replicación, transcripción y síntesis de proteínas, Resúmenes de Bioquímica

¡Descarga replicación, transcripción y síntesis de proteínas y más Resúmenes en PDF de Bioquímica solo en Docsity! Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro REPLICACION, TRANSCRIPCION Y SINTESIS DE PROTEINAS  Dogma central de la biología molecular: ADN→ARN→PROTEÍNA Al dogma se le han agregado cosas como la trascripción inversa y el evento replicativo del ADN. Trascripción inversa: hay un grupo de virus llamado retrovirus o ARN retroviral que van en contra del dogma. Ej: VIH Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Retrovirus: VIH (principal), virus linfotrópico de las células T humanas, leucosis aviar, tumor mamario ratón y leucemia bovina. Los retrovirus tienen una cápside proteica y en su interior tienen ARN. Los retrovirus se fusionan a la célula hospedera mediante la unión de glucoproteínas a receptores presentes en la célula y se ensamblan, esto se llama proceso de integración. Una vez que el virus entra a la célula pierde la envoltura proteica y libera el ARN viral. Dentro de la estructura proteica viene una proteína llamada transcriptasa reversa que utiliza el ARN viral para sintetizar ADN. Cuando la transcriptasa reversa obtiene ADN a partir del ARN viral es ADN vírico. El ADN viral pasa a través de los poros del núcleo e ingresa a él y en el núcleo se integra al ADN de la célula hospedera. Cuando el ADN viral se integra al ADN de la célula hospedera se forma una hebra de ADN que la célula no puede reconocer la diferencia entre el ADN viral y el ADN propio. El ADN se replica, trascribe y traduce generando ARN vírico y proteínas víricas. El ARN vírico sale al citoplasma, las proteínas víricas se sintetizan en el plasma, el ARN vírico y las proteínas víricas se ensamblan de nuevo y se encapsula y sale en forma de virión. El VIH hace todo este proceso en una célula del sistema inmunológico llamado linfocito CD4 (principalmente). Cuando el virus sale, la célula queda “marcada” y el sistema inmunológico se da cuenta que fue infectada por virus y monta una respuesta inmunológica para degradar esa célula. Los pacientes con VIH hacen inmunosupresión porque el mecanismo de respuesta inmunológica se degrada a sí mismo. La cantidad de células CD4 disminuyen y esta cantidad es el indicador más importante para determinar el estado de salud de un paciente VIH+. No hay mecanismos inmunológicos intracelulares. La huella que deja el virus en la célula y que el sistema inmunológico reconoce son las proteínas víricas que se quedan adheridas a la bicapa lipídica. Guardian del genoma: es un gen que codifica para una proteína que media el ciclo celular. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro El proceso de corte de la hebra de ADN tiene que ser complementaria con la dirección de la replicación. La replicación siempre ocurre del extremo 5´al 3´ y el corte de 3´ a 5´. Replicación: ir adicionando nucleótidos complementarios a la hebra madre para formar una hebra hija. La replicación de 3´ a 5´ NO OCURRE. Okazaki explico como ocurre la replicación en la hebra rezagada, mediante fragmentos de Okazaki. En las bacterias la replicación de ADN inicia en unas regiones de los cromosomas llamadas horquillas de replicación. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Una vez que la hebra original se corta y las molde quedan sueltas hay una proteína que se estabilizan las hebras sueltas. Una vez que están estabilizadas las hebras madre, aparece las ADN polimerasa, esta se encarga de polimerizar los nucleótidos del ADN. ADN polimerasa lee información de la hebra madre y va metiendo nucleótidos de forma complementaria. El ADN polimerasa puede presentar errores, el incorpora los nucleótidos que tenga disponibles. Tenemos mecanismos de reparación, una enzima llamada exonucleasa, ella quita el nucleótido que esta erróneamente colocada y el ADN polimerasa vuelve a incorporar el nucleótido correcto. Si el ADN polimerasa coloca un nucleótido incorrecto otra vez, la exonucleasa la va a quitar todas las veces y el ciclo celular se detiene hasta que no ocurra más el error (mutación). Si hay exposición a mutagénicos como rayos UV, fumado, drogas este evento mutagénico aumenta su tasa. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Las bacterias tienen 3 tipos de polimerasa. Okazaki descubrió los fragmentos de Okazaki, que son pequeños fragmentos de nucleótidos que se polimerizan de 5´ a 3´ y que luego son unidos mediante una enzima llamada ligasa que unifica la hebra. También hay una enzima llamada primasa que incorpora una secuencia de nucleótidos de ARN, esta secuencia se llama primer. La primasa coloca el primer para que el ADN polimerasa a partir del incorpore los nucleótidos de ADN de 5´ a 3´ y forma fragmentos. Las secuencias de ARN deben ser eliminadas y esto se da por acción de la exonucleasa. Una vez retiradas las secuencias de ARN viene la ligasa y une todos los fragmentos generando una hebra continua. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro TRANSCRIPCION: SINTESIS DE ARN A partir de la hebra de ADN podemos obtener ARN de cualquier tipo. La trascripción ocurre de 5´ a 3´. La ARN polimerasa lee la hebra de ADN y va incorporando ARN de 5´ a 3´. Para que ARN polimerasa pueda actuar sobre la hebra de ADN, esta hebra debe desdoblarse (pierde tensión superficial). Hay enzimas dentro del ARN polimerasa que favorecen la perdida de tensión superficial de la hebra. ARN polimerasa → complejo multienzimático. Solo una de las hebras va a servir como molde para la síntesis de ARN y es la de 3´ → 5´ porque la trascripción ocurre de 5´ → 3´. El ARN polimerasa puede cometer errores, pero menos frecuentes que el ADN polimerasa. Los procariotas tienen 3 tipos de ARN polimerasa:  I trascribe ARN ribosomal Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro  II trascribe ARN mensajero  III trascribe ARN transferencia Los humanos tenemos un ARN polimerasa tipo organela que sintetiza ARN ribosomal, de trasferencia y mensajero de la mitocondria. Existen antibióticos que bloquean la acción de los ARN polimerasas de las bacterias: Tuberculosis: causado por una bacteria llamada Mycobacterium tuberculosis que debe ser atacada con varios fármacos que activen sobre diferentes mecanismos. Un mecanismo utilizado es bloquear los ARN polimerasas y el fármaco es rifampicina, se trunca el dogma. Hay organismos que son capaces de inhibir el funcionamiento de las ARN polimerasas eucariotas: los hongos. Amanitinas: producida por los hongos, inhibe las polimerasas tipo II de eucariotas, síntomas 3-4 días y muerte 8-11 días. Las esporas generan síntomas peno no muerte, no hay tratamiento, las muertes son por consumo voluntario, si se cocinan se desnaturaliza. Reconocimiento del gen por ARN polimerasa Gen: fragmento de ADN que codifica proteína. ARN polimerasa debe identificar el sitio donde tiene que iniciar la transcripción. Existen varias secuencias que le indican al ARN polimerasa donde debe iniciar:  Caja TATA: SECUENCIA 5´ TATAAA 3´ es el principal sitio indicador para el ARN polimerasa de donde debe iniciar el proceso de transcripción.  De forma superficial con un primer se puede generar un sitio de inicio, esta técnica se llama amplificación. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Hay secuencias de finalización:  Proteínas RHO: se enrollan sobre el ARN recién sintetizado y lo “jalan” del complejo ARN polimerasa.  ARNasa: corta una secuencia de ARN, una vez obtenido el trascripto o el ARN buscado. El producto de la trascripción se llama transcripto. El ARN inmaduro es el trascripto primario. Splicing: ARN recién sintetizado se madura, quitando los intrones (regiones que no codifican proteínas) para generar un ARN completamente codificante. El Splicing son eventos nucleares. De un transcripto primario se pueden obtener varios ARN maduros y de ellos diferentes proteínas. El ARN de las bacterias no sufre maduración. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Código genético humano: se escribió en 1966. Tiene una única tripleta de inicia AUG que codifica para el aminoácido metionina. Tiene 3 tripletas de terminación UAA, UAG y UGA. El código genético es degenerado (eficaz) porque existen arias tripletas capaces de codificar el mismo aminoácido. Cada tripleta SIEMPRE codifica el mismo aminoácido. ARN de transferencia: tiene forma de trebol, posee brazos C, un extremo 3´→ 5´ y el extremos del anticodon. Extremo anticodon: region que por complementariedad de bases reconoce los codones del ARN mensajero. Siempre tiene que exisitir la complementariedad codon- anticodon por que el ARN de transferencia en el extremo anticodon tiene unido un aminoacido que se una a la estructura que se esta sintetizando. Si hay mutaciones y se alteran los codones n hay complementariedad, mutaciones por transicion (25% mutaciones sin sentido). Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Virus del sarcoma de rous: altera la posicion de las bases nitrogenadas del ARN mensajero cambiando el marco de lectura de las tripletas y la sintesis de proteinas son anomalas y las gallinas sufren mutaciones. Zoonosis: transmision de enfermedade anmila al humano. Fases de la sintesis de proteínas Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Particiapantes:  ARN mensajero: contiene informacion que tiene una secuencia de inicio y una de terminacion  ARN trasnferencia  Aminoácido  Ribosoma *la subunidad pequeña del ribosoma se une al ARN mensajero y aparece el ARN de transferencia juanto al aminoácido que lleva, encuentra la complementariedad de base con el ARN mensajero, aparece la subunidad grande de ribosoma. Las 2 subunidades del ribosoma se acoplan y estan lsitas para iniciar la sintesis, avanza y lee las tripletas y vuelve el ARN de transferencia y si hay complementariedad de bases se forma un peptidoy avanza hasta encontrar una señal de stop, cuando llegan a la señal de stop se desamblan todas las partes y el peptido es liberado en el citoplasma para ser madurado* Fase #1: activacion de aminoácido. • ARN de transferencia se une al aminoácido, para cada aminoácido hay un ARN de transferencia especifico. La enzima aminoacil ARN transferencia sintetaza favorece la union del ARN de tranferencia al aminoácido. El ARN transferencia + aminoácido: ARN transferencia cargado. Fase #2: Inicio • Union a la subunidad pequeña del ribosoma. ARN transferecnia cargado se une al AUE del ARN mensajero. Se une la subunidad grande del ribosoma Fase #3: Elongación • Alargamiento: formacion de peptidos Fase #4: terminación y reciclado del ribosoma • Llegan al codon de terminacion Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro Mecanismos de acción de los antibióticos : bloquean subunidades de los ribosomas de las bacterias, la mayoría de los antibióticos, bloquean la síntesis de proteínas.  Inhiben 50S: eritromicina, cloranfenicol, clindamicina, lincomicina  Inhiben 30S: tetracidinas, espectinomicina, estreptomicina, gentamicina, calamicina, nitrofurantoínas ARN transferencia: • Tiene forma de trébol • Tiene una única hebra • Brazo D: proporciona estabilidad • Brazo T/C: proporciona estabilidad • Brazo anticodón • Brazo del aminoácido: en el extremo 3´ Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro ETAPAS DE TRADUCCION 1. El aminoacil ARNt sintetasa unen los AA correctos a ARNt :El aminoacil ARN transferencia sintetasa une los aminoácidos correctos a los ARN transferencia que corresponde. ¾ partes de los aminoácidos vienen de la síntesis de proteínas y ¼ provienen de la dieta. El aminoacil ARN transferencia sintetasa toma el aminoácido y lo una al extremo 3´ del ARN trasferencia, cuando se da la unión se le llama ARN transferencia cargado. 2. La síntesis de proteínas empieza por un AA específico: El primer ARN transferencia cargado inicia con metionina AUG tanto en procariontes como eucariontes. ARN transferencia cargado (metionina) se une al ARN mensajero al que se le une ambas unidades del ribosoma formando el complejo de iniciación. La formación de un enlace peptídico consume 3 nucleótidos trifosfato. complejo de iniciación: ARN transferencia cargado + ARN mensajero + ribosoma + factores de iniciación 1,2,3. Pasos de Inicio Paso #1: secuencia Shine Delgarno rica en bases purinas de +- 8-13 pares de bases antes de la secuencia AUG de iniciación que se une a las pirimidinas presentes en el ARN ribosomal 16S de la subunidad pequeña del ribosoma (así encuentra el sitio exacto de unión con el ARN mensajero). Aparece la unidad grande del ribosoma. Secuencia Shine Delgarno se conoce para Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro todos ARN mensajeros conocidos. La secuencia Shine Delgarno aumenta tasa de producción proteica inducida. Paso #2: cuando se unen las 2 subunidades del ribosoma aparecen 2 sitios posibles de ocupación para ARN transferencia. Sitio P: se une el primer ARN transferencia con aminoácido metionina (en la subunidad pequeña) Sitio A: se une el ARN transferencia adicional-segundo. Siempre hay complementariedad de bases. Paso#3: complejo de inicio unión codo-anticodón 3. Elongación y formación de los enlaces peptídicos: utiliza gran cantidad de energía (ATP). Paso#1: Unión del ARN transferencia cargado: El segundo ARN transferencia se une al sitio A, pero los aminoácidos aún no se unen. Paso #2: formación de enlace peptídico: para formar enlaces peptídicos, el ribosoma avanza y antes de desplazarse la péptidil transferasa une los aminoácidos formando un péptido. El ARN transferencia que queda descargado sale por el sitio E (exit). Enlace peptidico: union del extremo carboxilo del primer aminoácido y el grupo amino el segundo. Paso #3: traslocación: se repite el proceso hasta alcanzar un condon de terminación. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro 2. Pérdida de secuencia Señal: Hay proteínas que pierden secuencias completas Ej. Preproinsulina, proinsulina, insulina, esto se llama secuencia señal, sucede una vez que han llegado a su destino y se vuelve funcional. Algunas proteínas se sintetizan en el citoplasma, pero se necesitan en la mitocondria. 3. Modificación de aminoácidos concretos: Puede ocurrir una modificación en un aminoácido especifico, puede ocurrir por fosforilación como en la serina, trionina y tirosina por la presencia de OH en sus grupos R. La fosforilación o carboxilación vuelven más negativos a los aminoácidos y les da la facilidad de unir cationes. Ej. Caseína (leche) principal proteína de la leche de los mamíferos, cuando se sintetiza no es fosforilado los residuos de serina, trionina y tirosina luego se le agregan grupos fosfato y se vuelve electronegativo y empieza a unirse a los cationes presentes en la leche por eso se dice que la leche es rica en calcio. Protrombina: carboxilación del ácido glutámico. Es un factor de la coagulación junto con el factor 10,9,7 y 2 necesitan ser carboxilatos en los residuos de ácido glutámico para convertirse en una forma electronegativa y se pueda unir a calcio, cambiar su estructura y adquirir función biológica. Si un medicamento altera el proceso de carboxilación, los factores de la coagulación no pueden unir carboxilo, no se vuelven negativos, no se unen a calcio y no se activan. Ej. Warfarina: anticoagulante que impide la modificación post-traduccional. El fenómeno de carboxilación de los factores de la coagulación esta mediada por vitamina K que favorece la actividad de la enzima mediadora de la carboxilación, la vitamina K es procoagulantes. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro 4. Unión de cadenas laterales de glucósidos: Ej. Formación de proteoglucanos o glucoproteínas. 5.Adición de grupos prostáticos: Grupo prostético: es un componente no proteíco de la estructura de una proteína. Ej. Hemo en la hemoglobina, cobre, zinc, oro. Gloriana Trejos Montenegro Gloriana Trejos Montenegro 6. Modificaciones proteolíticas: perdida o remoción de una cantidad de aminoácidos específicos. Ej. Preproinsulina, proinsulina, insulina.