1 La estructura del material hereditario
2 El ciclo celular
3 El ciclo celular G 2 pro S meta mitosis ana teloG1 = gap; fase de crecimiento S = síntesis; fase de replicación de los cromosomas G2 = gap; fase de preparación de la mitosis G 0 diferenciación o especialización celular
4 El ciclo celular – la interfasecentrosoma membrana plasmática citoplasma membrana nuclear cromátidas fase G1 fase G2
5 El ciclo celular – la mitosiscentrómero huso acromático fibra del huso comienzo de metafase metafase profase
6 El ciclo celular – la mitosisanafase telofase y citocinesis citocinesis terminada Resultado de la mitosis: Se obtienen dos células hijas de dotación cromosómica idéntica a la de la célula madre (2n).
7 La meiosis – primera división – división reduccionalinterfase comienzo profase Acontecimiento clave de la profase I meiótica: apareamiento de los cromosomas homólogos
8 La meiosis – primera división – división reduccionalcomienzo metafase metafase profase Acontecimiento clave de la metafase I meiótica: Formación de una doble placa ecuatorial
9 La meiosis – primera división – división reduccionalanafase telofase y citocinesis citocinesis terminada Acontecimiento clave de la anafase I meiótica: No separación del centrómero Acontecimiento clave de la telofase meiótica: Reducción del número de cromosomas a la mitad; cada cromosoma está formado por dos cromátidas.
10 La meiosis – segunda división – división ecuacionalprofase II metafase II citocinesis terminada
11 La meiosis – segunda división – división ecuacionalmetafase II anafase II telofase y citocinesis II
12 La meiosis – balance A partir de una célula madre diploide(con 2n cromosomas)... ...cuatro células hijas haploides (con n cromosomas). ...se obtienen...
13 El cariotipo humano – trisomía 21
14 El cariotipo humano – elaboración
15 Los cromosomas – estructura detallada
16 Los cromosomas – aspecto exterior
17 Los cromosomas estructura detallada palabras claves: histonascentrómero cromátida telómero hebra doble hélice
18
19 La estructura de los ácidos nucleicosácido fosfórico: bases nitrogenadas: púricas: A y G pirimídicas: C, T (para el ADN) pirimídicas: C, U (para el ARN) un azúcar (pentosa C5) ribosa (para el ARN) desoxirribosa (para el ADN) ADN ARN
20 La estructura de los ácidos nucleicos – química 11. el azúcar: ribosa b-ribosa ARN 2-desoxi-b-ribosa ADN 2. ácido fosfórico
21 La estructura de los ácidos nucleicos – química 23. las bases nitrogenadas adenina guanina uracilo timina citosina
22 La estructura de los ácidos nucleicosácido fosfórico: nucleósidos adenosina guanosina uridina citidina timidina azúcar (pentosa C5) ribosa (para el ARN) desoxirribosa (para el ADN) nucleótidos adenosina monofosfato (AMP) guanosina monofosfato (GTP) uridina monofosfato (UTP) citidina monofosfato (CTP) timidina monofosfato (TTP)
23 ADN / ARN las diferenciasazúcar desoxirribosa ribosa bases A, G, C, T A, G, C, U estructura hebra doble, complementaria, antiparalela y plectonémica hebra simple localización núcleo núcleo y citoplasma función genes ARNm, ARNt, ARNr ARNn,
24 Estructura de los ácidos nucleicos - complementaridadARN ADN
25 La estructura de los ácidos nucleicos – doble hebraPaso de hélice: 34 A = 10 pares de bases. Diámetro = 20 A. El código genético corresponde a la secuencia de los tripletes de bases del ADN.
26 El ADN
27 El ARN ARNt estructura real y extendido Ribosoma y ARNr dentro de élARNm procariota y eucariota
28 ARNm proteína ADN ARNt ARNrLa función de los ácidos nucleicos – el dogma central ADN ARNm proteína transcripción traducción ARNt replicación ARNr
29 El ADN: la replicación o duplicación del ADNPara explicar la duplicación de un ADN bicatenario, se propusieron tres hipótesis. Todas se basaban en la utilización de la molécula de ADN "madre" como matriz para su replicación, pero mediante procesos diferentes La hipótesis semiconservativa La hipótesis conservativa La hipótesis dispersiva
30 El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl 1958 Para demostrar cuál de las tres hipótesis era la correcta, Meselson y Stahl cultivaron E. coli durante varias generaciones en un medio que contenía 15NH4Cl como única fuente de nitrógeno (nitrógeno pesado), de forma que el ADN sintetizado era pesado. En un momento dado (t = 0), transfirieron el cultivo a un medio que contenía 14NH4Cl (nitrógeno normal) y a intervalos regulares tomaron células para extraer el ADN y analizarlo por centrifugación en gradiente de cloruro de cesio. Esta técnica permite separar las moléculas en función de su densidad: la densidad en el tubo aumenta gradualmente hacia el fondo del tubo, de forma cuanto más densas son las moléculas de ADN, más migran hacia el fondo. Los resultados fueron los siguientes:
31 El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl
32 El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl t = 0: una banda abajo t = 1ª generación: una banda en el medio t = 2ª generación: una banda en el medio y una banda arriba Conclusión: La hipótesis correcta es la semiconservativa; cada hebra de la molécula original sirve de matriz para la síntesis de una hebra complementaria, de forma que tras un ciclo de duplicación se tienen dos moléculas de ADN híbridas, formadas por una hebra de la molécula original emparejada con una hebra nueva.
33 El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl - premisas Hay que destacar algunos puntos importantes de este experimento. En primer lugar el hecho de que es preciso separar los ADN en un gradiente que permita distinguir sus muy ligeras diferencias de densidad; una "simple" centrifugación no basta. La utilización de un gradiente de cloruro de cesio es pues un punto fundamental del protocolo. Además, las observaciones fueron posibles sólo porque Meselson y Stahl habían conseguido poblaciones de bacterias síncronas (durante algunas generaciones). Muchos autores (y en particular, libros de texto) omiten estos puntos fundamentales... lo que hace perder todo sentidos a sus conclusiones...
34 El ADN: la replicación en los eucariotasEl mecanismo es similar al de los procariotas pero presenta dos diferencias principales: En cada cromosoma hay varias burbujas de replicación que actúan simultáneamente. Los cromosomas son lineales: tienen telómeros que pierden un pequeño fragmento al final en cada replicación y sólo permiten un limitado número de reproducciones celulares (reloj celular).
35 La síntesis de proteínas: introducciónComplejo mecanismo que se subdivide en dos partes: transcripción y traducción. Tiene como objetivo la construcción de proteínas de acuerdo a las instrucciones contenidas en el ADN (genes). Procariotas Eucariotas Genes Continuos (a menudo policistrónicos). Discontinuos, con intrones y exones. ADN De fácil acceso. Asociado con histonas para formar la cromatina. Localización Transcripción y traducción simultáneas en el citoplasma. Transcripción en el núcleo y traducción en el citoplasma. Maduración del ARN Solamente del ARNr u ARNt En los tres tipos de ARN. ARN polimerasa Un solo tipo de ARN polimerasa Un tipo de ARN polimerasa para cada tipo de ARN.
36 La síntesis de proteínas: introducción
37 La transcripción
38 La transcripción en eucariotasEsencialmente similar a la de los procariotas, pero con dos grandes diferencias: Mayor complejidad de los mecanimos de iniciación (menor accesibilidad del ADN a las polimerasas debido a su unión con las histonas, mayor cantidad de genes y necesidad de una modulación más complicada en organimos complejos a menudo pluricelulares).
39 La transcripción en eucariotasMaduración postranscripcional del ARNm: Adición de una cola de poli-A. Eliminación de intrones y pegado de los exones restantes (splicing). Esto permite gran versatilidad: los ARNtp procedentes de un mismo gen pueden ser madurados de forma distinta en diferentes células de un ser vivo. Heterohíbrido de un ARNm maduro con el ADN molde monocatenario del que procede (TÉCNICA).
40 tres bases que interactúan con el ARNmLa transcripción: Los ARNt La representación tridimensional pone de relieve las regiones internas con apareamiento de bases. La representación en hoja de trébol pone de relieve los tres bucles del ARNt sitio de unión del aminoácido (en C3’ terminal, siempre CCA) puentes de hidrógeno bucle cada ARNt es específico de un aminoácido anticodon: tres bases que interactúan con el ARNm
41 La transcripción – símbolos utilizados
42 + La transcripción: Los ARNt ADP + Pi ATP H2O metionil-ARNt ARNtEnlace de alta energía ARNt ADP + Pi + metionina ATP H2O
43 La traducción: iniciaciónSubunidad grande de un ribosoma sitio A sitio P ARNt de inicio (=f-MET-ARNt) ARNm 5’ 3’ codon de inicio Subunidad pequeña de un ribosoma
44 La traducción: elongaciónARNm 5’ ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi 3’ 1. fijación del aa-ARNt (aquí PHE p.ej.) al sitio A consumo de energía 2. formación del enlace peptídico 3. translocación del complejo consumo de energía liberación del sitio A liberación de l’ARNt precedente
45 La traducción: elongaciónARNm 5’ ATP ADP+Pi ATP ADP+Pi 3’
46 La traducción: terminación ATP ADP+Pi ARNm 5’ 3’disociación del complejo corte del primer aa (f-MET) maduración de la proteína
47 La traducción « Microsoft »
48 Código genético El código genético es universal y degenerado.
49 CÓDIGO GENÉTICO lectura centrífuga
50 La traducción: regulación de la expresión génicaLa regulación de la expresión génica Jacques Monod & François Jacob &
51 La traducción: regulación de la expresión génicaLos genes estructurales son transcritos a ARNm, después traducidos en proteínas. Si todos les genes funcionaran al mismo tiempo, eso llevaría a un desperdicio de energía. La célula debe reconocer y reaccionar frente a las situaciones en las que la producción de una proteína específica es deseable. Este fue un descubrimiento mayor para comprender los mecanismos de regulación génica. Trata del análisis de la regulación del metabolismo de la lactosa y condujo al concepto de operón.
52 La traducción: regulación de la expresión génicaEl concepto de operón Un operón es un conjunto lineal de genes estructurales cuyo funcionamiento es controlado por un promotor y un operador. La actividad del operón es determinada por una molécula represora cuya síntesis depende de un gen regulador separado del operón.
53 La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacModelo del operón lactosa, operón inducible en E.coli El operón consta de los genes estructurales Z, Y y A (a veces se nombran S1, S2 y S3), un sitio operador (O) y un sitio promotor (P). Los genes estructurales codifican para la síntesis de enzimas implicadas en el metabolismo de la lactosa, a saber: una b-galactosidasa una permeasa una transacetilasa Un gen regulador (R) situado al exterior del operón lac codifica para una proteína llamada represora. En ausencia de lactosa, la proteína represora tiene afinidad por el sitio operador del operón lactosa. Esta fijación impide la traducción de los genes estructurales porque el sitio de iniciación que es le sitio promotor no es accessible a la ARN-polimerasa. En consecuencia no ay síntesis de enzimas. Se dice que el operón lactosa esta reprimido.
54 La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacEn presencia de lactosa, la proteína represora forma con la lactosa un complejo que ya no puede fijarse al sitio operador. El sitio P se hace accessible a la ARN-polimerasa, luego habrá transcripción y traducción. Se dice que el operón lactosa es inducido por el sustrato.
55 La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacARN polimerasa promotor operador genes estructurales regulador ¡No hay transcripción! ARNm ¡No hay enzimas ! Como no hay lactosa, no puede haber catabolismo de lactosa, luego las enzimas no son necesarias represora
56 La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacpromotor operador genes estructurales ARN polimerasa regulador ARNm policistrónico ARNm E2 E3 E1 lactosa catabolismo represora
57 La traducción: regulación de la expresión génica, el operón hispromotor operador genes estructurales ARN polimerasa regulador ARNm policistrónico ARNm represora E2 E10 E1
58 La traducción: regulación de la expresión génica, el operón hisARN polimerasa promotor operador genes estructurales regulador ¡No hay transcripción! ARNm ¡No hay enzimas! ¡No hay biosíntesis de histidina! histidina represora
59 La traducción Estado inducido: hay transcripciónregulación de la expresión génica l’operador his operador promotor genes estructurales operón regulador ARN polimerasa Estado inducido: hay transcripción represora operador promotor genes estructurales operón regulador ARN polimerasa Estado reprimido por el efector: no hay transcripción Hay represión por el producto de la reacción: es el caso general de las reacciones anabólicas (de síntesis).