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VIIIVIII Biología. 2º Bachil lerato. IES SANTA CLARA.
Belén Ruiz Departamento Biología- Geología.
https://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/2o-biologiaI IES Santa Clara
TEMA 8. GENÉTICA MOLECULAR
NATURALEZA DEL MATERIAL GENÉTICO
GENERALIDADES (ADN)Requisitos: (4), El material genético (moléculas con
capacidad de almacenar Información) debe presentar las siguientes propiedades:
Estable Replicable Mutable Susceptible de experimentar cambios o
variaciones, que permitiese la aparición de variantes de la información básica.
Transmisible (a la generación siguiente)
¿Qué moléculas pueden cumplir estos requisitos, las Proteínas o el ADN?
El ADN se conocía desde 1869 y cuando se descubrió que los cromosomas se dividían y transmitían durante la división celular se pensó en esta molécula como la portadora de la
información genética.
Esta cuestión fue resuelta por los científicos:(*) Experimento de A. Hersey y M. Chase
Frederick Griffith en 1928 demostró la transferencia de material genético entre células y cómo el material genético de una célula podía modificar la
función de otra.En 1944, Oswald T. Avery, Maclyn Mccarty y Colin MacLeod observaron que la capacidad de transformarse las cepas bacterianas desaparecía al
agregar enzimas destructoras del ADN, y dedujeron que el factor transformante era la molécula de ADN.
En 1952 Martha Chase y Alfred Hersey demostraron, mediante la replicación del bacteriófago
T2, que el material genético era el ADN y no las proteínas.
Al año siguiente, James Watson y Francis Crick
propusieron el modelo de doble hélice para explicar la
estructura del ADN.
EL EL EXPERIMENTOEXPERIMENTO DE DE HERSHEYHERSHEY Y Y CHASECHASELa información genética está contenida La información genética está contenida
en el ADN , no en las proteínasen el ADN , no en las proteínas
Los fagos liberados Los fagos liberados tras la lisis de tras la lisis de
nuevas bacterias nuevas bacterias NONO aparecen marcadosaparecen marcados
Algunos fagos Algunos fagos liberados tras la lisis liberados tras la lisis
de de nuevas bacterias nuevas bacterias SISI aparecen marcadosaparecen marcados
El material genético en procariotas y eucariotas
Procariotas Eucariotas
Todo el ADN codifica, y cada gen codificador se compone de una secuencia continua de nucleótidos.
Solo codifica el 10% o menos de todo el ADN, el resto tiene funciones poco conocidas.
ADN muy poco repetitivo ADN muy repetitivo, posiblemente relacionado con la estabilidad de la estructura de los cromosomas
Las secuencias nucleotídicas codificantes son continuas (solo poseen exones)
Las secuencias codificantes (exones) se alternan con secuencias no codificantes (intrones).Cuanto más compleja y reciente es una especie, más abundantes y más largos son sus intrones. Parece una ventaja evolutiva al favorecer la recombinación.
LA REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN: (DURANTE EL PERIODO S)
MODELOS Replicación SEMICONSERVATIVA Otros modelos rechazados:
La replicación o autoduplicación consiste en la generación de una copia idéntica del ADN, previa a la división celular, para que la información genética se transmita con fidelidad de padres a hijos.
Tipos: Conservativa: se mantiene la doble cadena
original y se sintetiza una copia completamente nueva.
Semiconservativa: Cada una de las hebras de la doble hélice sirve como molde para la síntesis de la otra hebra. Cada célula hija portará una hebra de la célula madre y una hebra nueva. Es el modelo correcto, propuesto por Watson y Crick .
Dispersiva: en cada nueva doble cadena de ADN existen fragmentos de la cadena original y fragmentos nuevos.
LA REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN: LA REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN: MECANISMOMECANISMO
– 1.- Iniciación: Enzimas: (Helicasas, Topoisomerasas, Prot. SSB)
– 2.- Síntesis: Enzimas: RNA-Polimerasa (Primasa), DNA-
Polimerasa Nucleótidos: dATP, dTTP, dGTP, dCTP (materia prima y energía)
Proceso:– Síntesis continua: Cebador + copia ADN ⇒ hebra conductora– Síntesis discontinua: F. De Okazaki ⇒ hebra retardada
– 3.- Finalización: Enzimas: (DNA-Polimerasa , DNA-Ligasa )
Proceso: a) Digestión de cebadores, b) síntesis de ADN, c) unión de fragmentos
a) Inicio de la replicación Se inicia en determinadas (secuencias concretas) zonas del ADN con la formación
de la horquilla o burbuja de replicación, que consiste en la apertura de la doble
hebra por rotura de los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
Participan varias enzimas:
Helicasas: separan las hebras de ADN (rompen los puentes de hidrógeno).
Topoisomerasas I y II (o girasa): desespiralizan las hebras para disminuir
tensiones y evitar rotura de la hebra.
Proteínas SSB: estabilizan la burbuja, impiden que se cierre y dan tiempo a
que las enzimas ADN-polimerasas sinteticen las nuevas cadenas de ADN.
HELICASA
La replicación de lleva a cabo según el modelo semiconservativo
Tanto en eucariotas como en Procariotas
Replicación en Eucariotas
Replicación enProcariotas
En eucariotas aparecen muchos ojos de replicación
(replicones ) simultaneamente
En Procariotas aparece un solo replicón
b) Formación de las nuevas hebras
Inmediatamente comienza la síntesis de las hebras
complementarias sobre cada una de las originales. Este proceso lo
realiza la ADN-polimerasa III, que precisa los siguientes requisitos: AÑADE NUCLEOTIDOS AL EXTREMO 3´LIBRE. 5’ 3’→ . Une nucleótidos
en sentido 5’3’ , es decir, la nueva hebra crece en sentido
contrario a la hebra molde.
Necesita una hebra molde de ADN que corre en sentido 3’5’ y
sobre la que se sintetiza la hebra complementaria.
Utiliza nucleótidos trifosfato, que además proporcionan la energía
necesaria para formar los enlaces correspondientes.
Precisa un ARN cebador para añadir nucleótidos a un extremo 3’
de una cadena nucleotídica previa. La enzima primasa sintetiza el
ARN cebador.
La ADN polimerasa III recorre el
ADN molde en sentido 3’5’, y una
de las hebras es recorrida
normalmente, pero la otra hebra
discurre en sentido opuesto 5’3’ y
la enzima no puede hacerlo de
forma directa sino de forma
discontínua (a pequeños saltos),
formando los denominados
fragmentos de Okazaki, que tras la
unión mediante las enzimas ligasas
forman la hebra retardada.
A continuación la enzima ADN-
polimerasa I elimina los ARN-
cebadores y rellena los huecos del
cebador consiguiendo recuperar
casi todo el ADN.
www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0
c) Finalización
Al final de la síntesis de la cadena copia y la que ha servido como patrón se disponen enrolladas originando la doble hélice.
Este proceso a pesar de lo complejo se produce a gran velocidad, del orden de 45.000 nucleótidos/minuto.
DIFERENCIAS EN EL PROCESO REPLICATIVO ENTRE PROCARIOTAS Y DIFERENCIAS EN EL PROCESO REPLICATIVO ENTRE PROCARIOTAS Y EUCARIOTASEUCARIOTAS
El mecanismo básico es el mismo, las diferencias son las siguientes:
El ADN eucariota está asociado a histonas, pero el bacteriano no: Así en el
primer caso se deben sintetizar también histonas y en el segundo no.
El tamaño de los fragmentos de Okazaki es menor en los eucariotas que en
los procariotas.
Existen 3 tipos de ADN-polimerasa en procariotas y 5 en las eucariotas.
En las procariotas se forma una sola burbuja de replicación y en las
eucariotas se producen varios cientos en cada cromosoma
simultáneamente, para acelerar el proceso.
La velocidad de replicación es menor en las eucariotas que en las
procariotas.
LA REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN: LA REPLICACIÓN O DUPLICACIÓN DEL ADN: CORRECCIÓN DE ERRORESCORRECCIÓN DE ERRORES
Simultánea a la síntesis: Exonucleasas
Posterior : (Metilado tardío de adeninas de la hebra nueva. Para detectar errores el
paso imprescindible es detectar la cadena primaria o antigua, que se consigue por
metilación de las adeninas. De manera que la cadena que porta las adeninas metiladas
es la correcta).
Endonucleasas detectan los errores y cortan la cadena.
Exonucleasas: eliminan los nucleótidos erróneos.
ADN-polimerasas tipo I sintetizan el fragmento de ADN eliminado.
ADN-ligasas unen el nuevo segmento sintetizado a la cadena de ADN.
Errores: 1 / 107-8 ⇒ 1 / 1010
( variabilidad ⇒ evolución)
Expresión de la información genética
EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
“ Un gen una proteína”
ADN ARN PROTEÍNA
Transcripción Traducción
Hoy día se sabe que la información genética es la causa de la síntesis de
proteínas, entre ellas las enzimas, responsables de las características
estructurales y funcionales de un organismo.
En 1948 se enuncia la hipótesis:
un gen → una enzima
En 1970 Francis Crick enuncia el dogma central de la biología molecular:
El ADN copia una parte de su mensaje sintetizando una molécula de ARN mensajero (proceso denominado transcripción), la cual constituye la información utilizada por
los ribosomas para la síntesis de una proteína (proceso de traducción).
ADN → ARN → Proteína
El mensaje se transmite en dos etapas sucesivas, en las que el ARN es el
intermediario imprescindible.
El flujo de la información genética: Dogma Central de la Biología Molecular: “Un gen, una proteína”
Excepciones al dogma 1.- No todos los genes se expresan en proteínas2.- Retrotranscripción3.- Algunos ARN no se traducen4.- En realidad “un gen varias proteínas diferentes.”5.- Priones6.- Los ribozimas
Transcripción Traducción
Replicación: ADN ARN cadena polipeptídica
“Un gen, una proteína”¿seguro?
Expresión de la información genética
Expresión de la información genética
Matizaciones de EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
ADN ARN PROTEÍNA
No todos los genes se expresan , algunos
presentan funciones reguladoras (operador, promotor, ADN basura,
intrones?)
RetrotranscripciónLas retrotranscriptasas catalizan la síntesis de ADN a partir de ARN
En realidad un gen puede servir para
codificar varias proteínas
Algunos ARN no se traducen,
intervienen en procesos
reguladores
Los priones pueden “replicarse”
Algunos ARN, los ribozimas pueden autorreplicarse
La información fluye del ARN al AND, es la transcripción inversa o retrotranscripción, fue descubierta en los virus
de ARN (Retrovirus)
LA TRANSCRIPCIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA (SÍNTESIS DE RNA)
Consiste en copiar una parte del mensaje genético desde su forma original (ADN) a otra (ARN),
que se pueda utilizar directamente para la síntesis de proteínas.
En el proceso de transcripción se forma una cadena de ARN cuya secuencia de bases
nitrogenadas es la misma que la de la hebra madre del ADN.
La responsable de la transcripción es la enzima ARN polimerasa ADN dependiente, que
presenta las siguientes características:
Une nucleótidos mediante enlace fosfodiéster (nucleotídicos), siempre en sentido 5’→3’.
Utiliza nucleótidos trifosfato.
Necesita una molécula de ADN como molde o patrón.
Se fija a regiones específicas del ADN (genes promotores) para comenzar su acción a partir
de ese punto.
LA TRANSCRIPCIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA (SÍNTESIS DE RNA)
INICIACIÓN :–Elementos :
ADN molde (una hebra): Región promotora: ej.TATA (Promotor)
ARN- Polimerasa (no necesita cebador)
factores de iniciación:
ELONGACIÓN: ( 5´ → 3´ ):
“Formación de un fragmento transitorio de ADN-ARN espiralizado” –Elementos :
ADN molde ARN- Polimerasa factores de elongación nucleótidos trifosfato (ATP,
UTP,GTP,CTP)
TERMINACIÓN:
Elementos : ADN molde: Región de
terminación ej. TTATTT (E) ARN- Polimerasa factores de terminación
http://www.youtube.com/watch?v=Jqx4Y0OjWW4
ORGANIZACIÓN DEL GENOMA EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL GENÉTICO
– Procariotas: 100% transcribible
– Eucariotas: DNA basura
(FUNCIONES PARCIALMENTE DESCONOCIDAS)
DNA transcribible:– Genes fragmentados:
Exones e Intrones ⇒ maduración de ARNm
Transcripción en células procariotas
En procariotas solo existe un tipo de ARN polimerasa, formada por dos subunidades:
α y β.
La ARN polimerasa se debe unir al factor σ para reconocer y fijarse a la zona
promotora (rica en timina y adenina: TATAATG. Después el factor σ se suelta. La ARN polimerasa fijada al ADN produce el desenrollamiento de una vuelta de la
doble hélice, y comienza a sintetizar ARN en sentido 5’→3’.
La cadena de ARN finaliza al llegar a la señal de terminación (zona rica en guanina
y citosina). El factor ρ reconoce esta zona.
La velocidad de transcripción es alta: une 30 a 40 nucleótidos por segundo).
Mediante este proceso se sintetizan tres tipos de ARN: mensajero, ribosómico y
transferente. Este último debe sufrir un proceso de maduración antes de activarse.
No se corrigen los errores producidos durante la síntesis de ARN ya que son bien
tolerados y nunca se transmiten a la descendencia.
Transcripción en células eucariotas
La transcripción es más compleja en eucariotas.– Intervienen factores proteicos ausentes en las procariotas.– Hay 3 tipos de ARN polimerasas diferentes:
Tipo I: transcribe ARN ribosómico. Tipo II: transcribe ARN mensajero. Tipo III: transcribe ARN de transferencia.
Tras la transcripción es preciso un proceso de maduración antes de que el ARN sea funcional (deben ser eliminados los intrones y dejar solamente los exones).
Para transcribir el ADN es preciso que las histonas hayan desbloqueado la hebra de ADN y que éste se haya desespiralizado.
La región promotora tiene una secuencia específica: TATA o CAAT. Cuando se han agregado 30 nulcLeótidos, se añade al extremo 5’ una caperuza de
7-metil-guanosina trifosfato (punto de reconocimiento para procesos posteriores). Tras la señal de finalización (secuencia TTATTT), sobre el extremo 3’ se añade una
cadena de unos 200 poli-A.
http://www.youtube.com/watch?v=Jqx4Y0OjWW4
ARN Polimerasa
MADURACIÓN DEL ARN
Maduración del ARNm
http://www.youtube.com/watch?v=w8FSDQwumTw&feature=related
Este proceso afecta sobre todo al ARN mensajero.
Proceso en el que se eliminan los intrones y se unen los exones entre sí constituyendo una única cadena.
En este proceso participan las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPpn), también conocidas con espliceosomas o tijeras genéticas, capaces de cortar y volver a unir el ARN.
El ARNt tras su síntesis debe plegarse hasta adoptar la forma funcional. Aspecto característico de boomerang.
La síntesis de ARNr es compleja y se produce en el nucléolo.
LA EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
Un gen determina una proteína (normalmente un enzima) y esta a su vez, un carácterEL CÓDIGO GENÉTICO:la relación entre la secuencia de nucleótidos (concretamente, de las bases nitrogenadas presentes en ellos) del ARNm y la secuencia de aminoácidos que constituyen una proteína. El código genético es la clave que permite la traducción del ADN a su forma funcional, es decir, las proteínas.–Código de Tripletes de ARN ( 43 = 64 codones) De los que 61
codones codifican para aminoácidos y 3 codifican el fin de la traducción (UAA, UAG y UGA).
–Propiedades:1.- Triplete de iniciación AUG y tres de terminación UAA, UGA, UAG2.- Código lineal: el orden de los codones ⇒ orden de aminoácidos3.- NO espaciamientos, NO solapamientos4.- Está DEGENERADO: 64 codones para 20 aminoácidos5.- Es Universal, es el mismo para todas las células de todas las especies.
CÓDIGO GENÉTICO
LA EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA: EL CÓDIGO GENÉTICO
…..AAATGCGCGCGAATTTCGTGGGTCAGGCTTGAAG…..…..TTTACGCGCGCTTAAAGCACC CAGTCCGAACTTC…..
Transcripción(En el núcleo)
.
…..AAAUGCGCGCGAAUUUCGUGGGUCAGGCUUGAAG….. Traducción
(En el citoplasma: ribosomas)
Met – Arg – Ala – Asn – Phe – Val – Gly – Lys – Gln - Ala
INICIO STOP
TRADUCCIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO: (síntesis de cadenas polipeptídicas)
PROCESO: Localizado en los ribosomas– ACTIVACIÓN DE AMINOÁCIDOS : Aminoacil ARNt
sintetasaEcuación global:
– aa + ATP + ARNt → aa-ARNt + AMP + PPi– SÍNTESIS DE PROTEÍNAS: (cadenas polipeptídicas)
INICIACIÓN – Comienza con el codón AUG → Metionina (E) o
formil metionina (P) – - COMPLEJO DE INICIACIÓN = 1° Subunidad menor
+ 2° ARNm + 3° fMet-ARNt + 4° Subunidad mayor - GTP y Factores de iniciación
En esta fase todo el sistema se prepara para la síntesis, se forma el COMPLEJO DE INICIACIÓN:– En primer lugar, el ARNm se une por el extremo 5’ a la subunidad menor del ribosoma gracias al
factor proteico IF3.– A continuación, se produce la fijación del primer aminoacil-RNAt por complementariedad entre
el anticodón del ARNt y el codón de ARNm.– El primer codón siempre es AUG y el aminoácido que porta es metionina.– Por último se produce el acoplamiento de la subunidad mayor del ribosoma, para lo que se
precisa el factor proteico IF1 e iones Mg++. El ribosoma tiene dos zonas activas: sitio P o peptidil y sitio A o aminoacil. El A es donde se une el
aminoacil-ARNt y el P es donde se sitúa el aminoácido una vez unido a la cadena peptídica. El proceso de iniciación precisa energía, que es aportada por el GTP.
ELONGACIÓN– A.- Unión del aa1-ARNt al sitio
A: GTP y Factores de
elongación – B.- Formación del enlace
peptídico: Peptidil transferasa (ARNr
con actividad catalítica)– C.- Translocación al sitio P :
GTP y Factores de elongación
– Queda libre el sitio A– Unión al sitio A de un nuevo
aa2-ARNt y repetición del proceso ( A, B, C )
En esta etapa se sintetiza la cadena peptídica por la unión sucesiva de aminoácidos. El ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm y los ARNt aportan los aminoácidos correspondientes. Se pueden diferenciar 3 subetapas:
– Unión de un aminoacil-ARNt al sitio A. Solo se produce si el ARNt es complementario del codón del ARNm y aquí se consume una molécula de GTP.
– Formación del enlace peptídico. Una vez anclados los dos aminoaciles-ARNt a los sitios P y A, la enzima peptidiltransferasa (situada en la subunidad mayor) produce el enlace peptídico.
– Translocación del dipéptido al sitio P. Se produce el desplazamiento del ribosoma un codón en sentido 5’ 3’. Así el segundo aminoacil-ARNt salta al sitio P quedando libre el sitio A para que se →una un nuevo aminoacil-ARNt.
TERMINACIÓN– Termina con las secuencias UAA, UAG o
UGA que no codifican para ningún aminoácido.
– - Factor de terminación y GTP: Unión a sitio A del Factor de terminación
Existen 3 codones de terminación: UAA, UAG y UGA, para los que no existe ARNt y cuando llega a este punto la síntesis proteica se detiene.
Esta fase también precisa energía en forma de GTP. Al detenerse la síntesis:
La cadena peptídica se libera del ribosoma. La dos subunidades ribosómicas se separan. El ARNm es destruido para que no se hagan copias innecesarias.
La síntesis se produce a una velocidad de 1400 aminoácidos por minuto y las cadenas de ARNm suelen ser leídas por más de un ribosoma simultáneamente.
http://www.youtube.com/watch?v=Ikq9AcBcohA&feature=fvwrel
La Traducción en células eucariotas
Diferencias en eucariotas con relación a procariotas: Se produce en RER en vez de citoplasma. El ARNm eucariota es más estable. El ARNm eucariota es monocistrónico (solo porta
información para un péptido). Los ribosomas son diferentes. El primer ARNt lleva metionina. Los factores proteicos implicados en el proceso son
diferentes. El extremo 5’ de los ARNm tiene metilguanosina trifosfato
para ser reconocido. El primer ARNt se une antes a la subunidad menor que al
ARNm.
REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA
GEN :“Secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN, que desempeña una función específica tal como codificar una molécula de ARN o una cadena polipeptídica”.
NECESIDAD DE REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA Variaciones del medio extra o intracelular ⇒ Necesidades proteicas
diferentes. Morfogénesis: Diferenciación de tejidos, desarrollo embrionario Ciclo celular: diferentes etapas ⇒ diferentes necesidadesPUNTOS DONDE ES POSIBLE REGULAR LA
EXPRESIÓN GENÉTICA Transcripción (PRINCIPALMENTE) Maduración de ARNm Transporte de ARNm, Traducción.
Regulación en procariotas
François Jacob y Jacques Monod en los años 1960 propusieron el modelo OPERÓN
para explicar la regulación de la transcripción. Según este modelo se distinguen 4
tipos de genes: Genes estructurales: contienen la información para la síntesis de las enzimas
que intervienen en la ruta metabólica. Gen promotor: Está constituido por la secuencia de ADN donde se une la ARN
polimerasa para comenzar la transcripción.
Gen operador: Es el lugar del ADN donde puede unirse una proteína reguladora e
impedir la transcripción de los genes estructurales. Se sitúa inmediatamente
delante de éstos.
Gen regulador: sintetiza la proteína reguladora. Puede localizarse enn un lugar
distinto a los otros genes del operón.
Según se trate de una ruta catabólica o anabólica se diferencian dos tipos de
regulación génica: inducible y represible.
Elementos del OPERÓN
Sistema inducible
Cuando el sustrato sobre el que va actuar la enzima provoca la síntesis del enzima. Al efecto del sustrato se le denomina inducción positiva. Por ejemplo, en E. coli en ausencia de galactósido (sustrato) hay de una a diez unidades de galactosidasa (enzima) por miligramo de materia seca, mientras que en presencia de galactósido se detectan hasta 10.000 unidades de galactosidasa por miligramo de materia seca. Al compuesto que desencadena la síntesis del enzima se le denomina Inductor.
Los sistemas inducibles se corresponden a procesos catabólicos de degradación, por ejemplo, el operón lactosa, el operón arabinosa, el operón maltosa. Se trata de sistemas enzimáticos encargados de degradar la lactosa, arabinosa, maltosa, etc.
Regulación en procariotas: Sistema inducible (control +)
Sistema represible
Sistemas represibles: cuando el producto final de la reacción que cataliza el enzima
impide la síntesis de la misma. Este fenómeno recibe el nombre de inducción negativa. Al
compuesto que impide la síntesis del enzima se le denomina correpresor.
Los sistemas represibles se corresponden con procesos síntesis o Anabolismo, por ejemplo
el operón triptófano y el operón histina. Se trata de las rutas metabólicas que conducen a
la síntesis de triptófano y síntesis de histidina.
Regulación en procariotas: Sistema represible (control -)
Regulación en eucariotas
La regulación en organismos eucariotas y sobre todo pluricelulares
es mucho más compleja que en procariotas.
La regulación se puede producir en varios procesos: Transcripción.
Maduración del ARNm transcrito.
Transporte del ARNm.
Traducción.
El mecanismo más habitual se realiza en la transcripción actuando
sobre la ARN polimerasa y sobre procesos específicos: Separación de las histonas, para acceder al ADN.
Existencia de factores activadores intra y extracelulares
(hormonas, fitocromo en las plantas, etc.).
Regulación en eucariotas: Sistemas complejos (normalmente de control
+) Estructura de la cromatina y eliminación de histonas
(condensación) Factores epigenéticos (metilaciones)
Por factores de activación (Hormonas, etc.)
ADN no codificante (“basura”, intrones, secuencia no codificante de ADN)
Hormonas
LAS MUTACIONES Concepto: alteraciones “cualitativas”
en la secuencia de bases del ADN
CLASIFICACIÓN: GÉNICAS O
PUNTUALES CROMOSÓMICAS GENÓMICAS
LAS MUTACIONES génicas– GÉNICAS O PUNTUALES: afectan a un GEN
(1 o más bases)
• Causas: – Errores en la replicación– Agentes físicos, químicos y biológicos.
• Tipos:– Sustituciones: Cambios de bases
» púrica x púrica o pirimidínica x pirimidínica : transiciones ⇒ (T ≡ G, A ≡ C)
» pirimidínica x púrica: transversiones ⇒ (T ≡ C, A ≡ G)
– Deleciones e Inserciones: Pérdida o inserción de bases (mutaciones graves)
LAS MUTACIONES cromosómicas
CROMOSÓMICAS: Afectan a un cromosoma (varios genes)
Nº incorrecto de genes ⇐ Sobrecruzamiento erróneo por apareamiento desigual en profase I
Deleciones cromosómicas Duplicaciones (importancia
evolutiva) Alteraciones en el orden de los
genes Inversiones Translocaciones
Transposiciones: “transposones” o “genes
saltarines”) Translocación recíproca
cc
– Mutaciones CROMOSÓMICAS: Profase I
Mutaciones CROMOSÓMICAS
LAS MUTACIONES genómicasGENÓMICAS
Vistas en meiosis Aneuploídías Poliploidías
Efectos fenotípicos: Aneuploidías
En autosomas: Normalmente letales
En cromosomas sexuales: efectos graves
Poliploidías Animales: Normalmente letales Vegetales: mayor tamaño
TIPOS DE AGENTES MUTÁGENOS
– Físicos: Radiaciones Radiaciones ionizantes (x, α, β, γ y neutrones)
Efectos: M. cromosómicas (deleciones y traslocaciones)
Radiaciones no ionizantes : UV Efectos: dímeros de T
– Químicos: Sustancia químicas Reacciones químicas: Ej.benzopirenos, acridina,
nitrosaminas, … Análogos químicos: Ej. 5-bromouracilo análogo
de la T,…– Efectos: M. puntuales, principalmente
sustituciones– Biológicos: virus o transposones
Virus:(oncogenes) : provirus ⇒ saltos intercelulares
– Efectos: Principalmente a nivel de regulación ( ej. papiloma humano)
Transposones: saltos intracelulares
SUSTANCIAS MUTAGÉNICAS
EFECTO FENOTÍPICO DE LAS MUTACIONES
Silenciosas, beneficiosos, perjudiciales. MUTACIONES Y EVOLUCIÓN – Fuentes de variabilidad:
Mutaciones ⇒ nuevos alelos : importancia adaptativa y evolutiva “Fenómenos” sexuales:
Meiosis:
» Segregación cromosómica ⇒ reordenación de alelos
» Recombinación ⇒ reordenación de alelos
Fecundación ⇒ reordenación de alelos
Fen. Parasexuales: conjugación, etc. MUTACIONES Y CANCER (en regulación del ciclo
celular)
TEST DE REPASO
TEMA 8 Genética molecular
Comenta brevemente la relación existente entre variedad alélica y evolución, b) ¿de qué forma se originan nuevas variantes alélicas a partir de un alelo original?a) variedad alélica permite selección natural ⇒ evoluciónb) mutacionesa)Describe, por medio de un esquema, el fenómeno de transcripción genética, indicando su finalidad biológica b) tipos de moléculas que intervienen en el mismo, indicando además en qué lugar de la célula se lleva a cabo (indicar para eucarióticas y procarióticas respectivamente).a) Esquema + finalidad: (síntesis de ARN) b) ADN molde, ARN- Polimerasa, factores de iniciación, elongación y terminación; Ribonucleótidos trifosfato (ATP, UTP, GTP, CTP).c) Eucariotas: En el núcleo
Procariotas: En el citosol a) Define el concepto de mutación. b) ¿En qué consiste una mutación por sustitución? ¿y por deleción? c) ¿De cuál de los dos tipos de mutación cabría esperar una alteración fenotípica mayor? Razona la respuesta.a) Alteraciones “cualitativas” en la secuencia de bases del ADNb) Sustitución: cambio de base (nucleótido). Deleción: pérdida de basec) Deleción: la secuencia de tripletas resulta alterada a partir de ese punto⇒ proteína muy diferente, si la sustitución determina codón de terminación, tb. grave
Define el concepto de código genético. ¿Por qué consideramos que el código es universal y degenerado?a) Código de tripletes de ribonucleótidos (ARN) cada uno de los cuales se corresponde con un determinado aminoácido o con un factor de terminación. b) Universal: todos los seres vivos, degenerado varios tripletes se corresponden con un mismo aa, recuerda 43 = 64 para 20 aa
¿Cuál es la razón por la cual la replicación del ADN no tiene lugar de igual manera en la hebra principal y en la retardada? ¿En qué consiste esta diferencia? Las polimerasas sintetizan en dirección 5´---3´ ⇒ la horquilla 3´---5´ (disposición adecuada) ⇒ s. continua. La horquilla 5´---3´ (disposición contraria) ⇒ fragmentos de Okazaki ⇒ s. discontinua. Todo según el modelo semiconservativo + necesidad de cebadores.¿De qué forma asegura la maquinaria replicativa la fidelidad de la copia de ADN? Modelo semiconservativo (por complementariedad de bases). Explicar modelo
Por qué razón es tan importante que la expresión genética esté regulada? Razona la respuesta.- Variaciones del medio extra o intracelular ⇒ Necesidades proteicas diferentes.- Morfogénesis: Diferenciación de tejidos, desarrollo embrionario- Ciclo celular: diferentes etapas ⇒ diferentes necesidadesEn definitiva, las condiciones ambientales cambiantes determinan distintas necesidades celulares y en consecuencia la expresión o no de ciertos genes.
Define el concepto de gen e indica las diferencias más relevantes en la estructura de un gen eucariótico y otro procariótico. ¿De qué forma se refleja esta diferencia en el producto de la transcripción? Razona la respuesta. Ayúdate de un dibujo.
a) GEN: “Secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN, que desempeña una función específica tal como codificar una molécula de ARN o una cadena polipeptídica”.b) Procariotas: continuos, E: fragmentados (intrones y exones)c) Eucariotas. Necesidad de maduración de ARN. Dibujar transcrito 1 ario extremos, intrones y exones y 2ario
Desarrolla un texto corto (no más de 10 líneas) en el que se relacionen de forma coherente y en un contexto biológico los siguientes conceptos: transcripción, polimerasa, DNA molde, proteínaLa expresión genética requiere de varios procesos consecutivos, fundamentalmente la trascripción de una de las hebras del ADN molde a partir del reconocimiento de la región promotora, para dar una molécula de ARN, todo ello catalizado por las ARN polimerasas. En eucariotas dicho transcrito sufre una serie de procesos de maduración con el fin de eliminar los intrones de manera que el ARNm maduro pueda ser traducido en los ribosomas en la proteína correspondiente.
Representa mediante un esquema claro cómo tiene lugar la traducción de un mRNA (etapa de inicio y etapa de elongación), indicando los elementos moleculares que intervienen en el mismo. 1º) Dibujo de elementos de complejo de iniciación: subunidades del ribosoma + Metionil o formilmetionil RNAt + ARM m maduro + GTP + factores de iniciación 2º) Dibujo del proceso de elongaciónA.- Unión del aa1-ARNt al sitio A: GTP y Factores de elongación B.- Formación del enlace peptídico: Peptidil transferasa (ARNr con actividad catalítica)C.-Translocación al sitio P: GTP y Factores de elongación
- Queda libre el sitio AUnión al sitio A de un nuevo aa2-ARNt y repetición del proceso (A, B, C)
INICIACIÓN
ELONGACIÓN
TERMINACIÓN
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Biología. 2ºBachillerato. ALCAMÍ, José. BASTERO, Juan José. FERNÁNDEZ, Benjamín. GÓMEZ DE SALAZAR, José María. MÉNDEZ, Mª Jesús. SLÖCKER Javier. Editorial SM.
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BIBIOGRAFÍA Y PÁGINAS WEB
