Expresión Genica

EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

I. EL ADN COMO PORTADOR DE LA INFORMACIÓN HEREDITARIA

A. Concepto de gen

En la genética clásica, el gen se define como la unidad elemental de la herencia, responsable de una característica

concreta.

En la genética molecular, un gen es una región del genoma que contiene la información necesaria para sintetizar

una molécula de polipéptido.

B. Experimentos que demostraron el papel del ADN en la herencia

1. Experimentos de Griffith (1928)

Transformación bacteriana en Streptoccocus pneumoniae.

2. Experimentos de Avery y McCarty (1943)

El ADN es responsable de la transformación.

3. Experimento de Alfred D. Hershey y Martha Chase (1952)

Demostraron, mediante marcaje radiactivo selectivo del ADN (usando 35P) y de las proteínas (usando 32S),

que el ADN del fago T2 era la molécula que se introducía en la célula bacteriana para la reproducción viral.

II. RELACIÓN GENES-PROTEÍNAS

A. Hipótesis de Beadle y Tatum (1941): Un gen, un enzima

Estudiando el metabolismo del moho rojo del pan (Neurospora crassa) observaron que cada mutación (inducidas con

rayos X) en un gen podía ser relacionada con la pérdida de función de un enzima.

En la actualidad se especifica: Un gen, una cadena de polipéptidos.

B. Colinealidad genes-proteínas (Crick 1958)

Al principio de correspondencia entre la secuencia de bases en el ADN y de aminoácidos en las proteínas se le denomina

principio de colinealidad

Una secuencia del ADN determina una secuencia de aminoácidos de un polipéptido. La secuencia de aminoácidos

determina la estructura tridimensional de la proteína y, por lo tanto, su funcionalidad. La alteración de la secuencia del

ADN (mutación) determina la alteración de la secuencia de aminoácidos de la proteína y su estructura tridimensional,

lo que provoca su pérdida de función.

C. Experimentos de Pauling

Comprobó mediante electroforesis que los enfermos de anemia drepanocítica (hereditaria) producían una hemoglobi -

na diferente de la de las personas normales, lo que servía de demostración de la hipótesis de Beadle y Tatum.

D. Estudio de bacteriófagos

Se había observado que la introducción del ADN viral en una bacteria no sólo ocasionaba la producción de más ADN

viral, sino también de proteínas de la cubierta del virus.

III. EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

IV. TRANSCRIPCIÓN

Síntesis de un ARNm a partir de la información contenida en el ADN nuclear. El ARNm sintetizado tendrá una secuencia

de nucleótidos complementaria a la de un (ocasionalmente más de uno) gen. Tiene lugar en el núcleo de la célula duran -

te la interfase y la profase de la mitosis.

A. Requerimientos

- Enzimas:

Endonucleasas - separan las cadenas de ADN.

Girasas - eliminan las tensiones y evitan que las cadenas vuelvan a juntarse.

ARN-polimerasa - complejo multienzimático responsable de la unión de los nucleótidos para formar el ARN. No

necesita cebador. Sintetiza en dirección 5`-3`.

- Un catión divalente, como Mg2+ o Mn2+

- Precursores activados (ATP, GTP, UTP y CTP)

- ADN patrón

B. Proceso

Iniciación

Previamente actúan las endonucleasas y girasas. La ARN-polimerasa reconoce y se acopla a la región promotora,

situada por delante del gen que se va a transcribir.

El primer nucleótido que se une es siempre ATP o GTP.

Elongación

La polimerasa se desplaza hacia el siguiente nucleótido de la cadena de ADN que está leyendo y cataliza la formación

de un enlace fosfodiéster. Este proceso se repite sucesivamente.

La energía necesaria para la unión proviene de la hidrólisis de los dos fosfatos terminales de los nucleótidos activados

que se van incorporando.

La dirección de transcripción es 5` 3`.

EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA 1

Terminación

Al alcanzar una señal de terminación, un factor proteico, denominado factor de liberación, provoca la separación del

ARNm recién sintetizado.

Intrones y exones

Se ha podido comprobar mediante experimentos de hibridación entre ADN y ARNm que, en muchas ocasiones, en

el ADN que codifica un ARNm existen zonas, denominadas intrones, que no tienen correspondencia homóloga en el

ARN. Estas zonas son eliminadas en el proceso posterior de maduración del ARN.

Se considera que esto puede suponer una ventaja para la diferenciación celular, ya que pueden existir enzimas es -

pecíficos que controlan el paso del ARN primario al ARN maduro, y que solo existen en las células en las que se deben

expresar esos genes.

ARNm policistrónico

Una sola molécula de ARNm puede transcribir una serie de genes que cumplen funciones afines, lo cual facilita el

control de la expresión de los genes.

C. Diferencias en el proceso entre procariotas y eucariotas

PROCARIOTAS EUCARIOTAS

El proceso es más simple El proceso es más complejo

Se puede transcribir todo el DNA en cualquier momento

Sólo se puede transcribir el DNA que constituye la eucromatina

(cromatina descondensada)

Se transcribe la mayor parte del DNA genómico La mayor parte de DNA genómico no se transcribe

(sólo se transcribe el 35%)

El RNA transcrito primario es funcional

(no precisa maduración postranscripcional)

El RNA transcrito primario sufre en el núcleo el proceso

de maduración o procesamiento postranscripcional

Los mRNA se empiezan a traducir según van siendo

sintetizados

Los mRNA deben ser transportados al citoplasma para

participar en la traducción

Interviene un solo tipo de RNApol Intervienen tres RNApol diferentes (I, II y III) que sintetizan

los distintos tipos de RNA

D. Transcripción inversa

Excepción al dogma central en la cual la información codificada por ciertos virus de ARN se transcribe a ADN

V. EL CÓDIGO GENÉTICO: CONCEPTO Y CARACTERÍSTICAS

Concepto

Es la relación entre la secuencia de las bases en el ADN y la secuencia de aminoácidos en una proteína.

Características

- Formado por tripletes

- No tiene superposiciones.

...