Del ADN a las proteínas

Question 1

Gen

Answer 1

Secuencia genómica (ADN o ARN) que codifican uno o más productos funcionales(ARN o proteínas)

Question 2

Genoma y genes en procariotas

Answer 2

Genoma: un solo cromosoma circular
Genes: continuos(toda la información contenida en cada gen se traduce en la formación de proteínas ya que no hay intrones), poco ADN silencioso(que no se transmite), a partir de una secuencia se pueden fabricar uno o dos productos distintos si varía el punto de inicio de la lectura(genes solapados) y muchas bacterias contienen plásmidos(moléculas de ADN mas pequeñas que el cromosoma y con capacidad para replicarse independientemente de el)

Question 3

Genoma y genes en eucariotas

Answer 3

ADN en el núcleo(genoma nuclear) y en los cloroplastos y mitocondrias(moléculas pequeñas circulares de ADN que carecen de histonas y forman un sistema genético propio con plena capacidad para realizar la replicación del ADN, transcripción y síntesis proteica, normalmente codificadas por ADN nuclear)
Genoma: mayor cantidad de ADN, presencia de ADN repetitivo que no codifican proteínas (instrucciones para la regulación de la actividad génica), genes fragmentados en intrones(se transcriben pero no se traducen) y exones (se transcriben y se traducen) y el ADN está asociado con proteínas(histonas) para formar los cromosomas.

Question 4

ADN polimerasas

Answer 4

Enzimas responsables de la síntesis de las cadenas hijas. En eucariotas son 5 α β γ δ ε y en procariotas 3 I II III.
Son incapaces de desenrollar el ADN a medida que lo van copiando, poseen actividad polimerasa 5’-3’ elongando la cadena de nucleótidos mediante la adición de nucleótidos en su extremo 3’OH(enlace fosfodiéster) , poseen actividad exonucleasa 3’_5’ permitiéndoles retroceder si se incorpora un nucleótido erróneo escindiendolo y reparando el error(la ADN pol también posee actividad exonucleasa 5’_3’) y no pueden iniciar la síntesis de una nueva cadena de ADN, sin un extremo 3’OH cebador

Question 5

ARN primasas

Answer 5

ARN polimerasa-ADN dirigida
Sintetiza pequeñas cadenas cortas de ARN usando como molde la cadena de ADN y partiendo de ribonucleótidos trifosfato. Estas cadenas son los cebadores que proporcionan los extremos 3’OH libres que necesitan la ADN polimerasa para comenzar a sintetizar

Question 6

Nucleasas

Answer 6

Enzimas que introducen cortes en las cadenas de ADN, rompiendo los enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos.
Exonucleasas: eliminan nucleótidos de los extremos
Endonucleasas: si realizan cortes en el interior de la cadena

Question 7

Helicasas

Answer 7

Inducen el desenrollamiento y separación de las dos cadenas de ADN complementarias en el origen de la replicación(rompen los puentes de hidrógeno entre las dos cadenas). Trabajan dos helicasas simultáneamente desenrollando las cadenas de ADN en sentidos opuestos, formandose la burbuja de replicación(con dos horquillas de replicación)

Question 8

Topoisomerasas

Answer 8

Eliminan las tensiones de superenrollamiento generadas en la doble hélice a medida que las horquillas de replicación avanzan. Cortan las cadenas para que una vez se han eliminado las tensiones volver a empalmarlas mediante enlaces fosfodiéster(girasa)

Question 9

ADN ligasas

Answer 9

Catalizan la formación de un enlace fosfodiéster entre el grupo 5’ fosfato de un nucleótido de una cadena y el 3’OH de la desoxirribosa del nucleótido de una cadena contiguo. Sellan cadenas de ADN

Question 10

Proteínas ssb

Answer 10

Estabilizan al ADN monocatenario uniendose a las cadenas separadas por la helicasa impidiendo que vuelvan a juntarse

Question 11

Replicación semiconservativa

Answer 11

La molécula de ADN se divide en dos cadenas y cada una dirige la síntesis de su complementaria, apareciendo dos moléculas de ADN idénticas con una hebra nueva y otra vieja

Question 12

replicación bidireccional

Answer 12

en el origen de la replicación se abre la doble hélice y se genera una burbuja de replicación. La separación de las dos cadenas avanza progresivamente en sentidos opuestos a partir del origen de la replicación

Question 13

replicación semidiscontinua

Answer 13

se produce debido al apareamiento antiparalelo de las dos cadenas de ADN y a la actividad 5´-3´. En cada horquilla de replicación una cadena se sintetiza de manera continua(la que copia la cadena 3´-5´, comienza con un cebador de ARN y se sintetiza de manera continua siguiendo el avance de la horquilla de replicación) y otra cadena se sintetiza de manera discontinua(la que copia la cadena 5´-3´, se sintetiza en sentido contrario al avance de la horquilla de replicación haciendolo de manera discontinua con fragmentos cortos de ADN denominados fragmentos de okazaki cuya síntesis comienza a partir de pequeños fragmentos de ARN cebadores)

Question 14

replicación ADN

iniciación

Answer 14

• desenrollamiento y apertura de la doble hélice
• origen de replicación donde abundan A y T (está determinada por el genoma)
• las helicasas rompen los puentes de hidrógeno, provocando la apertura de la doble hélice y tensiones que provocarían mayor enrollamiento que es evitado por las girasas y otras topoisomerasas(rompen la doble hélice y la sueldan en esos puntos)
• las proteínas ssb se unen impidiendo que se vuelvan a enrollar

Question 15

replicación ADN

elongación

Answer 15

la ADN pol se une a las cadenas moldes recién separadas
* cadena adelantada: interviene la ARN primasa sintetizando una pequeña molécula de ARN cebador y ADN III que cataliza su síntesis continua en sentido 5´-3´ mediante la adición de nucleótidos a partir del extremo 3´OH del cebador
* cadena atrasada: ARN primasa sintetiza el ARN cebador, la ADN polimerasa III cataliza la síntesis en sentido 5´-3´de un corto fragmento de ADN mediante la adición de nucleótidos a partir del extremo 3´OH del cebador. Estos cortos fragmentos de ADN son los fragmentos de okazaki. La ADN pol I gracias a sus dos actividades exonucleasa 3´-5´y polimerasa
5´-3´degrada el fragmento de ARN y alarga la cadena rellenando los huecos dejados al destruir el ARN sustituyendo el ARN cebador por ADN. Posteriormente la ADN ligasa consumiendo ATP realiza un enlace fosfodiéster uniendo los dos extremos dando una molécula completa

Question 16

replicación ADN

terminación procariotas

Answer 16

solo tiene un origen de replicación por lo que las dos horquillas se encuentran en el lugar del cromosoma diametralmente opuesto al origen de replicación. Las cadenas adelantadas se detienen al encontrarse con el último fragmento de okazaki. El cebador es eliminado por la ADN polimerasa I y su hueco es sellado por la ADN ligasa, liberándose dos moléculas de ADN hijas completas

Question 17

replicación ADN

célula eucariota

Answer 17

en los telómeros la cadena adelantada se sintetiza completamente mientras que en la retrasada cuando la exonucleasa 5´-3´elimina el cebador del último fragmento de okazaki del extremo 5´queda incompleta porque ninguna ADN pol I puede rellenar el hueco dejado
* en los eucariotas unicelulares y en las células embrionarias pluricelulares existe una enzima, la telomerasa que es capaz de reparar los extremos 5´incompletos, mientras que en las células somáticas diferenciadas la actividad de esta enzima se inactiva, haciendo que sus telomeros se vayan acortando a medida que se dividen hasta que su información genética resulta afectada con el consiguiente deterioro y muerte celular

Question 18

replicación ADN

corrección de errores

Answer 18

• la ADN polimerasa con su actividad exonucleasa 3 ́→5 ́ chequean el nucleótido recién introducido y, si es erróneo, retroceden para eliminarlo y poner en su lugar el correcto.
• Tras la replicación actúan otros mecanismos de reparación: endonucleasas, detectan los errores y cortan la cadena que contiene el error, ADN polimerasa I, sintetiza el fragmento correspondiente al segmento eliminado y ADN ligasa, unen el segmento reparado al resto de la cadena.

algunas veces hay errores : origen de las mutaciones.

Question 19

replicación ADN

en eucariotas

Answer 19

• lugar en el núcleo.
• ADN está asociado a histonas. La cadena adelantada y su molde se quedan con las histonas antiguas, mientras que la cadena retrasada y su molde se unen a nuevas histonas sintetizadas en el citoplasma.
• se dan muchos orígenes de replicación, hay unas 100 burbujas de replicación (replicón =cada fragmento que se va replicando) de distribución irregular, que se activan de forma coordinada.
• fragmentos de Okazaki más pequeños
• hay 5 ADN polimerasas (α, β, γ, δ y ε).
• los extremos 5 ́de las cadenas retrasadas quedan incompletos, al no poderse sustituir su
  ARN cebador por ADN.

Question 20

replicación ADN

procariotas

Answer 20

• tiene lugar en el citoplasma
• solo un origen de replicación
• hay 3 ADN polimerasas (I, II, III),
• fragmentos de Okazaki más grandes

Question 21

transcripción

Answer 21

proceso mediante el cual la secuencia de bases de un gen se utiliza como molde para la síntesis de una molécula de ARN. La cadena de ADN que se transcribe es el ADN molde: de las dos cadenas de nucleótidos que forman el gen, sólo una (la denominada molde) se transcribe, mientras que la otra (llamada codificante) no lo hace.

Question 22

replicación del adn

Answer 22

proceso por el cual, a partir de una molécula de ADN progenitora, se sintetizan dos nuevas moléculas de ADN hijas de secuencia idéntica a la del ADN original.

Question 23

transcripción

iniciación

Answer 23

• ARN polimerasa reconoce y se une a una región específica del gen, el promotor (el promotor señala dónde debe empezar la síntesis y cuál de las dos cadenas de ADN se usa como molde).
• Al unirse la ARN polimerasa, la doble hélice de ADN se abre y se forma la burbuja de transcripción.
• queda expuesta la secuencia de bases del ADN y se pueden incorporar los ribonucleótidos que se van a unir para constituir el ARN.

Question 24

transcripción

elongación

Answer 24

• adición de sucesivos ribonucleótidos para formar el ARN.
• ARN polimerasa avanza a lo largo de la cadena de ADN en sentido 3’→5’ y la síntesis de ARN es 5’→3’.

Question 25

transcripción

terminación

Answer 25

• La ARN polimerasa reconoce en el ADN unas señales de terminación: la ARN polimerasa y el ARN transcrito se separan y el bucle de ADN se cierra.

Question 26

transcripción

en eucariotas

Answer 26

• transcripción y traducción son procesos independientes en el tiempo y el espacio (transcripción en el núcleo, traducción en el citoplasma)
• en eucariotas hay tres ARN polimerasa: I (formación de ARNr); II (síntesis de un ARN heterogéneo nuclear, ARNhn, que tras su procesamiento da lugar a los ARNm); III (ARNt y un ARNr pequeño).
• se añade en el extremo 5 ́ una caperuza (cap) de 7-metilGuanosina trifosfato, que lo protege de la degradación y sirve al ribosoma de señal de reconocimiento para iniciar la síntesis de proteínas. Al finalizar la transcripción, una enzima añade en el extremo final 3 ́una secuencia formada por unos 150-200 ribonucleótidos de Adenina llamada cola poli-A.

Question 27

transcripción

en procariotas

Answer 27

• transcripción y traducción son procesos acoplados (según se transcribe y se separa del molde es traducido por los ribosomas).
• hay una ARN polimerasa,

Question 28

maduración postranscripcional

en procariotas

Answer 28

• El ARN-m no necesita maduración, puede ser traducido directamente.
• cuando se transcribe el ADN que codifica los ARNt y ARNr se forma una larga molécula que contiene numerosas secuencias del ARNt o del ARNr, esta molécula llamada transcrito primario sufre un proceso de corte para dar los distintos ARNt y ARNr.

Question 29

maduración postranscripcional

eucariotas

Answer 29

• genes son discontinuos, dando lugar a un ARNhn que consta de varios intrones (secuencias no codificantes) y varios exones (secuencias codificantes) intercalados unos con otros.
• maduración: eliminación de los intrones y la unión de los exones mediante un mecanismo que se conoce como splicing (corte y empalme) en el que interviene la ribonucleoproteína pequeña nuclear (RNPpn).

El ARNr y ARNt también se modifican

(al ARNt se añade en 3’ CCA y se modifican las bases)

Question 30

retrotranscripción

Answer 30

• proceso mediante el cual una cadena de ADN bicatenario se sintetiza a partir de un ARN monocatenario.
• actividad mediada por la enzima transcriptasa inversa o retrotranscriptasa, presente en un grupo de virus de ARN monocatenario denominados retrovirus.
• Cuando el virus entra en la célula realiza la transcripción inversa de ARN a ADNc (complementario) bicatenario, por acción de la transcriptasa inversa. Este ADN bicatenario lo puede insertar en el ADN celular para que se replique y transcriba con él.

Question 31

características

código genético

Answer 31

1. El código es casi universal, aunque existen pequeñas variaciones en mitocondrias, cloroplastos y bacterias.
2. No es solapado: una base nunca pertenece a dos codones.
3. Los tripletes de un gen se colocan unos a continuación de otros sin separación.
4. No todos los tripletes tienen sentido: hay tres tripletes que finalizan el mensaje y son UAG, UAA, UGA.
5. Hay un triplete iniciador del mensaje: AUG, que corresponde a la metionina (eucariotas) o formilmetionina (procariotas).
6. Es redundante o degenerado, es decir, varios tripletes codifican un
   aminoácido (suelen diferir solo en la base del extremo 3 ́).

Question 32

traducción

Answer 32

• síntesis de proteínas mediante la unión de aminoácidos siguiendo el orden establecido por la secuencia de nucleótidos de ARNm.
• Tiene lugar en los ribosomas y requiere aminoácidos, un ARNm, ARNt, enzimas y energía, que es aportada por nucleótidos trifosfato.

Question 33

ribosomas

Answer 33

• orgánulos citoplasmáticosformados por una subunidad grande y otra pequeña. El ARNm se une a la unidad pequeña mientras que los ARNt transportando los aminoácidos lo hacen a la subunidad grande.
• En esta subunidad grande existen tres sitios de unión de los ARNt: el sitio P (peptidil), donde se sitúa un ARNt unido a la cadena polipeptídica que se está formando, el sitio A (aminoacil), donde entran los ARNt con los aminoácidos que se van a unir a la cadena proteica y el sitio E, donde se sitúa el ARNt que ha liberado su aminoácido y va a salir del ribosoma.

Question 34

traducción

activación de los aminoácidos

Answer 34

• Los aminoácidos necesarios para la síntesis proteicas están en el citoplasma y son transportados hasta los ribosomas por los ARNt.
• Los ARNt tienen forma de trébol, en su brazo central presentan el anticodon compuesto por tres bases nitrogenadas complementarias con las de uno de los codones del ARNm y en su extremo 3 ́se unirá el aminoácido que corresponde al codon que reconoce ese ARNt(como hay varios codones para cada aminoácido, existen varios ARNt por aminoácido).
• activación: unión de un aminoácido con el ARNt que le corresponde.
• Ocurre en el citoplasma y se necesita un aminoácido, la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa (existe al menos una por cada aminoácido) y energía aportada por el ATP
• tras la reacción se forma un complejo denominado aminoacil-ARNt y se liberan AMP, fosforo inorgánico (PPi) y la enzima, que podrá ser utilizada nuevamente.
• La unión del aminoácido y su ARNt se realiza entre el grupo
  carboxilo del aminoácido y el grupo -OH del extremo 3 ́del ARNt.

Question 35

traducción

inicio de la síntesis

Answer 35

• La subunidad pequeña del ribosoma se une al cap situado en el extremo 5’ del ARNm y lo recorre hasta que el codon iniciador, AUG, se sitúa en su sitio P.
• se une el primer aminoacil-ARNt llevando el aminoácido metionina (en eucariotas) o formil-metionina (en procariotas), que será el primer aminoácido en todas las proteínas, aunque después puede ser eliminado.
• A la subunidad pequeña del ribosoma, al ARNm y al primer aminoacil-ARNt se une la subunidad grande del ribosoma con lo que queda completo el complejo de iniciación. El GTP aporta la energía para el ensamblaje.
• ARNt iniciador está en el sitio P y el sitio A está disponible para que un nuevo ARNt incorpore el aminoácido siguiente.

Question 36

elongación de la cadena

Answer 36

• alargamiento de la cadena proteica, para ello la secuencia de nucleótidos del ARNm se va leyendo en sentido 5 ́→3 ́ y los aminoácidos que forman la proteína se van uniendo desde el extremo amino terminal hasta el extremo carboxilo terminal.
• se inicia cuando en A se sitúa un aminoacil-ARNt cuyo anticodon sea complementario del codon que hay a continuación del AUG.
• el aminoácido que tiene el ARNt situado en P (metionina o formil metionina) se une por enlace peptídico al nuevo aminoácido. La formación de este enlace está catalizada por la peptidiltransferasa, esta enzima es una secuencia de ARNr que forma la subunidad grande del ribosoma, se trata, por tanto, de una ribozima.
• el ARNt del sitio P queda sin aminoácido y el situado en el sitio A está unido al dipéptido formado.
• se produce la translocación del ribosoma, para lo que se necesitan unas proteínas llamadas factores de elongación y la energía aportada por el GTP.
• El ribosoma se desplaza tres bases a lo largo del ARNm en sentido
  5 ́→3 ́, el primer ARNt abandona el ribosoma por el sitio E, y el peptidil-ARNt pasa a ocupar el sitio P, quedando libre el sitio A para la incorporación de un nuevo aminoacil-ARNt.
• Este proceso de alargamiento de la cadena proteica puede continuar, repitiéndose el ciclo, tantas veces como aminoácidos tenga la proteína.

Question 37

traducción

terminación de la cadena

Answer 37

• el ribosoma llega a un codon de terminación (UAA, UAG, UGA).
• No se incorpora ningún aminoacil-ARNt y una proteína denominada factor de liberación ocupan el sitio A, provocando la liberación de la cadena polipeptídica, la separación del ARNm del ribosoma y la disociación de éste en sus dos subunidades.
• Un mismo ARNm puede ser leído por varios ribosomas a la vez, formando un polisoma.
• La estructura secundaria y terciaria de la proteína va surgiendo de forma espontánea según se va sintetizando.
• Si la proteína tiene estructura cuaternaria, puede ser que las cadenas o subunidades procedan del mismo o de diferentes genes, según sean iguales o distintas entre sí.

Question 38

traducción

procariotas

Answer 38

• El primer aminoácido es formil-metionina
• Transcripción y traducción son simultáneos al no tener que madurar el ARNm y al sintetizarse en el citoplasma, antes de terminar la transcripción se inicia la traducción.
• Los ARN-m de procariotas suelen ser policistrónicos: varias cadenas polipeptídicas distintas son traducidas a partir de una misma molécula de ARNm, los ribosomas reconocen los codones de terminación, pero pueden pasar por encima de ellos e iniciar otra cadena peptídica en otro AUG siguiente.
• Los factores son distintos y también los ribosomas.

Question 39

traducción

eucariotas

Answer 39

• El primer aminoácido es metionina
• los ARNm son monocistrónicos (sólo dan una cadena peptídica)
• Los factores son distintos y también los ribosomas.

Question 40

regulación de la expresión génica

Answer 40

los genes no se expresan simultáneamente, debido a que las células regulan la expresión de su genoma(conjunto de toda la información genética de una célula.)
* a nivel de la transcripción controlando qué genes se transcriben en cada momento.
* a nivel de la traducción.