GENÉTICA MOLECULAR

1. Autoduplicación o replicación del ADN.

La replicación del ADN son copias idénticas de sí mismo. Sirve para que la célula no pierda información cuando se divide.

1. Pasos.

• Sólo sabe unir nucleótidos en una dirección (5'-3'), pero la otra cadena la lee en sentido contrario.

• Necesita de otra encima que comience la cadena, la primasa, que fabrica un trozo de ARN, llamado ARN cebador. La hebra que se fabrica de forma continua se denomina conductora y la otra, que está hecha a trozos se llama retardada y cada fragmento de la cadena se denomina okazaki.

• La enzima ribonucleasa elimina los ARN cebadores y la enzima polimerasa forma ADN en los huecos.

• La enzima ligasa peque los fragmentos.

• Se enrollan las dos cadenas en doble hélice, uniendo una cadena nueva con una antigua, lo que se denomina duplicación semiconservativa.

Después hay que corregir los posibles errores que se han cometido. La enzima que se encarga de esto se denomina endonucleasa, que corta el trozo de ADN donde se encuentra el error. Luego el ADN polimerasa rellena los huecos y la ligasa peque los trozos para unir la cadena.

2. Trascripción: síntesis del ARN mensajero.

A partir de un gen se fabrica el ARN mensajero que lleva la información a los ribosomas y fabrican las proteínas.

Un gen es un segmento de ADN que contiene la información genética necesaria para que se construya una proteína determinada.

La trascripción es la fase mediante la cual se copia la información de un gen para formar una molécula de ARN mensajero complementaria a ese trozo de ADN. La enzima que fabrica ARN se llama ARN polimerasa.

En las células eucariotas, en los genes hay dos tipos de regiones:

• Exones: llevan información para fabricar proteínas.

• Intrones: no se sabe para que sirven.

1. Formación del ARN mensajero.

• Iniciación: se desenrolla la parte de ADN que se va a copiar. El promotor es una zona del ADN que dice al ARN polimerasa por donde debe empezar a copiar. Esta zona es rica en timinas y adeninas.

• Alargamiento: el ARN polimerasa sólo sabe leer la cadena de nucleótidos 3'-5'. Une unos 30 nucleótidos por segundo. La secuencia de bases que indica el final del gen es TTATTT.

• Terminación: después de haber hecho la copia del gen, el ARN mensajero se separa y recibe el nombre de precursor. Luego el ADN vuelve a enrollarse.

• Maduración: se eliminan los intrones porque no tienen información para fabricar proteínas. En el extremo 5' se une una guanina metilada con tres ácidos fosfóricos y en el extremo 3' se unen muchas adeninas que forman la colia polia. De esta forma el ARN mensajero ya está maduro.

3. Código genético.

Un codón es el conjunto de tres bases nitrogenadas que codifican a un aminoácido.

El código genético está constituido por la correspondencia entre tripletes de bases o codones de mensajeros y aminoácidos. Es universal.

- Ala: alanina - Thr: treonina.

- Val: valina. - Cys: cisteina.

- Leu: leucina. - Tyr: tirosina.

- Ile: isoleucina. - Asn: asparagina.

- Pro: prolina. - Gln: glutamina.

- Met: metionina. - Asp: ácido aspártico.

- Phe: fenilalanina. - Glu: ácido glutámico.

- Trp: triptófano. - Lys: lisina.

- Gly: glicocola. - Arg: arginina.

- Ser: serina. - His: histidina.

El codón AUG es denominado codón de iniciación porque siempre es el primer codón que lee el ribosoma. Los codones mudos son llamados codones de terminación porque es el último que lee el ribosoma para acabar el ADN porque no codifican ningún aminoácido. Los codones degenerados son los que llaman a una misma proteína.

4.Traducción: síntesis de proteínas.

La traducción consiste en la síntesis de una proteína por los ribosomas, para lo cual los aminoácidos han de disponerse en el orden que indica la secuencia del ARN mensajero.

• Después de llegar el ARN mensajero al citoplasma se une a la unidad menor del ribosoma, que empieza a leer el mensaje.

• Cuando llega el codón de iniciación (AUG) comienza a fabricar la proteína.

• El ARN transferente, cuyo anticodón es complementario al codón AUG, se une a éste en la unidad mayor del ribosoma, donde aparecen dos centros de unión, el centro que ya se ha leído llamado zona P y el centro que no se ha leído, denominado zona A.

• Tras haber leído la zona A se unen los aminoácidos de ambas zonas, obteniendo un dipéptido.

La traslocación es el movimiento del ribosoma de tres bases, es decir, lo que está en el centro A pasa al cetro P y al centro A pasa el siguiente codón y otro ARN transferente lleva el anticodón correspondiente.

Cuando llega un codón mudo se separan las dos unidades del ribosoma y la proteína del ARN transferente.

Cuando se necesitan fabricar varias proteínas iguales, varios ribosomas se unen al ARN mensajero, cuyo conjunto se denomina polisoma.

5. Regulación de la expresión génica: el operón.

El operón es un conjunto de genes que codifican para proteínas diferentes pero implicadas en procesos bioquímicos relacionados; todos estos genes se localizan unos cerca de otros en el cromosoma, con el fin de regular la expresión génica de forma regulada.

En un operón hay tres clases de genes:

• Genes estructurales: codifican para las proteínas relacionadas.

• Gen regulador: codifican para una proteína determinada llamada represor, que controla la fabricación de las proteínas.

• Gen operador: se sitúa entre el promotor y los genes estructurales. El represor se une al él cuando no hay que fabricar proteínas.

1. Ejemplo del operón de la lactosa.

• La permeasa es la enzima que introduce la lactosa en la bacteria.

• La -galactosidasa rompe la lactosa en sus dos monosacáridos (galactosa y glucosa).

• La transacetilasa une un radical acetilo a la glucosa para poderla utilizar.

Gen regulador

Promotor

Operador

Gen z

Gen y

Gen a

• Gen a: codifica para transacetilasa.

• Gen y: codifica para permeasa.

• Gen z: codifica para -galactosidasa.

Si no hay lactosa fuera de la bacteria, el gen regulador fabrica un ARN mensajero y éste fabrica el represor que se une al gen operador para evitar que la ARN polimerasa, al unirse al promotor, pueda leer la cadena y fabricar la proteína.

Si hay lactosa, una molécula de ésta se une al represor y tira de él para soltarle del promotor. De este modo la ARN polimerasa puede leer la cadena y transcribir los genes.

6. Mutaciones moleculares.

Las mutaciones moleculares son errores en la duplicación del ADN que no son detectados por la endonucleasa.

1. Tipos de mutaciones moleculares.

• Sustitución de nucleótidos.

• Supresión de nucleótidos: causa desfases en la lectura de los tripletes.

• Intercalación de nucleótidos: causa desfases en la lectura de los codones.

2. Consecuencias de las mutaciones.

Si la nutación ocurre en un intrón no tiene consecuencias en la vida de la célula. Esta mutación se denomina silenciosa.

Si la mutación ocurre en un exón se cambian los aminoácidos.

Cuando sólo hay un aminoácido cambiado, pueden ocurrir dos cosas:

• Si es parecido al aminoácido original, la proteína sigue funcionando normal.

• Si es muy diferente del aminoácido original, la proteína pierde la estructura y deja de funcionar. Entonces pueden ocurrir dos cosas:

• Letal: por ejemplo la insulina.

• Poco importante: puede favorecer, perjudicar o ser indiferente para el individuo.

3. Agentes mutagénicos.

Los agentes mutagénicos son los que aumentan la frecuencia de mutaciones.

• Físicos:

• Rayos ultravioletas del sol (UVA): producen cáncer de piel.

• Radiaciones ionizantes: dan mucha energía y atraviesan cualquier tejido (rayos , rayos x, protones y electrones)

• Químicos.