Química

Transcripción en eucariotas

Transcripción en eucariotas



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Regulación de genes a través del empalme de ARN alternativo

definición
El empalme alternativo de ARN significa que el ARNm de un gen se procesa de manera específica para el tejido de diferentes maneras y, por lo tanto, puede conducir a diferentes proteínas.

Este proceso se ha descrito en mamíferos y otros eucariotas. Ejemplos de esto son los genes que contribuyen a la determinación del sexo. Drosophila melanogaster regulan, codifican diversas proteínas de músculos de mamíferos o los genes de inmunoglobulina (cadenas pesadas) en las células B. El empalme alternativo permite coordinar con precisión la síntesis de ciertas proteínas en células especializadas (como células musculares o linfocitos B). El empalme alternativo puede realizarse en el extremo 5 ', en el extremo 3' o en ambos extremos del ARNm.

Ejemplo Drosophila

La mosca de la fruta Drosophila melanogaster tiene lo que se conoce como un elemento de ADN saltarín (un transposón, el elemento P) que codifica una transposasa. Esta enzima permite que el elemento transponible se mueva a diferentes lugares del genoma. Curiosamente, la transposición del elemento P solo ocurre en las células de la línea germinal y no en las células somáticas de la mosca. La secuencia de ADN que codifica la transposasa está interrumpida por tres intrones que deben eliminarse del ARNm. Mientras que en las células somáticas solo se eliminan los dos primeros intrones (y por lo tanto no puede surgir ninguna enzima funcional), los tres intrones se extirpan correctamente en las células de la línea germinal.

Por ejemplo inmunoglobulinas

En la síntesis de inmunoglobulinas, se utilizan diferentes sitios de poliadenilación en la respuesta inmune temprana que en las fases posteriores. La célula B productora de anticuerpos sintetiza en primer lugar anticuerpos unidos a la membrana, cuya interacción con el antígeno estimula la proliferación de la célula B. Las células B ahora formadas (células plasmáticas) producen la variante soluble del anticuerpo, que puede circular en el cuerpo y estimular otras células inmunitarias. El cambio de la forma unida a la membrana a la soluble del anticuerpo es posible mediante el uso de diferentes sitios de empalme: el ARNm del anticuerpo unido a la membrana tiene dos exones más en la región 3 '.

Empalme de las cadenas pesadas de inmunoglobulina en diferentes momentos del desarrollo de las células B: las dos transcripciones de ARNm diferentes son el resultado del uso alternativo de los sitios de poliadenilación. IG = inmunoglobulina


Pre-ARNm

como ARNm precursor (lat. precursor "Precursor"), corto pre-ARNm, incluso pre-ARNm, sinónimo hnRNA (engl. ARN nuclear heterogéneo ), se denomina ARNm eucariota aún no procesado o procesado de manera incompleta. Una vez que la "transcripción primaria" se ha procesado por completo, se denomina "ARNm maduro" o simplemente ARNm.

El pre-ARNm es un producto intermedio que se produce cuando la información genética (ADN) se traduce en proteínas en eucariotas, pero no en procariotas (bacterias y arqueas). Es el precursor del ARNm del ácido ribonucleico mensajero inmediatamente después de su formación en la fase de transcripción, incluso antes de la síntesis de proteínas (síntesis de proteínas), si aún no se ha procesado.

Durante el proceso de transcripción, el ADN en el núcleo celular se traduce en ARN mensajero precursor (pre-ARNm para abreviar) y luego se procesa en ARNm. Luego, el ARNm se transporta activamente a través de los poros nucleares desde el núcleo celular al citoplasma, donde se traduce en polipéptidos en los ribosomas utilizando ARNt, GTP y los respectivos aminoacil-AMP.

El hnRNA se produce como un producto intermedio en el primer paso de traducción, la transcripción: no todas las secciones de ADN que se encuentran en un gen en realidad codifican proteínas, solo las secciones llamadas exones. Durante la transcripción, la enzima ARN polimerasa II copia ahora toda el área del ADN, incluidos todos los intrones, es decir, las secciones que no codifican proteínas. El producto se llama ARNh. Solo la secuencia de ARN resultante del corte y empalme, en la que se cortan los intrones, se denomina ARNm (maduro).


Transcripción en eucariotas - Química y Física

Premio Nobel Kornberg: "La llamada de Estocolmo fue abrumadora" Imagen: AP

El ABC de la vida, el mensaje de los genes, ahora se comprende bastante bien. Esto es gracias, entre otros, al investigador Roger Kornberg. Por su visión de los planos del material genético del ADN, ahora ha recibido el Premio Nobel de Química.

A veces faltan palabras. Las 26 letras del alfabeto son entonces insuficientes para expresar exactamente lo que quiere decir. Parece aún más asombroso que el lenguaje fundamental de la vida, el mensaje de los genes, se base en sólo cuatro letras. A, C, G y T son suficientes para dar la información precisa que es indispensable para el desarrollo y el buen "funcionamiento" de los organismos.

El hecho de que ahora sea bastante fácil entender cómo se leen las instrucciones codificadas en los genes y cómo se hacen utilizables para la célula se debe en gran parte al trabajo del investigador estadounidense Roger Kornberg. El científico que trabaja en la Universidad de Stanford ha sido galardonado con el Premio Nobel de Química de este año por sus servicios.

Química: una mirada profunda a la fotocopiadora de la vida

Especial FAZ.NET: Premios Nobel 2006

Cadena de ADN "desnuda" como matriz

Las letras del alfabeto genético representan los cuatro componentes básicos del material genético: adenina, citosina, guanina y timina. Su secuencia da como resultado un código para la síntesis de proteínas. Para que la célula comience a fabricarse, la información de los genes debe transmitirse a las fábricas de proteínas.

Los procesos involucrados se examinaron primero en bacterias. Se encontró que el ácido desoxirribonucleico (ADN) se separa en sus dos cadenas. Aquí es donde tiene lugar el proceso de copia conocido como transcripción.

Una hebra "desnuda" de ADN actúa como plantilla para una hebra de ácido ribonucleico (ARN) en el que el orden de las letras es complementario al del original. Este ARN sirve como molde para las fábricas de proteínas celulares. Una enzima, la ARN polimerasa, tiene una importancia decisiva en la transcripción. Para funcionar, necesita una molécula auxiliar, el factor sigma.

primitivo Célula bacteriana

Durante mucho tiempo se creyó que en los eucariotas, aquellos organismos que incluyen a los humanos que tienen células nucleadas, la transcripción se lleva a cabo de una manera muy similar a la de las células bacterianas comparativamente primitivas. Eso debería resultar ser un error, como lo demuestran las investigaciones de Roger Kornberg. El factor Sigma se reemplaza por cinco complejos conocidos como factores de transcripción generales.

El hecho de que los eucariotas se convirtieran demasiado tarde se debe a su difícil manejo en el laboratorio. Kornberg finalmente pudo hacer que las células de levadura estuvieran disponibles para las investigaciones apropiadas. Fue recompensado con la detección de otro complejo molecular. Este llamado mediador ayuda a garantizar que solo los genes que son importantes para el tejido respectivo se lean en las células del cuerpo.

El veneno de Seta del casquete de la muerte

Kornberg y otros investigadores entregaron una obra maestra en 2001. Presentó instantáneas de la ARN polimerasa durante la transcripción. Para este propósito, la transcripción se había congelado, por así decirlo. Los investigadores determinaron la estructura de las ARN polimerasas fijas en el rango atómico.

Pudieron demostrar que la enzima forma un bolsillo en el que solo encaja el bloque de construcción de ARN que es complementario al respectivo bloque de construcción de ADN. Una especie de resorte en espiral asegura el movimiento a lo largo del ADN. Aquí es donde el veneno del hongo del casquete de la muerte despliega su efecto: debido a que bloquea el resorte, termina la transcripción y la síntesis de proteínas, la célula muere.

Roger Kornberg, nacido en St. Louis en 1947, es profesor de medicina en la Universidad de Stanford. Su padre, Arthur Kornberg, recibió el Premio Nobel de Medicina en 1959 por sus estudios sobre la duplicación del ADN.


Transcripción en eucariotas - Química y Física


Si una célula necesita una determinada proteína, se solicita la instrucción correspondiente en el ADN y luego se traduce en una proteína. Este proceso (biosíntesis de proteínas) comprende dos subpasos: transcripción y traducción. El proceso de síntesis de esta proteína difiere ligeramente en procariotas del de eucariotas. Al igual que con la replicación, primero se hace una copia del gen (transcripción).

transcripción
Durante la transcripción, la información del ADN se transfiere al ARNm de la molécula mensajera. El proceso de transcripción es básicamente el mismo para eucariotas y procariotas, pero los eucariotas (seres vivos con núcleo celular) tienen algunas peculiaridades y la transcripción es algo más compleja.
En procariotas, la transcripción tiene lugar en el citoplasma de la célula, en eucariotas en el núcleo. En eucariotas, el ARNm se modifica después de su síntesis antes de ser transportado a través de la membrana nuclear al citoplasma.

Proceso de transcripción
Síntesis del ARNm
Dado que el DANN no puede abandonar el núcleo celular debido a su tamaño, se requiere una sustancia mensajera. Esta sustancia mensajera, el ARNm, es un ácido ribonucleico similar al DANN, pero tiene cadenas más cortas y es monocatenario. En lugar del azúcar desoxirribosa, contiene una ribosa y la timina base de pirimidina ha sido reemplazada por uracilo.
La enzima ARN polimerasa, en eucariotas la ARN polimerasa II, se adhiere a una secuencia de ADN llamada promotor. Luego, una enzima llamada ADN helicasa separa la doble hélice de ADN en dos hebras simples de ADN rompiendo los enlaces de hidrógeno en un área corta. Los nucleótidos de ARN complementarios se unen a la hebra codogénica de ADN mediante apareamiento de bases. Están vinculados entre sí. La dirección de lectura del ADN es desde el extremo 5 'hasta el extremo 3'. La apertura de la doble hélice del ADN tiene lugar solo en un área corta, de modo que la parte del ARNm que ya ha sido sintetizado "cuelga" de esta apertura. La síntesis del ARNm se termina en el codón de terminación. Muy cerca, se libera la transcripción de ARNm y la polimerasa se desprende del ADN.

Procesamiento adicional del ARNm
En el caso de los procariotas, el ARNm llega a los ribosomas directamente después del proceso de copia.
En eucariotas, la información genética en sí misma no abandona el núcleo. El ARNm producido en la primera parte de la transcripción se llama ARN inmaduro o pre-ARNm. El pre-ARNm todavía contiene intrones y exones. Solo los exones llevan la información para que se forme el polipéptido.


El proceso de empalme se lleva a cabo en varios pasos:
1. Se coloca una secuencia de capuchón (capuchón) en el extremo 5 'del pre-ARNm. Esto facilita la posterior unión del ARNm a los ribosomas en el curso de la traducción.
2. Una cadena de alrededor de 100-200 nucleótidos de adenina (cola poli-A) está unida al extremo 3 '. Esta cola poli-A evita la degradación prematura del ARNm.
3. Los intrones se cortan del pre-ARNm en complejos especiales de proteína-ARN llamados espliceosomas. Además del procesamiento mediado por espliceosomas, también se puede encontrar empalme autocatalítico en ciertas secuencias de intrones. Si pueden surgir varias moléculas de ARNm diferentes a partir de un mismo pre-ARNm, se habla de empalme alternativo.
El ARNm se modifica mediante el proceso de empalme y luego abandona el núcleo celular como el llamado ARNm maduro a través de un poro nuclear y alcanza el retículo endoplásmico rugoso.

Síntesis del tRNA y el rRNA
El ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr) se sintetizan en el ADN de acuerdo con el mismo principio que el ARNm. La misma ARN polimerasa actúa como catalizador en procariotas. En eucariotas, el ARNt es sintetizado por la ARN polimerasa III y el ARNr es sintetizado por la ARN polimerasa I.

Traducción
Se entiende por traducción el proceso en el que se produce una proteína en la célula viva a partir de información codificada en una secuencia de nucleótidos. La traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma de la célula. Después de la transcripción, la información está disponible en forma de una secuencia de nucleótidos en una molécula de ARNm. Durante la traducción, la secuencia de nucleótidos del ARNm se "copia" en una secuencia de aminoácidos.
Tres nucleótidos consecutivos (codones) corresponden a un determinado aminoácido Hay ciertas moléculas transportadoras, las moléculas de ARNt. Estos pueden tener un determinado aminoácido en un extremo y acoplarse con el otro extremo (el llamado anticodón) a uno de los 61 codones utilizados. Las moléculas de ARNt, si llevan el anticodón apropiado, se unen al ribosoma, que corre a lo largo del ARNm, al ARNm.

Proceso de traducción
El proceso de traducción se divide en tres etapas:
Iniciación: un ribosoma consta de dos subunidades. Primero, el más pequeño de ellos se adhiere a un sitio específico en el extremo 5 'del ARNm. El ARNt inicial (metionina) se une a su contraparte, el ARNm. Ahora se agrega la subunidad grande del ribosoma.
Alargamiento: el ribosoma trae el ARNm y una molécula de ARNt que nada libremente que ha absorbido un aminoácido juntos de tal manera que un anticodón complementario del ARNt se une a un cierto codón en el ARNm, como una contraparte coincidente, por lo que hablar. Un segundo ARNt, que también lleva un aminoácido, se une al ARNm junto al primer ARNt. Los dos aminoácidos unidos a las moléculas de tRNA están unidos entre sí y el primer tRNA deja el ribosoma sin un aminoácido. El ARNt que coincide con el siguiente codón ahora se une al ARNm. Su aminoácido está vinculado a la cadena de aminoácidos existente, añadiéndole un nuevo vínculo. Este proceso continúa, por lo que detrás de este punto se forma una cadena de aminoácidos cada vez más larga.
Terminación: el ribosoma, que cataliza este proceso, siempre avanza por un codón en el ARNm, hasta que la información en el ARNm se ha procesado por completo. En este punto, se incorpora al ARNm un denominado cosón de parada. Ninguno de los tipos de moléculas de ARNt existentes puede acoplarse a esto. Como dije, detrás del punto en el que se produce el enlace, ha surgido una larga cadena de aminoácidos, una cadena polipeptídica.
Esta proteína recién formada ahora finalmente se separa del ribosoma y luego generalmente se pliega. Por lo general, varios ribosomas están involucrados en la lectura de una hebra de ARNm, se forman los llamados polisomas. En eucariotas, los polisomas están unidos al retículo endoplásmico rugoso.

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Regulación genética:

Sin embargo, la polimerasa no puede comenzar por sí misma y necesita un promotor para esto, que se encuentra en la región del iniciador y la caja TATA al lado. Cuando todas las proteínas necesarias se unen a la caja TATA (= factores de transcripción generales), comienza la transcripción. Sin embargo, la mutación puntual en este punto reduce la tasa de transcripción porque los factores de transcripción no pueden unirse de manera óptima. Esto está regulado por secuencias de ADN distantes, que consisten en genes a los que se unen factores de transcripción específicos. Al formar bucles en la cadena de ADN, se acercan al promotor y, por tanto, a la polimerasa. Se hace una distinción entre potenciadores (aumentar la transcripción) y silenciadores (amortiguarlos).

El mediador, un complejo de proteínas, se encuentra entre la ADN polimerasa y los factores de transcripción específicos. Por lo tanto, este, que está unido a un segmento de ADN por un factor de transcripción general, puede regular adicionalmente.

Como puede ver en la imagen de arriba, hay un punto regulatorio adicional, la región del aislador. Una proteína se une específicamente aquí y, por lo tanto, protege este gen del complejo mediador polimerasa, ya que no puede funcionar aquí mientras la proteína se una allí. Pero aquí también existe una posibilidad adicional de regulación. El aislador cambia su estructura espacial por metilación en bases especiales, y la proteína aislante no puede unirse y por lo tanto no puede proteger.

Sin embargo, la transcripción también se puede regular externamente por medio de hormonas lipofílicas especiales. Una proteína de transporte difunde la hormona en la célula, donde depende de la siguiente proteína de transporte. Esto está bloqueado por una proteína inhibidora, que solo se libera cuando la hormona se une. Esta proteína de transporte lleva la hormona al núcleo celular, donde se une al potenciador o silenciador de la cadena de ADN. Esto conduce a una unión en bucle, como resultado de lo cual la proteína ocupada por hormonas se une al mediador y tiene un efecto regulador sobre la ARN polimerasa 2 nuevamente.


Introducción

Justo antes de la iniciación, la ARN polimerasa y las proteínas accesorias se unen a una molécula de ADN frente al punto de partida. El ADN se desenrolla para separar y exponer la hebra a transcribir. El complejo ARN-polimerasa luego se une a una secuencia promotora que establece el inicio de la transcripción. La polimerasa comienza con la síntesis de una cadena de ARN complementaria a un lado de la cadena de ADN, que se mueve hacia la parte de la secuencia codificante del gen transcrito.


Descripción Transcripción y procesamiento de ARN

Este video explica el proceso de transcripción, el primer paso en la biosíntesis de proteínas. Durante la transcripción, el ADN se sobrescribe en ARN. Este proceso se lleva a cabo con la ayuda de diferentes enzimas que se dividen y leen la doble hélice del ADN. A esto le sigue el procesamiento de ARN del pre-ARNm, que consta de los pasos: taponamiento, poliadenilación, edición y empalme. Después de procesar el ARN, la molécula de ARNm se libera del núcleo celular y los ribosomas pueden traducirla en proteínas.

Transcripción Transcripción y procesamiento de ARN

Hola y bienvenido a un video sobre la transcripción y el posterior proceso de empalme. La transcripción y el empalme, también conocido como "empalme", ​​son parte de la biosíntesis de proteínas. La biosíntesis de proteínas describe la nueva producción de proteínas en la célula. El plano de las proteínas se puede encontrar en el ADN del núcleo celular. Aquí es también donde tienen lugar la transcripción y el empalme. La producción de proteínas tiene lugar en los ribosomas fuera del núcleo celular. Esto significa que la información que se almacena en el núcleo celular tiene que llegar a los ribosomas. Para hacer esto, se copia parte del ADN. Se crea el llamado pre-ARNm. Esto se procesa, procesa y empalma aún más hasta que el ARNm terminado se transporta a los ribosomas. Ahora repasaremos los pasos individuales de estos procesos con más detalle. ADN o DNS significa ácido desoxirribonucleico, o "ácido" en inglés, y consiste en una cadena de nucleótidos conectados. Cada nucleótido consta de un componente fosfato, una molécula de azúcar y una base. La molécula de azúcar en el ADN es desoxirribosa y las bases del ADN son adenina, guanina, citosina y timina. En la doble hebra de ADN, las bases adenina y timina, así como las bases citosina y guanina, están unidas por enlaces de hidrógeno. Hay dos enlaces de hidrógeno entre la adenina y la timina, y tres enlaces de hidrógeno entre la guanina y la citosina. Aquí hay una breve nota sobre el número de enlaces de hidrógeno: En el alfabeto hay exactamente tres letras entre las letras C y G: C, D, E, F, G. Esto muestra que hay tres enlaces de hidrógeno entre la citosina y la guanina. Y entre la adenina y la timina hay dos. El ARN o ácido ribonucleico generalmente no es de doble hebra en las células humanas, sino más bien de una sola hebra. También se diferencia del ADN en su molécula de azúcar, la ribosa, y la base timina es reemplazada por la base uracilo. Las bases adenina y guanina se denominan bases purínicas. Las bases citosina, uracilo y timina se denominan bases pirimidínicas. Para que pueda recordar fácilmente qué son las bases de purina y qué son las bases de pirimidina, aquí hay un pequeño puente de burro: recordamos las pirámides para las bases de pirimidina. Cortamos algo de esta pirámide, hacemos un corte. Cortamos un triángulo con las letras en las esquinas: citosina, uracilo y timina, C, U y T. Y de eso recordamos que C, U y T son un corte en la pirámide y eso es lo que las tres bases pirimidínicas. Vayamos al tema real de este video, la transcripción. La enzima más importante en la transcripción es la ARN polimerasa. Al comienzo de la transcripción, este desenrolla parte del ADN, separa los enlaces de hidrógeno entre las bases y sintetiza el ARN. Para ello, la ARN polimerasa se une al promotor. Un promotor es una secuencia específica de bases que la ARN polimerasa reconoce como secuencia de inicio. Solo se lee una de las dos cadenas de ADN. Esto también se conoce como hebra codogénica. La ARN polimerasa lee la hebra codogénica y la usa para sintetizar el pre-ARNm. Cuando la ARN polimerasa lee una guanina en la hebra codogénica, se sintetiza una citosina en el pre-ARNm. Si se lee una timina, el pre-ARNm recibe una adenina. Si se lee una adenina, el pre-ARNm recibe un uracilo. No lo olvide: se está sintetizando un ARN. Este proceso convierte el pre-ARNm en una copia de ARN de la hebra no codogénica. La hebra codogénica se lee desde el extremo 3 'hasta el 5' y el ARN se sintetiza desde el 5 'hasta el 3'. Para recordar mejor esta dirección, me gustaría compartir con ustedes una ayuda para la memoria. Escribimos las palabras "síntesis" y "lectura", sustituyendo la "s" por un cinco y la "e" por un tres. Ahora miremos las palabras de izquierda a derecha y veamos que en la palabra "síntesis" el primer número es cinco y el segundo número es tres. En la palabra "lectura", el primer número que encontramos es un tres y el segundo número es un cinco. Entonces la síntesis va de cinco a tres y la lectura va de tres a cinco. La ARN polimerasa ahora sintetiza el ADN en la hebra codogénica hasta que golpea un terminador. El terminador es una secuencia de sustancias en las que la polimerasa y el ARN se separan del ADN. El pre-ARNm que se ha creado ahora se procesa más o también se procesa. Este procesamiento consiste en taponado, poliadenilación, edición y empalme. Cuando se tapa, el ARNm se tapa en su extremo 5 '. Este casquete es un nucleótido de guanina modificado. La estructura de la tapa 5 'protege el ARNm de la degradación y envía señales a la célula de que el ARNm ahora puede transportarse a los ribosomas para su traducción. Más adelante en la traducción, la estructura de la tapa 5 'también sirve como un sitio de unión para los ribosomas. Para recordar que el tope pertenece al final de los 5 ', siempre tengo la nota de que el tipo con el kepi se da los cinco. Choca esos cinco, cinco, extremo de 5 ', el tipo con la gorra, tapando en el extremo de 5'. Durante la poliadenilación, se une una cola poli-A al extremo 3 'del mismo ARNm. La A aquí significa fosfato de adenosina. Esta cola consta de muchos nucleótidos y protege al ARNm de la degradación. La cola se acorta con el tiempo y es responsable de la vida útil del ARNm. La edición cambia las bases del ARNm, lo que aumenta la variedad de proteínas. Puede encontrar información cada vez más precisa sobre el procesamiento en el video "Procesamiento - Modificación de ARN en eucariotas". Vamos a empalmar. Hasta ahora, el pre-ARNm contiene secuencias de bases que codifican proteínas y secuencias de bases que no codifican para proteínas. Estas cuatro regiones codificantes de proteínas se denominan exones. Las regiones no codificantes de proteínas se denominan intrones. Los intrones no son necesarios en la traducción, el paso de la síntesis de proteínas en los ribosomas. Por lo tanto, los intrones se eliminan y los exones se unen juntos. El ARN mensajero ya no es un pre-ARNm inmaduro, sino más bien maduro y listo para ser transportado a los ribosomas. Gracias por vernos y espero que hayas aprendido algo. ¡Adiós!


Célula eucariota

La característica más importante de una célula eucariota es la presencia de un núcleo celular. Como se mencionó, también se puede llamar eucyte (euzyte) a la célula eucariota.

Los eucitos se pueden dividir en varios tipos de células. Probablemente los más importantes son Célula animal y el Célula vegetal .

En nuestro post células animales y vegetales en comparación también hemos mostrado ambos tipos en una comparación detallada.

Estructura de la célula eucariota

Las células de eucariotas generalmente tienen un diámetro de 10 a 30 . Esto los hace significativamente más grandes que las células de los procariotas.

Para permitir que todos los procesos celulares, como las reacciones químicas, se desarrollen sin problemas, la célula eucariota necesita una división específica de su espacio celular. El término técnico para esta división es Compartimentación o Compartimentación celular.

Los componentes individuales llamados compartimentos son los orgánulos celulares, que actúan como propios. Salas de reacción servir. Puede pensar en los orgánulos celulares dentro de la célula eucariota como algo así como los órganos de su cuerpo. Todos están separados unos de otros y cada uno cumple funciones especiales.

Orgánulos celulares

Un eucito contiene una amplia variedad de orgánulos celulares, que están separados entre sí por la compartimentación. Debes tener en cuenta que las mitocondrias, el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi solo ocurren en eucariotas.

A continuación, hemos reunido algunos de los orgánulos más importantes en eucariotas:

  • Membrana celular: La membrana celular es una capa que separa el interior del exterior de la célula.
  • Citoplasma: El citoplasma es la materia orgánica dentro de la célula.
  • Citoesqueleto: Un citoesqueleto se compone de Microtúbulos, Filamentos de actina y filamentos intermedios. Asegura la estabilidad, especialmente en células animales.
  • Nucleo celularcon Nucleolo: El núcleo es la característica más importante de los eucariotas. En eucariotas, contiene y protege el material genético (ADN) de la célula.
  • Retículo endoplásmico (ER): El ER puede transmitir señales dentro del organismo. Puede distinguir entre el RE liso (sin ribosomas) y el RE rugoso (con ribosomas).
  • Ribosomas: Los ribosomas son pequeñas partículas que se encargan de la traducción.
  • Aparato de Golgi: El aparato de Golgi procesa proteínas y las une en vesículas.
  • Mitocondrias: Las mitocondrias pueden formar el portador de energía universal ATP.
  • Vesícula: Las vesículas son pequeñas vesículas que se utilizan para transportar sustancias.
  • Pared celular: La pared celular es una capa gruesa en las células vegetales que le da cierta estabilidad.
  • Plasmodesma: Los plasmodesmos son conexiones célula-célula en células vegetales.
  • Vacuola: La vacuola es una cavidad en las células vegetales que crea presión celular interna.
  • Plastidios: Los plástidos son orgánulos endosimbióticos en las células vegetales. Entre ellos se encuentran los cloroplastos.
  • Microvellosidades: Las microvellosidades son protuberancias en las células epiteliales animales que sirven para agrandar la superficie.
  • Desmosomas: Los desmosomas son las conexiones célula-célula en las células animales.

Descripción Regulación de la actividad genética en eucariotas

Este video analiza la regulación de la actividad genética en eucariotas. Aprenderá sobre la reestructuración de la cromatina, la metilación del ADN y la acetilación de histonas. A continuación, se le mostrará cómo se regula la actividad genética durante la transcripción. Este video también le presenta otra forma de regulación genética: la amplificación genética. También obtendrá una perspectiva de los procesos postranscripcionales. ¡Diviértete con nuestro video sobre la regulación de la actividad genética en eucariotas!

Transcripción Regulación de la actividad genética en eucariotas.

Hola, bienvenido al video sobre la regulación de la actividad genética en eucariotas. En este video, aprenderá por qué existen desafíos especiales en la regulación del genoma eucariota. También aprenderá los niveles en los que puede tener lugar la regulación genética. El conocimiento de las diferencias entre procariotas y eucariotas es un requisito previo para una comprensión óptima del video. Además, ya debería dominar la secuencia de expresión génica, es decir, el proceso del gen a la proteína. El control de la expresión génica se puede realizar en cualquier paso del camino desde el gen hasta la proteína funcional. El control ya puede estar relacionado con la legibilidad de un gen, es decir, puede llevarse a cabo a nivel de ADN. Existen mecanismos reguladores que intervienen durante la transcripción. A continuación, se procesa el pre-ARNm, se realiza el corte y empalme y la traducción del ARNm maduro en un polipéptido. Este se pliega y modifica si es necesario y se desmonta si es necesario. La regulación puede tener lugar en todos estos niveles. La regulación tiene lugar predominantemente ya en el nivel de la transcripción. En los eucariotas, que tienen un genoma mucho más grande y complejo que los procariotas, el complejo ADN-proteína, que se conoce como cromatina, se pliega en varias superestructuras. Entonces, como ya sabe, existen diferentes niveles de empaquetamiento de ADN. La reestructuración de la cromatina determina la facilidad con la que la ARN polimerasa y todas las demás proteínas involucradas en la transcripción son accesibles. Die Struktur des Chromatins beeinflusst die Verfügbarkeit der Gene für die Transkription. Das heißt: Wenn die DNA dichter verpackt ist, dann kommen die Proteine für die Transkription schwerer an den DNA- Abschnitt dran und er wird nicht abgelesen. Die Ablesbarkeit eines Gens ist abhängig von der DNA- Methylierung und der Histon-Acetylierung. Die Umstrukturierung des Chromatins beeinflusst die Verfügbarkeit der Gene für die Transkription. Dichter verpacktes Chromatin führt zu einem inaktiven Gen. Denn die RNA- Polymerase ist nicht in der Lage, das Gen abzulesen. Unter DNA- Methylierung versteht man das Anhängen von Methylgruppen - also CH3 - an die Basen der DNA. Inaktive DNA ist im Allgemeinen stärker methyliert im Vergleich zur DNA, die aktiv transkribiert wird. Das bedeutet: Die Methylierung der DNA führt zu einem inaktiven Gen. Unter Histon- Acetylierung versteht man das Anheften von Acetylgruppen - also COCH3 - an bestimmte Aminosäuren von Histon- Proteinen. Wenn Histone acetyliert werden, verändert sich die Gestalt, so dass sie locker an der DNA binden. Dadurch haben die Transkriptionsproteine einen erleichterten Zugang zu den Genen in der acetylierten DNA- Region. Das heißt: Acetylierte Histone hängen mit einem aktiven Gen zusammen. Wir kommen jetzt zur Regulation der Genaktivität bei der Transkription: Die Kontrolle der Genaktivität läuft vorwiegend auf der Ebene der Transkription ab. Bei diesem Prozess dockt am Promotor die RNA- Polymerase an. Doch diese benötigt noch andere Proteine, um die Transkription anzufangen. Die sogenannten Transkriptionsfaktoren können entweder mit der DNA oder mit DNA- bindenden Proteinen interagieren. Transkriptionsfaktoren sind also Proteine, die an der Aktivierung der RNA- Polymerase bei der Transkription beteiligt sind. Neben dem Promotor eines Gens gibt es noch andere DNA- Sequenzen, die für die Aktivierung der Transkription von Bedeutung sind. Eine solche DNA- Sequenz wird „Kontrollelement” genannt. Es handelt sich um einen Abschnitt in der nicht codierenden DNA, an dem ein bestimmter Transkriptionsfaktor bindet und die Transkription reguliert. Bei der Transkription binden zusätzlich zu der RNA- Polymerase mehrere Transkriptionsfaktoren, hier abgekürzt mit TF, an der Promotorregion und am Kontrollelement. Durch die Interaktion der Transkriptionsfaktoren, die am Kontrollelement binden und dem RNA- Polymerase- Komplex kann die Transkription reguliert werden. Die sogenannten „Enhancer” führen zu einer erhöhten Transkriptionsrate. Durch die sogenannten „Silencer” wird die Transkriptionsrate gesenkt. Diese Kontrollelemente binden spezifische Transkriptionsfaktoren. Diese können zellspezifisch sein. Das ermöglicht, dass jede Zelle eines vielzelligen Eukaryoten nur einen kleinen Teil ihrer Gene exprimiert. So sind zum Beispiel in Blutzellen, Darmzellen, Neuronen und Muskelzellen unterschiedliche Gene aktiv und bedingen so die unterschiedlichen Erscheinungsformen. Wir kommen jetzt zur posttranskiptionellen Regulation der Genaktivität. „Posttranskriptionell” bedeutet, dass diese Prozesse nach der Transkription stattfinden. Hierzu gehören das alternative Spleißen, die Regulation des mRNA- Abbaus, die Kontrolle der Translation und die Modifikation und der Abbau der Proteine. Eine weitere Form der Regulation der Genaktivität stellt die Genamplifikation dar. Hier werden zur Steigerung der Genexpression mehrere Genkopien erstellt. Bestimmte Zellen benötigen in bestimmten Entwicklungsabschnitten große Mengen eines bestimmten Proteins. Zum Beispiel haben Eizellen einen erhöhten Bedarf an Ribosomen. Um die Anzahl der Ribosomen zu erhöhen, werden also die Gene, die die Ribosomen codieren, vervielfacht. Wir kommen zur Zusammenfassung: Die Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten kann auf allen Ebenen beim Prozess vom Gen zum Protein erfolgen. Du hast gelernt, dass die Regulation bereits auf der Ebene des Chromatins und der DNA erfolgen kann. Hierzu zählen die Histon- Acetylierung und die DNA- Methylierung. Die Regulation der Genaktivität erfolgt vorwiegend auf der Ebene der Transkription. Hierbei sind unterschiedliche Transkriptionsfaktoren beteiligt. Außerdem gibt es bei Eukaryoten sogenannte Kontrollelemente. Du hast die Enhancer und die Silencer kennengelernt. Die Regulation kann auch nach der Transkription, also posttranskriptionell, erfolgen. Wir haben folgende Mechanismen angeschnitten: Das alternative Spleißen, die Regulation des mRNA- Abbaus, die Kontrolle der Translation und Proteinmodifikation und Proteinabbau. Außerdem hast du gelernt, dass es auch die Genamplifikation gibt, bei der mehrere Kopien eines Gens angefertigt werden. Danke für deine Aufmerksamkeit. Tschüs bis zum nächsten Video.


2 Translation

Drei nebeneinander liegende Basen in der mRNA-Sequnez werden als Triplett (oder Codon) bezeichnet. Sie codieren jeweils für eine bestimmte Aminosäiure. Dies ist der genetische Code.

Da es keine strukturelle Verwandtschaft zwischen dem Codon und der dazugehörigen Aminosäure gibt, wird ein Zwischenstück benötigt, das einerseits die Aminosäure bindet und andererseits das zugehörige Codon auf der mRNA erkennt. Für diesen Vorgang sind Aminosäuretransporter, die tRNAs (Transfer-RNAs) notwendig. Sie besitzen zwei exponierte Bindungsstellen: Das Anticodon und die Aminosäurebindungsstelle (3‘-Ende). Die Aminosäurebindungsstellen der tRNAs werden durch das Enzym Aminoacyl-tRNA-Synthetase spezifisch mit der passenden Aminosäure beladen. Die tRNA erkennt mit dem Anticodon, dessen Basensequenz zum Codon komplementär ist, das entsprechende Codon auf der mRNA und bindet daran.

Auch die Translation lässt sich in diese Phasen aufteilen:

Initiation:

Die mRNA ist nun durch das ER zu einem der vielen Ribosomen (Eukaryoten: 80S, Prokaryoten: 70S) transportiert worden. Diese bestehen aus einer großen (Eukaryoten: 60S, Prokaryoten: 50S) und einer kleinen Untereinheit (Eukaryoten: 40S, Prokaryoten 30S). Zunächst verbindet sich das 3‘-Ende der mRNA mit der kleineren Untereinheit. Diese liest die mRNA so lange ab, bis das Startcodon AUG auftritt. Daraufhin bindet die tRNA mit dem komplementären Anticodon UAC, welches die Aminosäure F-Met bindet, an die P-Stelle. Der sogenannte Initiationskomplex entsteht. Darüber schließt sich die große Untereinheit, wodurch der mRNA-Strang einmal durch das gesamte Ribosom führt.

Elongation:

Eine weitere beladene tRNA tritt in die A-Stelle und bindet mit ihrem Anticodon nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an das komplementäre Codon der mRNA. Nun findet der Peptidtransfer statt, das heißt, die Aminosäurekette der tRNA in der P-Stelle (F-Met) wird durch eine Peptidbindung auf die Aminosäure der neuen tRNA in der A-Stelle übertragen. Dadurch wird das Polypeptid im Laufe der Elongation immer länger. Jetzt rückt die Peptidyl-tRNA mit der mRNA um ein Triplett in die P-Stelle weiter (Translokation), wodurch die entladenen tRNA in die E-Stelle gelangt und abgegeben wird. Die somit frei gewordene A-Stelle kann erneut besetzt werden und ein weiterer Elongationszyklus beginnt.

Termination:

Wenn nach erfolgter Translokation eines der drei Terminationscodogene (Stoppcodone sind UAA, UAG und UGA, da sie für keine Aminosäure codieren) in der A-Stelle auftritt, wird die Proteinbiosynthese abgebrochen. Die letzte tRNA wird abgespalten und das Polypeptid freigesetzt, welches sofort in die Tertiärstruktur übergeht. Es kommt zur Dissoziation (Molekülzerfall) des Translationskomplexes in die beiden Untereinheiten des Ribosoms.

Translation nach dem allosterischen Dreistellenmodell

Quelle: Public domain, Wikicommonsuser: LadyOfhats, Marina Ruiz, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ribosom_mRNA_translation_de.svg

Die mRNA kann nun vom Endoplasmatischen Retikulum zum Ribosom, wo schließlich die Translation stattfindet, transportiert werden. Das Ribosom besteht aus einer kleinen und einer großen Untereinheit.
Damit die Aminosäure gebunden und das passende Codon auf der mRNA erkannt werden kann, wird die sogenannte tRNA, also Transfer-RNA, benötigt. Die zwei Bindestellen der tRNA sind das Anticodon, das komplementär zum Codon auf der mRNA ist und so binden kann, und die Aminosäurebindungsstelle.
So wie die Transkription wird auch die Translation in die drei Phasen Initiation, Elongation und Termination eingeteilt.

In der Initiation bindet das 3´-Ende der mRNA an die kleine Untereinheit des Ribosoms. Die mRNA wird bis zum Auftreten des Startcodons AUG abgelesen. Das komplementäre Anticodon zu AUG ist UAC, es bindet die Aminosäure F-Met. Die tRNA mit dem komplementären Anticodon und der Aminosäure bindet an die P- Stelle. Es entsteht der Initiationskomplex, woraufhin sich die große und die kleine Untereinheiten des Ribosoms verbinden und die mRNA einmal durch das Ribosom hindurchgeführt wird. Dies geschieht schrittweise von einem Triplett oder Codon, die sich aus drei nebeneinanderliegenden Basen zusammensetzen, zum nächsten, bis zum Stoppcodon.

In der Elongation tritt eine beladene tRNA an die A-Stelle des Ribosoms. Die Aminosäurekette an der P-Stelle wird jetzt auf die Aminosäure in der A-Stelle übertragen. Dieser Vorgang heißt Peptidtransfer. Sobald dies geschehen ist, rückt die tRNA von der A-Stelle in die P-Stelle des Ribosoms (Translokation), die nun entladene tRNA gelangt in die E-Stelle (Exit- Stelle) und aus dem Ribosom hinausgelangt.
Jetzt ist wieder die A-Stelle frei, die neu besetzt werden kann.
In der Termination wird die Proteinbiosynthese gestoppt, wenn ein Stoppcodon ( UAA, UAG oder UGA) an der A-Stelle angelangt.
Es folgt die Abspaltung der letzten tRNA und zur Freisetzung der Polypeptidkette und das Ribosom zerfällt wieder in die einzelnen Untereinheiten.


Von einem Abschnitt auf der DNA – dem Träger unsere Erbinformationen – bis zum Merkmal wie deine Augenfarbe, Körpergröße oder Blutgruppe ist es ein weiter Weg. Für die Ausprägung dieser Merkmale ist ein Protein oder Enzym zuständig. Das kann dann zum Beispiel Wachstumshormone produzieren und damit deine Körpergröße beeinflussen.

Du bezeichnest den gesamten Prozess vom Gen (= bestimmter DNA-Abschnitt) zum Protein als Proteinbiosynthese. Er besteht aus zwei Hauptschritten – der Transkription und der Translation.

Die Transkription (lat. transcribere = umschreiben) ist dafür zuständig, transportfähige Kopien der DNA in deinem Zellkern herzustellen. Die genetischen Informationen der doppelsträngigen DNA werden also „umgeschrieben“ und zwar in Form einer einzelsträngigen RNA . Du bezeichnest sie auch als mRNA oder messenger RNA.

Der Zwischenschritt von der DNA zur RNA ist wichtig, da die DNA mit unseren Erbinformationen geschützt im Zellkern zurück bleiben kann. Die mRNA wird nämlich nach ihrer Herstellung in unser Zellplasma zu den Ribosomen transportiert. Denn dort findet die Translation statt, in der mithilfe der mRNA- Vorlage Proteine produziert werden. Falls die mRNA beim Transport beschädigt wird, besitzen wir trotzdem noch das „Original“ .

Du kannst die Transkription in drei getrennte Prozesse einteilen: die Initiation, die Elongation und die Termination.

Die Transkription (lat. transcribere = dt. umschreiben) ist der erste Schritt der Proteinbiosynthese. Bei diesem Schritt wird die DNA einer Zelle in eine mRNA umgeschrieben. Die erstellte mRNA wird dann bei der Translation mit Hilfe von Ribosomen in Proteine übersetzt.


Video: Transcripción del ADN Paso a Paso (Agosto 2022).