codigo genetico.} transcripción y traducción

presentación sobre el codigo genetico para el proceso de transcripción y traducción

1. RICARDO SOTO AGUDELO MAESTRIA EN CIENCIAS FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGICAS UNIVERSIDAD DEL QUINDIO 2025 CÓDIGO GENÉTICO

2. Introducción Ejemplo del experimento de Nirenberg. El experimento descifró los primeros codones del código genético. El experimento, usa nucleótidos marcados radioactivamente en tripletes específicos, ribosomas obtenidos de un extracto de células de E. coli. Este experimento lo hizo acreedor a Nirenberg en 1968 con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología. Compartió el premio con Har Gobind Khorana y Robert W. Holley .

3. Introducción Las características del código genético fueron establecidas experimentalmente por Fancis Crick, Sydney Brenner & colaboradores en 1961.

4. El código está organizado en tripletes o codones: cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido . El código genético es degenerado: existen más tripletes o codones que aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete. La lectura es "sin comas" : un nucleótido solamente el cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua "sin comas" o sin que existan espacios en blanco . El código genético nuclear es universal: el mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido.

5. El código genético nuclear es universal

6. Ejemplo específico: Codón AUG En humanos: ARNm contiene el codón AUG AUG codifica para el aminoácido Metionina (Met) Es también el codón de inicio para la traducción de proteínas En Escherichia coli (una bacteria): AUG también codifica para Metionina Es igualmente reconocido como el codón de inicio En plantas (por ejemplo, Arabidopsis thaliana): AUG codifica para Metionina En hongos (por ejemplo, Saccharomyces cerevisiae): AUG codifica para Metionina En otros vertebrados (como ratón, pez, aves): AUG también codifica para Metionina

7. Aunque “código genético” suena un poco a lenguaje en clave, es un término sencillo que se refiere a la  serie de reglas que utilizan los ribosomas para traducir el ARN mensajero a proteínas . Recordemos que, para que un gen pueda expresarse, debe ser primero traducido a ARN mensajero. Acto seguido, el ARN mensajero, cargado con toda la información importante del gen, se reúne en el citoplasma de la célula con los ribosomas, unas complejas estructuras que lo “leen” y lo traducen a la proteína resultante . Esto se conoce como el “Dogma Central de la Biología Molecular ”

8. ADN ARN ( mensajero ) Ribosoma t-RNAs Citoplasma Proteína Transcripción y traducción Replicación Almacenar Transmitir Expresar ADN es el almacén de la información genética y la molécula encargada de transmitir a la descendencia las instrucciones necesarias para construir todas las proteínas presentes en un ser vivo.

9. 1. El ribosoma se une al ARNm en el codón de inicio (AUG). 2. El tRNA correspondiente se une por complementariedad de anticodón-codón. 3 El ribosoma cataliza el enlace peptídico entre los aminoácidos. 4. El ribosoma se desplaza, liberando tRNAs vacíos y aceptando nuevos. 5. El proceso continúa hasta que se encuentra un codón de STOP (UAA, UAG o UGA), lo que termina la síntesis.

10. ¿QUÉ PASA EN EL RIBOSOMA? UGG GCC AUG 1º: el RNA mensajero se ancla a un ribosoma en el citoplasma UGG GCC AUG 2º: El ribosoma se desplaza por el RNA hasta el primer codón.

11. UGG GCC AUG CGG ala UAC met 3º: un RNA de transferencia (tRNA), con el correspondiente anticodón y el aminoácido unido a su extremo reconoce el codón y se une al mRNA . UGG GCC AUG UAC met 4º: el proceso se repite en el segundo codón. Los dos aminoácidos que se han aproximado se unen entre sí, iniciándose la cadena peptídica (proteína).

12. CGG ala UGG GCC AUG ACC met trp UAC 5º: el ribosoma se va desplazándose a lo largo del RNA, y sucesivos tRNAs con sus correspondientes aminoácidos se van incorporando. Los t-RNAs ya utilizados se van separando del RNA. ala met val 6º: cuando termina la traducción queda una secuencia de aminoácidos. Posteriormente se darán modificaciones en dicha secuencia hasta llegar a la proteína final (la secuencia se pliega sobre sí misma para adoptar una estructura tridimensional). pro gly

13. El código genético se refiere a las instrucciones que contiene un gen y que le indican a una célula cómo producir una proteína específica. El código de cada gen usa las cuatro bases nitrogenadas del ADN — adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T) — de diversas maneras para deletrear los “codones” de tres letras que especifican qué aminoácido se necesita en cada posición dentro de una proteína.

14. Las cuatro bases que se suelen encontrar en el ARN y el ADN están divididas en dos clases: bases pirimidínicas y bases púricas. Las bases pirimídinicas son los compuestos monociclicos Citosina, Timina y Uracilo . La bases púricas son los compuestos bicíclicos Adenina y Guanina .

15. Los codones del código son tripletes El número mínimo de nucleótidos necesario para "codificar un aminoácido" (tamaño de las unidades de codificación o relación de codificación) se deduce por un simple cálculo matemático:

16. EL CÓDIGO GENÉTICO: A U A C C A G U C Codón 1 Codón 2 Codón 3 ile pro val Todos los organismos usan el mismo código genético Un aminoácido esta codificado por 3 nucleótidos = Código genético 4 nucleótidos posibles (A, C, G, U) Un codón tiene 3 bases 4 * 4 * 4 = 64 codones posibles Codón de inicio: AUG Codón de parada o Stop: UAA, UAG, UGA 61 codones codifican aminoácidos (AUG también Metionina )

17. Elementos constitutivos de las proteinas (20 diferentes) Tienen un grupo radical variable que los caracteriza Los amino ácidos tienen diferentes características bioquímicas y físicas, las cuales determinan su capacidad de ser reemplazados en la evolución. C P G G A V I L M F Y W H K R E Q D N S T C SH S+S positivos cargados polares alifáticos Aromaticos pequeños muy pequeños hidrofóbicos Ejemplo: Isoleucina (I), Valina (V), Leucina (L), Alanina (A), Glicina (G), Prolina (P). Cadenas laterales sin anillos. Incluye aminoácidos que tienden a evitar el agua. Ejemplo: Isoleucina (I), Leucina (L), Valina (V), Fenilalanina (F), Metionina (M). Tienen anillos aromáticos. Ejemplo: Fenilalanina (F), Tirosina (Y), Triptófano (W), Histidina (H, parcialmente aromática). Tamaño de la cadena lateral.Muy pequeños: Glicina (G), Alanina (A), Serina (S), Cisteína (C), Prolina (P). Pequeños: Treonina (T), Asparagina (N), Aspartato (D). Lisina (K), Arginina (R), Histidina (H). Capacidad de formar puentes de hidrógeno, son hidrofílicos. Ejemplo: Serina (S), Treonina (T), Asparagina (N), Glutamina (Q), Cisteína (C), Histidina (H). Carga neta a pH fisiológico .

18. Nombre Abrev. (3/1 letras) Tipo químico Carga neta (pH 7,4) Características principales Ácido aspártico Asp / D Ácido − 1 grupos carboxilo (−COO⁻), DONANTE DE PROTONES Forma enlaces iónicos, participa en sitios activos. Ácido glutámico Glu / E Ácido −1 Similar al anterior, clave en el metabolismo. Lisina Lys / K Básico + 1 grupos amino (−NH₃⁺) , ACEPTA PROTONES En histonas, participa en enlaces iónicos. Arginina Arg / R Básico +1 Muy básica, participa en rutas de señalización. Histidina His / H Básico débil 0 / +1 Actúa como tampón, cataliza reacciones enzimáticas. Cisteína Cys / C Forma puentes disulfuro (S–S) que estabilizan proteína Con azufre Forma puentes disulfuro, estabiliza estructuras. Metionina Met / M Con azufre Inicia la traducción proteica (codón AUG). Serina Ser / S Son polares e interaccionan con agua y otras moléculas. Polar (alcohol) Fosforilable, participa en enlaces H. Treonina Thr / T Son polares e interaccionan con agua y otras moléculas. Polar (alcohol) También fosforilable, estructura secundaria. Asparagina Asn / Polar (amida) Forma puentes de H, común en glicosilación. Glutamina Gln / Q Polar (amida) Transporta nitrógeno, importante en metabolismo. Fenilalanina Phe / F Aromático, no polar Hidrofóbica, núcleo interno de proteínas. Tirosina Tyr / Y Aromático, polar Fosforilable, precursor de dopamina y hormonas tiroideas. Triptófano Trp / W Aromático, no polar Precursor de serotonina y melatonina. Alanina Ala / A Alifático, no polar Pequeña, neutra, muy frecuente. Valina Val / V Alifático, no polar Ramificada, hidrofóbica. Leucina Leu / L Alifático, no polar Participa en señalización y estructura. Isoleucina Ile / I Alifático, no polar Isómero de leucina , presente en tejidos musculares. Prolina Pro / P Cíclico, no polar Rígido, rompe hélices alfa, esencial en colágeno. Glicina Gly / G No polar, muy pequeña Flexible, única sin carbono quiral .

19. Esenciales No esenciales Valina (Val, V) Leucina (Leu, L) Treonina (Thr, T) Lisina (Lys, K) Triptófano (Trp, W) Histidina (His, H) Fenilalanina (Phe, F) Isoleucina (Ile, I) Arginina (Arg, R) Metionina (Met, M) Alanina (Ala, A) Prolina (Pro, P) Glicina (Gly, G) Serina (Ser, S) Cisteína (Cys, C) Asparagina (Asn, N) Glutamina (Gln, Q) Tirosina (Tyr, Y) Ácido aspártico (Asp, D) Ácido glutámico (Glu, E)

20. Características específicas del código Codón de inicio El codón AUG, el único que codifica con mucha menos frecuencia se usan como inicio otros codones, en especial ACG, CUG y GUG. Es decir, la síntesis de la mayoría de las proteínas comienza en un codón AUG; ellos explica que la Met siempre ocupe la posición 1 (inicial o N-terminal) de cualquier polipéptido recién sintetizado. Las proteínas EUCARIÓTICAS poseen una metionina N-terminal , mientras que en PROCARIOTAS se incorpora como formil-metionina. https://app.molview.com /

21. NO POLARES (HIDROFÓBICOS) Aminoácido Grupo R Descripción Glicina –H Solo un hidrógeno. Es el más simple. Alanina –CH₃ Un grupo metilo: un carbono con tres hidrógenos. Valina –CH(CH₃)₂ Un carbono unido a dos grupos metilo. Ramificado. Leucina –CH₂–CH(CH₃)₂ Un metileno (–CH₂–) más un carbono ramificado. Isoleucina –CH(CH₃)–CH₂–CH₃ Igual que leucina, pero con la rama en otro lugar. Metionina –CH₂–CH₂–S–CH₃ Dos carbonos, un azufre (S), y un metilo. Prolina –(CH₂)₃– (ciclo con NH₂⁺) Tres carbonos forman un anillo con el nitrógeno amino. Fenilalanina –CH₂–C₆H₅ Un metileno unido a un anillo bencénico (fenilo). Triptófano –CH₂–indol Un metileno unido a un anillo doble con nitrógeno (indol).

22. POLARES SIN CARGA Aminoácido Grupo R Descripción Serina –CH₂–OH Un metileno más un grupo hidroxilo (alcohol). Treonina –CH(OH)–CH₃ Un carbono con un grupo alcohol y un metilo. Cisteína –CH₂–SH Un metileno y un grupo tiol (azufre e hidrógeno). Asparagina –CH₂–CONH₂ Un metileno y un grupo amida (carbonilo + NH₂). Glutamina –CH₂–CH₂–CONH₂ Como Asn, pero con un metileno extra. Tirosina –CH₂–C₆H₄–OH Anillo aromático con un grupo OH. Similar a fenilalanina pero polar. ÁCIDOS Aminoácido Grupo R Descripción Ácido aspártico –CH₂–COOH Un metileno más un grupo ácido carboxilo. Ácido glutámico –CH₂–CH₂–COOH Como aspártico, pero con un metileno adicional. BÁSICOS Aminoácido Grupo R Descripción Lisina –(CH₂)₄–NH₂ Cuatro metilenos terminando en un amino (básico). Arginina –(CH₂)₃–NHC(NH₂)₂⁺ Tres metilenos y un grupo guanidinio (muy básico). Histidina –CH₂–imidazol Un metileno y un anillo aromático con nitrógeno (básico).

23. Codones de terminación Se puede observar en las representaciones del código genético que los codones UAA, UAG y UGA no codifican aminoácido alguno, sino que causan la finalización de la síntesis proteica.

24. Contiene la información para construir una proteina. Encargado de llevar los aminoacidos a los ribosomas para la síntesis de proteinas ARN ribosomal ( rRNA) Componente mayoritario de los ribosomas

25. DEGENERACIÓN Se entiende por degeneración el hecho de que un aminoácido esté codificado por más de un codón; a los codones que codifican el mismo aminoácido se los llama codones sinónimos. Esta degeneración del código, además no es uniforme, pues cada aminoácido está codificado por un número diferente de codones sinónimos, desde sólo uno (Met, Trp) hasta un máximo de 6 (Arg, Leu,Ser).

26. Código solapado Código No solapado 🔹 Cada grupo se traduce a un aminoácido. 🔹 Las letras no se comparten entre codones. 🔹 Resultado: 3 aminoácidos 🔹 Cada codón "toma prestadas" letras del anterior. 🔹 Resultado: 7 aminoácidos

27. A U U G C U C A G CÓDIGO NO SOLAPADO Ahora usamos cada grupo de 3 letras , pero comenzando desde cada letra siguiente : CÓDIGO SOLAPADO aa₁ aa₂ aa₃ Codón 1: A U U → aa₁ Codón 2: U U G → aa₂ Codón 3: U G C → aa₃ Codón 4: G C U → aa₄ Codón 5: C U C → aa₅ Codón 6: U C A → aa₆ Codón 7: C A G → aa ₇

28. Diversidad de Macrohongos Característica Código No Solapado Código Solapado Lectura de codones Cada tres nucleótidos → 1 codón Cada nucleótido nuevo inicia un codón Ejemplo de secuencia A U U G C U C A G G C U A U U G C U C A G G C U Codones resultantes AUU – GCU – CAG – GCU AUU – UUG – UGC – GCU – CUC … Número de aminoácidos Menor Mayor Compartición de nucleótidos No Sí Precisión en la traducción Alta Baja (más propenso a errores) Uso en organismos reales Sí (código genético estándar) No (hipotético, usado solo en ciertos virus)

29. Por lo tanto, comparten el mismo código genético los procariotas, los núcleos de todos los eucariotas y las mitocondrias de plantas. Parece probable que todas las formas de vida hayan tenido un antepasado evolutivo común, con un sólo código, que se ha conservado muy bien a todo lo largo de la evolución biológica. Las diferencias pueden haber surgido durante la evolución por transferencia del genoma procariótico original, con código genético universal, al genoma mitocondrial. CONCLUSIÓNES

30. Referencias Cann, R. L., Stoneking, M., & Wilson, A. C. (1987). Mitochondrial DNA and human evolution. Nature, 325(6099), 31-36. Feldman, C. R., Flores-Villela, O., & Papenfuss, T. J. (2011). Phylogeny, biogeography, and display evolution in the tree and brush lizard genus Urosaurus (Squamata: Phrynosomatidae). Molecular Phylogenetics and Evolution, 61(3), 714-725. Mulcahy, D. G., Martínez-Gómez, J. E., Aguirre-León, G., Cervantes-Pasqualli, J. A., & Zug, G. R. (2014). Rediscovery of an endemic vertebrate from the remote Islas Revillagigedo in the Eastern Pacific Ocean: The Clarión Nightsnake lost and found. PLoS One, 9(5), e97682. Romero, O. A. M., & Almazan, A. T. M. (2018). Mitocondrias–El “ying-yang” de la vida. Recursos Naturales y Sociedad.

31. RUTA FUNCIONAL DE AMINOÁCIDOS EN EL CUERPO HUMANO