Metabolismo
En el metabolismo de los ácidos nucleicos es necesario considerar 4 procesos.
Duplicación o replicación
Esta es la síntesis de ADN a partir de ADN, la cual ocurre en los núcleos celulares comenzando en sitios múltiples de la cadena de ADN. Es sincrónica a nivel celular porque se inicia al mismo tiempo que los cromosomas del núcleo, pero también es asincronica a nivel molecular porque se inicia a distinto tiempo de los múltiples sitios de una misma molécula de ADN.
Es simétrica porque se usa como molde de ambas cadenas de ADN y semiconservatiba porque cada cadena de ADN hija conserva la mitad de la cadena de ADN madre que la originó.
La síntesis avanza en sentido 5´a 3´usando como sustratos desoxirribonucleicos dATP, dCTP, dTTP y dGTP, y como factor al Mg. Esta síntesis se realiza insertando nucleotidos mediante enlaces fosfodiester.
En el punto donde se separan las dos cadenas de ADN se forma una horquilla de replicación que avanza hacia un extremo de la molécula, mientras que otra horquilla avanza hacia el otro extremo formándose así una burbuja de replicación.
La cadena de ADN que se sintetiza en la misma dirección de avance de la horquilla se llama hebra adelantada o continua mientras que la que se sintetiza en dirección opuesta se llama hebra retrasada o discontinua porque presenta fragmentos de ADN denominados fragmentos de Okasaki.
Esta síntesis es provocada por un complejo denominado replisoma el cual contiene los siguientes elementos:
- Primosoma, el cual es el complejo de inicio formado por proteinas iniciadoras que se fijan al ADN, la helicasa o desenrollante, la cual serpara las 2 cadenas, proteinas fijadoreas que evitan que las cadenas se reasocien, topoisomerasa o girasa evita torciones del ADN, y la primasa que sintetiza ADN cebo o iniciador.
- ADN polimerasa, sintetizan ADN a partir de ARN cebo, eliminan dicho ARN y lo replazan por ADN corrigiendo errores de inclusión de nucleotidos. Son 4 tipos, alfa, beta, gama y delta.
- ADN ligasas, son los que unen entre si los fragmentos de Okazaki de la hebra discontinua.
Transcripción
Es la síntesis de ARN a partir de ADN, el cual sirve para generar ARN para la síntesis de proteínas Esto ocurre en el núcleo celular.
Es asimétrica ya que utiliza como molde una sola cadena de ARN. La síntesis avanza en sentido 5´a 3´ utilizando como sustrato ribonucleotidos ATP, GTP, CTP y UTP, y como cofactor Mg. Los nucleotidos se unen entre si mediante enlaces fosfodiester. Esta síntesis es provocada por las enzimas ARN polimerasas que pueden ser de tres tipos:
Tipo I: sintetiza ARNr en la porción central del núcleolo. a partir de genes denominados organizadores nucleolares.
Tipo II: sintetiza ARNm a partir de los genes estructurales del ADN
Tipo III: sintetiza ARNt a partir de los sitios múltiples del ADN
Cada una de estas enzimas presenta 3 unidades que son:
Unidad de fijación (sigma): se fija al sitio promotor de la cadena de ADN. Este sitio tiene las denominadas cajas o boxes que presentan secuencias de consenso, ricas en A y T.
Unidad catalítica: separa 17 bases nitrogenadas (1 vuelta y media) del ADN y, tomando como molde una sola hebra, sintetetiza el ARN correspondiente.
Unidad de liberación (Rho): desprende el ARN cuando se llega a una secuencia autocomplementaria rica en G y C.
Es la síntesis de ADN a partir de ARN la cual sirve para incorporar el retrovirus (virus ARN) al de la célula huésped Esto ocurre en el interior de la célula infectada por dichos virus. La síntesis es provocada por una enzima llamada transcriptasa inversa.
Es la síntesis de proteínas en la cual participan los tres tipos de ADN, ocurre en el citoplasma en el interior de los ribosomas. Su nombre se debe a que en el proceso se pasa del lenguaje de bases nitrogenadas a uno constituido por Aa.
Consta de 5 pasos, activación de Aa, iniciación, elongación y terminación de la cadena, y modificadores post-traduccionales.
La regulación se da de forma diferente en las células eucariontas y procariontas. En las eucariontas se da por proteínas reguladoras, regulando el grado de espiralización del ADN. En las celulas procariontas existen sistemas llamados operones, cuyo modelo fue propuesto por Jacob y Monod. El operon esta constituido por un grupo de genes controlados por la misma señal. Estos genes pueden ser de tres tipos:
- Gen estructural que contiene la información para la síntesis de un polipeptido o de una proteína A su nivel se transcribe una molécula de ARNm
- Gen operador se encuentra junto al estructural y contiene el sitio promotor que estimula la transcripción a nivel del gen estructural, ambos genes constituyen el Operon.
- Gen regulador, el cual se encuentra a distancia del operon y codifica para la síntesis de proteínas represoras que inhiben al gen operador para que no se transcriba el gen estructural.
Existen dos sistemas enzimaticos que actúan regulando al operon. Ellos son:
- Los sistemas inducibles son estimulados por los sustratos de las vías metabólicas, en estos sistemas la aparición del sustrato inhibe al gen regulador para que se estimule el estructural y se transcriba la información para la síntesis de la enzima que degradará a dicho sustrato.
- Los sistemas reprimibles, en cambio son inhibidos por los productos de las vías metabólicas, en ellos la aparición del producto de una vía metabólica actuara como co-represor, inhibiendo al gen estructural para que no se transcriba la información para la síntesis de la enzima que genera dicho producto.
Tipo I: sintetiza ARNr en la porción central del núcleolo. a partir de genes denominados organizadores nucleolares.
Tipo II: sintetiza ARNm a partir de los genes estructurales del ADN
Tipo III: sintetiza ARNt a partir de los sitios múltiples del ADN
Cada una de estas enzimas presenta 3 unidades que son:
Unidad de fijación (sigma): se fija al sitio promotor de la cadena de ADN. Este sitio tiene las denominadas cajas o boxes que presentan secuencias de consenso, ricas en A y T.
Unidad catalítica: separa 17 bases nitrogenadas (1 vuelta y media) del ADN y, tomando como molde una sola hebra, sintetetiza el ARN correspondiente.
Unidad de liberación (Rho): desprende el ARN cuando se llega a una secuencia autocomplementaria rica en G y C.
Transcripción Inversa
Es la síntesis de ADN a partir de ARN la cual sirve para incorporar el retrovirus (virus ARN) al de la célula huésped Esto ocurre en el interior de la célula infectada por dichos virus. La síntesis es provocada por una enzima llamada transcriptasa inversa.
Traducción
Es la síntesis de proteínas en la cual participan los tres tipos de ADN, ocurre en el citoplasma en el interior de los ribosomas. Su nombre se debe a que en el proceso se pasa del lenguaje de bases nitrogenadas a uno constituido por Aa.
Consta de 5 pasos, activación de Aa, iniciación, elongación y terminación de la cadena, y modificadores post-traduccionales.
Regulación
La regulación se da de forma diferente en las células eucariontas y procariontas. En las eucariontas se da por proteínas reguladoras, regulando el grado de espiralización del ADN. En las celulas procariontas existen sistemas llamados operones, cuyo modelo fue propuesto por Jacob y Monod. El operon esta constituido por un grupo de genes controlados por la misma señal. Estos genes pueden ser de tres tipos:
- Gen estructural que contiene la información para la síntesis de un polipeptido o de una proteína A su nivel se transcribe una molécula de ARNm
- Gen operador se encuentra junto al estructural y contiene el sitio promotor que estimula la transcripción a nivel del gen estructural, ambos genes constituyen el Operon.
- Gen regulador, el cual se encuentra a distancia del operon y codifica para la síntesis de proteínas represoras que inhiben al gen operador para que no se transcriba el gen estructural.
Existen dos sistemas enzimaticos que actúan regulando al operon. Ellos son:
- Los sistemas inducibles son estimulados por los sustratos de las vías metabólicas, en estos sistemas la aparición del sustrato inhibe al gen regulador para que se estimule el estructural y se transcriba la información para la síntesis de la enzima que degradará a dicho sustrato.
- Los sistemas reprimibles, en cambio son inhibidos por los productos de las vías metabólicas, en ellos la aparición del producto de una vía metabólica actuara como co-represor, inhibiendo al gen estructural para que no se transcriba la información para la síntesis de la enzima que genera dicho producto.
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