UNIVERSIDAD NACIONAL DE GRAL. SAN MARTÍN ECyT BIOLOGÍA. Biología I. Información genética, ADN, Cromosomas

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE GRAL. SAN MARTÍN ECyT BIOLOGÍA Biología I Información genética, ADN, Cromosomas

2 Qué es la información genética? Es la información biológica heredable Toda la información que se necesita para desarrollar y mantener un organismo vivo. (cómo se componen todas las moléculas, las vías metabólicas se llevan adelante y la regulación de las mismas)

3 La información genética en los procariotas ADN circularizado, no unido a proteínas (circular y desnudo)

4 La información genética en los eucariotas

5 Cromosomas eucariotas (1) Cromátida. (2)Centrómero. (3) Brazo corto. (4) Brazo largo.

6 ADN o Proteína? Proteína ADN Nucleosoma Los primeros análisis químicos del material hereditario mostraron que el cromosoma eucariótico está formado por ADN y proteínas, en cantidades aproximadamente iguales. Por consiguiente, ambos eran candidatos para desempeñar el papel de material genético. Las proteínas parecían ser la elección más probable por su mayor complejidad química. Las proteínas son polímeros de unos 20 aminoácidos diferentes. El ADN, en cambio, está formado sólo por cuatro nucleótidos diferentes.

7 1928 Frederick Griffith (Bacteriólogo Inglés) Hay un factor transformante en las bacterias muertas, que puede ser trasferido a las bacterias no virulentas (s) y las transforma en virulentas (r)

8 Experimento de Avery (1944): ADN bacteriano purificado, y transfectado a bacterias demuestra que el ADN contiene información genética. Pero sus resultados no fueron convincentes para la sociedad cientifica

9 Experimento de Hershey y Chase, 1952

10 Experimento de Hershey y Chase, Trabajaron con bacteriofagos (fagos) 1952 Lo que se trataba de determinar la causa de la transformación de la bacteria en una factoría de fagos, como lo sugería el trabajo de Avery. Los fagos se marcaron con 32 P (ADN) o 35 S (proteínas) Se esperó un tiempo suficiente para que los virus infecten a las bacterias A continuación se centrifugó para separar los fagos de las bacterias. En la muestra marcada como 35 S los nuevos fagos provenientes de la bacteria infectada no contenían el azufre radiactivo: la cubierta del fago (de proteína) no fue usada dentro de la bacteria para hacer un nuevo fago. En la muestra marcada con 32 P, el mismo se encontraba en los nuevos fagos, por lo tanto el ADN del fago fue usado dentro de la bacteria para hacer nuevos virus.

11 Experimento de Chargaff La proporción de Adenina (A) es igual a la de Timina (T). A = T. La proporción de Guanina (G) es igual a la de Citosina (C). G= C. La proporción de bases púricas (A+G) es igual a la de las bases pirimidínicas (T+C). (A+G) = (T + C). Sin embargo, la proporción entre (A+T) y (G+C) era característica de cada organismo, tomando, diferentes valores para cada especie estudiada. Este resultado indicaba que los ácidos nucleicos no eran la repetición monótona de un tetranucleótido. Existía variabilidad en la composición de bases nitrogenadas.

12 El ADN es el portador de la información genética Cómo? creemos que un gen es un sólido aperiódico (Erwin Schrödinger, 1943)

13 ADN: desoxirriboucleótidos

14 Modelo de Watson y Crick - Molécula helicoidal que gira hacia la derecha - 2 cadenas de polinucleótidos - corren en forma antiparalela

15 ADN El ácido desoxiribonuleico (ADN) contiene la información genética Tiene estructura de doble hélice formada por dos cadenas antiparalelas, que se mantienen unidas por puentes H Está formado por nucleótidos que contienen las bases nitrogenadas, adenina, guanina, citosina y timina, y el azúcar desoxirribosa

16 ADN Las cadenas del ADN tienen polaridad o sentido: en el extremo 5 hay un grupo fosfato, y en el extremo 3 hay un OH terminal.

17 Esto hace que la secuencia TCGA sea una entidad química diferente de AGCT

18 La estructura del ADN es esencial para su función: El material genético debe realizar 4 funciones importantes - Capacidad de almacenar la información genética del organismo: compuesto por millones de nucleótidos, su secuencia difiere entre especies e individuos - Sensibilidad a mutaciones o a cambios permanentes en su información: simples cambios en la secuencia lineal de nucleótidos - Replicación precisa durante el ciclo de división celular - Debe ser expresado como un fenotipo no escapa a nuestro conocimiento que el apareamiento específico que hemos postulado sugiere inmediatamente un posible mecanismo de copiado del material genético

19 Pausa, 5 minutos

20 Estructura del ARN El ácido ribonucleico es química y funcionalmente diferente del ADN. Tiene estructura de cadena simple. Está formado por nucleótidos que contienen las bases nitrogenadas, adenina, guanina, citosina y uracilo, y el azúcar ribosa.

21 Tipos de ARN: ARN mensajero: contiene el mensaje genético para fabricar una proteína.

22 Tipos de ARN: ARN de transferencia:se une en forma covalente con un aminoácido específico.

23 Tipos de ARN: ARN ribosomal: forma parte de la estructura de los ribosomas

24 ADN y ARN: diferencias estructurales ADN Doble cadena ARN Cadena simple Bases: Adenina, Guanina, Citosina, Timina Bases: Adenina, Guanina, Citosina, Uracilo Azúcar: Desoxirribosa Azúcar: Ribosa Un solo tipo de ADN Tres tipos de ARN: ribosomal, mensajero, de transferencia

25 La información para fabricar proteínas y ARN se guarda en la secuencia de las bases del ADN. Cada aminoácido está representado como un conjunto de tres bases, llamado codón ADN: guarda la información para sintetizar ARN y proteínas ARN m : copia la información para sintetizar proteínas Proteínas

26 La capacidad de las células para mantener un alto grado de orden surge de cómo la información genética es expresada, mantenida y replicada. Esos procesos, son: o Replicación del ADN o Síntesis de ARN : Transcripción, o Síntesis de proteínas: Traducción

27 Replicación del ADN Qué es la replicación del ADN? Es el proceso por el que las células sintetizan una copia idéntica de una molécula de ADN, usando el ADN existente como molde de nuevas hebras de ADN

28 Replicación del ADN Hay 3 patrones posibles de replicación: -Puede replicarse en un tubo sin presencia de células: ADN, ADN polimerasa y nucleósidos trifosfatos (datp, dttp, dgtp, dctp) -El ADN sirve de molde Conservativa Semiconservativa Dispersiva

29 Replicación del ADN Cómo es la replicación del ADN? Cada una de las dos hebras de ADN sirve como molde para sintetizar una nueva cadena complementaria del molde. Al final se forman dos moléculas de ADN, cada una de las cuales tiene una cadena nueva y una cadena vieja. Este modo de replicación se llama semiconservativa.

30 Pausa, 5 minutos

31 Replicación del ADN

32 Replicación del ADN Enzimas que intervienen: Helicasa Primasa ADN-polimerasa Topoisomerasa Ligasa Proteínas desestabilizadoras

33 Replicación del ADN La helicasa separa las hebras de la molécula de ADN

34 Replicación del ADN Como la apertura de la hélice genera una tensión por delante de la horquilla, esa tensión es aliviada por la enzima topoisomerasa I, que corta una de las hebras, permitiendo que gire, y luego vuelve a unirla.

35 Replicación del ADN La primasa sintetiza un segmento corto de ARN

36 Replicación del ADN A partir del «primer» o cebador, la DNA polimerasa comienza a agregar nucleótidos: «lee» la cadena molde en el sentido 3-5, y «escribe» la nueva cadena en sentido 5-3.

37 Replicación del ADN La cadena adelantada, es la que avanza siempre, y solo necesita un «primer»

38 Replicación del ADN Como la polimerasa solo puede sintetizar en sentido 5-3, la cadena retrasada, se va sintetizando en fragmentos

39 Replicación del ADN A medida que la molécula se abre, la primasa va agregando «primers» para que la DNA polimerasa pueda actuar.

40 Replicación del ADN La polimerasa reemplaza los nucleótidos del «primer» con desoxirribonucleótidos, pero no une los fragmentos: esto lo hace la ligasa

41 Replicación del ADN

42 Replicación del ADN Cómo es la replicación del ADN en los procariotas? Origen de replicación: secuencia en los cromosomas reconocida por el complejo de replicación - Replicación en ambas direcciones - 2 horquillas de replicación - ambas cadenas son molde - nuevas cadenas se forman por el apareamiento complementario de bases - complejo de replicación estacionario y se mueve el ADN

43 Replicación del ADN Cuándo ocurre la replicación del ADN en los eucariotas? El ADN se replica antes de la división celular.

44 Por dónde comienza la replicación? La replicación comienza en sitios llamados orígenes de replicación Replicación del ADN

45 Pausa, 5 minutos

46 Cromosomas eucariotas 3 2 (1) Cromátida. (2)Centrómero. (3) Brazo corto. (4) Brazo largo. 4 1

47 Cromosomas eucariotas

48

49 Telómeros: Qué son? Los extremos de los cromosomas lineales: Secuencia repetida de ADN: TTAGGG en los vertebrados Proteínas especializadas Forman una estructura capped (de final o de tapa) Por qué son importantes? Son estructuras especializadas, esenciales para proteger los extremos de los cromosomas y asegurar la estabilidad de los mismos. Permiten distinguir en extremo de un cromosoma de fragmentos de ADN. Si el ADN está fragmentado, hay dos opciones: reparación o muerte. La reparación puede ser: Recombinación homóloga ( sin errores, pero necesita un homólogo cercano) Empalme de extremos no homólogos (NHEJ); produce errores, pero evita la degradación del cromosoma Los telómeros impidenla fusión por NHEJ Los ciclos de fusión y ruptura llevan a inestabilidad genómica que a su vez puede causar muerte celular o transformación neoplástica Proveen un mecanismo para contar las divisiones celulares.

50 El acortamiento de los telómeros: el problema de la replicación de los extremos de los cromosomas Los telómeros se acortan con cada división celular (Fase S del ciclo celular) El problema: La replicación del ADN es bidireccional Las polimerasas solo sintetizan ADN en forma unidireccional Las polimerasas necesitan un primer de ARN para iniciar la síntesis de ADN Por cada replicación del ADN, entre 50 y 200 pb quedan sin replicar en el extremo 3 La células que tienen telómeros de kb, se dividen unas veces La senescencia (envejecimiento) celular se dispara cuando los telómeros llegan a 4-6 kb Cómo solucionan este problema los eucariotas y los procariotas?

51 Centrómeros. Qué son? Los centrómeros son esenciales para la correcta segregación de los cromosomas durante la división celular en los eucariotas. Se caracterizan por regiones muy repetidas de la secuencia en el ADN, y por tener proteínas asociadas, las proteínas del cinetocoro, que se necesitan para la unión de los microtúbulos a los cromosomas durante la mitosis