ADN

El ADN constituye los genes y contiene información para controlar la síntesis de enzimas y proteínas de una célula u organismo. Es capaz de autocopiarse con gran fidelidad, tiene un nivel bajo de mutación y está localizado en los cromosomas.

El Mecanismo de la Replicación

Inicio de la Replicación

La replicación comienza en ciertas zonas donde hay una secuencia de nucleótidos conocida como origen de la replicación.

Separación de las Cadenas

En ella intervienen unos enzimas, llamados helicasas, que abren así la doble hélice. Esta separación provoca superenrollamientos en las zonas vecinas, por lo que existen otros enzimas, las topoisomerasas, que rebajan la tensión.

Mantenimiento de la Separación de las Cadenas

Se mantienen abiertas gracias a la acción de unas proteínas, las SSB en procariotas y las RPA en eucariotas.

Formación de Nuevas Hebras

Catalizada por los enzimas ADN-polimerasas, que van añadiendo nucleótidos uno a uno. La zona donde tiene lugar la replicación se llama horquilla de replicación. El proceso de la replicación es bidireccional y siempre se produce en el sentido de la cadena de nucleótidos 5´-3´. Como la replicación solo ocurre en un sentido y las dos cadenas de ADN son antiparalelas, la otra cadena se forma de manera discontinua, se sintetizan mediante fragmentos de Okazaki.

Terminación

Hay otro enzima, la ADN-ligasa, que conecta los fragmentos de Okazaki recién formados con la cadena de ADN retardada en crecimiento.

Transcripción

Es el proceso por el cual se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen de ADN a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias pertenecientes al ARN mensajero. Con la información que se obtiene del ARN mensajero se puede sintetizar una cadena polipeptídica durante el proceso de la traducción. Se lleva a cabo en el interior del núcleo y para que se produzca es necesario una cadena de ADN que actúe como molde, los enzimas y los ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U. El enzima ARN-polimerasa une nucleótidos trifosfato en sentido 5´-3´ mediante enlaces fosfodiéster.

Fases

Iniciación

El enzima ARN-polimerasa tiene que reconocer una región del ADN, llamada centro promotor, a la que se asocia. Los centros promotores son señales con unas determinadas secuencias cortas de bases nitrogenadas. El enzima ARN-polimerasa cambia su configuración y desenrolla una vuelta de hélice del ADN, esto crea una burbuja de transcripción que permite que la secuencia de bases del ADN quede expuesta y se puedan incorporar los ribonucleótidos que se van a unir. Esta burbuja se forma en el inicio y durante la elongación se desplaza a lo largo del ADN, junto con la ARN-polimerasa. En los procariotas, las secuencias de estos centros promotores de concenso son TTGACA y TATAAT. En los eucariotas, el centro promotor más frecuente es el compartimento TATA. Se encuentra unos veinticinco nucleótidos antes de la iniciación. Para reconocer este compartimento, se requiere la unión al ADN de proteínas llamadas factores de inicio de la transcripción (TF).

Elongación

El enzima ARN-polimerasa lee el ADN en la dirección 3´-5´. El crecimiento del ARN y la adición de ribonucleótidos se realiza en sentido 5´-3´. Los ribonucleótidos se van añadiendo de acuerdo a las reglas de complementariedad. En los organismos eucariotas: se transcriben exones e intrones, una vez que se han unido los treinta primeros nucleótidos, en el extremo 5´ del ARN sintetizado se une una caperuza de metilguanosina trifosfato, ésta servirá como señal de inicio en el proceso de la traducción.

Terminación

La ARN-polimerasa continúa la transcripción hasta que encuentra una señal de parada o secuencia terminadora en el ADN. El ARN mensajero se separa. En los organismos procariotas, la señal de parada o terminadora es una región palindrómica. En los eucariotas, cuando se produce la separación del ARN, un enzima une en el extremo final 3´ una secuencia de 200 nucleótidos de adenina llamada poli-A.

La Maduración del ARN

Se llama transcrito primario o precursor del ARN a la molécula de ARN que resulta directamente del proceso de transcripción. En procariotas: hay trascritos primarios para los ARN de transferencia y ribosómicos. En eucariotas: los precursores del ARN tienen que sufrir un proceso llamado maduración del ARN o procesamiento postranscripcional. Cada gen consta de varios fragmentos de intrones y exones intercalados. Los intrones se eliminan durante la maduración en un proceso denominado corte y empalme, durante el cual se eliminan los intrones del transcrito y se juntan los exones.

Fase Previa a la Traducción

La activación de un aminoácido, su fijación al triplete CCA del ARN transferente, exige la presencia de una molécula de ATP y de un enzima. El complejo aminoácido-ARNtransferente unido se llama complejo de transferencia, y es la forma en que los aminoácidos se transportan y se unen para formar las cadenas de proteínas.

Fases de la Traducción

El mecanismo de la síntesis de proteínas se puede considerar dividido en 3 fases: iniciación, elongación y terminación. En las 3 fases intervienen complejos formados por ARNtransferente, ribosomas y ARNmensajero.

La Iniciación de la Síntesis de Proteínas

Hacen falta para que comience la síntesis de proteínas, el triplete iniciador AUG y la caperuza de metil-GTP del ARNmensajero. La traducción comienza por el triplete AUG más próximo a la caperuza, y no tiene lugar si no está el codón AUG. Con la energía que produce la hidrólisis del metil-GTP, la subunidad menor del ribosoma se une al ARNmensajero en la zona próxima a la caperuza y forma el complejo de iniciación. Al final, la subunidad mayor del ribosoma se acopla con el complejo de iniciación para formar el sitio P y el A.

La Elongación de la Cadena Polipeptídica

Primera Fase

El sitio P está ocupado inicialmente por el ARNtransferente-MET, y en el sitio A, se introduce otro ARNtransferente cargado con su aminoácido.

Segunda Fase

La metionina que está unida por su grupo carboxilo al ARNtransferente, rompe este enlace y se une mediante enlace peptídico al grupo amino del siguiente aminoácido que está enlazado a su vez a su ARN transferente.

Tercera Fase

El ribosoma se desplaza a lo largo del ARNmensajero exactamente 3 nucleótidos en sentido 5´-3´, lo que provoca la expulsión del ARN transferente de la metionina del sitio P.

La Terminación de la Síntesis de Proteínas

Esta síntesis se detiene cuando aparece en el sitio A uno de los tres codones de terminación en el ARNmensajero. El factor proteico de terminación se une al codón de terminación, e impide que algún complejo de transferencia se aloje en el sitio A, con lo que al desplazarse el ribosoma, quedan libres el extremo C-terminal de la proteína y también la proteína que termina así su síntesis. Si un ARNmensajero es largo, puede estar siendo leído por varios ribosomas y se forma una estructura llamada polisoma.

La Evolución Biológica

Se define como el conjunto de cambios que se van produciendo en las poblaciones de organismos y que se heredan a través del material genético de una generación a la siguiente.

Los Agentes Mutagénicos

:los mutágenos físicos,son,la radiación ultravioleta y la ionizante.Los químicos son agentes alquilantes y intercalantes.