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YAJAIRA BERMÚDEZTATIANA BÁEZ

Módulo Biología Molecular 2013

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BREVE HISTORIA

Genes como "factores de partículas".

Puede existir en formas

alternativas

1865

Descubrimiento de los ácidos

nucleicos

1871

Los mapas genéticos muestran

cromosomas con genes

organizados linealmente

1913

Los genes residen en

los cromosomas

1910

Los cromosomas son unidades hereditarias

1903

BREVE HISTORIA

Las mutaciones son cambios físicos en los

genes

1927

La recombinación ocurre por

entrecruzamiento cromosómico

1931

El ADN es el material genético

1944

Los genes codifican

las proteínas

1945

Primera secuencia

de proteína

1951

Watson y Crick

demuestran la estructura

de doble hélice del

ADN

1953

BREVE HISTORIA

El ADN se replica de modo

semiconservador

1958

El código genético se ordena en tripletes

1961

Primera secuenciación

del ADN

1977

Se secuencia por primera vez el genoma de un organismo vivo

1995

Primeras secuencias del genoma

humano

2001

¿Qué es el ADN?

Material genético de la célula

Macromolécula muy larga, de aspecto filamentoso y formada por un gran número de nucleótidos•Nucleótidos compuestos por:

– Una base nitrogenada – Un azúcar (desoxirribosa) – Un grupo fosfato

Responsables de portar la información genética

Papel estructural

UBICACIÓN DEL ADN

Unidad estructural básica:

Nucleótido

Unidad estructural básica:

Nucleótido

Un azúcar pentosa

Un fosfato

Una base nitrogenada deriva de

Purina Pirimidina

Desoxirribosa

Purinas PirimidinasAdenina (A) Timina (T)

Guanina (G) Citosina (C)

ESTRUCTURA DEL ADN

Bases Nitrogenadas

ESTRUCTURA DEL ADN

Bases Nitrogenadas

• Apareamiento específico• Cantidad equivalente

• Las dos hebras son complementarias cada hebra contiene toda la información necesaria para especificar la secuencia de bases de la otra

ESTRUCTURA DEL ADN

• Hélice que da un giro cada 3,4 nm• La distancia entre bases es de

0,34 nm• En cada vuelta de la hélice hay 10

bases• El diámetro de la hélice es de

2nm• Watson y Crick

– Doble hélice – Exterior de la molécula esqueleto

azúcar-fosfato – Interior de la molécula Bases

2 nm

3,4 nm

0,34 nm

ESTRUCTURA DEL ADN

Puentes de HidrógenoCadenas

antiparalelas 5´-3´ / 3´-5´

Unidas entre sí por las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrógeno

C – G 3 puentes de hidrógeno

A – T 2 puentes de hidrógeno

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CICLO CELULAR

INTERFASE

G1: Crecimiento. S: Síntesis.

G2: la célula ya duplicó su material genético, y se prepara para la mitosis.

FASE M2 células hijas.

QUE ES REPLICACION?

CARACTERÍSTICAS DE LA REPLICACIÓN

Semiconservativa

Bidireccional

Discontinua

REPLICACION SEMICONSERVATIVA

Cadenas del DNA original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del DNA original.

Meselson y Stahl (1957) video

REPLICACION BIDIRECCIONAL

Eucariotas50 nucleotidos/min

Procariotas 500 nucleotidos /min

Video

REPLICACION DISCONTINUA

Modo de acción de la enzima encargada de agregar los nucleótidos a la cadena en crecimiento POLIMERASA. Necesita un extremo 3´OH libre para poder comenzar a polimerizar. haciendo crecer la cadena en sentido 5´-3 .́

Iniciación:

-DNA doble cadena debe abrirse.

-Ocurre desenrollamiento.

Elongación:

-Copia simultánea de ambas cadenas.-Replicación en dirección 5’ 3.→

•Terminación:

-Se completa la doble hélice de DNA y se da una pausa en la replicación.

Enzima Acción Función en la célula.

DNA Polimerasa I Añade nucleótidos a la molécula de DNA en formación. Remueve cebadores de RNA.

Llena huecos en el DNA, para reparación. Remueve los cebadores de RNA.

DNA Polimerasa III Añade nucleótidos a la molécula de DNA en formación. Revisa y corrige la secuencia.

Replica DNA.

DNA helicasa Se une al DNA cerca de la horquilla de replicación.

Promueve la separación de las hebras de DNA.

Topoisomerasa Relaja el DNA superenrrollado.

Mantiene el nivel adecuado de enrollamiento.

Primasa Hace cadenas pequeñas de RNA usando DNA como molde.

Necesaria para que la DNA polimerasa replique la hebra “retrasada”.

secuencias repetidas (AT)

Fijacion de hexameros proteicos Mcm

Fosforilacion de Mcn actividad helicasa

Modificado de Lei y Tye 2002

Unión de la Primasa, DNA Polimeras y helicasa

A partir de los puntos de iniciación se originan las denominadas burbujas de replicación.

5´

3´5´

3´

Burbujas de replicación

Horquillas de replicación

PRIMASA, pone fragmentos de ARN complementarias llamadas CEBADORES en el sentido 5´a 3´. Posteriormente, la ADN polimerasa comienza la síntesis añadiendo nucleótidos en el extremo 3´.

3´

5´

3´

5´

La hebra continua, y discontinua

CEBADOR

ADN COMPLEMENTARIO

PRIMASA

ADN polimerasa 3´

5´3´

Proteinas SSB

Unión del dNTP al extremo –OH 3’ de la cadena naciente

FUNCION ADN POLIMERASA

3´

5´

3´5´

En la hebra que vemos arriba la ADN polimerasa sigue avanzando ininterrumpidamente. crecimiento continuo

Fragmento de OKAZAKI

Crecimiento de la hebra retardada requiere otro fragmento de RNA.

ADN polimerasas continuan en esta hebra colocando nucleotidos llegando hasta sustituir al primer cebador. crecimiento discontinuo.

5´3´

Para que los nucleótidos de la hebra de crecimiento discontinuo tengan continuidad hace falta la acción de un enzima llamado LIGASA.

Ligasa

5´3´

5´

3´

5´

3´

FUNCION TOPOISOMERASA

Aliviar la tensión helicoidal (superenrrollamiento)

1. Problemas para replicar sus extremos DNA Pol Necesitan un extremo 3' OH

TELOMEROS

ADN Telomérico: repeticiones en tándem (secuencia TTGGG)

La telomerasa reconoce dichas secuencias y va a realizar una extensión del telómero en dirección 5' - 3', utilizando como molde para la síntesis de ADN, su propia molécula de ARN sin necesidad de cebador alguno.

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- Thompson & Thompson (7° edición). Genética en medicina. Barcelona: Elsevier Masson- Cooper & Housman (2002). Cooper’s La Célula. Madrid: Marban- Lewin (2008). Genes VIII. Florida: Prentice Hall

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• Ácido nucleico: ADN y ARN• Gen: secuencia en el ácido nucleico que representa

una sola proteína Cada una de las moléculas de ácidos nucleicos discretos que comprenden el genoma puede contener un gran número de genes > 40.000 en el hombre

• Genoma: larga secuencia de sub-unidades individuales de ácido nucleico que provee la información necesaria para construir el organismo. Conjunto completo de cromosomas de cualquier organismo en particular serie de moléculas de ADN una para cada cromosoma contiene muchos genes determina la secuencia del ADN de cada cromosoma

CONCEPTOS CLAVE

• Pirimidina: Base nitrogenada formada por un anillo heterocíclico• Polímero: compuesto químico formado por moléculas y que consiste

esencialmente en unidades estructurales repetidas• Proteína: sustancia que forma parte de la estructura del organismo o

que tiene la capacidad de construir las estructuras o de llevar a cabo reacciones metabólicas necesarias para la vida

• Puente de hidrógeno es una atracción que existe entre un átomo de hidrógeno (carga positiva) con un átomo de O , N o X (halógeno) que posee un par de electrones libres (carga negativa)

• Purina: Base nitrogenada formada por dos anillos heterocíclicos