MACHETE 6

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Machete 6: Unidad 4, Capítulo 1 
 
 
NUCLEO (interfásico) 
 
La siguiente descripción del núcleo corresponde al momento del ciclo celular 
denominado interfase (momento en que la célula no se divide). Cuando la célula entra 
en fase de división, el núcleo experimenta grandes cambios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estructura 
 
- Envoltura nuclear o carioteca: formada por dos membranas concéntricas, la 
membrana interna (en contacto con el interior del núcleo) y la membrana externa (en 
contacto con el citoplasma. Tiene ribosomas adheridos y una expansión de la misma 
da origen al REG). Ambas membranas están separadas por el espacio perinuclear. La 
carioteca presenta “perforaciones”: los complejos del poro, que permiten una 
comunicación entre núcleo y citoplasma. 
 
 
El transporte a través de los poros es, para la mayoría de las moléculas excepto las 
muy pequeñas, un transporte activo (consume energía de GTP), mediado por 
proteínas y muy selectivo. 
Transporte citoplasma-núcleo: las moléculas a transportarse deben tener una señal 
que indique que su destino es el interior del núcleo (NSL o señal de localización 
nuclear). Las proteínas transportadoras son las importinas. Ejemplos de moléculas que 
se transportan desde citoplasma hacia el núcleo son las histonas, proteínas 
ribosomales, enzimas de la duplicación del ADN, enzimas de la transcripción. 
Transporte núcleo-citoplasma: las moléculas a transportarse deben tener una señal 
que indique que su destino es el citoplasma (NES o señal de exportación nuclear). Las 
proteínas transportadoras son las exportinas. Ejemplos de moléculas que se 
transportan desde el núcleo hacia el citoplasma: ARNm, ARNt. 
 
- Lámina nuclear: red de filamentos proteicos (del tipo de filamentos intermedios) que 
está adyacente a la membrana interna. Da soporte interno al núcleo y se relaciona con 
la desorganización y reorganización de la carioteca al momento de la división celular. 
 
-Nucleoplasma: sustancia que ocupa el espacio interno del núcleo y que contiene 
sustancias disueltas, la matriz nuclear (esqueleto filamentoso que será soporte de 
cromosomas) y el ADN asociado a histonas. 
 
-Nucleolo: es un área o sector dentro del núcleo en el cual se sintetizan algunos ARN 
ribosomales que allí mismo se ensamblarán con proteínas ribosomales para formar las 
subunidades ribosomales. 
 
-Cromatina : asociación del ADN con histonas. Las histonas se agrupan en octámeros 
(ocho moléculas de histonas), alrededor de las cuales se enrolla el ADN. A este 
conjunto se lo denomina nucleosoma (unidad de la cromatina). La histona 1 no forma 
parte del nucleosoma pero se le une. 
 
 
 
 
 
 
 
histonas 
 
 
Hay dos tipos de cromatina: 
• Heterocromatina : es la más condensada y por ello no se transcribe. 
• Eucromatina: es la que está en estado más laxo y es la que se transcribe. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Un cromosoma típico consta de un centrómero, dos 
cromátides hermanas y telómeros. Cada cromátide es una 
molécula de ADN. Las dos cromátides hermanas de un 
cromosoma son dos moléculas de ADN idénticas 
(originadas a partir de la duplicación del ADN). 
 
 
 
 
 
 
Cuando la célula entra en división, 
se producen una serie de cambios 
en la cromatina. En forma 
relativamente rápida la cromatina 
sufre una condensación progresiva 
hasta alcanzar el máximo grado de 
compactación posible: el 
cromosoma. 
 
 
 
Los cromosomas pueden adoptar distintas morfologías según la posición del 
centrómero: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cariotipo 
Imagen gráfica o fotográfica de los cromosomas presentes en el núcleo de una célula 
somática de un individuo. Esta imagen debe ser tomada en el momento en que los 
cromosomas sean visibles (o sea al momento de la división, concretamente en la 
metafase que es el momento de máxima condensación de la cromatina). En la imagen 
se presenta el cariotipo de una célula humana (puntualmente de un varón dado que 
los cromosomas sexuales son X e Y). Hay 22 pares de autosomas (cromosomas que 
no son los sexuales) y un par de cromosomas sexuales. Esto hace un total de 46 
cromosomas (número típico de cromosomas en la especie humana). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPRESIÓN GENÉTICA 
 
Algunos conceptos centrales son: 
Gen: secuencia de ADN que posee información para un producto celular con función 
específica. Es la unidad informativa del ADN, responsable de una característica 
transmisible. 
Genoma: conjunto de genes de una especie. 
Expresión genética: es el desciframiento o decodificación de la información contenida 
en el ADN. 
 
La expresión genética se da en dos etapas, representadas por el “Dogma central de la 
biología”: 
 
 
 
 
 
 
 
Transcripción: pasaje de la información contenida en el ADN al ARN. 
Traducción: pasaje de una secuencia de nucleótidos, contenida en el ARN, a una 
secuencia de aminoácidos (o se una proteína) 
Duplicación del ADN: cada molécula de ADN genera dos copias idénticas (este 
proceso no tiene que ver directamente con la expresión genética sino que lo 
relacionamos como algo necesariamente previo a la división celular ya que una célula 
duplicará su ADN para luego repartirlo equitativamente entre las células hijas). 
Transcripcion inversa: es el único paso “reversible” del dogma y solamente pueden 
hacerlo cierto tipo de virus (retrovirus) 
 
Es importante destacar el flujo de la información genética: del ADN hacia las proteínas 
(con la excepción de la transcripción inversa). 
 
 
 
 
 
 
 
TRANSCRIPCIÓN 
 
Implica la síntesis de moléculas de ARN a partir de una molécula de ADN molde. Esta 
síntesis la realiza la enzima ARN polimerasa, que “lee” los nucleótidos del ADN, 
busca ribonucleótidos complementarios a éstos, y construye una cadena nueva en 
base a la información de una de las hebras del ADN. 
 
La ARN polimerasa se caracteriza porque: 
- la hebra de ADN que toma como molde es la 3´ 5´, es decir que leerá esa 
cadena molde en dirección 3´5´. 
- Sintetiza la cadena de ARN en dirección 5´3´, que será por lo tanto antiparalela 
y complementaria a la hebra molde de ADN. 
 
Ejemplo: 
 
 
 
 
 
Proceso de la transcripción 
 
Es muy similar en eucariontes y procariontes. Por eso describimos el proceso en 
líneas generales y luego vemos las diferencias entre eucariontes y procariontes. 
 
 
5´ATTCGACCGAATTT 3´ 
3´TAAGCTGGCTTAAA 5´ 
Hebra antimolde 
Hebra molde 
5´AUUCGACCGAAUUU 3´ Molécula de ARN 
transcripción 
 
 
 
 
 
 
 
 
Comparación de la transcripción en eucariontes y procariontes: 
 
PROCARIONTES EUCARIONTES 
Un solo tipo de ARN pol (con varias 
subunidades) 
3 tipos de ARN pol: ARN pol I, ARN pol II, 
ARN pol III (cada una transcribe cierto 
tipo de ARN) 
Promotor típico procarionte Promotor típico eucarionte 
Sin factores de transcripción Con factores de transcripción 
En el citoplasma En el núcleo 
Secuencias de terminación procariontes Secuencias de terminación eucariontes 
ARNm no maduran ni se procesan ARNm siempre se procesan 
 
 
 
 
1- La ARN polimerasa reconoce una 
secuencia específica de nucleótidos de ADN: 
el promotor. El promotor será reconocido 
específicamente por la ARN polimerasa y de 
algún modo marcará el punto de inicio de la 
transcripción de un gen. 
2- La ARN polimerasa comienza a avanzar 
separando las dos cadenas del ADN 
(rompiendo los puentes de hidrógeno entre 
ellas) y simultáneamente va leyendo la hebra 
molde y sintetizando la cadena de ARN 
complementaria. Los sustratos de la 
transcripción serán los ribonucleótidos 
trifosfatados (al incorporarse al ARN rompen 2 
enlaces fosfatos y liberan la energía necesaria 
para unirse al ARN en crecimiento) 
3- La ARN polimerasa avanza hasta que 
reconoce secuencias específicas del ADN: las 
secuencias de terminación, que señalan el fin 
de latranscripción 
 
 
En ambos tipos celulares los ARNt y ARNr sufren un proceso de maduración, pero 
solamente en eucariontes los ARNm son procesados. Otra diferencia entre ARNm 
euca y proca es que los ARNm procariontes son policistrónicos (cada ARNm tiene 
información para más de una proteína) mientras que los ARNm eucariontes son 
monocistrónicos ( cada ARNm tiene información para solo una proteína) 
El ARNm eucarionte recién transcripto se llama transcripto primario. Se caracteriza 
porque contiene dos tipos de secuencias: los exones (secuencias codificantes, tienen 
información para la síntesis proteica) y los intrones (secuencias no codificantes, es 
decir sin información y por ello luego serán eliminadas). 
 
 
Maduración de ARNm en eucariontes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Son 3 modificaciones que ocurren en el 
núcleo: 
 
1- capping: al extremo 5´se le agrega un 
nucleótido modificado o CAP (protege al 
extremo 5´ y luego en la traducción 
permitirá el reconocimiento del ribosoma) 
2- Poliadenilación: agregado al extremo 
3´de una sucesión de adeninas, la cola 
poli-A (protege al extremo 3´) 
3- Splicing: eliminación de intrones y 
empalme de exones. El resultado es un 
ARNm maduro. 
 
 
TRADUCCIÓN 
 
Implica el desciframiento del ARNm a una secuencia de aminoácidos. ¿Por qué 
“traducción? Porque entre ARN y proteína hay un evidente cambio de lenguaje: de los 
nucleótidos pasamos a los aminoácidos. Debe haber entonces, como en toda 
traducción, un “diccionario” que permita hacer equivalencias entre ambos lenguajes. 
Es decir, que establezca relaciones de correspondencia entre los nucleótidos y los 
aminoácidos. Estamos hablando del Código genético. 
 
El código relaciona codones (secuencias de 3 nucleótidos consecutivos presentes en 
el ARNm) con aminoácidos. El código genético tiene 3 características: 
- es universal: el mismo código es aplicable a todos los seres vivos 
- es degenerado: existen codones sinónimo, es decir que varios codones 
distintos codifican el mismo aminoácido (ej: CCA – CCC – CCU – CCG 
codifican todos para prolina, luego son codones sinónimo) 
- no es ambiguo: a cada codón le corresponde un y solo un aminoácido. 
 
De todos los codones que presenta el código nos interesan: 
- AUG que codifica para metionina. Es el codón que marcará el inicio de la 
traducción. 
- UAG, UGA, UAA que son los codones de terminación, señalan el fin de la 
traducción 
 
Repasemos algunas características de los tres tipos de ARN: 
 
ARNm 
 lleva, en su secuencia de nucleótidos, la información para una secuencia de 
aminoácidos. 
 a cada conjunto de tres nucleótidos consecutivos se los llama codón o triplete. 
Un codón codifica para un aminoácido. 
 
ARNr 
 Hay distintos tipos de ARNr que se distinguen fundamentalmente por su 
tamaño 
 Se asocian con proteínas ribosomales y constituyen así los ribosomas. 
 
 
 Los ribosomas están formados por dos subunidades, la mayor y la menor. Son 
el lugar físico de la síntesis proteica. 
 
ARNt 
 Transporta los aminoácidos hacia el ribosoma 
 Tiene bases modificadas químicamente 
 Está plegado en forma de trébol 
 Tiene un anticodón, que será complementario a algún codón del ARNm 
 
 
 
 
¿En qué consiste la traducción? Dado un cierto ARNm, se comienza a leer desde el 
extremo 5´hacia el 3´buscando el primer codón AUG que aparezca: la traducción 
comienza allí. Se irán leyendo progresivamente los codones y traduciendo a 
aminoácidos y hasta que aparezca un codón de terminación. Veamos un ejemplo: 
 
 
 
 
 
5´CCUAGAUGCCCUUUGCAGGCUAACCCU 3´ 
Met- pro – fen –ala – gli – terminación. 
ARNm 
Proteína 
traducción 
 
 
 
Proceso de síntesis de proteínas 
 
a- Aminoacilación: implica cargar a cada ARNt con el aminoácido específico que 
deberá transportar. Esto se lleva a cabo por enzimas específicas que son las 
aminoacil ARNt sintetasas que hacen esto con consumo de ATP. 
 
b- Traducción: se divide en tres etapas: iniciación, elongación y terminación. 
 
 
 
 
 
Iniciación: a la subunidad menor del ribosoma se une 
el ARNm y el primer ARNt o ARNt iniciador, que 
reconocerá al codón inicio (lleva metionina). Luego se 
acopla la subunidad mayor del ribosoma. Quedan así 
definidos dos lugares contiguos en el ribosoma: sitio P 
y sitio A. En el P queda orientado el ARNt iniciador 
Elongación: al sitio A ingresa un ARNt. El aminoácido 
del sitio P se libera del ARNt y se une al aminoácido 
que está en sitio A. La enzima que cataliza esta unión 
es la peptidil transferasa. El ARNt del sitio P está 
“descargado” y sale del ribosoma. Luego se produce 
un corrimiento del ribosoma hacia el extremo 3´ del 
ARNm: la traslocación. Como consecuencia lo que 
estaba en A pasa a estar en P. Con lo cual ahora el 
sitio P vuelve a estar ocupado y el A libre (igual a 
como empezó esta etapa). Al sitio A llegará otro ARNt, 
se formará otra unión peptídico, traslocación, etc. Se 
repite hasta que al sitio A ingresa un codón de 
terminación 
Terminación: el codón de terminación es reconocido 
por factores de terminación. La cadena de 
aminoácidos unidos se libera del ARNt que la 
transporta, el ARNm ya leído completamente se 
disocia del ribosoma y finalmente las dos subunidades 
ribosomales se desacoplan. 
 
 
Diferencias en la traducción procariontes y eucarionte: 
En procariontes la traducción es co-transcripcional. Esto significa que es simultánea 
con la transcripción debido a que ambos procesos (transcripción y traducción) ocurren 
en el mismo lugar (el citoplasma) y a que los ARNm no sufren maduración ni 
procesamientos. 
En eucariontes la traducción es post-transcripcional, es decir que ocurre una vez 
que la transcripción terminó porque en este caso transcripción y traducción ocurren en 
lugares diferentes (núcleo y citoplasma respectivamente) y además porque los ARNm 
siempre sufren modificaciones antes de traducirse. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA 
 
En los organismos pluricelulares, todas las células de un mismo individuo son 
genéticamente idénticas (tienen las mismas moléculas de ADN). A lo largo del 
desarrollo las distintas células van pasando por un proceso de diferenciación celular, 
algo así como la especialización de los distintos tipos celulares. Pero estas células tan 
diferentes unas de otras, con funciones tan diversas, son genéticamente iguales. 
¿Cómo se produjo esa diferenciación celular si todas son genéticamente iguales? La 
respuesta tiene que ver con la expresión diferencial de los genes. Es decir que, si 
bien todas las células de un mismo individuo tienen los mismos genes, en cada una de 
ellas no necesariamente se expresan exactamente los mismos genes. Y esa expresión 
diferencial es lo que hace la diferencia entre un tipo celular y otro. Veamos un ejemplo 
ficticio pero sencillo. 
Supongamos que el genoma humano consistiera solamente en cuatro genes: gen 1, 
gen 2, gen 3 y gen 4. Una neurona tendría esos cuatro genes y una célula epitelial 
también. Son dos tipos de células bien diferentes y con funciones distintas también. 
¿Qué las hace diferentes si sus genes son los mismos? Por ejemplo, en la neurona 
podrían expresarse el gen 1, gen 3 y gen 4. En la célula epitelial el gen 1 y el gen 2. 
Vemos que en ambos casos partimos de la misma información pero la expresión de 
los genes es diferencial en cada caso. 
¿Cómo se logra la expresión diferencial de los genes? Por mecanismos de regulación 
de la expresión genética. 
 
 
Regulación de la expresión genética en procariontes 
 
La regulación es muy simple y se da a nivel de la transcripción. En procariontes los 
genes que participan de una misma vía metabólica se expresan en forma conjunta, 
bajo un único promotor y una única secuencia reguladora para todo el conjunto. A este 
conjunto se lo llama operón. 
 
 
 
 
 
Gen regulador:gen cuya expresión es una proteína represora o represor 
Promotor: secuencia de ADN que será reconocida por la ARN polimerasa 
Operador: secuencia de ADN a la que puede unirse el represor 
Genes estructurales: genes que se expresan en conjunto y que participan de una 
misma vía metabólica. 
Operón: conjunto formado por promotor + operador + genes estructurales. 
 
Veamos un ejemplo de regulación de este tipo: el Operón lactosa. 
Este operón tiene la misma estructura de todos los operones. Sus genes estructurales, 
en este caso, cuando se expresan generan como producto enzimas que son 
necesarias para degradar la lactosa. 
Los procariontes pueden degradar lactosa para así obtener energía. Para ello 
necesitan de enzimas que les permitan hacer esa degradación. Si hay lactosa 
presente, serán necesarias las enzimas que permitan degradarla. Si no hay lactosa 
presente esas enzimas no hacen falta. Por lo tanto la regulación de la expresión de los 
genes estructurales en este ejemplo dependerá de si hay o no lactosa presente para 
degradar. ¿Qué ocurriría en ambas situaciones? 
 
 
 
 
 
 
 
Proteína 
represora 
OPERON 
 
 
Sin lactosa presente 
 
 
 
 
 El gen regulador produce una proteína represora activa. Esto significa que puede 
unirse al operador. Cuando esto ocurre, la ARN polimerasa ve impedido su acceso a 
los genes estructurales que como consecuencia no se transcriben, o sea, no se 
expresan. 
 
 
Con lactosa presente 
 
 
 
El gen regulador produce una proteína represora activa, pero, como hay lactosa 
presente, la lactosa se une al represor. El efecto de esto es que el represor se inactiva, 
es decir que ya no puede unirse al operador. De este modo la ARN polimerasa puede 
 
 
acceder a los genes estructurales que de este modo pueden expresarse. Se 
sintetizarán así las enzimas que permitirán degradar la lactosa. 
 
 
Regulación de la expresión genética en eucariontes 
 
La regulación de la expresión genética en los eucariontes se da a muchos más niveles 
que en los procariontes. Tenemos: 
 
1) Regulación a nivel de la transcripción 
 - por factores de transcripción: los basales permiten que la ARN pol reconozca 
eficazmente al promotor. Los específicos se relacionan con secuencias reguladoras 
que tienen que ver con regular la intensidad de la transcripción. 
 - heterocromatinización: las porciones de cromatina que estén más condensadas, 
en forma de heterocromatina, no se transcribirán 
 - metilación del ADN: modificación química que puede hacerse a ciertas secuencias 
de ADN que de este modo ya no se expresarán. 
 
2) Regulación a nivel del procesamiento del ADN: por ejemplo el splicing alternativo 
que consiste en otras formas de splicing posibles diferentes a la “tradicional”. Por 
ejemplo, un exón puede ser eliminado como si fuera un intrón. Este mecanismo 
permitiría generar, a partir de un mismo ARN transcripto primario, varios ARNm 
maduros distintos según el splicing que se lleve a cabo. 
 
3) Regulación del transporte del ARNm desde el núcleo hacia el citoplasma. 
 
4) Regulación de la traducción del ARNm. 
 
5) Regulación de la actividad y estabilidad proteica.