1 Biología molecular del GenBiología 4º Medio

2 Mapa Conceptual

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4 En esta clase: ADN como molécula Replicación del ADNMecanismos de reparación del ADN Recombinación del material genético

5 I. ¿Qué significa cuando decimos que el ADN es la "molécula de la herencia"?El ADN es la molécula que contiene el diseño de todas las formas de vida en la tierra. Las unidades de información genética se llaman genes 1. Gen — segmento de ADN que contiene la información necesaria para especificar la secuencia de aminoácidos de las proteínas.

6 II. ¿Cómo sabemos que el ADN es el material genético?A. Descubrimiento de los ácidos nucleicos s—Friedrich Miescher (Nucleina) Durante la primera mitad del siglo XX, la mayoría de los científicos pensaban que los genes estarían compuestos por las proteínas presentes en los cromosomas. Transformación Bacteriana 1. En 1928 Frederick Griffith en sus experimentos con bacterias transformadas, descubrió que los genes están compuestos por ADN — J. L. Alloway

7 Bacteria TransformadaCepa(s) bacteriana(s) inyectadas al ratón Resultados Conclusiones La cepa R no produce neumonía La cepa S produce neumonía La cepa S muerta por calor no produce neumonía Figure: 09.1 Title: Transformed bacteria Caption: Griffith’s discovery that bacteria can be transformed from harmless to deadly laid the groundwork for the discovery that DNA contains genes. Una sustancia de la cepa S muerta por calor transforma la cepa R inocua en una cepa S mortífera

8 II. ¿Cómo sabemos que el ADN es el material genético?El ADN es el material que se transforma en la bacteria 1. En 1944 los científicos Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty continuaron los experimentos de Griffith y confirmaron que el ADN es la molécula que transformó las bacterias. El ADN es la molécula de la herencia en los bacteriófagos —Alfred Hershey y Martha Chase

9 III. Estructura del ADN Se compone de 4 nucleótidosUn esqueleto de azúcares y fosfatos alternados y unidos por enlaces covalentes C. La regla de Chargaff: Adenina forma puente de hidrógeno sólo con Timina (A = T) y Citosina forma puente de hidrógeno sólo con Guanina (C  G)

10 III. Estructura del ADN D. Estructura helicoidal1. En 1952 los científicos Maurice Wilkins y Rosalind Franklin estudiaron la estructura del ADN mediante difracción de rayos X E. El ADN es una doble hélice de dos cadenas complementarias de nucleótidos 1. En 1953 James Watson y Francis Crick proponen un nuevo modelo para el ADN

11 Difracción de rayos X del ADNFigure: 09.2a Title: X-ray diffraction studies of DNA taken by Rosalind Franklin Caption: The X formed of dark spots is characteristic of helical molecules such as DNA. Measurements of various aspects of the pattern indicate the dimensions of the DNA helix; for example, the distance between the dark spots corresponds to the distance between turns of the helix.

12 Modelo de Watson & Crick

13 III. Estructura del ADN Diferencias del ADN1. Procariotas: El ADN procariótico forma comúnmente una estructura circular cerrada 2. Eucariotas: El cromosoma eucariótico se compone de una doble hélice lineal de ADN ligada a proteína

14 ADN antiparalelo y polaridad

15 Material Genético ADN Polímero bicatenario AntiparaleloComplementario A=T; C G. Asociado a histonas (cromatina) Informacional ARN Polímero monocatanario Sin histonas Uracilo reemplaza a Timina Asociado a la síntesis proteica

16 Los cuatro nucleótidos del ADNTimina Citosina Adenina Guanina Figure: 09.UN01 Title: Four DNA nucleotides Caption:

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18 Cromatina

19 Replicación del ADN Procesos genéticos I

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21 Ciclo celular Interfase Fase G1 Fase S * Fase G2 Mitosis ProfaseMetafase Anafase Telofase Citocinesis

22 Fase S Consiste en el proceso de duplicación o Replicación del ADN, proceso que se realiza en todos los seres vivos al momento de su proliferación celular. Se debe copiar en forma idéntica el ADN dentro del núcleo o en la zona nuclear según sea el caso.

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24 Características de la ReplicaciónRequisitos Templado dependiente 3’OH libre Enzimas: polimerasa, primasa, helicasa, girasa, endonucleasa, ligasa, exonucleasa Características Bidireccional Complejo Autoreparativo Discontinuo Semiconservativo

25 La replicación del DNA ocurre una vez por cada ciclo de división celular

26 Modelos propuestos originalmente para la replicación del DNA

27 Experimento de Meselson y Stahl

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29 Interpretación de los resultados de Meselson y StahlGeneración 0 Interpretación de los resultados de Meselson y Stahl Generación 1 Generación 2

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31 Replicación del ADN Hebra vieja Hebra nueva

32 Replicación del DNA por la DNA polimerasaIncorporación de desoxirribonucleótidos al extremo 3´OH de la hebra en crecimiento Dirección de la replicación es 5´a 3´

33 REQUISITOS: Molde o templado Nucleótidos trifosfatados (ADN y ARN) Energía Enzimas: Girasa, Helicasa, Primasa, ADN polimerasa ARN dependiente, Proteínas SSB. CARACTERÍSTICAS Polaridad 5’ 3’ Bidireccional Discontinuo Semiconservativo Autoreparativo: Las enzimas que participan son Endonucleasa, exonucleasa, polimerasa y ligasa.

34 Otras enzimas y proteínas que participan en la replicaciónDNA polimerasa: cataliza la formación del enlace fosfodiéster Primasa: sintetiza el RNApartidor (primer) Helicasa: ayuda en la separación de las dos hebras del DNA SSB (Single Strand Binding): mantienen las hebras separadas Horquilla de replicación

35 Replicación semidiscontínua y bidireccional

36 Los grandes DNAs de eucariontes tienen muchos orígenes de replicación

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38 La DNA polimerasa tiene actividad autocorrectora

39 Mutaciones y mecanismos de reparación

40 ¿Qué son las mutaciones ?Cambios que ocurren a nivel de los genes, que son heredables .

41 Mutaciones a nivel molecularMutaciones (espontáneas o inducidas) se pueden considerar procesos en dos etapas: GCTAGGCT CGATCCGA GCTATGCT CGATACGA 2 Segundo, ese error es “ratificado” durante la síntesis de DNA (replicación). GCTATGCT CGATACGA GCTATGCT CGATCCGA 1 Primero, un error se introduce en una hebra del DNA de doble hebra.

42 Y si un daño en el DNA no es reparado a tiempo ?

43 ¿Cómo afecta a la secuencia de una proteínauna mutación en el DNA?

44 Tipos de daños producidos en el DNASe clasifican en: De acuerdo a la extensión Puntuales Extensos, producidos por rearreglos en el DNA De acuerdo al origen Espontáneos Inducidos De acuerdo a la naturaleza química del daño Desaminaciones Despurinaciones Alquilaciones dimerizaciones

45 Lesiones Espontáneas Depurinación DesaminaciónUna sola célula pierde >10,000 purinas/día!, pero la mayor parte de los sitios son reparados. Ya que timina no es reconocida por sistemas de reparación, este mecanismo es una causa común de mutación.

46 Dímeros de timina formados por luz UV

47 Transcripción y traducción del Material GenéticoLa transcripción es un proceso vital en la célula Transcripción y traducción del Material Genético Procesos genéticos Parte II

48 Dogma genético

49 Transcripción Consiste en el proceso de síntesis de ARN, proceso que se realiza en todos los seres vivos al momento del crecimiento. Se debe copiar un fragmento del ADN dentro del núcleo o en la zona nuclear según sea el caso, el cual será exportado hacia el citoplasma para su traducción.

50 Características de la TranscripciónRequisitos. Templado dependiente. 3’OH libre. Enzimas: polimerasa, helicasa, girasa. Características Unidireccional Polaridad 5’3’ Posee sitio promotor y sitio de término Factor sigma s y factor rho r

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55 Traducción del ARN Proteínas celulares

56 Código Genético U aa C A G UUU UUC UUA UUG Phe Leu UCU UCC UCA UCG SerUAC UAA UAG Tyr Stop UGU UGC UGA UGG Cys Trp CUU CUC CUA CUG CCU CCC CCA CCG Pro CAU CAC CAA CAG His Gln CGU CGC CGA CGG Arg AUU AUC AUA AUG Ile Met* ACU ACC ACA ACG Thr AAU AAC AAA AAG Asn Lys AGU AGC AGA AGG GUU GUC GUA GUG Val GCU GCC GCA GCG Ala GAU GAA GAG Asp Glu GGU GGC GGA GGG Gly

57 Código Genético Asp Aspártico Lys Lisina Ile Isoleucina Cys CisteínaGlu Glutámico Phe Fenilalanina Thr Treonina Pro Prolina Gly Glicina Leu Leucina Asn Asparagina His Histidina Met Metionina Ser Serina Val Valina Gln Glutamina Trp Triptófano Tyr Tirosina Ala Alanina Arg Arginina

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62 Hasta aquí es la Clase Han Aprendido: REPLICACIÓN MUTACIÓN TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN