La traducción consiste en transformar la información contenida en la secuencia de bases del ARNm en una secuencia de aminoácidos de una proteína. Interviene una molécula intermediaria que soluciona dos problemas:
-El triplete del ARNm tiene que descodificarse para que se produzca la correspondencia entre nucleótidos y aminoácidos que establece el código genético.
-El tamaño molecular de un triplete de nucleótidos es mucho mayor que el de un aminoácido. Esta molécula intermediaria es el ARNt.
El ARN transferente
El funcionamiento del ARNt durante la traducción se debe, fundamentalmente, a su estructura secundaria en fomra de hoja de trébol.
Recordemos que el brazo que no tiene bucle presenta en su cadena más larga (extremo 3') siempre el triplete CCA, que es el que sujeta el aminoácido precisamente por la A. El bucle del brazo opuesto tiene un triplete de anclaje que es complementario de un triplete del ARNm. Este triplete del ARNm se denomina codón, y el correspondiente del ARNt, anticodón. Cada molécula de ARNt es específica de cada aminoácido: según el anticodón de anclaje que tenga, sujeta por el triplete CCA a uno u otro aminoácido de los que hay libres en el citoplasma de la célula.
5.2. La fase previa a la traducción
La fase previa a la traducción también es conocida como fase de activación de los aminoácidos en fomra de aminoacil-ARNt.
La activación de un aminoácido, es decir, su fijación al triplete CCA del ARNt, exige la presencia de una molécula de ATP (que proporciona energía) y de un enzima, aminoacil-ARNt-sintetasa, específico para cada aminoácido. En la reacción de activación, el ATP libera un grupo pirofosfato (PPi).
El complejo aminoácido-ARNt unido recibe el nombre de complejo de transferencia, y es la forma en que los aminoácidos se transportan y se unen para formar las cadena de proteínas.
5.3. Las fases de la traducción *
El ARNm porta la información genética codificada en forma de secuencia de ribonucleótidos desde los cromosomas hasta los ribosomas. Los ribonucleótidos son "leídos" por la maquinaria traductora en una secuencia de tripletes de nucleótidos llamados codones. Cada uno de estos tripletes codifica un aminoácido específico. El ribosoma y las moléculas de ARNt traducen este código para producir proteínas. El ribosoma es una estructura con varias subunidades que contiene ARNr y proteínas. Es la "fábrica" en la que se montan los aminoácidos para formar proteínas. El ARNt son pequeñas cadenas de ARN no codificador (de 74-93 nucleótidos) que transportan aminoácidos al ribosoma. Los ARNt tienen un lugar para anclarse al aminoácido, y un lugar llamado anticodón. El anticodón es un triplete de ARN complementario al triplete de ARNm que codifica a su aminoácido. La aminoacil-ARNt sintetasa (una enzima) cataliza el enlace entre los ARNt específicos y los aminoácidos que concuerdan con sus anticodones. El producto de esta reacción es una molécula de aminoacil-ARNt. Esta aminoacil-ARNt viaja al interior del ribosoma, donde los codones de ARNm se enfrentan con los anticodones específicos del ARNt mediante el emparejamiento de bases. Luego se utilizan los aminoácidos que portan los ARNt para montar una proteína. La energía requerida para traducir proteínas es significativa. Para una proteína que contenga n aminoácidos, el número de enlaces fosfato de alta energía necesarios para traducirla es 4n-1. Es también el proceso mediante el que los ribosomas utilizan la secuencia de codones del ARNm para producir un polipéptido con una secuencia particular de aminoácidos.
domingo, 15 de enero de 2017
6. LA REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
Es necesaria la existencia de algunos mecanismos que regulen y controlen la producción de proteínas, pues sin ellos esta función se haría sin ningún tipo de control, provocando excesivas cantidades.
Esta regulación puede llevarse a cabo en la replicación, en la transcripción o la traducción, pero el más conocido es el de la transcripción.
Véamos este proceso en las células procariotas y eucariotas:
6.1. La regulación en procariotas
1960 - Jacob y Monod : modelo operón (regulación de la expresión génica en bacterias)
Operón: conjunto de genes que codifican proteínas diferentes implicadas en procesos bioquímicos muy relacionados; por ejemplo, los enzimas que intervienen en una misma ruta metabólica.
Todos estos genes se encuentran localizados próximos entre ellos en el cromosoma, con el fin de asegurar la coordinación de este proceso, que puede ser de dos formas:
-Modelo inducible: la expresión de los genes está bloqueada salvo que en el medio esté presente una molécula llamada inductor, que la activa.
-Modelo represible: los genes se expresan salvo que una proteína represora (el represor) inhiba la transcripción.
Elementos que componen el modelo del operón:
-Los genes estructurales (Gen 1, Gen 2...). Codifican la síntesis de las proteínas enzimáticas (E1, E2...), que participan en un determinado proceso bioquímico.
-El gen regulador (R). Codifica la síntesis del represor y es el agente que controla materiaalmente la expresión.
-El promotor (P). Está próximo a los genes estructurales, y es la zona donde se une el enzima ARN-polimerasa y decide el inicio de la transcripción.
-El operador (O). Es una secuencia de ADN reconocida por el represor que bloquea al operador e impide el avance de la ARN-polimerasa, con lo que la transcripción se interrumpe y se produce una represión génica (los genes no se expresan).
-El inductor. Sustrato o compuesto cuya presencia induce a la expresión de los genes.
El operón lactosa
El ejemplo de regulación de la expresión génica mejor conocido es el del operón lactosa de la bacteria Escherichia coli.
La lactosa es un disacárido que E.coli puede uscar como fuente de energía y de carbono, después de desgradarla en glucosa y galactosa. El enzima que lleva a cabo la degradación es la beta-galactosidasa. La regulación tiene lugar de la manera siguiente:
-Si en el medio no hay lactosa (sin inductor). El operón está regulado por un gen regulador que codifica una proteína represora con dos lugares de unión. Uno bloquea el operador, y los genes no se transcriben.
-Si en el medio hay lactosa (con inductor). La lactosa actúa como inductor y se une al segundo lugar de unión de la proteína represora, provocando un cambio en su conformación que no bloquea al operador, lo que permite la transcripción de los genes.
6.2. La regulación en eucariotas
Tanto en la eucariotas como en las procariota, el principal pnto de regulación es el incio de la transcripción.
Casi ninguno de los genes eucarióticos se encuentra en grupos tipos operón. Sin embargo, cada gen eucariótico tiene secuencias reguladoras específicas esenciales para la transcripción.
No obstante, las diferencias principales entre la regulación en los ecuariotas con respecto a la regulación en las procariotas son:
-La activación de la transcripción en eucariotas está asociada con múltiples cambios en la estructura de la cromtaina de la región que se va a transcribir. De hecho, la activación se produce por la unión del ADN a determinados factores de transcripción.
-Aunque existan elementos tanto de regulación positiva como negativa, predomina la regulación positiva.
-En eucariotas, hay una separación física entre la transcripción, que se produce en el núcleo, y la traducción, que se lleva a cabo en el citoplasma.
Otra consecuencia de la regulación de las expresión de los genes en los organismos eucariotas pluricelulares es que permitan a las células individuales realizar funciones específicas y, a grupos de células, organizarse en tejidos, órganos, aparatos o sistemas.
Esta regulación puede llevarse a cabo en la replicación, en la transcripción o la traducción, pero el más conocido es el de la transcripción.
Véamos este proceso en las células procariotas y eucariotas:
6.1. La regulación en procariotas
1960 - Jacob y Monod : modelo operón (regulación de la expresión génica en bacterias)
Operón: conjunto de genes que codifican proteínas diferentes implicadas en procesos bioquímicos muy relacionados; por ejemplo, los enzimas que intervienen en una misma ruta metabólica.
Todos estos genes se encuentran localizados próximos entre ellos en el cromosoma, con el fin de asegurar la coordinación de este proceso, que puede ser de dos formas:
-Modelo inducible: la expresión de los genes está bloqueada salvo que en el medio esté presente una molécula llamada inductor, que la activa.
-Modelo represible: los genes se expresan salvo que una proteína represora (el represor) inhiba la transcripción.
Elementos que componen el modelo del operón:
-Los genes estructurales (Gen 1, Gen 2...). Codifican la síntesis de las proteínas enzimáticas (E1, E2...), que participan en un determinado proceso bioquímico.
-El gen regulador (R). Codifica la síntesis del represor y es el agente que controla materiaalmente la expresión.
-El promotor (P). Está próximo a los genes estructurales, y es la zona donde se une el enzima ARN-polimerasa y decide el inicio de la transcripción.
-El operador (O). Es una secuencia de ADN reconocida por el represor que bloquea al operador e impide el avance de la ARN-polimerasa, con lo que la transcripción se interrumpe y se produce una represión génica (los genes no se expresan).
-El inductor. Sustrato o compuesto cuya presencia induce a la expresión de los genes.
El operón lactosa
El ejemplo de regulación de la expresión génica mejor conocido es el del operón lactosa de la bacteria Escherichia coli.
La lactosa es un disacárido que E.coli puede uscar como fuente de energía y de carbono, después de desgradarla en glucosa y galactosa. El enzima que lleva a cabo la degradación es la beta-galactosidasa. La regulación tiene lugar de la manera siguiente:
-Si en el medio no hay lactosa (sin inductor). El operón está regulado por un gen regulador que codifica una proteína represora con dos lugares de unión. Uno bloquea el operador, y los genes no se transcriben.
-Si en el medio hay lactosa (con inductor). La lactosa actúa como inductor y se une al segundo lugar de unión de la proteína represora, provocando un cambio en su conformación que no bloquea al operador, lo que permite la transcripción de los genes.
6.2. La regulación en eucariotas
Tanto en la eucariotas como en las procariota, el principal pnto de regulación es el incio de la transcripción.
Casi ninguno de los genes eucarióticos se encuentra en grupos tipos operón. Sin embargo, cada gen eucariótico tiene secuencias reguladoras específicas esenciales para la transcripción.
No obstante, las diferencias principales entre la regulación en los ecuariotas con respecto a la regulación en las procariotas son:
-La activación de la transcripción en eucariotas está asociada con múltiples cambios en la estructura de la cromtaina de la región que se va a transcribir. De hecho, la activación se produce por la unión del ADN a determinados factores de transcripción.
-Aunque existan elementos tanto de regulación positiva como negativa, predomina la regulación positiva.
-En eucariotas, hay una separación física entre la transcripción, que se produce en el núcleo, y la traducción, que se lleva a cabo en el citoplasma.
Otra consecuencia de la regulación de las expresión de los genes en los organismos eucariotas pluricelulares es que permitan a las células individuales realizar funciones específicas y, a grupos de células, organizarse en tejidos, órganos, aparatos o sistemas.
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