Replicacion De Adn

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA, MANAGUA. FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS. DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FISIOLÓGICAS.

SECCIÓN DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR. GUÍA DE SEMINARIO #2

TEMA:  REPLICACIÓN DEL ADN .  TRANSCRIPCIÓN DEL ADN  CÓDIGO GENÉTICO. ELABORADO POR:  RICARDO EZEQUIEL OROZCO RAUDEZ.  ERWING RAFAEL CAMPOS SOBALVARRO.  HELMUTH GREGORIO JACAMO AMORETHY. DOCENTE: DOC. ALMA NIDIA MEDINA. CARRERA: MEDICINA FECHA: 20 DE DICIEMBRE DEL 2018.

CUESTIONARIO. 1. Explique el dogma central de la biología molecular y sus excepciones. Este postula que la información genética almacenada en el ADN, después del proceso de replicación, fluye del ADN al ARN por medio de la trascripción la cual consiste en la fabricación de ARN usando el ADN como molde, y luego al ribosoma por el proceso de translación que es la formación de una secuencia de aminoácidos o cadena polipeptídica con la información proporcionada por el ARNm.

2. Distinga entre la importancia biológica del ADN y la de su proceso de replicación. La importancia biológica del ADN en su proceso de replicación es suministrar una descendencia que se encargue de conservar la información genética de los padres. Por ello ésta debe ser completa y llevada a cabo con exactitud en la ejecución de la duplicación para mantener la estabilidad y control genético de un organismo y así mismo de las especies y conservar la progenie de generación en generación. Así se explica la importancia del mecanismo singular de reparación del ADN, que se traduce en la protección no solo a células individuales sino también a generaciones subsecuentes, de los efectos de la mutación. 3. Enuncie los conceptos asociados a la replicación del ADN . Es el proceso de la duplicación de la información contenida en el ADN, en donde se obtienen dos moléculas idénticas de ADN a partir de un ADN progenitor que actúa como molde que proporciona sus dos hélices para la cuales se sintetizarán de novo dos hélices complementarias respectivamente.

Es un proceso de síntesis de ADN que permite tener una copia exacta de otra que actúa como molde, su desarrollo sigue algunos principios que mantienen en todos los seres vivos procariotas y eucariotas. La transcripción implica la copia de ADN en ARN. El primer paso en el proceso es el desenrollado y separación de las dos hebras de la hélice de ADN. Una enzima llamada ARN polimerasa se desplaza entonces a lo largo de la longitud de la cadena de ADN y une los nucleótidos de ARN complementarios a la misma, hasta que se forma una cadena completa de ARNm. El ARNm se desplaza desde el núcleo al citoplasma, donde se traduce en proteína. Este es el proceso de la expresión génica, en la que los genes se convierten en proteínas. 4. Enuncie de forma ordenada las proteínas y enzimas involucradas en la replicación del ADN. ENZIMA Topoisomerasa

FUNCION Libera la torsión de la cadena de ADN progenitor. Desenlaza los pares de bases nitrogenadas. ADN Helicasa Separa las dos cadenas del ADN progenitor rompiendo los puentes de Hidrógeno. Proteínas desestabilizadoras Impide que los enlaces de hidrógeno cuya formación (SSBP). es espontánea vuelvan a unir las dos cadenas. ADN-Primasa Sintetiza el ARN cebador ó PRIMER para cada fragmento de Okasaki identificando el centro de iniciación tanto en la cadena líder como en la cadena retardada. ADN-Polimerasa III Agrega nucleótidos en la terminal 3’ de cada primer tanto de la cadena continua que no se interrumpe después del primer cebador como en la cadena retardada a cada terminal 3’ de cada cebador de ésta. ADN-Polimerasa I 1.Remueve el cebador de ARN. 2.Rellena los espacios libres entre el extremo 3’ del ADN naciente y el extremo 5’ del cebador siguiente agregando nucleótidos en ambas cadenas. ADN-Ligasa Agrega un enlace fosfodiéster entre los nucleótidos adyacentes agregados en las cadenas nacientes por las polimerasas I y III. ADN-Polimerasa II Desempeña un papel en la reparación del ADN ADN-Metilasa Modula la replicación asegurando que lo que aconteció al ADN patrón sea transmitido a su descendencia.

5. Dibuje un esquema de la replicación del ADN.

6. Diga usted qué sentido tiene la metilación post-replicativa del ADN. Partiendo de que en organismos eucariotes el ADN se une a proteínas (histonas) y forman una estructura compleja, llamada cromatina a diferencia de los procariotes que no combinan su ADN con proteínas salvo en la replicación y transcripción de la información genética. Esta combinación de ADN y proteínas permite un mecanismo de control único en organismos eucariotas. Una vez que se ha replicado la cromatina, queda “marcada” para prevenir su replicación posterior, hasta que de nuevo pase a través de la mitosis. Se ha sugerido que la metilación del ADN podría servir como un marcador covalente de la cromatina. Esto significa que nuestro ADN recién replicado se ensambla (se condensa) rápidamente por acción conjunta de proteínas involucradas denominadas histonas. Las histonas se encuentran en nucleosomas los cuales a su vez son parte integral de la cromatina que contiene al ADN. El mecanismo de condensación del ADN en la cromatina por parte de las proteínas histonas y otras proteínas (no histonas) es un proceso complejo. Lo importante es que esta condensación permite que se proteja de alguna manera a la información contenida en el ADN. Para esto, se da un proceso de modulación o modificación covalente. Se trata de que las histonas modifiquen la estructura y función

de la cromatina. Dentro de estos tenemos: acetilación, metilación, fosforilación, ADPribosilación y unión covalente. Resulta ser en este caso, el mecanismo de modulación por metilación el más acertado. El significado biológico de la metilación de ADN en procariotes es bastante claro pero en eucariotas no ha sido bien definido aún. Sí sabemos que la metilación en un sitio determinado es un fenómeno hereditable: cuando el ADN eucariótico se replica un mantenimiento de la metilasa asegura que todos los sitios que fueron metilados en el ADN patrón son metilados en la cadena hija. 7. Diga usted cuál es la importancia de las enzimas de restricción en la postreplicación del ADN. La ADN-metilasa agrega grupos metilos en sitios específicos no lo hacen al azar. Luego una ADN-endonucleasa distingue o más bien reconoce las codificaciones. Ambas cumplen con el mecanismo de protección con el objetivo de no permitir que ADN extraño sea introducido en el ADN replicado. 8. Indique las diferencias entre procariotas y eucariotas, respecto de la replicación del ADN. DIFERENCIAS Fragmentos OKASAKI. Velocidad de polimerasas. Proteínas y Enzimas.

de las

Eficiencia en la replicación

Puntos de Origen. Tamaño del genoma empaquetamiento de la cromatina. Localización

PROCARIOTICAS Son más largos y menos numerosos Avanzan más rápido que las eucarióticas. Son bien conocidas y a partir de estas se deducen las funciones y existencia de las eucarióticas. Etapa de corrección deficiente en contraste con la eucariótica. Puntos de origen Es menor la cantidad de ADN. No hay cromatina.

En un nucleosoma

EUCARIOTICAS Son cortos y muy numerosos Avanza más lentamente que las procarióticas. No se han identificado y caracterizado tan completamente. Extremadamente precisa con una baja tasa de error. Múltiples puntos de origen Genoma de mayor tamaño Empaquetamiento en nucleosomas que contienen histonas. En el núcleo.

9. Diga cuál es la diferencia entre replicación y transcripción del ADN. La replicación del ADN se produce en la preparación para la división celular, mientras que la transcripción ocurre en la preparación para la traducción de proteínas. La replicación es importante para regular adecuadamente el crecimiento y la división de las células. El ADN no se replicará si la célula carece de ciertos factores de crecimiento, manteniendo así la tasa

de división celular bajo control. La transcripción es el método para regular la expresión génica. Aunque todas nuestras células contienen copias de todos nuestros genes, cada célula sólo expresa los genes que son necesarios para sus funciones específicas. La transcripción sólo se produce cuando un gen está “encendido”. 10. Describa los elementos del operón. Un Operón es grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por los mismos elementos de control (promotor y operador) y genes reguladores. Los principales elementos que constituyen un operón son los siguientes: 1. Los genes estructurales: llevan información para polipéptidos. Se trata de los genes cuya expresión está regulada. Los operones bacterianos suelen contener varios genes estructurales, son poligénicos o policistrónicos. Hay algunos operones bacterianos que tienen un sólo gen estructural. Los operones eucarióticos suelen contener un sólo gen estructural siendo monocistrónicos. 2. El promotor (P): Son secuencias de ADN que dirigen a las ARN polimerasas hacia determinados sitios donde comienza la transcripción. Hay muchos tipos de promotores. Cuando se observan esos promotores en procariotas se observan que hay determinadas secuencias consenso. Hay 40pb en las que hay dos regiones consenso la caja TATA o Pribnow que está en la región -10 y que tiene la siguiente secuencia TATAAT. La otra región consenso está en la zona -35 y es TTGACA. La secuencia consenso no indica que siempre aparezcan esas bases pero cuanto más parecido sea más fuerte será el promotor y más se expresará la proteína. 3. El operador (O): se trata de otro elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la proteína reguladora. El operador se sitúa entre la región promotora y los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la letra O. 4. El gen regulador (i): secuencia de ADN que codifica la proteína reguladora que reconoce la secuencia de la región del operador. El gen regulador está cerca de los genes estructurales del operón pero no está inmediatamente al lado. Abreviadamente se le denomina gen i. 5. Proteína reguladora : proteína codificada por el gen regulador. Está proteína se une a la región del operador. 6. Inductor: sustrato o compuesto cuya presencia induce la expresión de los genes.

11. Elabore del proceso de transcripción.

12. Describa la etapa pos-transcripcional a nivel de los eucariota. Las moléculas de ARN después de la transcripción atraviesan por modificación covalente, adición y remoción de nucleótidos y empalme. Modificaciones Covalentes: En el ARN-m: se modifica sus terminales 5’ Y 3’ para incrementar su estabilidad y hacerlo mejores sustratos para la translación. El ARNm tiene en su terminal 5’ una estructura capsular 7- metilguanosina, que permite que se de la translación y proteja a esta terminal de la 5’→3’ exonucleasa, que es una nucleasa que hidroliza nucleótido cuando esta presente en la parte terminal de esta molécula; y en su terminal 3’ una cola poli (A), que protege a esta terminal de la 3’→5’ endonucleasa, que es una nucleasa que corta los enlaces internos de ADN y ARN, esta cola poli (A) no necesariamente determina que una molécula de ARN sea transportada al citoplasma, ya que no todas las moléculas de ARN citoplasmático tienen en su terminal 3’ la cola poli (A). Los extremos 5’ se modifican antes que los precursores de ARNm sean sintetizados por completo, la terminal 5’ es un residuo de nucleosido trifosfato (por lo regular una purina) que fue el primer nucleotido que se incorporo por la ARN polimerasa. La modificación de esta terminal se inicia cuando el grupo fosfato terminal es removido por la actividad de una fosfohidrolasa, al removerse el grupo fosfato de la terminal 5’ esta queda como difosfato que reacciona como el fósforo α de una molécula de GTP para formar un enlace 5’-5’, esta reacción es catalizada por la enzima guanilil transferasa

resultando una estructura denominada casquete que será después modificada por metilacion, este casquete convierte también los precursores de ARNm en sustratos para otras enzimas procesadoras en el núcleo como las que catalizan el empalme. En el ARNm maduro el casquete sirve como sitio de unión para los ribosomas durante la síntesis de proteínas. Los precursores del ARNm también son modificados en su terminal 3’, después de que el ARN es recién sintetizado se rompe por una endonucleasa cerca del sitio especifico cuya secuencia es AAUAAA al cual se le llama señal de poliadenilacion; esta ruptura se efectúa alrededor de 10-20 nucleotidos. La terminal 3’ recién generada de la molécula sirve como cebador para la adición de múltiples residuos de adenosina en una reacción catalizada por la poli A polimerasa, la cual requiere de ATP, a esta reacción se pueden adicionar mas de 250 nucleótidos para formar una extensión de poliadenilato que se conoce como cola poli A que al final se asocia firmemente con una proteína (complejo ARN- proteína). En el ARNt: sirve como molécula adaptadora para la translación del ARNm en las secuencias de la proteínas. Este ARNt tienen muchas modificaciones en sus bases A,U,G y C que sufren metilaciones en el núcleo. Las modificaciones posteriores del ARNt incluye alquilaciones y la unión de la terminal característica CCA a la terminal 3’ por la enzima nucleotidil transferasa. El hidroxilo (OH) en la terminal 3’ de la A ribosa es donde se une el aminoácido especifico que será polimerizado en la síntesis de proteínas, esto se da en el citoplasma, debido a que las terminales se recambian mas rápidamente que las moléculas de ARNt. Los nucleótidos se pueden remover de la parte media de una trascripción inicial de ARNm, en el proceso que se conoce como empalme, que se puede efectuar en algunos precursores de ARNt y ARNm. 13. Mencione las diferencias del proceso de transcripción entre organismos procariotas y eucariotas. PROCARIOTAS 1.Los ARNm son sintetizados en el núcleo en contacto directo con el citosol y son utilizados inmediatamente para la translación.

EUCARIOTAS El ARNm es producido en el núcleo y deberá ser transportado al citosol para la translación.

2.- Existe solo una ARN polimeras

Existe tres tipos de ARN polimerasa (I, II y III). ARNm: Son monocistronicos

3.-los ARNm son policistronicos

4.- Trascripción y translación se dan simultáneamente

La trascripción y la translación son dos procesos separados.

5.-Se da el proceso de posttrascripción.

No se lleva a cabo el proceso de posttrascripción. La unión entre la ARN polimerasa al promotor esta mediada por una proteína denominada factor de iniciación.

6.-En la iniciación la ARN polimerasa se une directamente a la secuencia promotor.

14. Diga qué es el código genético. El Código Genético es una secuencia de nucleótidos ordenados en tripletes o codones, cada uno de los cuales codifica uno de los veinte (20) aminoácidos necesarios para formar cualquier proteína. 15. Diga las propiedades y características del código genético. Ejemplifique. Propiedades: 

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El ARN mensajero (ARNm), modelo de la síntesis proteínica, está formado por un grupo de nucleótidos. Cada nucleótido contiene una de las cuatro bases nitrogenadas: uracilo ( U ), citosina ( C ), adenina (A ) y guanina ( G ). Su orden en la cadena de ARNm especifica el orden en que se añaden los aminoácidos mientras se construye una proteína; tres nucleótidos especifican un aminoácido. El Código Genético es degenerado, esto quiere decir que un aminoácido puede ser codificado por más de un codón. Los aminoácidos serina, arginina y leucina están codificados por seis codones cada uno. En cambio, el triptófano y la metionina están codificado por un único triplete. En ocasiones sólo los dos primeros nucleótidos codifican un aminoácido dado, de modo que el tercer nucleótido no es determinante, siendo este hecho la causa más importante de la degeneración.

Caracteristicas:  

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El Código Genético no contiene ambigüedades, es decir es específico, un codón puede codificar solamente un aminoácido. El Código Genético es casi universal, o sea que un codón determinado específica el mismo aminoácido en los sintetizadores de proteínas de todos los organismos desde los virus hasta el hombre, a excepción de algunos codones en las mitocondrias. El Código Genético no tiene coma, se lee comenzando en un punto fijo sin traslaparse, tres nucleótidos a la vez, hasta llegar a un código de terminación específica que señala el final del mensaje.

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El código genético no es traslapante porque:  Sí así fuera, los nucleótidos serían compartidos (formando parte de dos o tres tripletes).  La secuencia de tripéptidos en las proteínas serían limitadas.  Tendría como consecuencia la afectación de los dos aminoácidos adyacentes. Durante la traducción diversas moléculas adaptadoras tendrían que sobreponerse sobre los nucleótidos complicando y restando eficiencia al proceso. La lectura del Código Genético sólo tiene sentido en una dirección