Código Genético

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 Visión integrada flujo de información genética 
 Esquema de la Replicación (Síntesis del ADN) 
 Esquema de la Transcripción (Síntesis del ARN) 
 Traducción (Síntesis de Proteínas) 
 Enfermedades causadas por alteraciones en la síntesis de 
proteínas 
En eucariotas 
Bibliografía: 
1. Bioquímica de Harper. Autores: Murray et al. Capítulos: 34-37. 
2. Bioqúimica. Autores: McKee y McKee. Capítulos: 17, 18 y 19. 
OBJETIVO 3. SINTESIS PROTEICA 
3 SESIONES DE CLASES TEORICAS 
ADN ARN PROTEINAS 
Replicación 
Transcripción Traducción 
DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR 
El ADN, a través de la secuencia de 
nucleótidos que lo conforman, 
contiene la información que 
especifica la síntesis de proteínas 
¿ Dónde está contenida la información 
genética...? 
 ...En el núcleo 
1. La REPLICACIÓN exacta del ADN permite que esa 
información sea copiada desde una célula parental a 
dos células hijas 
¿ Cómo es transmitida la información genética? 
2. Parte de ésta información es copiada durante la síntesis 
del ARN nuclear a través de un proceso que se conoce 
como TRANSCRIPCION 
3. El ARN formado en el núcleo se TRADUCE en el citosol 
por medio de la síntesis de cadenas polipeptídicas que 
constituyen a las proteínas 
 El ADN: 
 
 ESTRUCTURA 
Puentes de hidrógeno 
Extremo 3’ Extremo 5’ 
Extremo 5’ Extremo 3’ 
1 
2 3 
4 1 
2 3 
4 
5 
1 
2 3 
4 
5 
1 
2 3 
4 
5 
5 
Enlace 
fosfodiéster 
 Cada cadena polinucleotídica posee “individualidad” 
determinada por la secuencia de sus bases, es decir, 
la secuencia de nucleótidos. 
 Cada cadena polinucleotídica posee un “sentido” o 
direccionalidad”: Un extremo lleva un fosfato 5’ sin 
reaccionar y el otro extremo lleva un grupo hidroxilo 3’ 
sin reaccionar. 
 Dos cadenas de polinucleótidos giran alrededor de un 
eje común formando un plegado regular conocido 
como “doble hélice dextrógira”. 
Características estructurales del ADN 
 Las bases de purinas y pirimidinas están ubicadas en 
el interior de la hélice, mientras que las unidades de 
fosfato y de desoxirribosa lo están en el exterior 
 La doble hélice se estabiliza mediante puentes de 
hidrógeno entre las bases de las hebras: 
 Adenina --- Timina 
Guanina --- Citosina 
 Las dos hebras de la molécula son antiparalelas, es 
decir, una corre en dirección 5’ a 3’ y la otra tiene 
dirección 3’ a 5’ 
Características estructurales del ADN 
Características estructurales del ADN 
En algunos organismos, como bacterias y virus, las 
moléculas de ADN en forma natural son “circulares” 
No tienen extremos libres 5’ ó 3’ 
 FUNCIONES DEL ADN: 
La información genética almacenada en la 
secuencia de nucleótidos del ADN tiene dos 
funciones: 
Provee la información heredada por las 
células hijas o la progenie (replicación) 
Como fuente de información para la síntesis 
de todas las moléculas de proteínas en la 
célula (transcripción) 
Replicación del ADN 
(síntesis de ADN) 
En eucariotas 
Replicación: 
Es un proceso en el 
cual el ADN actúa 
como molde para 
su propia síntesis 
Hebra molde 
Hebra hija 
2011Pearson Education, Inc 
1. Topoisomerasas 
2. Helicasa 
3. ARN polimerasa 
4. PUBS 
5. ADN polimerasa 
6. ADN ligasa 
REPLICACIÓN 
Hebra guía 
Hebra 
retrasada 
Fragmento 
de Okazaki 
Características de la replicación: 
 Es semiconservativa 
 Es ordenada y secuencial 
 Utiliza sustratos activados 
 Es discontinua y bidireccional 
 Es exacta 
Tipos de daños del ADN 
I. Alteración de base única 
a. Despurinación 
b. Desaminación de citosina a uracilo 
c. Desaminación de adenina a hipoxantina 
d. Alquilación de base 
e. Inserción o deleción de nucleótido 
f. Incorporación de análogo de base 
II. Alteración de dos bases 
a. Dímero de timina-timina (pirimidina) inducido por luz UV 
b. Entrecruzamiento por agente alquilante bifuncional 
III. Roturas de cadena 
a. Radiación ionizante 
b. Desintegración radiactiva de elemento de esqueleto 
c. Formación de radical libre oxidativo 
IV. Entrecruzamiento 
a. Entre bases en la misma cadena o en cadenas opuestas 
b. Entre DNA y moléculas de proteína (p. ej., histonas) 
MECANISMO MULTIPLES PASOS PARA REPARACIÓN 
DEL DNA 
KU70/80 ATRIP DETECTORES 
TRANSDUCTORES ADN-PK ATM ATR 
53BP1 
ADN-PK 
p53 
p21 
CH-K1 
PUMA 
BAX 
NOXA 
p16 p19 
1. Reparación del ADN 
2. Paro del ciclo celular 3. Apostosis 4. Senescencia 
ATR 
CH-K2 
MEDIADORES 
EFECTORES 
Resultado Celular 
Fuente: Murray et al. Harper, Bioquímica Ilustrada 29ª ed 
Reparación por unión de extremo no homólogo (NHEJ) defectuosa 
Enfermedad de inmunodeficiencia combinada grave (SCID) 
Enfermedad de inmunodeficiencia combinada grave sensible a la radiación (RS-SCID) 
Reparación homóloga (HR) defectuosa 
Trastorno tipo AT (ATLD) 
Síndrome de rotura de Nijmegen (NBS) 
Síndrome de Bloom (BS) 
Síndrome de Werner (WS) 
Síndrome de Rothmund Thomson (RTS) 
Susceptibilidad a cáncer mamario 1 y 2 (BRCA1, BRCA2) 
Reparación por escisión de nucleótido (NER) de ADN defectuoso 
Xeroderma pigmentoso (XP) 
Síndrome de cockayne (CS) 
Tricotiodistrofia (TTD) 
Reparación por escisión de base (BER) de ADN defectuoso 
Poliposis asociada a MUTYH (MAP) 
Reparación de errores de emparejamiento (MMR) de ADN defectuoso 
Cáncer colorrectal hereditario sin poliposis (HNPCC) 
ENFERMEDADES POR DEFECTOS DE 
REPARACIÓN DEL DAÑO DEL ADN (HUMANOS) 
El ARN: 
 
ESTRUCTURA Y FUNCION 
 Es un polímero de ribonucleótidos púricos y pirimidínicos 
enlazados por puentes 3’-5’ fosfodiéster 
Características estructurales del ARN 
 Existen diferentes tipos de ARN: 
ARN mensajero (ARNm) 
ARN ribosómico (ARNr) 
ARN de transferencia. (ARNt) 
El ARN mensajero (ARNm) 
Se sintetiza en el núcleo a partir de una hebra molde de ADN. 
Transporta la información de un gen a la maquinaria que sintetiza 
las proteínas. 
El ARNm es el molde sobre el cual es polimerizada una molécula 
de proteínas específica. La secuencia de nucleótidos del ARNm 
consiste en una serie de codones que corresponden a cada 
aminoácido. 
El ARN de transferencia 
Se sintetiza en el 
núcleo. 
Actúa como adaptador 
para la traducción de la 
información contenida 
en la secuencia de 
nucleótidos del ARNm. 
ARN ribosómico (ARNr): 
Se sintetiza en el nucléolo. 
Está contenido en los ribosomas, cataliza la síntesis de proteínas. 
Son estructuras ribonucleo-
proteícas complejas y altamente 
organizadas que permiten la 
interacción del ARNm con los 
ARNt 
Están compuestos por dos 
subunidades que se mantienen 
juntas mediante uniones NO 
covalentes 
Transcripción 
(Biosíntesis de ARN) 
en organismos eucariotas 
El ADN actúa como molde para la síntesis de ARN en un 
proceso conocido como Transcripción, en el cual las dos hebras 
del ADN se constituirán en: 
Hebra codificadora 
Hebra molde 
3’) 
5’) 
A partir de la hebra molde se formará el ARN cuyas bases y 
direccionalidad serán complementarios a ésta hebra molde. 
El ARN tendrá dirección 3’ 
Tendrá la misma dirección y secuencia de bases (excepto que 
Timina es reemplazada por Uracilo) de la hebra codificadora. 
Características de la transcripción 
(5’ 
(3’ 
5’ 
1. Unión de la enzima ARN polimerasa al molde de ADN 
2. Iniciación 
3. Elongación 
4. Terminación y liberación de la cadena 
Etapas de la síntesis de ARN: 
TATA FT D 
FT B 
FT E FT F 
ARN polimerasa 
FT H 
FT J 
ARN polimerasa 
Movimiento de 
la polimerasa 
Rebobinado 
del ADN Desenrrollado 
del ADN 
Punto de 
elongación del ARN 
Hebra 
codificadora 
Hebra 
molde 
ARN 
Región hibrida 
ARN-ADN 
Nucleotidos trifosfatos 
2012Pearson Education, Inc 
El extremo 5’ de la nueva 
cadena de ARN naciente es: 
pppG ó pppA 
Luego sufrirá modificaciones 
post-transcripcionales: 
• Adquieren casquetes metilados 5’. 
• Adición de una cola 3’ de ± 200AMP. 
• Eliminación de los “intrones” y 
empalme de los “exones” para dar 
lugar, finalmente, al ARNm maduro. 
Los ARN sintetizados en el 
núcleo son modificados 
después de su síntesis, 
para dar origen al ARNm 
AAAAA 
AAAAA 
Secuencia codificadora de ARN 
Promotor Terminador 
ADN 
Pre ARNm 
5’ 3’ 
5’ 3’ 
ARNm 
Cabeza 
Secuencia codificadora de proteína 
Cola 
Cola poli(A) 
Intrón Intrón 
Exón Exón Exón 
TRANSCRIPCIÓN 
MADURACIÓN DEL ARN 
El código genético 
UUU 
UUC 
UUA 
UUG 
CUA 
CUG 
CUU 
CUC 
UCU 
UCC 
UCA 
UCG 
CCU 
CCC 
CCA 
CCG 
UAU 
UAC 
UGU 
UGC 
UAA 
UAG 
UGA 
UGG 
CAU 
CAC 
CGU 
CGC 
CAA 
CAG 
CGA 
CGG 
AUU 
AUC 
ACU 
ACC 
AAU 
AAC 
AGU 
AGC 
AUA 
AUG 
ACA 
ACG 
AAA 
AAG 
AGA 
AGG 
GUU 
GUC 
GCU 
GCC 
GAU 
GAC 
GGU 
GGC 
GUA 
GUG 
GCA 
GCG 
GAA 
GAG 
GGA 
GGG 
Fen 
Leu 
Leu 
Val 
Ser 
Pro Arg 
Tre 
Ile 
Ala 
Met/inicio 
Tir 
Parada 
Cys 
Parada 
Trp 
His 
Gln 
Asn 
Lys 
Ser 
Arg 
Gly 
Asp 
Glu 
U 
U 
U 
C 
C 
C 
C 
C 
C 
A 
A 
A 
A 
A 
A 
G 
G 
G 
G 
G 
G 
U 
U 
U 
P
ri
m
e
ra
 b
a
s
e
 
Segunda base 
T
e
rc
e
ra
 b
a
s
e
 
Código genético 
ARNm 
AUG 
Adenina 
Uracilo 
Citosina 
Guanina 
CGU 
5’ 
3’ 
ACG 
UAC 
AGU 
AUC 
CAU 
MET/INICIO 
ARG 
TRE 
TIR 
ILE 
SER 
HIS 
Características del Código Genético: 
 Inequívoco: 
La última letra de un codón nunca será la 
primera letra del siguiente. 
 No traslapante: 
 Sin puntuación: 
 Degenerado: 
 Universal: 
No se leen comas ni espacios vacíos. 
Varios codones codifican a un mismo 
aminoácido. 
Es igual en todos los seres vivos (excepto en 
las mitocondrias de eucariotas y en algunos 
protozoos) 
Cada codón corresponde sólo a un 
aminoácido. 
TRADUCCIÓN 
 
 (SINTESIS DE PROTEÍNAS) 
ADN ARN PROTEINAS 
Replicación 
Transcripción Traducción 
Transcriptasa 
inversa 
Principales participantes 
 ARNm 
 ARNt 
 Ribosomas 
 Enzimas aminoacil ARNt sintetasas 
Formación de los aminoacil-ARNt 
+ 
P P 
1er Paso 
Glutamato 
2do Paso 
Reconocimiento del codón por el anticodón 
Codón 
Anticodón 
Brazo aceptor 
Fenilalanil-ARNt 
MECANISMOS DE LA TRADUCCION 
(Síntesis de proteínas) 
La síntesis de proteínas se divide en tres fases: 
Iniciación: 
Elongación: 
Terminación 
La iniciación da lugar a la formación de un complejo de iniciación 
que está formado por un ribosoma unido al ARNm y a un 
aminoacil ARNt iniciador 
Es señalada, en el lugar A, por uno de los codones de 
terminación: UAA, UAG, UGA. 
Se requieren 9 factores de Iniciación (eIF) 
40S 
eIF-3 
40S + eIF-3 
eIF-2 + GTP + ARNt met 
Complejo de 
Iniciación 40S 
40S+ eIF-3+eIF-2+GTP+ 
ARNt met 
ARNm 
eIF-4 
eIF-1 
ATP 
 
Complejo de 
Iniciación 40S 
40S+ eIF-3+eIF-
2+GTP+ ARNt met 
+ARNm+eIF-4+eIF-1 
ADP + Pi 
60S+ eIF-6 GTP 
 
 
Complejo de Iniciación 80S 
40S + 60S + ARNm + ARNt met 
eIF-6 
eIF-5 
eIF-2 eIF-3 
eIF-4 eIF-1 
Complejo de Iniciación 40S 
40S+ eIF-3+eIF-2+GTP+ ARNt met 
+ARNm+eIF-4+eIF-1 
GDP + Pi 
Subunidad 
40S 
Sitio de unión 
al ARNm 
Codón 
iniciador 
ARNm 
Subunidad 
60S 
Iniciación: 
Complejo 
de inicio 
80S 
Sitio E 
Sitio A 
Sitio P 
Elongación: 
1. Adherencia del aminoacil ARNt al sitio A 
2. Formación del enlace peptídico 
3. Translocación del ribosoma 
Se requieren factores de Elongación (eEF) 
eEF-1α = Lleva el ARNt al lugar A. Une e 
hidroliza GTP 
eEF-2 = Une e hidroliza GTP 
Elongación: 
Enlace peptídico 
1ercodón 
2docodón 
3ercodón 
Dipéptído 
ARNt 
liberado 
Terminación: 
La finalización de la síntesis proteica es señalada, 
en el lugar A, por uno de los codones de 
terminación: UAA, UAG, UGA 
Se requieren los siguientes factores de Liberación 
(eRF) 
eRF 1 = Identifica las secuencias UAA, UAG, UGA 
Une e hidroliza GTP eRF 3 = 
La actividad GTPasa impulsa la disociación del 
ribosoma de los eRF, se libera el ARNm y separan 
las dos subunidades ribosomales 
Terminación 
Codón de 
terminación 
Factor de 
liberación 
ARNt 
liberado 
Polipéptido 
Subunidad 60S 
Subunidad 
40S 
ARNm 
ARNt 
liberado 
Factor de 
liberación 
Regulación de la traducción: 
Los eucariotas ejercen control a nivel del ARNm y Factores 
de Iniciación: 
 ARNm específicos son secuestrados al combinarse con 
proteínas de unión al ARNm. 
 Algunos ARNm se degradan rápidamente para que no 
persistan en el ciclo celular. 
 Varios factores de inciación pueden ser fosforilados para 
regular la traducción. 
Enfermedades causadas por alteraciones en 
el plegamiento postraduccional de proteínas 
 Alzheimer 
 Enfermedad de las vacas locas