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03
ENE
2024

Replicación del ADN: proceso, hipótesis y características

by estudiapuntes
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Replicación del ADN


La replicación del ADN es el proceso por el que a partir de una molécula de ADN se sintetizan dos moléculas hijas con la misma secuencia de bases que el ADN original.
Significado biológico: garantiza su conservación y transmisión.

Hipótesis de replicación:

1. Conservativa. La cadena original se mantiene y se sintetiza otra nueva.
2. Semiconservativa. Una de las hebras de cada doble hélice es antigua y otra de nueva síntesis.
3. Dispersiva: La molécula vieja se rompe y las dos nuevas dobles hélices tienen fragmentos nuevos y viejos. La hipótesis semiconservativa es la que se acepta, fue propuesta por Watson y Crick en 1953 y demostrada por Meselson y Stahl en 1958.

Principales características:

● Proceso semiconservador
● La replicación comienza en un punto de la cadena de ADN llamado origen y forma las horquillas de replicación.
● Es bidireccional
● Se desarrolla en dirección 5´——-3´.
● La síntesis de ADN es discontinua

Funciones de otras enzimas que intervienen en la replicación:

● TOPOISOMERASA: desenrollan las cadenas de ADN
● HELICASA: Abre la cadena de ADN
● SSB: Estabilizador
● ARN cebador: Necesario para complementar las cadenas de ADNmolde.
● ADN polimerasa III : Añade Desoxirribonucleótidos.
● ADN polimerasa I : Elimina ARNc y rellena de desoxirribonucleótidos
● ARN primasa: Crea ARNc
● ARN ligasa : forma enlaces covalentes entre el extremo 5’ de una cadena polinucleotídica y el extremo 3’ de otra cadena polinucleotídica
La transcripción es la primera etapa de la expresión genética, mediante la cual se sintetiza una molécula de ARN cuya secuencia es complementaria a la de una de las dos cadenas de un fragmento de ADN que denominamos gen.

INICIACIÓN Procariotas/eucariotas:

  • La ARN polimerasa se une a una región de ADN, que no se transcribe, que se llama promotor, y copiará una de las dos hebras de ADN.
  • La ARN polimerasa II se une al promotor, que puede ser de dos clases: la llamada caja TATA y la caja CAAT. A veces se necesitan unos factores de transcripción específicos.

ELONGACIÓN

  • Se sintetiza una hebra de ARN en dirección 5’—3 ’Se sintetiza una hebra de ARN en dirección 5’–3’.
  • se añade una capucha o caperuza en el extremo 5’metil-GTP FINALIZACIÓN La ARN polimerasa llega a una secuencia llamada, terminador y se separa. TTATTT del ADN, que es lallamada secuencia de señalización de poliadenilación. Entonces interviene la poliApolimerasa, que añade ribonucleótidos de A al extremo final, lo que se llama cola de poliA.
MADURACIÓN
  • Se hará o no dependiendo del tipo de ARN: Si es ARNm no hay maduración
  • En la maduración del ARN seeliminan intrones y se empalman los exones y unas ARN ligasas unen los exones.
LOCALIZACIÓN
  • En el citoplasma En el núcleo,
  • mitocondrias y cloroplastos
La traducción es la segunda etapa en la expresión de la información genética, mediante la cual se sintetiza una cadena polipeptídica a partir de una secuencia de ARNm.
● La síntesis de proteínas ocurre en los ribosomas Del citoplasma. ARNm llevan la información necesaria para ello. Esto es posible gracias a que a tres nucleótidos del ARNm, que constituyen un triplete o codón, les corresponde un aminoácido.
● La correspondencia entre tripletes y aminoácidos obedece a una clave o código genético,
El código genético es la relación entre la secuencia de bases del ARNm y la secuencia de aminoácidos de la proteína.
Codón: triplete de bases del ARN mensajero que codifica un aminoácido.
● codón de inicio: AUG, que codifica el aminoácido metionina.
● Tres codones no codifican ningún aminoácido. Son los codones de terminación, stop o sin sentido: UGA, UAG y UAA.
● 61 son codones con sentido, que codifican al resto de los aminoácidos.
Características del código genético:
1. Continuo. En el ADN no existen comas entre un triplete y el siguiente, ni espacios en blanco,los tripletes se leen sin puntuación
2. Universal. Todas las especies de seres vivos poseen el mismo código genético, o sea, es universal. Esto tiene como consecuencia que un organismo sintetice proteínas que no le son propias
3. Degenerado. un mismo aminoácido puede estar codificado por varios codones distintos, por lo que se dice que es degenerado
4. Especifico. Ningún codón codifica más de un aminoácido.
5. Los tripletes que codifican un mismo aminoácido generalmente difieren en un sólo nucleótido,lo que representa una ventaja, ya que, aunque se produjera una mutación o un error en la copia de un nucleótido, no habría cambio del aminoácido, y su efecto no se notaría en la proteína.

TRADUCCIÓN

A) Fase previa a la traducción: activación de los aminoácidos
La secuencia de tripletes del ARNm determina la secuencia de aminoácidos de la proteína, pero hay que considerar también que a cada codón del mensajero LE corresponde un anticodón del ARNt, la metionina solo puede ser transportada por un ARNt con este anticodón.
¿Cómo se unen correctamente los aminoácidos a sus correspondientes ARNt?
Las enzimas encargadas de este acoplamiento son las aminoacil-ARNt-sintetasas, de las que existen tantas como aminoácidos,de manera que cada enzima posee un sitio de unión específico del aminoácido y un sitio de unión de los ARNt específicos de ese aminoácido. La reacción requiere ATP.
B) Fases de la TRADUCCIÓN.
La traducción es el proceso por el cual los ribosomas convierten la secuencia de codones del ARNm en una secuencia de aminoácidos, los cuales son transportados por los ARNt hasta los ribosomas. Es un proceso que ocurre en el citoplasma.
En los eucariotas los ribosomas están unidos al retículo endoplasmático, mientras que en los procariotas están libres formando cadenas o polisomas.
En ambos casos la traducción comprende tres etapas:
I) Iniciación.
● En los ribosomas hay un sitio peptidil (P) de unión al péptido, y un sitio aminoacil (A) de unión al aminoacil-ARNt.
● Con la ayuda de un factor de iniciación, la subunidad pequeña se une por el extremo 5′ al ARNm de manera que el codón de iniciación AUG queda situado en el lugar P
● Posteriormente el ARNt cargado con el aminoácido metionina se une a través de su anticodón al codón AUG del mensajero. La subunidad mayor del ribosoma se une tras la adición de otro factor, quedando completos los lugares P y A de forma que el ARNt Met ocupa el lugar P, quedando libre el lugar A para que sea ocupado por el siguiente ARNt cuyo anticodón sea complementario al codón siguiente.
II) Elongación.
– Consiste en la formación de la cadena polipeptídica por adición de aminoácidos. El ARNm es leído en sentido 5′–3′, y la cadena polipeptídica se sintetiza desde el extremo N-terminal hacia el Cterminal.
Podemos distinguir tres etapas dentro de esta fase:
1. Fijación del aminoacil-ARNt: el segundoaminoacil-ARNt se coloca en el sitio A.
2. Formación de la unión peptídica: Los dos lugares A y P se hallan ocupados con dos aminoacil-ARNt de forma que los dos aminoácidos están lo bastante próximos para unirse por enlace peptídico.
3. Translocación: El lugar P está ahora ocupado por un ARNt descargado, y el lugar A está ocupado por un dipéptido
III) Terminación.
– Cuando el lugar A queda ocupado por alguno de los tres posibles codones de terminación (UAA, UAG, UGA), ningún ARNt puede ocuparlo y el ribosoma da por terminada la síntesis del polipéptido. Hace falta para ello la inclusión de factores de terminación (stop)
5.- Las mutaciones
● La diversidad es un rasgo obvio del mundo viviente. La fuente de esa diversidad es el proceso de la evolución.
● La evolución biológica tiene lugar debido a que el material hereditario, el ADN, puede cambiar de generación en generación.
● La información hereditaria de las células está protegida de modo que se transmita inalterada a las generaciones futuras. Pero ocasionalmente ocurren «errores» de tal manera que las células hijas difieren de las progenitoras en la secuencia del ADN o en la cantidad de éste.
Estos cambios del material genético se llaman mutaciones.

Los virus son formas acelulares microscópicas con las siguientes características:
1) Carecen de organización celular.
2) Carecen de metabolismo propio,
3) No se relacionan.
4) Para reproducirse utilizan la maquinaria metabólica de la célula a la que parasitan.
PARÁSITOS INTRACELULARES OBLIGADOS, tanto de bacterias (bacteriófagos o fagos) como de células animales y vegetales.
ESTRUCTURA DE LOS VIRUS.
1. Ácido nucleico:
● Puede ser ADN o ARN.
● ADN monocatenario, ADN bicatenario (fago T4), ARN monocatenario (retrovirus, como los virus de la gripe y del SIDA) o ARN bicatenario (reovirus)..
● Puede ser circular o lineal.
2. Cápsida:formada por la unión de unas subunidades proteicas denominadas capsómeros.
● Icosaédrica, de aspecto globoso (forma de icosaedro, poliedro regular de 20 caras triangulares). Ej. Adenovirus, virus de la poliomielitis y virus del herpes labial.
● Helicoidal, de aspecto cilíndrico o alargado; pueden ser huecos rígidos o flexibles. Ej. virus del mosaico del tabaco (TMV).
● Compleja, que resulta de combinar las dos anteriores. Ej. mayoría de bacteriófagos.
Diferenciamos tres partes:
cápsida compleja: fago
cápsida helicoidal
cápsida icosaédrica
3. Envoltura membranosa externa.
Existe un grupo de virus como los que producen la viruela, la gripe o el SIDA poseen una envoltura de tipo membranosa alrededor de la cápsida.
Esta membrana está constituida por una bicapa lipídica y por proteínas específicas del virus
Algunas de estas glicoproteínas sobresalen de la envoltura y forman estructuras conocidas como espículas.
Esta envoltura permite a los virus que la poseen reconocer a la célula huésped y penetrar en ella.
4. Aunque los viriones son metabólicamente inertes, algunos de ellos llevan enzimas para facilitar el proceso de infección, como la Retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, que transcribe el ARN vírico a ADN intermediario
CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS:
Aunque existe una clasificación oficial ICTV (Comité Internacional de Taxonomía de Virus), existen diversos criterios de clasificación:
1. Según la estructura de la cápsida: Helicoidales, Poliédricos y Complejos
2. Según la presencia o ausencia de envoltura: Virus envueltos y Virus desnudos:
3. Según la célula infectada: Bacteriófagos (fagos): infectan bacterias, Virus animales y virus vegetales.
4. Según el ácido nucleico: Virus de ADN y Virus de ARN

5.2.- CICLOS DE VIDA: LÍTICO Y LISOGÉNICO
● Los virus carecen de funciones de nutrición pues no requieren energía para desarrollar ninguna actividad ni materia para crecer.
● Así mismo carecen de funciones de relación pues el contacto con las células hospedadoras es al azar.
● Las funciones de reproducción son las que constituyen el llamado ciclo vital. El genoma de un virus contiene un escaso número de genes, suficiente para inhibir la expresión génica de la célula hospedadora y obligarla a transcribir y traducir su breve pero virulento mensaje.
A partir de aquí, pueden ocurrir dos cosas: ciclo lítico y ciclo lisogénico.
Según la duración del periodo de eclipse se distinguen DOS TIPOS DE CICLOS VIRALES:
lítico y lisogénico.
a) El ciclo lítico, virulento o normal, conlleva generalmente la muerte celular.
b) En el ciclo lisogénico, temperado o avirulento, los virus no salen al exterior y no causan la muerte celular. Son virus atenuados, lisogénicos o atemperados
Cuando el virus entra en la célula hospedadora, utiliza la maquinaria enzimática de la célula y genera nuevas partículas víricas, originando la lisis celular
● Si el virus es ADN, se duplica dando lugar a muchas copias de su ADN, se transcribe y traduce originando proteínas de la cápsida, y al final ADN y proteínas se ensamblan originándose muchos virus que salen de la célula.
● Si el virus es ARN, previo a todos los pasos anteriores, mediante una enzima vírica denominada transcriptasa inversa, pasa el ARN a ADN.
A) Ciclo vital de un bacteriófago:
A. Fase de fijación o adsorción. El bacteriófago se fija, primero mediante las fibras
caudales y después clavando las espinas basales, en la pared bacteriana.
B. Fase de penetración. Mediante la acción de enzimas lisozimas, situadas en su
placa basal, perfora la pared celular y luego contrae su vaina e introduce el eje
tubular de modo que el ADN del virus pasa al citoplasma bacteriano.
c) Fase de eclipse. Es en esta fase cuando el ácido nucleico del virus, utilizando la
maquinaria metabólica de la bacteria, se reproduce, sintetizando nuevas moléculas de dicho
ácido nucleico y moléculas proteicas que constituirán los capsómeros del virus sintetizados.
d) Fase de ensamblaje. Los capsómeros se reúnen formando la cápsida, mientras que el
ácido nucleico se repliega y penetra en la misma.
e) Fase de lisis o liberación. los nuevos virus formados salen al exterior debido a
la acción de una enzima, que induce la lisis de la bacteria. Esos virus ya son capaces de
infectar a otra bacteria.
B) Ciclo vital de un retrovirus:
a) Fase de adsorción. Las glicoproteínas de la envoltura entran en contacto con receptores
de la membrana celular e inducen a la célula a fagocitar al virus que pasa al interior celular
dentro de un fagosoma.
b) Fase de penetración. Las membranas del fagosoma y del virus se fusionan, pasando la
cápsida, con el ARN en su interior, al citoplasma. Posteriormente el ARN vírico se libera de
la cápsida.
c) Fase de eclipse. En ella no se aprecian virus en el interior de la célula, pero el
metabolismo celular es dirigido por el ARN vírico. Dicho ARN, gracias a la acción de la
transcriptasa inversa, da lugar a una copia de ADN. A partir de esta se produce la
transcripción que dará lugar a nuevas moléculas de ARN vírico, y la traducción que dará
lugar a nuevas moléculas de proteínas víricas, a la transcriptasa inversa y a las
glucoproteínas de la envoltura del virus.
d) Fase de ensamblaje. Se produce la formación de la cápsida a la vez que el ARN vírico,
asociado a la transcriptasa inversa, se introduce en su interior. Los virus ya formados
migran hacia la superficie celular.
e) Fase de liberación. Los virus inducen la aparición de vesículas en la membrana celular,
un proceso de gemación, y se introducen en ellas. Posteriormente se separan de la célula
huésped

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