REPLICACION Y TRANSCRIPCION DEL ADN

Estructura del ADN

Para mostrales algo que de seguro saben pero viene bien refrescar les dejo un video en portugués sobre la estructura del ADN que es fundamental para comprender la replicación y transcripción del ADN

¿Cómo se duplica al ADN y para qué?

El ADN debe duplicarse en cada ciclo celular para que cada célula hija mantenga la misma cantidad y cualidad de información. Esta replicación se produce durante la fase S del ciclo celular, es decir que cada célula antes de dividirse a través del proceso conocido como mitosis, debe duplicarse para que cada célula hija tenga exactamente la misma cantidad de ADN que la célula madre y ademas debe tener el ADN intacto es decir no haber sufrido mutaciones para que ambas celulas hijas sean iguales. El ADN para poder duplicarse, cada una de las hebras de la doble helices sirve de molde para la sintesis de una nueva. Al final de este proceso cada una de las dos nuevas cadenas de ADN tiene una cadena o hebra de nueva y la que le sirvió de molde (vieja). El Proceso de replicaciónes complejo y en el intervienen una serie de enzimas. Existen sitios específicos donde comienza la replicación denominados origenes de replicación. Cuando comienza se forma una burbuja de replicación que contiene dos horquillas. Un breve resumen de las enzimas que participan y como lo hacen se representa en una animación donde se pueden ver las enzimas DNA polimerasa encargada de la adición de nucleótidos por complementariedad, la helicasa que abre la horquilla, la RNA polimerasa que es quien comienza la replicación ya que puede unir dos nuclotidos libres y froma un pequeño fragmento de ARN, que luego es removido por una exonucleasa y la DNA polimerasa lo reemplaza por ADN, sellando el eje azucar fosfato mediante la ligasa. Una buena fuente didáctica para verlo está aquí

Para más detalles sobre las ADN polimerasas tanto en baterias como en eucariotas ver aquí

Qué es la transcripción?

La transcripción es el proceso por el cual se sintetiza un ARN usando como molde al ADN. Muchos tipos de ARN pueden ser sintetizados asì por la enzima ARN polimerasa, el ARN ribosomal el de transferencia, los pequeños ARN nucleares o citoplasmáticos y por supuesto los ARN mensajeros, que serán luego traducidos a una cadena polipeptídica. El proceso de la transcripción de los mensajeros es diferente en procariotas y eucariotas. Esto es debido a las diferencias propias entre los genes de las bacterias y los de las celulas de animales superiores.

Como actvidad didáctica para entender la síntesis de ARN pueden ver esta página

En los organismos superiores se describe el proceso en el siguiente video.

Los genes eucariotas son complejos y discontínuos es decir que poseen regiones codificantes (que formarán parte de la proteína) y otros que son no codificantes y se remueven rapidamente antes que el ARN salga al citoplasma a ser traducido. Las regiones codificantes se llaman EXONES y las no codificantes se llaman INTRONES.

La transcripción comienza en el punto 0 (cero)  muy cerca del promotor y termina en las bacterias en una secuencia llamada terminadora. La polimerasa al copiar esa región de ADN, se enlentece y se desprende del molde. En algunos casos hay una proteína que ayuda en ese proeceso denominada Rho.

Un esquema del ARN trasncripto de esa región termiandora se pliega en el espacio fromando una horquilla ya  que el ARN es de cadema simple

sec terminadora procariota

La secuencia de la trasncripción en eucariotas en cambio no se conoce ya que antes está la secuancia de polyadenilación, que se relata más abajo.

Ademas el ARN m sufre modificaciones luego de ser transcrito como la adición del Cap y la cola poly A como se ve el siguiente

El proceso en el cual se eliminan los intrones y empalman los exones se denomina SPLICING que se ve en el siguiente video:

Organización de un gen eucariota simple (Unidad de Transcripción simple)

Gen eucariota (Unidad de transcripción simple)

A su vez los genes eucariotas suelen organizarse como Unidades de Transcripción complejas, es decir que un gen no es tan simple como se creía antes sino que puede poseer más de un sitio para iniciar la transcripción que será reconocido en distintos tejidos segun la proteína específica para ese tejido y/o poseer mas de una señal de polyadenilación o sufrir splicing alternativo. Es decir que en algunos tejidos puede ser eliminado junto a intrones un exón que sin emabrgo es necesario en otros. Por ello se denomina alternativo, puede ser distinto en diferentes tipos celulares.

En cambio en las bacterias (procariotas) los genes se transcriben juntos en un mismo ARNm denominado policistrónico. Esto es porque el genoma es mucho más pequeño y así los genes que codifican proteínas relacionadas en una misma vía metabólica se transcriben todos al mismo tiempo para luego traducirse juntos también.

Un esquema de las Unidades de transcripción compleja:

UNIDAD DE TRANSCRIPCION COMPLEJA

Además de los conocimientos que hemos mencinado han aparecido los micro RNA que cumplen diversas funciones, incluso interferir en la traducción de un mensajero.

Todo el proceso completo de Transcripción y luego su traducción a una proteína se resume en el siguiente video.