Gentica molecular

Informacin gnica y protenasM. Loreto Valdivia C. /Eliana Pino A.La vida de la clula

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Replicacin de ADNRecordemos

Durante la fase S de cada ciclo celular, la clula duplica su material gentico, para poder repartirlo equitativamente en 2 clulas hijas y as traspasar toda su informacin gentica a la siguiente generacin.Cada hebra del ADN se copia, de tal manera, que se forman 2 hebras, donde una de ellas es nueva y la otra es antigua, por lo cual se conoce como: replicacin semiconservativa.

La replicacin del ADN es un proceso que ocurre gracias a la participacin de unas 14 enzimas, entre las que destacan:ADN helicasaADN girasaADN ligasaADN polimerasaEs un proceso dependiente de energa, obtenida de molculas de ATP y GTP.

Replicacin del ADNSe separan las dos hebras de ADN, formndose la horquilla de replicacin. Proceso controlado por la enzima: helicasa.

A T C G A A C C G T T G C A C C G T T G C A C UAGCTTGGCAACGTGSntesis continua de la cadena 5 -3Sntesis continua de la cadena en direccin 5'3'. La sntesis de esta cadena no plantea ningn problema. As, una vez separadas ambas cadenas, se sintetiza el primer y la ADN pol. III (una de las enzimas que unen los nucletidos) va a elongar la cadena en direccin 5'3'. A T C G A A C C G T T G C A C C G T T G C TAGCTUGGCAACGTGSntesis discontinua de la cadena 3 -5AACCCGGTSntesis discontinua. La cadena complementaria no se va a replicar en sentido 3'5' sino que se replica discontinuamente en direccin 5'3'. Primero se sintetiza el primer (ARN) y posteriormente este se elonga con ADN. El ARN es posteriormente eliminado y los diferentes fragmentos sintetizados, llamados fragmentos de Okazaki, son unidos entre s.Para que pueda comenzar la replicacin se necesita una secuencia de cebador o primers de ARN.La adicin de nucletidos de ADN a la cadena es catalizada por la ADN polimerasa. Esta enzima sintetiza nuevas cadenas slo en la direccin 5' a 3', aadiendo nucletidos uno a uno al extremo 3' de la cadena creciente. Hay 2 hebras nuevas: la hebra conductora y la hebra seguidora (formada a partir de los fragmentos de Okasaki)Finalmente se unen los fragmentos nuevos de ADN por accin de la enzima ADNligasa y se eliminan los ribonuclotidos de los cebadores.Replicacin del ADN.swf

Qu pasara si el proceso de replicacin no fuera exacto?La ADN polimerasa comete un error cada 10 nucletidos que copia.Por el tamao del genoma (3 x 10 ) esto significara que habra 3 mutaciones en el genoma cada ciclo.Los primers se usan como marcadores de inicio de replicacin para que la ADNpolimerasa o exonucleasas reparen el error. CMO SE EXPRESA LA INFORMACIN DEL DNA?Descubrimiento del ARNEn los aos 20 se descubre la molcula de ARN.Se encontraba principalmente en clulas que sintetizan protenas.Se diferencia del ADN en que es una hebra simple y que no tiene la base nitrogenada Timina sino que Uracilo.

Tipos de ARN

Cmo fluye la informacin desde el ncleo al ribosoma?

Proceso de transcripcin y traduccin

Transcripcin

TRANSCRIPCION EN PROCARIONTES:En las etapas del proceso podemos distinguir las siguientes fases:INICIACION: La ARNpolimerasa se une a una subunidad sigma que le da la especificidad a la sntesis permite su unin a una regin del ADN llamada promotor, la cul posee una secuencia TATAAT o TTGACA (caja Pribnow o caja TATA)ELONGACION: La ARNpolimerasa recorre la hebra de ADN hacia su extremo 5 sintetizando una hebra de ARNmensajero en direccin 5a 3FINALIZACION: Presenta 2 variantes. En una interviene un factor rho y en otra no interviene dicho factor. El proceso finaliza al llegar a una secuencia palndroma (bases repetidas e invertidas) rica en C y G seguida de una regin rica en A- T. El ADN vuelve a su forma normal y el ARNm queda libre. MADURACION: si lo que se forma es ARNm no hay maduracin, pero si se trata de un ARN de transferencia o ARNribosomal hay proceso de corte y empalme

TRANSCRIPCION EN EUCARIONTES: La informacin contenida en la secuencia de nucletidos del ADN podra generar protenas; sin embargo el ADN est en el ncleo y las protenas se sintetizan en los ribosomas, los cuales estn situados en el citoplasma. Hay que tener en cuenta dos cosas:Existen 3 tipos de ARNpolimerasas Tipo I, II, IIILos genes estn fragmentados en zonas sin sentidos o intrones y zonas con sentidos o exones.En la transcripcin de eucariontes se distinguen las siguientes fases:Iniciacin: la ARNpolimerasa II se une a una zona del ADN llamada PROMOTOR (posee secuencias CAAT y TATA)Elongacin: la sntesis continua en sentido 5a 3 al poco se aade una modificacin (metilguanosin trifosfato) al extremo 5Finalizacin: parece que est relacionado con la secuencia TTATTT. Ahora interviene una poliA polimerasa que aade una cola de poli A (secuencia de muchas adeninas) al pre-ARNmMaduracin. Se produce en el ncleo y la hace una enzima llamada RNPpn, que elimina los intrones. Posteriormente las ARN ligasas empalman los exones(E) y forman el ARNmensajero Traduccin

Figura 12. Modelos de ribosomas

Figura 13. Los 3 tipos de ARNCdigo gentico

Busca la secuencia de inicio Busca la secuencia de trminoDetermina cuntos (aa)s tendr la hormona del crecimientoPor qu hay una secuencia antes de la secuencia de inicio? A qu corresponde?

1927Diferencias en la sntesis de protenas.Sintesis proteica\Transcripcin en procarionte y eucariontes.swfPROCARIONTESTranscripcin y traduccin simultneaARNm de vida media corta y con informacin para varias protenas.Ausencia de splicing o procesamiento.Transcripcin a cargo de 1 ARNpolimerasaEUCARIONTESTranscripcin y traduccin procesos complementarios.ARNm de vida media larga y con informacin para 1 protena.Presencia de splicing o procesamiento.Transcripcin a cargo de 3 ARN polimerasas.

Pensemos.El siguiente esquema representa la estructura de un gen que posee 4277 nuclotidos, obtenidos a partir de un organismo eucarionte.

MutacionesSon alteraciones del material gentico (ADN)Pueden afectar a clulas somticas o clulas germinales (gametos).Pueden ser naturales o inducidas.Existen tres tipos:Mutaciones gnicas o puntuales.Mutaciones cromosmicas estructurales.Mutaciones cromosmicas numricas.

37REVISIN GUA ANEMIA FALCIFORMELos siguientes codones son secuencias de ADN de los dos genes, usando la tabla del cdigo gentico, traduce estos codones a aminocidos (aa)

CODON ARN PROTEINAADN A GGT CTC CTC CCAGAGGAG pro- glu -gluADN a GGT CAC CTC CCAGUGGAG pro- val-glu

Mutaciones SILENTES A A-A-G-G-T-C-T-C-C-T-C-T-T-T-T-T-G-G-T-C-T-C-C-T-C-A-G-G-T-C-T-C-C-T-TUUC -- FEN

A A-A-A-G-T-C-T-C-C-T-C-T-T-T-T-T-G-G-T-C-T-C-C-T-C-A-G-G-T-C-T-C-C-T-T

UUU FENUNA MUTACION SILENTE NO OCASIONA CAMBIOS EN EL AMINOACIDO EN CUESTION MUTACIONES LETALESAAG- GTC- TCC-TCT-TTTUUC- CAG- AGG-AGA- AAAFen- Glu Arg- Arg- lis

AAG- GTC- TCC-TCT- ATTUUC- CAG- AGG-AGA- UAAFen- Glu Arg- Arg- STOP

ESTA MUTACIN OCASIONA UNA INTERRUPCIN TOTAL EN LA CONSTRUCCIN DE LA CADENA POR LO CUAL EL INDIVIDUO MUEREMUTACIONES POR INSERCIN A A-A-G-G-T-C-T-C-C-T-C-T-T-T-T-T-G-G-T-C-T- UUC CAG- AGG- AGA- AAA- ACC- AGA fen - glu - arg - arg lis - treo - arg

A A-A-G- A-G-T-C-T-C-C-T-C-T-T-T-T-T-GG-T-C- UUC UCA- GAG-GAG- AAA- AAC- CAG Fen Ser - acglu - acglu lis aspar - glu

Una mutacin por insercin corre toda la secuencia por lo cual no se forma la protena correcta y el individuo igual puede morirENZIMAS DE RESTRICCIN G-G-T-C-T-C-C

GENA A-A-G-G-T-C-T-C-C-T-C-T-T-T-T-T-G-G-T-C-T-C-C-T-C-A-G-G-T-C-T-C-C-T-T:

a A-A-G-G-T-C-T-C-C-T-C-T-T-T-T-T-G-G-T-C-A-C-C-T-C-A-G-G-T-C-T-C-C-T-T:

GENN de bases del fragmentoA 5, 6, 10, 14a 5, 6, 24Un matrimonio solicita diagnosis prenatal. El test de ADN indic el ltimo de los siguientes resultados: ( Cul ser su diagnstico en cada caso?) Fragmentos de 5, 14, 10, 6:fragmentos de 5, 14, 10 , 24, 6fragmentos de 5, 24, 6

HOMOCIGOTO DOMINANTE HETEROCIGOTO HOMOCIGOTO RECESIVOProtenasSon macromolculas de alto peso molecular.Formadas por C-H-O-N-SSon polmeros (estn formados por unidades repetitivas) de aminocidos (aa)s.Los aminocidos se unen entre si por enlaces peptdicos.Pueden estar formadas por 50 hasta 1000 (aa) s.

Aminocidos y su unin.....

Funciones de las protenas

HemoglobinaFibringenoProteasasOvoalbminaActina/miosinaInsulinaProteina de mbInmunoglobulinaEstructura de una protena

De qu depende la estructura de una protena?De la secuencia de aminocidosDe qu manera se determina la estructura primaria de una protena?Con la informacin que tiene un genQu efecto tendra un cambio en el gen?

Los cambios en las secuencias gnicasCuando cambia la secuencia de los genes se altera la forma y funcin de la protena que codifica ese gen.Por lo tanto, tambin puede cambiar el fenotipo de un organismo.

Puede una mutacin a nivel molecular causar una enfermedad?El caso de la anemia falciforme

Evaluacin de proceso....

Evaluacin de proceso....

EnzimasQu rol tienen las enzimas en los seres vivos?Cada 10C la velocidad aumenta al dobleEnzimas: catalizadores biolgicosLa mayora son protenas pero tambin existen las ribozimas (cidos nucleicos).Estn en todos los organismos vivos.Todas las reacciones qumicas en los seres vivos estn mediados por enzimas.Son sensibles a la temperatura y pH perdiendo su estructura qumica ,proceso llamado: desnaturalizacin.Qu hace una enzima?Disminuye la energa de activacin.Es la energa necesaria para que los reactantes inicien la reaccin y se transformen en productos

Modelo de llave-cerradura

EnzimaSustratoProductosComplejo enzima-sustratoModelo de ajuste inducido

Qu diferencias tiene el modelo de ajuste inducido con el modelo de llave cerradura?Qu propiedades de las enzimas se muestran en los modelos de accin de las enzimas?Son especficasSon reutilizablesFactores que afectan la actividad enzimtica: temperatura, pH y concentracin del sustratoConceptos claves: Temperatura y pH ptimos. Desnaturalizacin

SustratoEnzimaPor qu llega un momento en que aunque aumente la cantidad de sustrato no aumenta la actividad enzimtica?Cmo puede afectarse la unin enzima sustrato?

Inhibidor competitivo

Por qu se compite en este caso?Inhibidor Alostrico

Inhibidores enzimticosInhibidor competitivo: el inhibidor tiene afinidad por el sitio activo de una enzima por lo tanto ambos compiten por unirse al sitio activo.Inhibidor alostrico: el inhibidor se une a otro sitio que no es el sitio activo de la enzima. La unin del inhibidor con el sitio alostrico cambia la conformacin de la enzima de modo que la afinidad del sustrato por el sitio activo se reduce o aumenta.BiotecnologaActividad

La clula que se convirti en Dolly fue un ovocito fecundado.Las clulas de la glndula mamaria son clulas somticas.3. Al sacarle el ncleo al ovocito se le extrae tambin la informacin gentica que tena.4. La clula que se extrae de la oveja que se quiere clonar es haploide.5. Tras la fusin, el ovocito posee la informacin gentica de la oveja que se quiere clonar.6. Luego del desarrollo embrionario nacer una oveja idntica a la que ha donado el ncleo.7. Dolly es un organismo que solo posee clulas haploides.Qu es biotecnologa?Transformar una sustancia en un producto de inters, usandola maquinaria metablica de unSer vivoBioqumicaMicrobiologaInmunologaFarmacologaGenticaMolecularIngienera industrialCiencias medioambientalesInformticaEs la biotecnologa una invencin reciente?

Ingeniera gentica Es una rama de la biotecnologaSu objetivo es desarrollar tcnicas que permitan modificar el ADN de un organismo, y as introducir nuevos genes.Para lograrlo, usa organismos muy sencillos como bacterias y virus, a los cuales introduce genes humanos, que son expresados por ellos.ADN RECOMBINANTE , APLICACIONES Y CUESTIONAMIENTOS

Organismos transgnicosSon aquellos organismos superiores que han incorporado genes extraos a su genoma, principalmente animales y plantas.El objetivo es mejorar ciertas caractersticas de los organismos, como resistencia a enfermedades, mejoramiento de su carne, etc.