Genes localizados en cromosomas

Transcripción

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3 Genes localizados en cromosomas Los dos constituyentes de los cromosomas son ADN y proteínas proteínas más heterogéneas, hasta 1940 se creía que eran el material genético DNA parecía demasiado simple Experimentos importantes

4 1er paso en la identificación del material genético Streptococcus pneumoniae Cepa S: letal en ratones Cepa R: no letal

5 Principio transformador

6 Transformación- Un cambio en genotipo (composición genética) y fenotipo (apariencia) debido a asimilación de una substancia por una célula

7 Avery y colaboradores Destruyeron químicamente todas las categorías principales de componentes celulares en un extracto de células muertas y determinar si el extracto había perdido la habilidad de transformar

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9 Bacteriófago T2 (virus) Razonamiento: infección involucra inyección en la bacteria de información (material genético) que dirige la reproducción viral Fago es simple: ADN Proteína

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11 Marcado con isótopos radioactivos Fósforo: presente sólo en ADN Azufre: sólo en proteínas (puentes disulfuro)

12 A pesar de su aparente simpleza Material genético debe ser capaz de: Codificar la información Duplicar la información de forma precisa Qué estructura permite estas funciones?

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14 Compuesto de 4 moléculas básicas: nucleótidos Idénticas excepto en la base nitrogenada Cada nucleótido: grupo fosfato, azúcar desoxiribosa, 1 de 4 bases Bases: Adenina, Guanina, Citosina, Timina

15 Adenina y Guanina: Purinas Citosina y Timina: Pirimidinas

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17 Genes ( factores ) se asocian con rasgos específicos, no se entendía su naturaleza física. Las mutaciones alteran la función de genes, pero no se sabía exactamente qué era una mutación Hipótesis un gen-una proteína, genes controlan estructura de proteínas Los genes están en los cromosomas Los cromosomas consisten de ADN y proteínas La serie de experimentos antes discutida mostró que el ADN es el material genético

18 La replicación del ADN debe tener alta fidelidad El material genético debe tener la capacidad de codificar (dirigir la constitución de las proteínas) Debe ser capaz de cambiar en ciertas ocasiones muy poco frecuentes (porque sin mutación no hay evolución)

19 Watson y Crick lo lograron en 1953 Basados en hallazgos de otras personas: 1. Cristalografía de rayos X de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins 2. Datos de Chargaff

20 Generados por Rosalind Franklin en el laboratorio de Maurice Wilkins Se disparan rayos X hacia las fibras de ADN. La dispersión de los rayos a partir de las fibras se captura en película fotográfica. Los ángulos de las manchas dan información de la posición de los átomos de la molécula. Resumen: ADN es una molécula larga y delgada y tiene dos partes similares que son paralelas. La molécula hace una espiral.

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22 %A = %T y %G = %C % Purina = % Pirimidina (A + G = C + T) desarrollado antes de elucidar la estructura de ADN En ADN humano: A = 30.9% C = 19.8% T = 29.4% G = 19.9%

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24 Enlace de Hidrógeno Clave: poner azúcar y grupo fosfato en cadena lateral y las bases nitrogenadas hacia adentro Sólo unión purinapirimidina podía explicar diámetro observado con rayos X Bases complementarias A-T G-C

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27 G C A T

28 mayor menor Mayoría de asociaciones ADN-proteína son en el mayor

29 Premio Nobel 1962: Watson, Crick y Wilkins Libro: La Doble Hélice de James Watson James Watson y Francis Crick Rosalind Franklin Maurice Wilkins

30 Artículo en Nature: No ha escapado a nuestra atención que el emparejamiento específico que hemos postulado sugiere de inmediato la posibilidad de un mecanismo de copia para el material genético

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32 Antes Después

33 Utilizando isótopo pesado y liviano de nitrógeno insertado en bases nitrogenadas Centrifugación con gradiente de cloruro de cesio que permite separar por densidad

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35 La enzima agrega deoxiribonucleótidos al extremo 3' de una cadena en crecimiento usando una hebra sola de ADN como templete Animación polimerización

36 Actividad polimerasa: cataliza crecimiento de la cadena en dirección 5'-3 Actividad exonucleasa 3'-5', que elimina bases mal apareadas Actividad exonucleasa 5'-3' que degrada cadenas simples de ADN o ARN

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38 La síntesis en la hebra rezagada va por pedazos cortos conforme se va abriendo el tenedor. Estos fragmentos cortos de nucleótidos reciben el nombre de fragmentos de Okasaki

39 Una polimerasa puede extender una cadena pero NO puede empezar una cadena La síntesis de la hebra líder y de cada fragmento de Okasaki requiere de un iniciador Los iniciadores son sintetizados por un conjunto de proteínas denominado primosoma. Componente principal: primasa (una ARN polimerasa) La primasa sintetiza un fragmento de ARN de 8-12 nucleótidos complementario a una región específica del cromosoma Una vez unido el iniciador, la polimerasa extiende la cadena

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45 Menos de un error por cada nucleótidos insertados La actividad exonucleasa 3'-5', sirve como proofreading La primasa no tiene actividad proofreading, no hay actividad exonucleasa. Importante eliminar iniciadores de ARN y reemplazarlos con ADN (pueden tener errores)

46 E. coli: con 2 tenedores de replicación copia 2000 nucleótidos/s (1000 n/s cada tenedor) Alta fidelidad y alta velocidad

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48 Helicasas: rompen puentes de hidrógeno entre las dos hebras antes del inicio de la síntesis. Las proteínas de unión a hebra simple (SSB) impiden que se vuelva a cerrar Topoisomerasas: evitan el sobreenrollamiento. Cortan una hebra o dos, se desenrolla y vuelven a pegar. Un ejemplo es la girasa.

49 Ocurre sólo en los orígenes de replicación En E. coli el origen de replicación es oric

50 Funcionamiento es similar, pero más complejo Replisoma E. coli: 13 componentes. Replisoma en levaduras y eucariotas: 27 componentes

51 Cromosomas eucariotas existen en el núcleo como cromatina (ADN enrollado alrededor de histonas) Replisoma debe copiar el ADN, desensamblar nucleosomas y volverlos a ensamblar

52 Cada cromosoma eucariótico tiene muchas orígenes de replicación en los cuales se inicia la replicación en las dos direcciones hasta que se junten

53 Replicación en eucariotas

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61 Extremos de cromosomas tienen múltiples copias de una secuencia repetitiva En vertebrados es 5'-TTAGGG-3' La telomerasa es una enzima con dos componentes: Templete de ARN Polimerasa (transcriptasa reversa)

62 Replicación de telómeros Ej: en Tetrahymena (ciliado)

63 Secuencia repetitiva en Tetrahymena?

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70 Se mantiene gracias a la telomerasa Además telómeros tienen una cubierta que da estabilidad y los protege (cap) Pero células somáticas tienen poca o ninguna telomerasa. Con cada división los telómeros se acortan hasta que entran en senescencia y dejan de dividirse.

71 Por qué será importante ese conteo de divisiones celulares y que la célula deje de dividirse? Dónde está activa normalmente la telomerasa? Qué papel jugará la telomerasa en cáncer?

72 Síndrome de Werner Causado por mutación en WRN (helicasa del cap de telómero)