14 - La expresión de la información genética - 2024 - Láminas

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Transcripción y traducción: la expresión de la 
información genética 
Del ADN a las proteínas 
 La actividad celular depende de la presencia y 
del correcto funcionamiento de las enzimas. 
 La gran mayoría de las enzimas que intervienen 
en la actividad celular son proteínas. 
 El funcionamiento de las enzimas depende de 
su estructura. 
 La estructura de una enzima está determinada 
por la secuencia de aminoácidos. 
Un gen, una proteína (o una cadena 
polipeptídica) 
Cuando se inducen mutaciones en el moho Neurospora, 
algunos de los mutantes pierden la capacidad de 
sintetizar distintos aminoácidos. El cambio en un gen 
implica el cese de una ruta metabólica por la alteración 
de una enzima (Beadle y Tatum 1941). 
La información genética va del ADN a las 
proteínas (Crick 1957) 
ADN PROTEÍNAS 
PROTEÍNAS 
La expresión de la información genética 
El ARN (ácido ribonucleico) es el intermediario 
entre el ADN y su expresión molecular, las 
proteínas (Jacob y Monod, 1960). 
El ARN es una polímero de nucleótidos de cadena 
simple. 
En el ARN el uracilo reemplaza a la timina. 
Hay tres tipos de ARN involucrados en la 
expresión de la información genética: ARNm (ARN 
mensajero), ARNt (de transferencia) y ARNr 
(ribosomal o ribosómico). 
Diferencias entre ADN y ARN 
Un gen una cadena polipeptídica (o una molécula 
de ARN…) 
El "dogma" central de la genética molecular: "La 
información fluye del ADN al ARN y de éste a las 
proteínas". La replicación del ADN ocurre sólo una vez 
en cada ciclo celular, durante la fase S previa a la 
mitosis o a la meiosis. La transcripción y la 
traducción, sin embargo, ocurren repetidamente a 
través de toda la interfase del ciclo celular. 
RETROVIRUS 
¿Cuatro nucleótidos para veinte aminoácidos? 
Las proteínas contienen 20 (22) aminoácidos diferentes, 
pero el ADN y el ARN contienen, cada uno, sólo cuatro 
nucleótidos distintos. Si un solo nucleótido "codificara" un 
aminoácido, entonces sólo cuatro aminoácidos podían ser 
especificados por las cuatro bases nitrogenadas. 
Si dos nucleótidos especificaran un aminoácido, entonces 
podría haber, usando todas las combinaciones posibles, un 
número máximo de 4 x 4, o sea 16 aminoácidos, lo cual es 
insuficiente para codificar los veinte aminoácidos. 
Por lo tanto, por lo menos tres nucleótidos en secuencia 
deben especificar cada aminoácido. Esto resulta en 4 x 4 x 
4, o sea, 64 combinaciones posibles. 
El código genético consiste en el sistema de tripletes de 
nucleótidos en el ARNm («codones», copiados a partir del 
ADN) que especifica el orden de los aminoácidos en una 
proteína. 
El código genético: tripletes - aminoácidos 
De los 64 codones, 
60 (61) especifican 
aminoácidos 
particulares. Los 
otros cuatro (tres) 
codones son 
señales que 
determinan la 
finalización de la 
cadena. Dado que 
los 60 (61) 
tripletes codifican 
para 20 (ó 22) 
aminoácidos, hay 
"sinónimos" como, 
por ejemplo, los 
seis codones 
diferentes para la 
leucina. 
trp 
Transcripción: ADN  ARNm 
Las moléculas de ARNm se copian (se transcriben) de una de las 
dos cadenas de ADN (la cadena molde) según el mismo 
principio de apareamiento de bases que gobierna la replicación 
del ADN. 
Los ribonucleótidos, que están presentes en la célula como 
trifosfatos, se añaden al extremo 3' de la cadena en crecimiento 
de ARNm. El proceso es catalizado por la ARN polimerasa. 
Esta enzima opera de la misma forma que la ADN polimerasa, 
moviéndose en dirección 3' a 5' a lo largo de la cadena molde 
de ADN, sintetizando una nueva cadena de ribonucleótidos en la 
dirección 5' a 3'. 
Transcripción: ADN  ARNm 
Cuando va a iniciar la transcripción, la ARN polimerasa se une al 
ADN en una secuencia específica denominada secuencia 
promotora o promotor. El proceso continúa hasta que la enzima 
encuentra otra secuencia especial, la señal de terminación. En 
este momento, la polimerasa se detiene y libera la cadena de 
ARNm recién sintetizada . 
En eucariotas cada molécula de ARNm corresponde a un gen. 
Luego de transcripto, el ARNm sufre modificaciones, incluyendo 
la adición de un nucleótido modificado al extremo 5', la 
eliminación de intrones y la fusión de los exones. Los cortes y 
fusiones pueden variar y dar entonces distintos ARNm y 
distintas proteínas. 
Exones: región 
codificante del 
gen. 
Transcripción: ADN  ARNm 
ADN  A – G – C – G – G – T – A – C – G 
ARN  U – C – G – C – C – A – U – G – C 
Transcripción: 
ADN  ARNm 
La doble hélice de ADN se abre 
en el punto de unión de la ARN 
polimerasa. Los ribonucleótidos 
se ensamblan en dirección 5' a 3' 
a medida que la enzima lee la 
cadena molde de ADN en la 
dirección 3' a 5'. Según el gen se 
transcribe una cadena o la otra, 
nunca las dos. 
La cadena de ARNm recién 
sintetizada es complementaria, 
no idéntica, a la cadena molde. 
Su secuencia, sin embargo, sí es 
idéntica a la cadena inactiva de 
DNA (no transcripta), excepto en 
lo que respecta al reemplazo de 
timina (T) por uracilo (U). 
(no requiere 
cebador) 
Comienza en un 
promotor (TATA) 
Traducción: ARNm  proteínas 
La síntesis de proteínas ocurre en los ribosomas, que 
consisten de dos subunidades, una grande y una 
pequeña, cada una formada por ARN ribosómico (ARNr) 
y proteínas. 
Para la síntesis de proteínas, también se requieren 
moléculas de ARN de transferencia (ARNt). 
Las moléculas de ARNt pueden llevar un aminoácido en 
un extremo y tienen un triplete de bases, el anticodón 
en el extremo opuesto de la molécula. Hay al menos un 
tipo de molécula de ARNt para cada tipo de aminoácido 
presente en las células. 
ARN de transferencia (ARNt) 
Aminoácido 
Traducción: ARNm  proteínas 
La molécula de ARNt “lee” los codones (tripletes de 
nucleótidos) del ARNm y añade el aminoácido “correcto” 
al polipéptido que se está sintetizando. 
En procariotas la traducción se inicia mientras se está 
sintetizando el ARNm. En eucariotas sólo ocurre cuando 
la transcripción ha finalizado y el ARNm sale del núcleo. 
La síntesis de proteínas (traducción) tiene tres etapas: 
iniciación, elongación y terminación. 
Iniciación: se 
forma un 
complejo entre el 
ARNm, la 
subunidad menor 
del ribosoma y 
un ARNt iniciador 
que lleva un 
aminoácido 
modificado fMet. 
Elongación: los 
ARNt unidos al 
aminoácido 
correspondiente 
(aminoacil ARNt), 
a proteínas (factor 
de elongación) y a 
GTP ocupan, 
sucesivamente, el 
sitio A del 
ribosoma. 
La enzima 
peptidiltransferasa 
cataliza la 
formación de los 
enlaces peptídicos. 
Terminación: al final 
de la secuencia que 
codifica para la 
proteína el ARNm 
incluye un codón de 
terminación (UAG, 
UAA o UGA). No 
existen ARNt con un 
anticodón 
complementario 
(pero…), de manera 
que la síntesis del 
polipéptido se 
detiene. El factor de 
liberación altera la 
peptidiltransferasa y 
el polipéptido se 
libera. 
Proteínas de uso interno y de exportación 
En eucariotas la síntesis de proteínas comienza siempre 
en ribosomas libres del citoplasma. En el caso de las 
proteínas que la célula sintetiza para exportar o para 
formar parte de la membrana plasmática, luego de 
iniciada la síntesis son dirigidas a los ribosomas del RER.