ADN, ARN y Proteínas Prof. Juan L. Deliz

Capitulo 13

ESTRUCTURA DEL ADN Sección 1

Genes y ADN

• Toda la información genética de un organismo esta en sus genes.

• Los genes son pequeñas partes de una molécula llamada: acido desoxirribonucleico (ADN)

– Cromosoma = ADN

Historia del descubrimiento del material genetico

• Fredrick Griffith (1928) desarrolló un experimento relacionado a la bacteria estreptococo pneumoniae

• Hay dos cepas: la lisa(L) causa la enfermedad y la rugosa(R) que no la causa

• Su experimento motivo a buscar la sustancia que transformaba todo

Oswald Avery (1948)

Aisló unas macromoléculas (ADN, proteínas y lípidos) de las bacterias L muertas y las expuso a las bacterias R

Estas se transforman en bacterias L

Responsabilizó al ADN de este cambio

Alfred Hershey y Martha Chase

• Hicieron un experimento usando bacteriófagos (virus que “comen” bacterias)

• Los virus están hechos de proteínas y ADN • Utilizaron la rotulación radiactiva para

distinguir las proteínas del ADN • Había dos grupos de bacteriófagos:

– los rotulados con fósforo (32P) ADN radioactivo

– Los rotulados con azufre (35S) proteína radiactiva

• Se expuso a un grupo de bacterias al virus con fosforo y otro grupo al virus con azufre

• Los virus atacaron a las bacterias y solo el primer grupo exhibió la radiación con fósforo indicando que tenia el ADN del virus

Estructura del ADN

• El ADN es un acido nucleico junto al ARN

• Se compone de nucleótidos

• Los nucleótidos del ADN están formados por

– Azúcar de 5 carbonos

– Grupo fosfato

– Una de cuatro bases nitrogenadas (timina, guanina, citosina y adenina)

Purinas y Pirimidinas

• Las purinas son bases nitrogenadas que tienen una estructura química de doble anillo.

– Ejemplos: adenina y guanina

• Las pirimidinas son bases nitrogenadas que tienen una estructura química de anillo simple. – Ejemplos: Timina, Citosina y Uracilo

Purinas

Pirimidinas

Diferencias del ADN y ARN

Nucleótidos

Erwin Chargaff

Descubre en muestras de ADN de distintas especies que la cantidad de citosina y guanina eran casi iguales

Lo mismo sucede con la adenina y timina

Conclusión:

Adenina y timina se enlazan, al igual que citosina y guanina

Rosalind Franklin

• Trabaja en una tecnica de Mauricio Wilkins, fisico, difraccion de rayos X.

• Toma la famosa foto 51 donde aparece el ADN con forma de doble helice o escalera enroscada

Francis Crick y James Watson

• Partiendo de la foto 51 diseñan un modelo para el ADN

• Las hebras externas consisten en la desoxirribosa y el grupo fosfato

• Citosina y Guanina aparecen unidas por 3 puentes de Hidrogeno

• Adenina y Timinas aparecen unidas por 2 puentes de Hidrogeno

REPLICACIÓN DEL ADN Sección 2

¿Cómo se replica el ADN?

• Replicación semiconservadora

– Las hebras originales se separan y sirven de molde para el nuevo ADN

– Se aprecian tres procesos:

• Desenrollado

• Apareamiento de bases

• Ensamblaje

Desenrollado

• Una enzima llamada helicasa ayuda a romper los enlaces de Hidrogeno (se forma una burbuja con los nucleótidos abiertos)

• Las “proteínas de unión a ADN monocatenario” las mantiene separadas

• La enzima ARN primasa añade un corto segmento de ARN (ARN cebador) a cada hebra del ADN

Apareamiento de bases

• La enzima ADN polimeramasa añade nuevos nucleótidos a la hebra abierta (hebra guía) de forma continua.

• En la otra hebra (hebra retrasada) el ADN polimerasa trabaja al reves.

• La hebra retrasada debe abrirse mas para que, por “cantitos”, o fragmentos, el ARN primasa coloque el primer segmento y el ADN polimerasa entonces coloque los nucleotidos

• Cada fragmento se conoce como “fragmentos de Okazaki”

• Cada fragmento queda incompletamente unido al otro ( discontinuo) así que una mano amiga llamada ADN ligasa completa la unión

ARN Y LA EXPRESIÓN DEL GEN Sección 3

Tipos de RNA

• ARN mensajero (ARNm)

– Largas hebras de ARN que complementan el ADN

– Copia el ADN antes de la replicación, durante el desdoblamiento

• ARN ribosomal

– Se asocia con las proteínas para formar ribosomas en el citoplasma

• ARN de transferencia (ARNt )

– Segmento pequeño de ARN que carga con un aminoácido particular

Transcripcion

• Proceso a través del cual se produce (sintetiza) el ARN mensajero a partir del código ofrecido por el ADN

• Al desenrollarse el ADN, ARN polimerasa inicia el proceso de formación del ARNm moviéndose a través de DNA desenrollado

– A esta hebra se le llama hebra plantilla

– A la otra hebra se le llama hebra no plantilla (retrasada)

Procesamiento de RNA

• Se encontró que el código de ARNm es mas corto que el ADN que codifica

• La secuencia del mensajero se interrumpe y se corta

– Estos trozos cortados se llaman intrones

• Lo que queda se ensambla y se forma el ARN maduro

– Los trozos ensamblados se llaman exones

• Antes de que salga del núcleo por sus poros y se corten los intrones, se le añade dos segmentos en ambos extremos

– Una capucha protectora en el extremo 5’ que reconozca al ribosoma

– Una cola de nucleótidos de adenina en el extremo 3’ llamado cola de poli-A

El código genético

• Se conoce 20 aminoácidos usados en la elaboración de proteínas

• Así que el ADN debe proveer para la codificación de estos 20 aminoácidos

• La combinación de tres bases provee la cantidad suficiente para la formación de los distintos aminoácidos requeridos

• A esta combinación de tres bases se les llama codón

El codon AUG sirve de iniciación para el proceso de traducción y codifica la Metionina

El papel de los ribosomas

• Un ribosoma consta de dos subunidades

• Estas se asocian para el inicio de la traducción

• Dentro del ribosoma hay tres sitios: E, P, A

Traduccion

• Proceso a través del cual se lee en el ribosoma el código del ARNm y se forma una proteína o polipéptido

• Las moléculas ARNt sirven de interprete para el codón que codifica el mensajero y trae el aminoácido correspondiente al codón

• En el medio del ARN de transferencia a una secuencia de tres bases que complementan el codón del mensajero

– A esta secuencia de tres bases se le llama anticodón

Resumen de la Traduccion

• El proceso de traducción comienza desde el codon de inicio AUG que sintetiza la metionina

• El ARN de transferencia que carga la metionina se ubica en el sitio P del ribosoma

• Un segundo ARNt se incorpora en el sitio A con el anticodón y aminoácido correspondiente

• Se ensamblan los aminoácidos

• El ARN de transferencia ubicado en el sitio P se mueve al sitio E y se expulsa, el del A se mueve al sitio P

• Se continuara con ese ritmo hasta que se llega al codón de terminación (UAA, UGA, UAG)

– Los factores de liberación causa que el RNA mensajero se vaya del ultimo ARNt y se desmonten las subunidades del ribosomas

Conclusion

• Un gen es un segmento o parte del DNA que codifica para un polipéptido (proteína) o enzima