Clase Enfe ciclo celular primer año.pptx

mecanismo de ciclo celular

1. Síntesis del ADN Síntesis de DNA es un proceso semiconservativo , bidireccional y discontínuo

2. Dogma central de la Biología Celular Replicación Replicación:  proceso de síntesis del DNA, este se duplica previo a la mitosis para forma r dos moléculas hijas idénticas Transcripción:  proceso que implica copiar una región específica del DNA en un hebra complementaria de ARNm en el núcleo celular Traducción:  proceso por el cual los ribosomas descifran los códigos de la secuencia y sintetizan las proteínas

3. Estructura de Acido nucléico Los ácidos nucléicos están formados por largas cadenas de nucleótidos , enlazados entre sí por el grupo fosfato Existen dos tipos de ácidos nucleicos , ADN y ARN, que se diferencian por el azúcar (Pentosa) que lo forma, desoxirribosa y ribosa, respectivamente Además, se diferencian por las bases nitrogenadas que contienen: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T) en el ADN; y Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U) en el ARN Una última diferencia está en la estructura de las cadenas, en el ADN será una cadena doble y en el ARN es una cadena sencilla +

4. Primaria: Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. Estructura del ADN Secundaria: Doble hebra antiparalela (5’→3’ 3’←5’) helicoidal, donde ambas cadenas son complementarias (A=T y C = G) y las dos hebras están enrolladas en torno a un eje imaginario

5. Replicación del ADN Es el mecanismo de duplicación del ADN, para obtener dos "clones" de ADN de la primera generación Es un mecanismo semiconservativo , donde las dos cadenas complementarias del ADN original sirven de “templado “ para la síntesis de una nueva cadena que es complementaria a la cadena original. De esta forma, cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN ”templado” y una cadena “hija” Cada vez que la célula se divide se debe duplicar fielmente el DNA Este proceso requiere una maquinaria compleja, donde intervienen un gran número de enzimas y proteínas 

6. Origen (Ori) de replicación (bidireccional) La separación de la doble hélice forma una “burbuja” de replicación, cuyo tamaño aumenta a medida que avanza la separación de las dos cadenas del ADN Este fenómeno se produce hacia ambos extremos de la horquilla de replicación en forma simultánea Así cada “burbuja” tiene dos horquillas de replicación que a partir de un punto de origen común avanzan en direcciones opuestas.

7. El segmento de ADN que se sintetiza a partir de un origen de replicación (con sus dos horquillas), lo llamamos  replicón Las horquillas desaparecen cuando se van integrando a las burbujas contiguas De este modo la replicación del ADN termina cuando se ensamblan los sucesivos replicones. Esto permite que el ADN se sintetice en un tiempo bastante breve para el ciclo de vida de una célula. Origen (Ori) de replicación (bidireccional)

8. Replicación del ADN: Iniciación La duplicación del ADN se produce previo desenrollamiento de las dos cadenas de la doble hélice, formando una horquilla de replicación Helicasa : Separa las hebras de DNA parentales, rompiendo los enlaces de H que unen a los nucleótidos Proteínas que unen DNA de hebra simple ( SSB P): evitan el apareamiento entre las bases complementarias expuestas. La acción de la “ Helicasa ” al inicio de la replicación es desenrrollar las cadenas de ADN complementarias, pero esto ejerce torsión en el resto de la doble hebra enrollándose sobre sí misma bloqueando la replicación Esto aumenta la tensión torsional en el sector no duplicado de la doble hélice.

9. La  topoisomerasa disminuye la tensión torsional acumulada por el superenrollamiento en el sector no replicado de la doble hélice. La topoisomerasa II ( girasa ) corta las dos cadenas, las cuales luego de girar una vuelta alrededor del eje de la doble hélice, restablecen sus uniones. La Topoisomerasa tiene actividad  nucleasa   (cortando las cadenas de ADN) y ligasas  (restableciendo las uniones fosfodiéster ), por lo que requiere ATP Replicación del ADN

10. Para iniciar la síntesis se requiere: ADN templado primer :  pequeña cadena de ARN complementaria a la secuencia inicial del amplicón ARN- primasa : enzima que sintetiza el primer de RNA     ADN-polimerasa Desoxirribonucleótidos trifosfato ( dATP , dGTP , dCCP y dTTP ) Replicación del ADN: Elongación La síntesis del DNA se produce en sentido 5' → 3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del ADN

11. Al iniciarse la síntesis de la hebra líder ( contínua ) del ADN, en cada origen se forman dos p rimers  orientados divergentemente uno en cada cadena de la doble Replicación del ADN: Elongación La ARN primasa  cataliza la formación de un fragmento corto específico de ARN llamado  primer , que determinará el punto por donde la ADN polimerasa comienza a añadir nucleótidos en la presencia de un extremo 3'-OH libre Las  ADN polimerasas  son las enzimas que llevan a cabo la síntesis de la nueva cadena de ADN agregando los  desoxirribonucleótidos   trifosfato ( dATP ,  dTTP ,  dCTP  o  dGTP )  complementarios al ADN templado

12. Las ADN polimerasas también realizan otras funciones durante el proceso de replicación, además de participar en la elongación, desempeñan una función correctora y reparadora por su actividad  3 ‘- exonucleasa , que les confiere la capacidad de degradar el ADN partiendo de un extremo de éste. La DNApol III tiene actividad proof-reading (revisa los nucleótidos agregados) y actividad 3’-5’ exonucleasa que es capaz de retirar nucleótidos en el sentido 3’-5’ La DNA polimerasa comete 1 error cada 10 9 bases Replicación del ADN: Elongación

13. Replicación del ADN: Elongación El siguiente paso, la  ADNpol III   ( δ ) cataliza la síntesis de las nuevas cadenas añadiendo los nucleótidos en el extremo 3’-OH de la hebra en formación . Esta síntesis es bidireccional desde cada origen, con dos horquillas de replicación que avanzan en sentido opuesto

14. Las cadenas tienen que crecer simultáneamente a pesar de que son antiparalelas , es decir, que cada cadena tiene el extremo 5' enfrentado con el extremo 3' de la otra cadena. Por ello, una de las cadenas debería ser sintetizada en dirección 3' → 5'. Replicación del ADN ( discontínua ) Síntesis de la hebra líder (izquierda) y de la hebra retardada en fragmentos de Okazaki (derecha) por la DNA-polimerasa La hebra que se sintetiza de manera continua se llama hebra líder y la que se sintetiza de manera discontinua se llama hebra retardada

15. Replicación del ADN ( discontínua ) Fragmentos de Okazaki La solución al problema anterior es la síntesis, de manera discontinua y en sentido contrario a cómo se abre la horquilla , de pequeños fragmentos (1-3 kb ) que posteriormente son unidos por una ligasa

16. Replicación del ADN: Terminación Finalmente, para formar una hebra contínua de DNA se deben hidrolizar los primers de RNA. En procariontes la enzima responsable es la polimerasa I , en eucariontes la RNasaH y su lugar es reemplazado por un fragmento de ADN equivalente sintetizado por la ADN-polimerasa I ( β ) . Posteriormente los fragmentos de Okazaki son unidos por la ADN- ligasa

17. Resumen de la replicación (hebra retardada)

18. Transcripción del ARN Síntesis de RNA es un proceso unidireccional

19. Dogma central de la Biología Celular Replicación Replicación:  proceso de síntesis del DNA, este se duplica previo a la mitosis para forma r dos moléculas hijas idénticas Transcripción:  proceso que implica copiar una región específica del DNA en un hebra complementaria de ARNm en el núcleo celular Traducción:  proceso por el cual los ribosomas descifran los códigos de la secuencia y sintetizan las proteínas

20. Estructura de Acido nucléico El ácido ribonucléico (RNA) está formado por largas cadenas de ribonucleótidos , enlazados entre sí por el grupo fosfato El ARN, está formado por el azúcar (Pentosa) ribosa Además, por las bases nitrogenadas : Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo El ARN es una cadena sencilla +

21. Primaria: Se trata de la secuencia de ribonucleótidos (5' → 3') Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3') Estructura del ARN Secundaria: Existen tres tipos básicos de ARN, cada uno con una función específica durante el proceso de traducción ARN mensajero ( RNAm ): Es la secuencia de bases nitrogenadas que determina el orden de los aminoácidos en una proteína ARN de transferencia ( RNAt ): Es el transportador de los aminoácido determinados por la secuencia específica de bases nitrogenadas en el RNAm ARN ribosomal ( ARNr ): Se asocia con un complejo de proteínas y realiza la lectura del ARNm , permitiendo la síntesis de las proteínas

22. El genoma de una célula es la totalidad de la información genética contenida en su secuencia completa de ADN. Incluyendo en la secuencia los  genes y las regiones intergénicas Los genes son las regiones que contiene la secuencias para la síntesis de proteínas Las regiones intergénicas , pueden ser transcritas pero no se traducen , el ARN que se obtiene en este caso es el producto final del gen y tiene otra función, (otros tipos de ARN, distintos del ARNm ) Las regiones intergénicas también poseen información que regula la transcripción Genes y genoma

23. Transcripción Es la síntesis de RNA y corresponde al primer paso en el proceso de expresión génica Genera como resultado tres tipos de RNA: mRNA , rRNA y tRNA Catalizada por la ARN polimerasa, que utiliza ADN como molde La síntesis de ARN incluye la separación de las cadenas del ADN y la síntesis de una molécula de ARN en la dirección 5' a 3' por la ARN polimerasa, usando una de las cadenas del ADN como molde.

24. La ARN polimerasa cataliza la reacción química de la síntesis del ARN en la cadena molde del ADN La transcripción comienza con el reconocimiento por parte de la enzima del  promotor, La doble hélice del ADN es abierta por la actividad  helicasa   de la propia enzima. Transcripción: Iniciación

25. La ARNpol reconoce una secuencia en la región promotora del DNA para comenzar la transcripción La secuencia de consenso mejor estudiada, comprende seis bases y su centro está ubicado a diez bases a la izquierda del punto de inicio (-10). La secuencia de consenso es TATAAT y se la denomina  “TATA box” Esta región presenta secuencias ricas en A y T ( caja TATA / TATA box) lo que facilita la separación de las dos cadenas de ADN Transcripción: Iniciación

26. El ARN crece en la dirección 5’->3’ sobre un molde “leído” en la dirección 3’->5’ Los ribonucleótidos se aparean con los desoxirribonucleótidos con las mismas reglas de complementaridad que el ADN, con la excepción de la T que es reemplazada U Al mismo tiempo que el transcripto de ARN crece, la burbuja de transcripción se desplaza junto con la polimerasa y la región de ADN ya transcrita vuelve a aparearse Transcripción: Elongación El extremo 5’ del transcrito se separa del molde El proceso concluye cuando la ARNpol reconoce la secuencia terminadora. El extremo 3’ del ARN se desaparea y se libera, mientras la burbuja de transcripción se cierra

27. Transcripción: Terminación Secuencia de ~40 bp rica en GC seguida por 6 o más A. La transcripción de esta región forma una estructura de horquilla debido al autoapareamiento Esta horquilla seguida por la secuencia de U actúa como señal para la separación de la ARNpol del ADN y terminación de la transcripción

28. Cadenas de largo tamaño con estructura primaria, con una vida media corta En eucariontes es sintetizado como pre- ARNm , y sufre modificaciones posteriores: 5’-Capping al agregar 7-Metilguanosina en el extremo 5‘ formando un enlace 5'→ 5' único, Poliadenilación al agregar una larga secuencia de adenina (150-200) en el extremo 3' (cola poli-A) Posteriormente se eliminan los  intrones  (segmentos no codificantes) en un proceso conocido como  splicing ( corte y empalme) CLASIFICACIÓN DE LOS ARN: ARN MENSAJERO ( ARN m )

29. Traducción Traducción genética

30. Dogma central de la Biología Celular Replicación Replicación:  proceso de síntesis del DNA, este se duplica previo a la mitosis para forma r dos moléculas hijas idénticas Transcripción:  proceso que implica copiar una región específica del DNA en un hebra complementaria de ARNm en el núcleo celular Traducción:  proceso por el cual los ribosomas descifran los códigos de la secuencia y sintetizan las proteínas

31. Traducción

32. Es el proceso de síntesis de proteínas usando un templado de RNAm Corresponde a la etapa final en la expresión génica Después de ser sintetizada, la proteína debe sufrir múltiples modificaciones para llegar a ser funcional Traducción

33. Traducción: Código Genético Relaciona la secuencia de bases del ARNm , con la secuencia de aminoácidos de las proteínas Es degenerado Se lee sin comas Existen tripletes de stop Polipéptido Aminoácido Poli C ( CCC) Prolina Poli U ( UUU) Fenilalanina Poli A (AAA) Lisina ¿Cómo se descifró el código genético? Al sintetizar "in vitro" un ARN sintético de secuencia conocida a como poli-U: (UUUUUUUU...) Este ARN sintético al ser traducido genera un polipéptido que contiene solo fenilalanina (Poli- fenilalanina : phe-phe-phe-phe -..). El ARN síntético Poli C: (CCCCCCCCCC....) genera un polipéptido que contenía solo prolina (Poli- prolina : pro-pro-pro-pro-pro-...), y el codón CCC significaba prolina (pro)

34. ARN sintético Codones Polipéptido sintetizado Aminoáciodos Poli- AC ( ACA CAC AC ..) ACA y CAC thr-his-thr-his-thr-his treonina e histidina Poli-AG ( AGA GAG AG ..) AGA y GAG arg-glu-glu-arg-glu-arg arginina y glutámico Poli-UG ( UGU GUG UG ..) UGU y GUG cys-val-cys-val-cys-val- cisteína y valina Traducción: Código Genético Utilizando el ARNm sintético poli-UC: (UCU CUC UCU CUC UC...) obtuvieron un polipéptido que contenía los residuos serina y leucina en secuencia alternada (ser-leu-ser-leu-ser-leu-ser-leu-....) El poli-UC contiene dos tripletes diferentes: UCU y CUC , por consiguiente uno de ellos codifica serina y el otro leucina, pero no se puede determinar cuál a cuál También se emplearon los mensajeros sintéticos poli-AC, poli-AG y poli-UG que codificacban para los siguientes aminoácidos:

35. Traducción: Código Genético Un aminoácido corresponde a un codón (triplete) del ARNm Existen tripletes sin sentido, que no codifican para ningún aminoácido (codón término) La mayoría de los aminoácidos están determinados por más de un triplete, excepto met (AUG) y trp (UGG)

36. Mutación silenciosa Tripletes que codifican para el mismo aminoácido AAG( Lys )→AAA( Lys ) AGU(Ser)→AGC(Ser) Traducción: Código Genético En un aminoácido codificado por varios tripletes suele variar la tercera base Gli : GGX Ala: GCX Val: GUX Thr : ACX

37. Mutación neutra Tripletes que codifican para aminoácidos equivalentes AAA( lys )→AGA( arg ). Ambos son aminoácidos básicos Traducción: Código Genético

38. Traducción: Activación de los aminoácidos Es la unión de los aminoácidos en el citoplasma con su correspondiente ARNt por la acción de un enzima específica para los distintos aminoácidos Recordar que la unión del aminoácido con su correspondiente ARNt se produce en el extremo 3' de éste

39. Son moléculas de pequeño tamaño ( 80 nucleótidos) Poseen zonas con estructura secundaria y estructura terciaria Su función es transferir el aminoácido específico (determinado por RNAm ) al péptido en crecimiento Poseen un sitio específico para la unión del aminoácido en el extremo 3’ ARN de Transferencia ( ARN t ) Anticodón  es el triplete de nucleótidos complementario al codón del ARNm al cual se une mediante puentes de hidrógeno Los ARNt son “traductores”, ya que son capaces de leer el idioma de los nucleótidos en el ARNm y de reconocer a los aminoácidos, haciendo de enlace entre ambos lenguajes Existe un ARNt específico para cada aminoácido

40. Traducción: Ribosoma Es el ARN más abundante en las células (80% del ARN total) y su función es la síntesis de polipéptidos El ribosoma posee los sitios A, P y E , formados por la interacción de la subunidad menor con la mayor El sitio A ( aminoacídico ) une los ARNt que ingresan al ribosoma cargados con sus respectivos aminoácidos El sitio P ( peptídico ) es donde crece la cadena polipeptídica sintetizanda El sitio E ( exit ) se ubican los ARNt prontos a abandonar el ribosoma, después de que el aminoácido que portaban se une a la proteína

41. Comienza por el triplete iniciador del ARNm  (AUG) La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y recorre la molécula Al “leer” el codón de inicio AUG que codifica el principio de la síntesis de las proteínas, se une el complejo formado por el ARNt-Met (UAC) Por último se une la subunidad mayor a la menor del ribosoma completando el complejo de iniciación. Traducción: Iniciación

42. Hay que destacar que varios ribosomas, de 4-6, incluso 100, pueden estar traduciendo al mismo tiempo una misma cadena de ARNm , y estos ribosomas reciben el nombre de polisomas o polirribosomas . Traducción: Poliribosomas

43. Un segundo ARNt , cuyo anticodón complementa al codón adyacente a AUG, en sentido 3’, ingresa al sitio A, cargando el segundo aminoácido 2. El primer aminoácido se separa de su ARNt y forma enlace peptídico con el segundo aminoácido, aún unido a su propio ARNt 3. El segundo ARNt , ubicado en el sitio A, lleva un dipéptido . El ribosoma se desplaza sobre el ARNm en sentido 5’->3’ ( translocación ) 4. El ARNt con el péptido pasa del sitio A al sitio P, dejando vacante al primero. Al mismo tiempo, el ARNt iniciador ingresa al sitio E antes de salir del ribosoma Traducción: Elongación

44. Interacción entre el ARNt y el ARNm en la síntesis de proteínas Traducción: Elongación

45. Traducción: Terminación Se produce cuando un  codón sin sentido (stop) es leído por el sitio A Los codones de terminación no tienen ARNt complementarios; a ellos se unen proteínas denominadas  factores de liberación El factor de liberación provoca la separación de todos los elementos que participaron en la traducción: se separan las subunidades ribosomales del ARNm y el último ARNt rompe su unión con la proteína sintetizada

46. Regulación de la traducción De manera global es controlada por estrés celular, disponibilidad de nutrientes y estimulación por factores de crecimiento Las diferencias entre los distintos tipos celulares de un organismo son debidas fundamentalmente a una  transcripción diferencial de sus genes , es decir a la presencia de un transcriptoma y, en consecuencia, de un proteoma diferentes

47. Los diversos tipos de células cada uno de combinaciones de expresar las características de factores de transcripción, lo que es el principal mecanismo de tipo de células en la especificidad la regulación de la expresión génica ARNm . Regulación de la traducción