Comprendiendo la Transcripción: Una Comparación de los Procesos Prokarióticos y Eucarióticos
Explora el intrincado proceso de transcripción, comparando los mecanismos en procariotas y eucariotas. Aprende sobre las diferencias clave en la síntesis y maduración del ARN.
Video Summary
La transcripción, el proceso fundamental de copiar ARN a partir de ADN, tiene lugar en el núcleo de los eucariotas y en el citoplasma bacteriano de los procariotas. En los eucariotas, las ARN polimerasas y varios factores orquestan el proceso de transcripción, mientras que los procariotas dependen de una sola ARN polimerasa para esta tarea. El proceso de transcripción se puede dividir en tres fases principales: iniciación, elongación y terminación, con los eucariotas pasando por pasos de maduración adicionales. La fase de iniciación es crucial, ya que la región promotora señala a la ARN polimerasa que abra una burbuja de transcripción y comience a transcribir la plantilla de ADN.
Durante la elongación, los nucleótidos se agregan secuencialmente en dirección de 5' a 3', lo que resulta en la formación de un transcripto de ARN que es complementario a la plantilla de ADN. Los eucariotas añaden un tapón protector al transcripto, y las señales de terminación eventualmente liberan el transcripto de ARN de la plantilla de ADN. Además, los eucariotas añaden una cola de poli-A al transcripto para estabilidad. En contraste, los procariotas carecen de los extensos procesos de maduración observados en los eucariotas, con los tARN y rARN siendo procesados directamente a partir de transcriptos más largos.
En los eucariotas, el transcripto primario pasa por pasos de maduración que implican el empalme para eliminar intrones y unir exones. Este proceso intrincado, facilitado por enzimas ribonucleoproteicas, resulta en la producción de una molécula de ARNm madura que está lista para la traducción. El empalme alternativo aumenta aún más la complejidad de la expresión génica, permitiendo la generación de diversos transcriptos de ARNm a partir de la misma plantilla de ADN. Esta diversidad molecular juega un papel fundamental en la respuesta a nuevos patógenos, como el rápido desarrollo de anticuerpos contra virus emergentes como el coronavirus.
La comparación entre los procesos de transcripción procarióticos y eucarióticos subraya las disparidades en la estructura y procesamiento del ARNm. Las modificaciones post-transcripcionales, incluyendo el tapón, la poliadenilación, el empalme y el transporte del ARNm al citoplasma para la síntesis de proteínas, ilustran aún más la naturaleza intrincada de la regulación de la expresión génica.
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Keypoints
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Resumen del Proceso de Transcripción
El proceso de transcripción implica copiar ARN a partir de ADN, ocurriendo en el núcleo para los eucariotas y disperso en el citoplasma bacteriano para los procariotas. Los eucariotas tienen tres tipos de ARN polimerasas, mientras que los procariotas tienen una. El proceso incluye fases de iniciación, elongación, terminación y posiblemente maduración.
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Cadenas de ARN y polimerasas
Solo una de las dos hebras de ARN en el ADN se copia durante la transcripción, conocida como hebra molde o codificante. Las enzimas involucradas incluyen las polimerasas de ARN. Los procariotas utilizan una polimerasa de ARN para todos los genes, mientras que los eucariotas tienen tres tipos. La hebra copiada se llama hebra molde.
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Inicio de la transcripción
La iniciación de la transcripción comienza con la ARN polimerasa localizando la región promotora en el ADN, la cual contiene una secuencia específica de bases reconocida por la polimerasa. En los procariotas, la ARN polimerasa reconoce directamente el promotor, mientras que los eucariotas requieren factores de transcripción para indicar el sitio de inicio. Esto marca una diferencia clave entre la transcripción en procariotas y eucariotas.
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Formación de burbujas de transcripción
Al reconocer al promotor, se forma una burbuja de transcripción donde comienza la transcripción. La ARN polimerasa inicia la transcripción sin necesidad de cebadores, procediendo en dirección de 5' a 3'. La polimerasa sintetiza ARN utilizando ribonucleótidos complementarios a la hebra molde, resultando en un transcrito de ARN.
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Detalles de la Fase de Elongación
Durante la elongación, la ARN polimerasa se desplaza a lo largo de la plantilla de ADN en dirección de 3' a 5', sintetizando ARN en dirección de 5' a 3'. Los nucleótidos se añaden a la cadena de ARN en crecimiento, formando enlaces éster y liberando fosfatos inorgánicos. Esta fase muestra la síntesis direccional de ARN a partir de la hebra molde.
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Transcripción en Eucariotas
En eucariotas, se añade un tapón protector compuesto de guanosina al transcrito después de aproximadamente 30 nucleótidos, sirviendo como una señal de inicio durante la traducción. La fase de terminación ocurre cuando secuencias específicas de terminación son reconocidas por la ARN polimerasa, liberando el transcrito completo de la cadena de ADN. Las señales de terminación en eucariotas son principalmente secuencias palindrómicas, facilitando la separación del ARN transcrito de las dobles hebras de ADN.
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Terminación de la transcripción en Eucariotas vs. Procariotas
En eucariotas, la terminación de la transcripción está marcada por una secuencia de señal de poliadenilación (AAUAAA) justo antes del final, lo que lleva a la adición de una cola de poli-A de 100-200 nucleótidos de adenina para protección. Los eucariotas experimentan un proceso de maduración post-transcripción, a diferencia de los procariotas donde el transcripto primario puede sintetizar proteínas directamente sin maduración.
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Empalme en Eucariotas
Los genes eucariotas contienen exones (regiones codificantes) e intrones (regiones no codificantes). A través de un proceso llamado empalme, se eliminan los intrones y se unen los exones, lo que resulta en ARNm maduro. Este proceso de empalme garantiza que solo se retenga la información de codificación de proteínas necesaria en el transcripto final de ARNm.
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Empalme de ARN y Síntesis de Proteínas
Llama Ribó discutió el proceso de empalme de ARN y síntesis de proteínas, mencionando la nucleoproteína pequeña núcleo y cómo cataliza la reacción de corte para formar un transcrito maduro. Explicó la existencia de empalme alternativo, donde los exones pueden ser reorganizados, alterando su orden y llevando a la formación de diferentes cadenas de ARN mensajero que finalmente producen diversas proteínas.
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Variabilidad genética y síntesis de proteínas
Llama Ribó proporcionó un ejemplo para ilustrar la variabilidad genética en la síntesis de proteínas. Comparó el proceso con armar piezas de rompecabezas en diferentes órdenes para crear diferentes imágenes, enfatizando cómo el empalme alternativo permite la generación de varios transcritos a partir del mismo material de ADN, lo que resulta en la síntesis de proteínas distintas.
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Comparación de ARN procariótico y eucariótico
En su presentación, Llama Ribó comparó las estructuras de ARN de procariontes y eucariontes. Destacó diferencias como la ausencia de un tapón y cola de poli-A en el ARN procariótico, contrastando con la presencia de estos elementos en el ARN eucariótico. Además, señaló las variaciones en las estructuras de intrones-exones entre los dos tipos de ARN.
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Modificaciones post-transcripcionales
Llama Ribó resumió las modificaciones post-transcripcionales, detallando la formación del capuchón y la cola de poli-A, la eliminación de intrones y la transferencia del ARN mensajero maduro del núcleo al citosol. También mencionó el proceso de empalme, la adición de un capuchón con 7-metilguanosina y la posterior traducción de proteínas, preparando el escenario para una mayor explicación en la próxima clase.
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