INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD ALTAMIRANO.
UNIDAD: 6
MATERIA: BIOLOGIA MOLECULAR.
ALUMNO: PEDRO AVILÉS FRANCISCO.
PROF: FRANCISCO JAVIER PUCHE ACOSTA.
LIC: BIOLOGIA.
SEMESTRE: VI.
INTRODUCION:
La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cual
se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la
secuencia de proteína utilizando diversos ARN como
intermediarios. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son
copiadas a ARN mediante
una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la secuencia del ADN.
De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del
ARN mensajero.
OBJETIVOS:
Conocer el ARN como molécula en el funcionamiento de los
seres vivos y su importancia.
METODOLOGIA:
Para la
realización de esta unidad 6 tuvimos que comprender los temas a través de
libros que encontramos en la biblioteca para tener claro los puntos de esta
unidad aportare
el contenido más importante de cada uno de ellos al igual que a cada tema de lo
que incluiré una cita bibliográfica al final de su desarrollo y por lo cual
hare una conclusión de todos los temas
desarrollados de dicha unidad.
6.1
ORGANISMOS PROCARIÓTICOS
La formación de una cadena de ARNm por una secuencia particular de ADN se denomina transcripción. Antes de que termine la transcripción, el ARNm comienza a desprenderse del ADN.
6.1.1 ETAPAS DE SÍNTESIS DEL ARN.
La
iniciación se produce mediante la unión de la ARN polimerasa (Holoenzima) al
ADN de doble cadena. Para que la cadena molde esté disponible para el
apareamiento de bases con los ribonucleótidos, las dos cadenas de ADN deben
separarse. El desenrollamiento es local y se produce cuando la Holoenzima
contacta con la TATA Box. Una vez que el complejo promotor se encuentra
abierto, la ARN polimerasa. Comienza la síntesis. La fase de iniciación no se
completa hasta que se hallan polimerizado los primeros seis ribonucleótidos.
ELONGACIÓN DE LA CADENA
Después
que se han colocado los primeros seis ribonucleótidos, la ARN polimerasa sufre
un cambio en su conformación, perdiendo la sub unidad delta. Se continúa la
síntesis en el estado de Core. El Core se mueve a lo largo del ADN colocando
los ribonucleótidos complementarios a la cadena de ADN molde, abriendo la
hélice a medida que se desplaza. Los ribonucleótidos se unen al extremo 3’ de
la cadena de ARN en crecimiento.
TERMINACIÓN
La terminación ocurre en una secuencia determinada del ADN, denominada Secuencia Terminadora. En este punto, la enzima deja de añadir los ribonucleótidos a la cadena de ARN en crecimiento, liberando el producto terminado y disociándose del ADN.
6.2 ORGANISMOS EUCARIÓTICOS:
La maquinaria transcripcional de eucariontes
es lejos más complejo que en procariontes.
Una importante consideración es que en eucariontes superiores solamente
una pequeña proporción del genoma es expresada a ARN (cerca de 10% como máximo). Una considerable proporción del genoma de
eucariontes existe permanentemente como
cromatina (ADN cromosomal) altamente condensada y es transcripcionalmente inerte.
Adicionalmente, hay proteínas
accesorias específicas llamadas FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN y son requeridos para una transcripción
eficiente de todos los genes de eucariontes.
EL NÚCLEO DE EUCARIONTES CONTIENE TRES TIPOS
DE ARN POLIMERASAS:
ARN
polimerasa I (localizada en el nucléolo)
transcribe los genes de ARN ribosomal.
El transcrito primario producido
corresponde a un pre-rARN que posteriormente sufre algunas modificaciones para
transformarse en una rARN maduro.
ARN polimerasa II (se encuentra en el nucleoplasma) transcribe
los genes que codifican para proteína y el transcrito primario corresponde a
un ARN nuclear heterogéneo (hnARN),
que son los precursores del ARN mensajeros citoplasmático.
ARN
polimerasa III (nucleoplasmática) transcribe el rARN 5S (ARN ribosomico) y los
tARNs (ARN de transferencia).
6.2.1
ETAPAS DE SÍNTESIS DEL ARN.
INICIACIÓN:
Una ARN-polimerasa comienza la síntesis del
precursor del ARN a partir de unas señales de iniciación "secuencias de
consenso " que se encuentran en el ADN.
ALARGAMIENTO:
La
síntesis de la cadena continúa en dirección 5'-3'. Después de 30 nucleótidos se
le añade al ARN una cabeza (caperuza o líder) de metil-GTP en el extremo 5'.
Esta cabeza parece tener una función protectora para que las enzimas
exonucleasas que destruyen los ARN no lo ataquen. Una vez que esto ha ocurrido,
continúa la síntesis del ARN en dirección 5-3´
FINALIZACIÓN:
Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región terminadora del gen, finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poli A-polimerasa añade una serie de nucleótidos con adenina, la cola poli A, y el ARN, llamado ahora ARNm precursor, se libera.
MADURACIÓN:
El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la información que contiene sea traducida y se sintetice la correspondiente molécula proteica. En el proceso de maduración un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones y las ARN-ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro.
El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la información que contiene sea traducida y se sintetice la correspondiente molécula proteica. En el proceso de maduración un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones y las ARN-ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro.
6.2.2 MODIFICACIONES
POSTRANSCRIPCIONALES DEL RNA MENSAJERO.
Los productos inmediatos de la transcripción se denominan transcritos primarios y no son necesariamente funcionales; muchos de ellos son específicamente alterados en varias formas como son:
Los productos inmediatos de la transcripción se denominan transcritos primarios y no son necesariamente funcionales; muchos de ellos son específicamente alterados en varias formas como son:
1.
Remover segmentos exo o endonucleotidicos.
2.
Adición de secuencias nucleotidicas en
cualquiera de los dos extremos (5´ ó 3´).
3.
Modificación de
nucleótidos específicos.
Estas modificaciones no son iguales para todos los tipos de ARN, cada uno tien sus propias particularidades:
En los procariontes, la mayoría de los transcritos primarios son funcionales inmediatamente después, e incluso durante su síntesis. Es decir estos mARN participan en la traducción, sin modificación alguna. De hecho, en estos organismos, los ribosomas usualmente comienzan la traducción en la cadena naciente del mensajero.
En los eucariontes por el contario, el mARN es producido en el núcleo y su traducción ocurre en el citoplasma. En el nucleoplasma, durante el camino al citoplasma, los mARN sufren alteraciones en su estructura. A estos cambios se les denomina modificaciones postranscripcionales.
Los mARNs eucariontes maduros, poseen una capucha que es agregada enzimáticamente y que consiste de un residuo de 7-metilguanosina unido en el extremo inicial (5´) por un enlacetrifosfato (5´-5´):
La estructura de la capucha de los mARNs eucariontes se puede encontrar en tres formas:
0: no tiene modificaciones (forma predominante en
organismos eucariontes unicelulares).
1: el nucleótido líder está 02´metilado (forma predominante en organismos multicelulares).
2: los dos primeros nucleótidos están 02´metilados.
1: el nucleótido líder está 02´metilado (forma predominante en organismos multicelulares).
2: los dos primeros nucleótidos están 02´metilados.
La capucha es unida por una guanililtransferasa específica,
después de » 20 nucleósidos, define el sitio de inicio de la
traducción. Si el nucleósido líder es adenosina (generalmente es una
purina), puede estar también metilada en posición N6.
Los mARNs eucariontes a diferencia de los procariontes, son siempre monocistrónicos, esto quiere decir que contienen información únicamente para un gen, a diferencia de los operonesprocariontes. La señal de terminación de la transcripción el los eucariontes, no se ha determinado con precisión, esto se debe a que el proceso es impreciso i.e. los transcritos primarios de los genes estructurales tienen secuencias 3´ heterogéneas. A pesar de lo anterior, los ARNs maduros presentan secuencias 3´ definidas, casi todos ellos terminan en colas de poli A de 20 a 50 nucleótidos, que no son necesarios para la transcripción in vitro. Las colas de poliA, se unen a la proteína de unión al poli(A) (PABP), lo que genera una ribonucleoproteína. PABP protege almARN; la presencia de esta proteína reduce la velocidad de degradación del mARN.
Los mARNs eucariontes a diferencia de los procariontes, son siempre monocistrónicos, esto quiere decir que contienen información únicamente para un gen, a diferencia de los operonesprocariontes. La señal de terminación de la transcripción el los eucariontes, no se ha determinado con precisión, esto se debe a que el proceso es impreciso i.e. los transcritos primarios de los genes estructurales tienen secuencias 3´ heterogéneas. A pesar de lo anterior, los ARNs maduros presentan secuencias 3´ definidas, casi todos ellos terminan en colas de poli A de 20 a 50 nucleótidos, que no son necesarios para la transcripción in vitro. Las colas de poliA, se unen a la proteína de unión al poli(A) (PABP), lo que genera una ribonucleoproteína. PABP protege almARN; la presencia de esta proteína reduce la velocidad de degradación del mARN.
La mutación de la cola poliA de un transcrito presenta
una vida media (t1/2) menor a 30 min en el
citoplasma, por el contrario, el mismo transcrito con su cola de poliA tiene
una t1/2 que varía de horas a días. Esta cola de poliA, es
agregada al transcrito primario en dos reacciones.
1.- el transcrito es cortado en una
posición entre 15 a 25 nucleótidos pasando una secuencia conservada AAUAAA, que
al mutarse, inhibe el corte y la poliadenilación.
2.- la cola de poliA se genera a partir de ATP, gracias a la catálisis de la poli(A)polimerasa
La mayor diferencia entre los genes estructurales eucariontes y procariontes es que la secuencias de la mayoría de los genes eucariontes, combinan secuencias de expresión con secuencias de no expresión. Los transcritos primarios son muy heterogéneos en longitud (desde » 2000 hasta más de 20,000 nucleótidos) y son mucho más largos de lo que se esperaría para el tamaño de las proteínas que producen.
En 1977 Phillip Sharp y Richard Roberts,
describieron independientemente que los pre-mARNs son procesados por
la escisión de secuencias internas. Los pre-mARNs contienen
típicamente ocho secuencias no codificantes o intrones que
agregan una longitud que varia entre 4 y 10 veces la longitud de las secuencias codificantes o exones.
Para dar una idea de eldescubrimiento de estos investigadores, se presenta
la siguiente Figura en donde se representa a la proteína ovoalbumina de
pollo, que por cierto es la proteína más abundante en la clara de huevo.
Los números arábigos representan la posición de los exones (1-7). Los números romanos representan las secuencias complementarios en el mARN i.e. los intrones
La longitud de los intrones en los vertebrados varía entre » 65 a » 200,000 nucleótidos con periodicidad no obvia. La formación del mARN eucarionte comienza con la transcripción del gen estructural completo (incluyendo los intrones) formando el pre-mARN, después viene la agregación de la capucha y la cola de poliA, posteriormente, se cortan los intrones y se pegan losexones, dando origen al mARN maduro. Este proceso de edición (splicing en inglés), se hace con mucha precisión, pues si se deja o corta una base de más, la proteína producida, puede no ser funcional; los exones nunca se mueven de lugar, tienen el mismo orden en el mARN maduro que en el gen.
Se muestra el gen de la proteína, posteriormente su copia en mARN y las modificaciones postranscripcioneals qe se llevan a cabo, agregar la capucha y la cola de poliA. Finalmente el corte de los intrones y el empalme de los exones.
Durante o poco tiempo después de la síntesis de los pre-MARNs de vertebrados, » 0.1% de los residuos de A, están metilados en posición N6. Estos m6As, tienden a ocurrir en secuenciaRRm6ACX, en donde X es raramente una G. La función de este proceso es desconocida, pero una gran cantidad de estos residuos forman parte del mARN maduro.
CONCLUSIONES:
En la unidad seis se
cumplió el objetivo de entender los temas que se trataron obteniendo la
información adecuada para que el alumno comprenda así el funcionamiento que
tiene el ADN en ARNm para
poder sintetizar las proteinas que hacen que todo ser vivo funcione
correctamente mediante la transcripción genética en los
organismos procarioticos y eucarioticos.
BIBLIOGRAFÍA:
http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/procesamiento%20rna%20mensajero.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Organismos_eucari%25C3%25B3ticos_sencillos
http://www.biologia.edu.ar/bacterias/micro1.htm
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso1998/accesit6/sintearn.html
http://www.elergonomista.com/biologia/sintesisarn.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Transcripci%25C3%25B3n_gen%25C3%25A9tica
http://www.elergonomista.com/biologia/transpro.html
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http://es.wikipedia.org/wiki/Transcripci%25C3%25B3n_gen%25C3%25A9tica
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