidad de transcripcion bajo control de las mismas secuencias reguladoras. 
El operon Iac consta de: 
 Regulador: Segmento de ADN que codifica una proteina represora que 
reconoce al segmento operador 
https://es.wikipedia.org/wiki/Oper%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Metabolismo
https://es.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli
https://es.wikipedia.org/wiki/Enterococcus
https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gen_estructural&action=edit&redlink=1
https://es.wikipedia.org/wiki/Promotor_del_ADN
https://es.wikipedia.org/wiki/Gen_operador
https://es.wikipedia.org/wiki/Glucosa
https://es.wikipedia.org/wiki/Lactosa
https://es.wikipedia.org/wiki/Regulaci%C3%B3n_g%C3%A9nica
https://es.wikipedia.org/wiki/Procarionte
 Promotor: Segmento de ADN en donde se une la ARNpol identificando el 
inicio de la transcripcion 
 Operador: Segmento de ADN reconocido por la proteina represora controla 
la transcripcion de los genes. 
 Genes estructurales: Codifican tres proteinas: Z=B galactosidasa (cataliza la 
hidrolisis de la lactosa en galactosa y glucosa), y = permeasa (transporta a 
la lactosa en la celular) a = transacetilasa (no se conoce su funcion en el 
metabolismo de la lactosa) 
El operon Iac es un ejemplo de sistema inducible bajo control negativo: la induccion 
se produce cuando el sustrato sobre el que actuara la proteina provoca la sintesis 
de la proteina. El control negativo lo ejerce el represor, proteina que unida al ADN 
inhibe la transcripcion. En este sistema inducible, la transcripcion normalmente esta 
reprimida y debe inducirse su encendido 
El operon iac tambien se encuentra bajo control positivo, en este caso, otras 
moleculas se unen al ADN estimulando la transcripcion. Este tipo de control es 
dependiente de los niveles de glucosa en el medio. 
Las bacterias, como otras celulas, optan por la glucosa como el combustible celular 
por excelencia. En presencia de este monosacarido, la celula ignora cualquier otra 
fuente de energia, aun cuando se trate de lactosa. Teniendo en cuenta esta 
situacion, para que el operon Iac se exprese, no solo debe estar presente la lactosa, 
sino que ademas debe estar ausente la glucosa. 
En conclusion: 
 Si no hay lactosa y hay glucosa: la transcripcion se detiene porque el 
represor activo se une al operador y porque los niveles de Cap-AMPc estan 
reducidos. La bacteria utiliza glucosa como fuente de carbonos. 
 Si hay lactosa y no hay glucosa: la transcripcion se reduce al minimo 
porque si bien el represor en presencia de lactosa se inactiva, los niveles de 
Cap-AMPc estan reducidos. La bacteria utiliza glucosa como fuente de 
carbonos. 
 Si hay lactosa y no hay glucosa: la transcripcion alcanza su maxima 
expresion porque el represor se inactiva y porque el nivel de Cap-AMPc es 
elevado. La bacteria utiliza lactosa como fuente de carbonos. 
 
El operon triptofano 
 
El trp operon es un operón — un grupo de genes que es empleado o transcrito en conjunto 
— que codifica para los componentes necesarios para producción de triptófano. El operón 
trp se encuentra en muchas bacterias, pero fue caracterizado primero en Escherichia 
coli. El operón se encuentra regulado de modo que cuando el triptófano está presente en el 
medio, los genes para la síntesis del triptófano no son expresados. El operón fue un 
https://es.wikipedia.org/wiki/Oper%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Tript%C3%B3fano
https://es.wikipedia.org/wiki/Bacteria
https://es.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli
https://es.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli
importante sistema experimental para aprender acerca de la regulación de los genes, y es 
generalmente empleado para enseñar regulación génica. 
 
Este sistema consiste en 5 genes estructurales (E, O, C , B, A) que codifican las enzimas 
involucradas en la biosintesis del aminoacido triptofano. Dichos genes se agrupan en una unidad 
de transcripcion con un solo promotor y un operador. Un gen regulador se localiza fuera del 
operon y codifica la sintesis de una proteina represora. 
 
En ausencia del triptofano, la ARN polimerasa se une al promotor y transcribe los genes 
estructurales en un ARNm policistronico. En presencia del triptofano, el operon no se transcribe. 
En presencia del triptofano en el medio circundante, el triptofano, se une a la proteina represora 
constituyendo el complejo represor/co-represor. Con este mecanismo de regulacion, la bacteria 
ahorra energia sintetizando triptofano solamente cuando esta sustancia esencial en su 
crecimiento esta ausente en el medio. 
 
REGULACION EN EUCARIOTAS 
 
Las celulas eucariotas presentan estrategias mas complejas que las bacterias para regular 
la actividad de sus genes. Si bien los mecanismos mas importantes de control son los que 
actuan a nivel transcripcional, es importante destacar que pueden producirse regulaciones 
durante el procesamiento o maduracion del ARNm ya sea controlando su pasaje a 
citoplasma o bien su supervivencia en el citosol. En algunos casos, los controles actuan a 
nivel traduccional o regulando la actividad de la proteina. 
 
MECANISMOS DE CONTROL A NIVEL TRANSCRIPCIONAL 
En la regulacion de la transcripcion participan: 
 
 El nivel de condensacion de la cromatina: Eucromatina/ heterocromatina 
 El nivel de metilacion de los genes 
 Las ARN polimerasas (I,II,III), factores de transcripcoin (basales y especificos: 
activadores y prepresores), las secuencias reguladoras (intensificadoras y 
silenciadores) 
 
La estructura de la cromatina y la expresion genica 
la compactacion de la cromatina afecta la capacidad de union de las enzimas y factores 
transcripcionales a genes especificos. Existen dos tipos de cromatina: la eucromatina, 
transcripcionalmente activa, desplegada y la heterocromatina, inactiva, mas condensada. 
La transcripcion solo ocurre cuando el ADN esta desplegado. Como la heterocromatina no 
puede ser transcripta, la expresion genetica en los eucariotas se puede reprimir por 
condensacion de eucromatina en heterocromatina. Por lo tanto, las regiones de cromatina 
condensada y dispersa varian segun el tipo celular reflejando segun cree, la sintesis de 
proteinas diferentes por distintos tipos celulares. 
El grado de enrollamiento de la cromatina es regulado por el agregado o remocion de 
grupos acetilo, metilo o fosfatos a las porciones de las histonas que se proyectan fuera del 
nucleosoma. A estos cambios se los denomina epigeneticos; son cambios que afectan la 
expresion de los genes y una vez establecidos pueden ser transmitidos a la descendencia 
celular, sin modificar la secuencia de bases del gen. 
El grado de metilacion del ADN y la expresion Genetica 
La metilacion del ADN es un proceso epigenetico que partipa en la regulacion de la 
expresion genica de dos maneras, directamente al impedir la union de factores de 
transcripcion e indirectamente propiciando la estructura “Cerrada” de la cromatina. 
Factores de transcripcion y expresion genetica 
Cada gen esta compuesto por secuencias de nucleotidos que determinan una o mas 
regiones reguladoras, un promotor, una region codificadora y una secuencia de terminacion. 
La secuencia promotora es el sitio de union de las ARNpol y de los factores basales de 
transcripcion, que forman un complejo proteico escencial para el comienzo de la 
transcripcion 
A miles de nucleotidos de distancia se encuentran las secuencias reguladoras, existen dos 
tipos de regiones reguladoras: secuencias intensificadoras y secuencias silenciadoras que 
interaccionan respectivamente con dos tipos de factores de transcripcion especficos: 
Activadores y represores. La interaccion fisica entre cada enhancer y su activador estimula 
la velocidad de la transcripcion, lo cual redunda en un aumento en la cantidad de ARNm 
transcripto y de la proteina codificada por el. 
Cuando las proteinas represoras se unen a las secuencias silenciadoras se inhibe la 
transcripcion. Para iniciar la transcripcion de los genes que codifican proteinas, la ARNpol 
II requiere la presencia de factores basales de transcripcion unidos al promotor. Para que 
dicha union ocurra, las secuencias reguladoras deben ser activadas previamente por 
factores de transcripcion especificos. Se considera que los factores basales son 
constitutivos, ya que son los mismo para casi todos los genes. En cambio los factores 
de transcripcion son particulares para cada gen y por ello se los clasifica como 
facultativos. 
 
Dimerizacion de los factores de transcripcion 
Los factores de transcripcion encajan de pares en regiones simetricas contiguas de ADN 
Dichas regiones presentan secuencias palindromas, es decir que se leen igual en ambos 
sentidos 
Cada proteina del par se une no covalentemente con la mitad del palindromo, ocupando la 
estructura dimerica simetrica asi formada, dos vueltas de la helice de ADN. 
Esta propiedad de dimerizacion permite a los factores de transcripcion interactuar con el 
promotor y las secuencias reguladoras. 
La transcripcion de un gen depende de la actividad conjunta de los factores de transcripcion 
unidos a las secuencias reguladoras. Cada gen tiene una combinacion particular de 
intensificadores y silenciadores. La diferencia entre los distintos tipos celulares se deben a 
que cada celula transcribe distintos genes y expresa distintas proteinas. Esto es 
consecuencia en parte, de que cada tipo celular contiene distintos conjuntos de factores de 
transcripcion que detemrinan la expresion de diferentes genes. 
La union de los FTE provoca un cambio conformacional del ADN que al curvarse formando 
un asa determina una aproximacion entre las secuecnias reguladoras y promotora. Este 
plegamiento permite contactar a los factores especificos, unidos a las regiones reguladoras, 
con una o mas proteinas asociadas al complejo de transcripcion basal. Cuando ocurre, se 
estimula la transcripcion por parte de la ARN polimerasa, la que se desplaza copiando la 
region codificadora del gen. 
MECANISMOS A NIVEL DEL PROCESAMIENTO DEL ARNm 
 
En la maduracion de los ARNm eucariotas, el corte de intrones y el empalme de exones 
posibilita la obtencion de una secuencia codificadora continua en el ARNm maduro. El 
empalme alternativo permite que a partir de un mismo gen puedan obtenerse dos o mas 
proteinas diferentes. En estos casos, existe mas de una via de procesamiento del 
transcriptoprimario que dan como resultado proteinas estructural y funcionalmente 
diferentes o bien isoformas de una misma proteina. 
Durante el empalme diferentes combinaciones de exones se unen y generan una amplia 
gama de ARNm a partir de un solo pre-ARNm. Puede ocurrir que uno o mas exones sean 
removidos o que uno o mas intrones no sean exluidos o ambos acontecimientos 
simultaneamente. Los ARNm maduros resultantes podrian dar lugar a proteinas que diferen 
en uno o mas tramos de su secuencia aminoacidica, con diferentes actividades y funciones. 
 
MECANISMO A NIVEL DEL TRANSPORTE DEL ARN AL CITOPLASMA 
 Para salir del nucleo, los ARN deben pasar previamente por el proceso de maduracion. 
Aquellos que carezcan de capuchon, cola poliA o no hay sufrido remocion de intrones no 
superaran el control nuclear y seran rapidamente degradados. 
MECANISMO A NIVEL DE LA PERMANENCIA DEL ARNm EN EL CITOPLASMA 
La vida media de un ARNm esta determinada principalmente por la longitud de la cola poli 
A. En el citoplasma, la cola poli A comienza a acortarse y esto inestabiliza a los ARNm. 
Cuando la cola es muy corta, los ARNm son rapidamente degradados. 
MECANISMOS DE CONTROL A NIVEL DE LA TRADUCCION 
Existen mecanismos generales e inespecificos de control de la traduccion. Por ejemplo los 
factores de iniciacion de la traduccion se controlan por fosforilacion. Tambien es importante 
la disposicion espacial en extremo 5`del ARNm, donde es fundamental la presencia de la 
cap para que el ARNm pueda interactuar con la subunidad menor del ribosoma e iniciar la 
traduccion. Otro mecanismo especifico importante es el control de la estabilidad del ARNm. 
Control de traduccion por proteinas reguladoras: 
se conocen casos especificos o control particular de la traduccion de ciertos ARNm. Estos 
mecanismos dependen de proteinas reguladoras que modifican la configuracion de la 
secuencia de nucleotidos no traducibles, localizados en el extremo 5 entre la cap y el codon 
de iniciacion. 
Interferencia por ARN 
Los ARN interferentes pequeños (siARN) y los microARN (miARN) participan en un 
fenomeno llamado interferencia por ARNt. Tanto los siARN como los miARN son cadenas 
cortas de ARN que se aparean en forma perfecta o imperfecta con regiones de los ARNm, 
induciendo la degradacion de estos ultimos por ARNasas o bien impidiendo su traduccion. 
Por otr aparte, la sintesis de ARN interferente de diseño podria permitir el silenciamiento de 
genes especificos, convirtiendose en una herramienta util para diversos propositos tales 
como identificar la funcion de determinados genes. 
Mecanismos de control post traduccionales 
los mecanismo de regulacion postraduccionales incluyen modificaciones que afectan la vida 
media de las proteinas o su actividad biologica. La vidamedia de las proteinas tambien 
puede ser considerada una forma indirecta de regular la expresion genica. Dos factores son 
determinantes de la vida media de una proteina citosolica: su correcto plegamiento y la 
secuencia aminoacidica de su extremo aminoterminal. 
Desde el momento en que una proteina emerge del ribosoma libre, otras proteinas 
citosolicas de diversos tipo se unen a la cadena en sintesis, ayudandola a adquirir la 
conformacion nativa. Estas proteinas se denominana chaperonas moleculares. Esta union 
transitoria evita que las proteinas recien sintetizadas se plieguen de forma anomala. 
Las proteinas que adquieren un plegamiento anomalo o se han desnaturalizado, o 
bien poseen su extremo aminoterminal desestabilizante, sufren un proceso de 
ubiquitinizacion, este consiste en la adicion de varias moleculas de ubiquitina, la 
proteina ubiquitinazada es captada por un complejo enzimatico denominado 
proteosoma donde la proteina es degradada 
Existe otra via que compite con la ubiquitinizacion. Las proteinas desnaturalizadas son 
conducidas por chaperonas moleculares hasta una chaperona oligomerica. Estas pueden 
recuperar el plegamiento nativo de la proteina evitando su destruccion. Esto solo es posible 
cuando el encuentro entre la chaperona y la proteina desnaturalizada se da en una etapa 
previa o temprana de la ubiquitinizacion. 
 
 
ESTABILIDAD DEL GENOMA 
el dogma de la biologia molecular dice: 
Adn--transcripcioon-->ARNm---Traduccion--> Proteina 
Esto quiere decir que la informacion genetica almacenada en el ADN se transcribe en ARN 
y se traduce en proteinas. La replicacion del ADN garantiza la transferencia vertical de dicha 
informacion. La estabilidad del ADN es debida al particular mecanismo de replicacion y a 
los sistemas de reparacion que actuan sobre la molecula de ADN, ambos sumamente 
eficientes para asegurar la fidelidad en las copias de la informacion genetica y su 
perpetuacion. 
 Mecanimos que introducen variaciones en el genoma: mutaciones 
Se denomina mutacion, a todo cambio espontaneo o inducido en la secuencia de 
nucleotidos del ADN. Si una mutacion ocurre en una celula somatica su funcionamiento 
puede ser afectado en mayor o menor medida, pero este cambio no sera transmitido a las 
generaciones siguientes. En cambio si la mutacion ocurre o involucra de algun modo a las 
celulas germinales, a partir de las cuales se originan las gametas, existe una probabilidad 
elevada de que la misma sea transmitida a las siguientes generaciones. Segun la extension 
que abarque un determinado cambio en el genoma, las mutaciones pueden considerarse 
genicas o puntuales, cuando afectan a uno o unos pocos nucleotidos o aberraciones 
cromosomicas, cuando afectan a la estructura o al numero de cromosomas propio de una 
especie. 
Existen distintos tipos de mutaciones genicas, en cualquiera de los casos el cambio de la 
informacion que contiene un gen puede llevar o no a la produccion de una proteina diferente 
de la original e incluso puede llegar a impedir su sintesis. 
las mutaciones genicas mas comunes se originan a partir de alguno de los sigueitnes 
fenomenos: 
 Sustitucion: Consiste en el reemplazo de un nucleotido por otro, pudiendo producir 
un cambio en el significado o la codificacion del triplete. como resultado, la estructura 
primaria o secuencia aminoacidica del polipeptido resultante se vera modificada, 
pudiendo ello generar o no trastornos funcionales en la proteina sintetizada. 
La sustitucion de un nucleotido que conlleva a una modificacion de un codon por 
otro que codifica un aminoacido distinto se denomina mutacion de cambio de 
sentido, como consecuencia de este tipo de mutacion, la estructura primaria de la 
proteina sintetizada difiere de la estructura primaria original. 
 
Insercion: Consiste en el agregado de uno o mas nucleotidos en el gen. este tipo 
de mutacion induce a un corrimiento en el orden de lectura de los codones. Como 
resultado del cambio, los codones situados a continuacion del agregado del 
nucleotido informan una secuencia de aminoacidos completamente distinta. 
 
Deleccion: consiste en la perdida de uno o mas nucleotidos en un gen. Este tipo de 
mutacion al igual que las inserciones, induce un corrimiento en el marco de lectura 
de los codones y da como resultado una cadena de aminoacidos distinta de la 
original. Las diferencias entre el polipeptido original y el que resulta de este tipo de 
mutaciones, no solo involucran la calidad de los aa sino tambien el numero de los 
mismos. 
 
 CONCLUSIONES 
Una de las primeras sorpresas que deparo el creciente conocimiento del genoma fue el 
hallazgo de que, asi como el ARN se sintetiza copiando un molde de ADN, tambien es 
posible el proceso inverso. La aparicion en escena de la retrotranscriptasas o 
transcriptasas inversa viral, puso en evidencia que la informacion genetica puede fluir 
desde el ARN al ADN. En los ultimos tiempos ha sido el ARN el gran protagonista en 
ucanto a añadir complehidad a la genetica molecular a causa de que distintos hallazgos 
relacionados con esta molecula y sus modificaciones protranscripcionales obligan a 
concebir un modelo mucho mas dinamico del viejo "dogma"