TEMA 16. La base química de la herencia: Genética molecular

Transcripción

1 TEMA 16. La base química de la herencia: Genética molecular A.- Los ácidos nucleicos y su papel en la transmisión y expresión de la información genética. - Concepto molecular de gen B.- La replicación del ADN - Etapas de la replicación C.- La transcripción. -Etapas de la síntesis de ARN D.- El código genético. E.- La traducción o biosíntesis de proteínas. - Elementos que intervienen en la traducción. - Fases de la síntesis de proteínas. F.- Genómica y Proteómica. - Regulación de la expresión génica G.- Los errores en la información genética: mutaciones. - Tipos de mutaciones. - Agentes mutagénicos y cáncer. H.- Implicaciones de las mutaciones en la evolución y aparición de nuevas especies. I.- Organismos modificados genéticamente.

2 El gen en la teoría cromosómica de la Herencia Los genes residen físicamente en los cromosomas, que por tanto, son grupos de genes Cariotipo de una mujer normal Cariotipo de una mujer con síndrome de Turner (XO)

3 Concepto molecular de gen Un gen es la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN que permite sintetizar una proteína

4

5 Transcripción El concepto molecular de gen se puede resumir en: un gen una proteína

6

7 DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR REPLICACIÓN TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN PROTEÍNAS

8 DOGMA? REPLICACIÓN TRANSCRIPCIÓN TRANSCRIPCIÓN INVERSA TRADUCCIÓN PROTEÍNAS

9 En eucariotas hay varios puntos de inicio de la replicación En ambos casos es un proceso bidireccional Varios puntos de inicio en Eucariotas Un único punto de inicio en procariotas

10 Sentido de la polimerización O NH Extremo 5 P H 2 O Enlace fosfodiéster O OH P O HO H H O OH P O Extremo 3 OH O O N O H N H OH N O H H H H OH OH O N NH NH 2 DINUCLEÓTIDO

11 Hebra en crecimiento Sentido de polimerización: 5 P 3 OH 3 Hebra molde 5 Sentido de lectura: 3 OH 5 P

12 Estructura de la horquilla de replicación Hebra conductora Dirección de avance de la horquilla de replicación Fragmentos de Okazaki Hebra retardada

13 La ADN polimerasa utiliza como sustrato dexosinucleótidos trifosfato

14 ADN Topoisomerasa II (Girasa) SSB Helicasa Primasa Cebador (ARN) Cebador de fragmento de Okazaki Síntesis de la hebra retardada

15 Terminación de la hebra retardada Mella DNA Polimerasa I ADN Ligasa

16 Reparación de errores

17 Procesamiento postranscripcional del ARN Los ARNs sintetizados requieren un procesamiento posterior: Añadir el extremo 5 Cap y la cola de poli A Eliminar los intrones (sólo en Eucariotas)

18 Tomando los símbolos de los ácidos nucleicos por grupos, las combinaciones posibles serian... 4 n, donde n es el número de nucleótidos 4 1 = 4 aminoácidos 4 2 = 16 aminoácidos 4 3 = 64 aminoácidos Por tanto, con cuatro símbolos tomados en grupos de 3, tenemos información suficiente para codificar los 20 aminoácidos

19 El código genético 1ª posición extremo 5 U C A G 2ª posición U C A G 3ª posición extremo 3 Phe Ser Tyr Cys U Phe Ser Tyr Cys C Leu Ser STOP STOP A Leu Ser STOP Trp G Leu Pro His Arg U Leu Pro His Arg C Leu Pro Gln Arg A Leu Pro Gln Arg G Ile Thr Asn Ser U Ile Thr Asn Ser C Ile Thr Lys Arg A Met (INICIO) Thr Lys Arg G Val Ala Asp Gly U Val Ala Asp Gly C Val Ala Glu Gly A Val Ala Glu Gly G

20 ETAPA PREVIA: ACTIVACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS El ARNt y los aminoácidos se unen para formar los AminoaciltRNA de acuerdo a la siguiente reacción aa + trna + ATP aa-trna + AMP +PP i Esta reacción esta catalizada por unas enzimas llamadas aminoaciltrna sintetasa

21 Activación de los aminoácidos Enlace éster

22 ETAPA DE INICIACIÓN La subunidad pequeña del ribosoma se une con el ARNm por el extremo 5 P

23 Formil Metionina

24 ETAPA DE INICIACIÓN

25 1 3 CICLO DE ELONGACIÓN DE LA CADENA POLIPEPTÍDICA Formación del enlace peptídico 2

26 ETAPA DE FINALIZACIÓN Al codón de fin se une un Factor de liberación (RF)

27 Síntesis de proteínas

28 Número de genes y tamaño (en pares de bases) del ADN del genoma humano Base de datos del genoma humano CROMOSOMA GENES TAMAÑO X Y Total

29 Distribución de las proteínas del proteoma humano

30 Generalmente los genes se regulan en unidades denominadas Operones Un Operón incluye los genes denominados estructurales y los reguladores Genes reguladores Genes estructurales A B C Promotor Operador La RNA polimerasa se une en una región llamada promotora y las sustancias reguladoras en el operador.

31

32 El simple cambio de un nucleótido de Timina por otro de Adenina puede significar la diferencia entre la vida y la muerte Eritrocitos falciformes con hemoglobina S

33 Mutaciones cromosómicas: alteran la estructura de un cromosoma

34 Mutaciones genómicas: aneuploidias alteran el número genómica natural de la especie Poliploidías: tetraploides

35 Trisomías y monosomías Síndrome de Down Síndrome de Turner

36 Las etapas por las que pasa una célula transformada hasta producir la enfermedad cancerosa son: Hiperplasia: crecimiento manteniendo el aspecto normal Displasia: las células aparecen con una morfología alterada Neoplasia: son células ya propiamente cancerígenas, pero no invaden otros tejidos Metástasis: las células neoplásicas invaden otros tejidos

37 Las mutaciones son el origen de variación, y por tanto, imprescindibles para la aparición de nuevas especies Biston betularia: fenotipo salvaje Biston betularia mutante: fenotipo melánico

38 Las mutaciones son el origen de variación, y por tanto, imprescindibles para la aparición de nuevas especies. Ambiente natural Ambiente contaminado

39 VECTORES Plásmidos y virus