Bases moleculares de la herencia

Transcripción

1 Bases moleculares de la herencia i. Qué moléculas son las portadoras de la información hereditaria? ii. Cómo se preserva y trasmite la información hereditaria? iii. Cómo se expresa esta información? Dogma central de la biología molecular iv. Cómo se genera la variación? 1

2 2 Flujo de información en la célula

3 I - Qué moléculas son las portadoras de la información hereditaria? Estructura del ADN Macromoléculas constituidas por el ensamblaje de Nucleótidos que difieren entre si en las bases nitrogenadas: a) Sus precursores son los Nucleótidos: Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes: azúcar pentosa Bases nitrogenadas Grupo fosfato 3

4 Pentosas: azúcar de cinco átomos de carbono. Pueden ser: En ADN - Desoxirribosa En ARN - Ribosa 4 2-desoxirribosa ADN Ribosa ARN

5 Bases Nitrogenadas Derivan de compuestos cíclicos aromáticos - Purina y Pirimidina uracilo Se unen por enlace N- glicosídico Unión de: C1 de la pentosa - con N1 de pirimidina o N9 de purina Pentosa + base nitrogenada Nucleósido 5

6 - Grupo fosfato Fosfato - C5 de pentosa Pentosa + base nitrogenada + G.fosfato Nucleótido Hay 4 nucleótidos trifosfato del ARN: ATP,CTP,GTP y UTP 6 Hay 4 nucleótidos trifosfato precursores del ADN datp, dctp, dgtp y dttp

7 b) Estructura primaria de los ácidos nucleicos Formación de cadenas lineales de nucleótidos. Enlace fosfo-di-éster con C3 Orientación y sentido de la hebra Extremos 5 y 3 Crecimiento direccional 5 3 7

8 c) Estructura secundaria del ADN: 1953 James Watson y Francis Crick El ADN es una estructura helical con regularidades características de 0.34 nm & 3.4 nm. 1. Doble hélice de 2. cadenas antiparalelas unidas por 3. apareamiento de bases Ley de Chargaff : Las cantidades de A=T G=C 8

9 c) Estructura secundaria del ADN: Características Principales Dos cadenas polinucleotídicas enrrolladas en una doble hélice dextrógira Las hebras son antiparalelas Los esqueletos azúcar-fosfato en el exterior de la doble hélice Pares de base nitrogeneadas planares unidos por puentes de hidrógeno, en el centro de la estructura A =T (2 puentes de hidrógeno) G=C (3 puentes de hidrógeno) Pares de base separados 0.34 nm. Una vuelta de hebra (3.4 nm) tiene aprox. 10 pares de base 9 La posición de los esqueletos azucar-fosfato definen surco mayor y menor.

10 10 Pares de base unidos por puentes de hidrógeno

11 Propiedades del ADN como molécula informativa 1. Estable 2. Tiene contenido informativo 3. Transmisible 4. Variable 11

12 12... y se asocia a proteínas para formar la cromatina

13 Bases moleculares de la herencia i. Qué moléculas son las portadoras de la información hereditaria? ii. Cómo se preserva y trasmite la información hereditaria? iii. Cómo se expresa esta información? Dogma central de la biología molecular iv. Cómo se genera la variación? 13

14 II- Cómo se preserva y trasmite la información hereditaria? Replicación del ADN Todas las células de un organismo tienen la misma información genética La replicación del ADN es un requisito imprescindible para el desarrollo y diferenciación celular. La estructura del ADN da una pista del posible proceso de replicación 14

15 Características de la replicación: 1. La replicación es semiconservativa En la replicación semiconservativa, se originan dos moléculas de ADN, cada una de ellas compuesta de una hebra de el ADN original y de una hebra complementaria nueva. 15

16 Características de la replicación: 2- Es bidireccional La replicación se inicia en sitios particulares (orígenes de replicación) Se forma una burbuja de replicación formada por dos horquillas que avanzan en direcciones opuestas horquilla 1 horquilla 2 16

17 Caracteristicas de la replicación: 3. La replicación es semidiscontinua. - Una cadena nueva se va generando en forma continua y l otra en forma discontinua (fragmentos de Okasaki) - Pero ambas en direccion 5-3. Horquilla de replicación 17

18 Características de la replicación: 4-La replicación es en dirección 5-3. La duplicación es un proceso complejo que se basa en la complementariedad de bases Depende de interacciones entre el ADN y varias proteínas esta finamente regulado tiene gran fidelidad 18

19 La enzima encargada de la replicación es la ADN polimerasa 1956 Arthur Kornberg -Descubre una enzima responsable de la síntesis de ADN (ADN Polimerasa I) -Requiere un molde de ADN y desoxirribonucleotidos (dntps) - Una vez abiertas las dos cadenas cada una sirve como molde para que la ADN polimerasa ( ADN pol ) sintetice la mitad complementaria añadiendo nucleótidos (dntps) que se encuentran dispersos en el núcleo. 19

20 La importancia de la replicación del ADN en la medicina mitosis meiosis La replicación fiel del material genético es esencial a la vida Errores en la replicación son el origen de las enfermedades hereditarias Errores en la replicación son causa primaria de cánceres Existen patologías por incapacidad de reparar errores cometidos en la replicación mitosis Los patógenos tambien replican. Entender estos procesos permite establecer terapias especificas Muchos antibióticos inhiben la replicación de microorganismos 20

21 Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) Técnica que imita la replicación del ADN Se realiza una replicación in vitro Se realizan 30 a 40 ciclos de replicación Amplifica solo una región específica de todo el genoma Al final del ciclo, esa molécula esta 2 30 representada en la muestra 21

22 Bases moleculares de la herencia i. Qué moléculas son las portadoras de la información hereditaria? ii. Cómo se preserva y trasmite la información hereditaria? iii. Cómo se expresa esta información? Dogma central de la biología molecular iv. Cómo se genera la variación? 22

23 III. Cómo se expresa esta información? Dogma central de la biología molecular El dogma central 1957 Francis Crick La principal función de los genes es la manufactura de proteinas. La hipótesis de la secuencia : El orden de las bases en una porcion del ADN representa un codigo para una secuencia de aminoacidos especifica. El problema del código : Si la secuencia codifica una proteína, con 4 nucleótidos y 20 Aa el código mas simple debe ser de tripletes. El Dogma Central : La informacion se transmite del ADN a un intermediario de ARN y de éste a proteínas, 23

24 Los genes son segmentos de ADN que codifican para cadenas de polipeptidicas y ARNs Existe una colinearidad entre la secuencia de nucleótidos del ADN, ARN y la secuencia de aminoácidos de la cadena polipeptídica. Los tripletes de nucleótidos (codones) en el ADN, determinan los aminoácidos en la proteína pasando por un intermediario de ARNm. Una cadena de ADN sirve como molde para la síntesis del ARNm. Los codones del ARNm formado son complementarios al los del ADN molde. 24

25 ARN ARN es una molécula de ácido nucleico. Está formado por una única cadena. El azúcar del ARN es la ribosa. Tiene los nucleótidos G, A y C, pero la timina (T) se sutituye por el uracilo (U). 25

26 Transcripción- Síntesis de ARN (ácido ribonucleótido) Previamente se necesita un desenrrollamiento parcial del ADN Una hebra de ADN sirve de molde Formación de enlace 3-5 fosfodiéster La síntesis sólo se inicia en secuencias específicas llamadas promotores 26

27 Qué enzima es la encargada de la replicación? La enzima ARN polimerasa ( ARN pol) es la encargada de generar una cadena de ARN a partir de una cadena de ADN ( cadena molde) La enzima elonga una cadena en dirección

28 Hay tres tipos de ARN Propiedades comunes: Todos son producidos por transcripción Todos cumplen un papel en la síntesis proteica Generalmente con estructuras secundarias y terciarias complejas ARN mensajero (ARNm) ARN transferencia (ARNt) 28 ARN ribosómico (ARNr) se asocia a proteínas para formar el ribosoma

29 Nomenclatura transcripcional Una hebra de ADN sirve de molde (hebra molde) El transcripto es igual a la hebra codificante (dirección 5-3 ) y complementario a la hebra molde (dirección 3-5) (Sense) CCTTACTTACTGTTACGCCG GGAATGCCTGACAATGCGGC (Antisense) CCUUACUUACUGUUACGCCG 29

30 DEFINICIONES Un gen es una secuencia de nucleótidos que contiene la información necesaria para la síntesis de un polipéptido o un ARN funcional. Qué es un gen? Se incluyen en esta definición, la secuencia codificante del gen y las secuencias señai adyacentes que indican el comienzo y fin de la unidad transcripcional. En procariotas y eucariotas la estructura de los genes es levemente diferente. INTRON: Regiones no codificantes que son eliminadas del gen durante el proceso de maduración del ARNm EXON: Regiones codificantes que permanecen después de la maduración del ARNm ( ARN maduro) 30

31 La maduración de los transcriptos en eucariotas (SPLICING) El proceso de transcripción forma primero un transcripto primario Previo a salir al citoplasma se eliminan los intrones Proceso preciso dirigido por apareamientos de base con ARN particulares que reconocen las uniones exón-intrón 31

32 32 Continuará