Clase 2-Naturaleza y Propiedades Del Material Hereditario

7/25/2019 Clase 2-Naturaleza y Propiedades Del Material Hereditario

1/45

UNIDAD 1.INTRODUCCIN A LA BIOLOGAMOLECULAR:

NATURALEZA Y PROPIEDADES DEL MATERIAL HEREDITARIO

Biologa Molecular y GenticaBiotecnologaambiental


2/45

Generalidades Gen fragmento de ADN que codifica a una protena

Material hereditario cidos nucleicos ADN y ARN Unidad funcional del ADN y ARN


3/45

Nuclesidos y Nucletidos

Unidad estructural del DNA:

Azcar: 2-desoxirribosa

Pentosa

Grupofosfato

Basenitrogenada1 Fosfato esterificado en 5

Base nitrogenada en 1

Nuclesido

NUCLETIDO

H = DNAOH = RNA


4/45

Estructura qumica de los nucletidosBases nitrogenadas

Purinas: 2 anillos fusionados

Pirimidinas: 1 anillo heterocclico

ARN: timinaUracilo


5/45

Caractersticas F-Q de los nucletidos Carcter dipolar: O y N de las bases (forman puentes de H)

Carcter cido: Por la disociacin en solucin acuosa de losgrupos P. Esto hace que el ADN se encuentre cargadonegativamente a pH fisiolgico. Gracias a esto puedenformar sales con metales, son cristalizables y son ms solubles

en agua. Molculas de reserva energtica: Nuclesidos trifosfato son

los precursores de ADN y ARN con liberacin de pirofosfato. Absorcin de la luz en el ultravioleta:

- El ADN tienen mxima absorcin a 260nm (por el carcteraromtico) pero interfieren las protenas

- Las protenas tienen mxima absorcin a 280nm perointerfiere el ADN

- Proporcin 260/280


6/45

Aplicacin de la absorcin de la luz en ultravioleta

Absortividad molar:AMP=15.400 GMP=11.700 UMP=9.900 TMP=9.200 CMP=7.500

Caractersticas F-Q de los nucletidos

260= 260. .c C= 260 260.A260=Absorvancia a 260nm

260=Absortividad molar o coeficiente de extincin molar a 260nm

b=paso opticoc=concentracin molar


7/45


8/45

Al tratarse de una mezcla equimolar el coeficiente

de extincin sera la media:=(15400+11700+9200+7500)/4=10950 M-1cm-1

Caractersticas F-Q de los nucletidos

uego: C= 260 260.c=0,547/(10950 M-1cm-1.1cm)=4,995.10-5M=

=0,05mM


9/45

Estructura del ADN: Estructura 1Los fosfatos ligan el carbono 3 de la

pentosa de un nucletido con el

carbono 5 de la pentosa del nucletidosiguiente.

Enlaces covalentes3-5 fosfodiester


10/45

Estructura del ADN: Estructura 2

Cadena doble Helicoidal

ESTRUCTURA B DEL DNA

o DOBLE HLICE

WATSON Y CRICK1953

CHARGAFF: PROPORCIN DE A T y G C

FRANKLIN y WILKINS: DIFRACCIN DE RAYOS X

DE FIBRAS DE DNA; ESTRUCTURA DEBA SERHELICOIDAL

MODELOS MOLECULARES


11/45

Tres reglas de Chargaff: A pesar de que la composicin debases vara entre las distintas especies en casi todas se cumplenciertas relaciones entre las bases.

- Relacin entre bases:


A/T T/A 1 y C/G G/C 1

- Relacin purinas y pirimidinas:

A+G T+C 50% ; (A+G)/(T+C) 1

- Relacin entre aminobases y oxobases

Si A/T = C/G = 1, tambin (A+C)/(T+G)=1

entonces: A+C = T+G (aminobases = oxobases)


12/45


Dos cadenas de nucletidos helicoidales con giro a la

derecha Doble Hlice Dextr ira con e e central Cada

Conclusiones de Watson y CrickConclusiones de Watson y Crick

3,4 nm hay un residuo nucleotdico desplazado 36 respecto

al anterior por lo que cada 10 pb se da un giro de 360).

Cadenas antiparalelas, corren en direcciones opuestas.

Esqueleto azcar-fosfato-azcar.... al exterior.

La separacin entre los esqueletos debe ser similar sin

que se vea afectada la naturaleza de las bases.

Bases nitrogenadas proyectadas al interior.


13/45


Unin de las bases nitrogenadasUnin de las bases nitrogenadas

Conclusiones de Watson y CrickConclusiones de Watson y Crick

G - C A -T

Enlaces por

puente de H

Estabilidad y posibilidaddesnaturalizacin/renatural

izacion

Temperatura pH

Agentes desnaturalizantes


14/45

Cambios de pH afectan a la ionizacin de los

grupos funcionales de las bases nitrogenadas (N yO) por lo que modifican las posibilidades de crearpuentes de hidrogeno.


Temperaturas de 80-90Crompen los puentes de H

PCR: Tm = [2x(A+T) + 4x(G-C)]-5


15/45

Distintos factores que contribuyen a estabilizar la doble

hlice- Puentes de hidrgeno entre las bases complementariasestn presentes en gran cantidad, lo que permite


estabilizar la estructura secundara del ADN.- Interacciones hidrofbicas entre las bases enfrentadasde cada hebra.

- Cargas negativas de los grupos fosfatos que seencuentran en el exterior de la molcula, interaccionancon el agua, una molcula polar sin carga.


16/45

ADN-A ADN-B ADN-Z

Sentido de giro de lahlice

Dextrgiro Dextrgiro Levgiro

Ms ancha

Conformaciones del DNAConformaciones del DNAW-K


corta

Dimetro de lahlice

2,55 nm 2,37 nm 1,84 nm

Unidad estructural Par de basesPar debases

Dos pares de bases

Pares de

bases/vuelta

11 10,4 12

Distancia entrepares de bases

0,23 nm 0,34 nm0,53 nm (GC) / 0,41 nm(CG)

Paso de hlice ovuelta completa

2,53 nm 3,54 nm 4,56 nm

30% >10%Deshidratacin

Afisiolgica:poco

frecuente

Fisiolgica:posible

papel enregulacin

gnica.Inestable


17/45

Estructura del ADN superenrollado El ADN se compacta mediante un enrollamiento de la doble hlice sobre s

misma, para dar lugar a fibras ms cortas y gruesas (ADN superenrollado)

- El ADN con grupos fosfatos cargados negativamente se asocia conmolculas cargadas positivamente para estabilizar su estructura. Estasmolculas pueden ser protenas denominadas histonas de pequeo tamao ycon una a ta proporcin e aminoci os sicos con carga positiva isina oarginina)

- La doble hlice se va enrollando a intervalos regulares alrededor de uncomplejo de histonas, dando lugar a los denominados nucleosomas.

- Cada nucleosoma, est formado por un segmento de ADN superenrolladode unos 200 pares de bases sobre un octmero de histonas. Las histonas sonde cinco tipos: H1, H2A, H2B, H3 y H4. Un nuclesoma est formado por dosmolculas de las histonas H2A, H2B, H3 y H4. La histona H1 se asocia con el

ADN internucleosmico y favorece la aproximacin de nucleosomasadyacentes.


18/45

Estructura del ADN superenrollado


19/45

Funciones del ADN

a) Almacn de informacin gentica: DNA es laplantilla molecular que al copiarse define todoslos caracteres hereditarios o heredados a la

FUNCIONES DEL DNA: W-K (Revista Nature)

progenie.

b) Autoreplicacin y herencia: el DNA se debeduplicar para poder transmitir los caractereshereditarios a las clulas hijas y, por tanto a ladescendencia.

c) Expresin del mensaje gentico: la informacingentica se expresa en forma de protenas, lascuales realizan funciones en el organismo.


20/45

Ejercicios:

Artculos de Watson y Crick

1 2


21/45

UNIDAD 1.

INTRODUCCIN A LA BIOLOGAMOLECULAR:VARIACIONES DE LAS POBLACIONES NATURALES

GENOTPICA, FENOTPICA Y MENDELIANA

Biologa Molecular y GenticaBiotecnologaambiental


22/45

Variaciones en las poblaciones

Se deben a variaciones en la secuencia del genoma(polimorfismo gentico).

Cuando este polimorfismo afecta a regiones codificantes sedenomina polimorfismo gnico.

Pueden tener lugar en clulas germinales por lo que seransm e a a escen enc a y se enom nar a po mor smo

hereditario. Actualmente polimorfismo se define como existencia

simultnea en una poblacin de genomas con distintos alelospara un locus determinado.

Los alelos son variaciones de la secuencia de ADN presenteen un locus o posicin definida en un cromosoma. Cada locusen una clula diploide est ocupado por dos alelos, uno deorigen materno y otro de origen paterno (en cromosomas

homlogos).


23/45

ALELO: Cada una de las formas de expresin de un gen. Un genpuede modificarse mediante mutaciones que dan lugar a la aparicin

de dos o ms formas allicas. La ms abundante se denomina alelosalvaje y las restantes alelos mutados. GENOTIPO: Conjunto de genes que contiene un organismo heredado

de sus progenitores.


FENOTIPO: Es la manifestacin externa del genotipo, lo que vemos; esdecir, la suma de los caracteres observables en un individuo.

CARCTER GENTICO O HEREDABLE: Cada una de las caractersticasde un individuo consecuencia de la actividad de sus genes (protenasestructurales, enzimticas, etc.)

- Carcter cualitativo: presenta alternativas fciles de observar (ej:semilla lisa o rugosa) reguladas por un nico gen que presenta variasformas allicas.- Carcter cuantitativo: presenta diferentes graduaciones entre dos

valores dos extremos (ej: nmero de guisantes en cada vaina)


24/45

Anlisis gentico en Drosophila

1915: Morgan obtuvo mutantes de las mosca de la fruta


rojos

alteraciones espontneas en genes se heredan

obtencin de 85 mutantes

Las variaciones en las poblaciones son debidas a mutaciones. Las

mutaciones son necesarias para la evolucin y aparicin de nuevasespecies

Wild type mutante


25/45

Entrecruzamiento y Recombinacin

Aunque los genes de un mismo cromosoma estan ligados, se vioque los alelos de un mismo cromosoma no permanecen juntos

obligatoriamente cuando se forman los gmetos


Entrecruzamiento o recombinacin genticaen meiosis

Aparacin inesperada de rasgos genticos


26/45

De la parte codificante del genoma humano (unos 100000 genes)solo una cuarta parte (unos 25000 genes) son polimrficos

(polimorfismo gnico)

- Variaciones sin efecto fenotpico (el ms comn):

No se altera la secuencia roteica mutacin silenciosa .


La variacin ocurre en una regin de laprotena que no es esencial para su funcin(mutaciones conservadoras)

- Variaciones con alteracin del fenotipo: La variacin en lasecuencia modifica a la protena afectando a su funcionalidad

Modificacin beneficiosa Evolucin

Modificacin perjudicial Polimorfismo patolgico o

deletreo


27/45

En funcin de la gravedad en los efectos fenotpicos:

- Variaciones fenotpicas que no influyen en lasusceptibilidad a enfermedades (Altura, Color del pelo,Grupo sanguneo).


- Variaciones fenotpicas que influyen de forma leve enla susceptibilidad a enfermedades (rasgos morfolgicoscomplejos)

- Variaciones fenotpicas que desempean un papelimportante en la aparicin de enfermedades(hemoglobinas anormales)

Enfermedad gentica


28/45

Variaciones Mendelianas

Nacimiento de la Gentica: Gregor Mendel (1860)

Estudi:

- Material: plantas de guisantes- Objetivos:

- cruzar plantas de guisante con diferentes caractersticas hereditarias- determinar el atrn de transmisin

- Por qu el guisante? Diversidad de caractersticas


29/45


Nacimiento de la Gentica: Gregor Mendel (1860)

Conclusiones:1. Caractersticas de plantas gobernadas por factores de herencia

(genes)

cada progenitor. Un alelo domina (dominante) sobre el otro alelo(recesivo)3. Cada clula reproductiva (gmeto) tiene un solo alelo.

LEYES DE MENDEL:1 Ley de la Uniformidad2 Ley de la Segregacin Independiente

3 Ley de la Permutacin Independiente


30/45


1: LEY DE LA UNIFORMIDAD

Establece que si se cruzan dos razas puras para un determinado carcter, losdescendientes de la primera generacin son todos iguales entre s (igualfenotipo e igual genotipo) e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores.


31/45


1: LEY DE LA UNIFORMIDAD

Tambin es vlida en el caso de la herencia intermedia


32/45


2: LEY DE LA SEGREGACIN INDEPENDIENTE

Establece que los caracteres recesivos, al cruzar dos razas puras, quedan ocultos en la primera

generacin, reaparecen en la segunda en proporcin de uno a tres respecto a los caracteresdominantes. Los individuos de la segunda generacin que resultan de los hbridos de la primerageneracin son diferentes fenotpicamente unos de otros; esta variacin se explica por lasegregacin de los alelos responsables de estos caracteres, que en un primer momento seencuentran untos en e r o y que uego se separan en re os s n os game os.


33/45


2: LEY DE LA SEGREGACIN INDEPENDIENTE

Los porcentajes son diferentes en elcaso de la herencia intermedia,pero el fundamento de la 2 ley de

mendel de segregacin de losalelos es tambin vlido


34/45


3: LEY DE LA PERMUTACIN/DISTRIBUCIN INDEPENDIENTE OINDEPENDENCIA DE CARCTERES

Establece que los caracteres son independientesunos de otros y se combinan al azar.En la transmisin de dos o ms caracteres, cada

transmite de manera independiente de cualquierotro par de alelos que controlen otro carcter enla segunda generacin, combinndose de todoslos modos posibles.

Mendel no se interes en saberdnde estn localizadas esos factores

de herencia ni cmo eran.


35/45

Variaciones Mendelianas: Pedigrees

Anlisis de pedigree es unaforma de anlisis gentico endonde el genetista hace undiagrama que muestra a unindividuo con una

caracterstica estudiada ytodos sus familiaresconocidos.

El pedigree indica lapresencia o ausencia de estacaracterstica y si esaplicable la variacin de

expresin de la misma.


36/45

Las generaciones se suelenidentificar con nmeros romanos (I,II, III, IV, V,)

Variaciones Mendelianas: Pedigrees

Dentro de cada generacin se

identifican los individuos connmeros arbigos (1, 2, 3, 4, 5)


37/45


Autosmico dominantePatrones de herencia

I

Autosmico recesivo Ligado a X dominante

Ligado a X recesivo

Ligado a Y (holndrico)II


38/45

Problemas

Si una planta homocigtica de tallo altose cruza con una

homocigtica de tallo enano, sabiendo que el tallo alto esdominante sobre el tallo enano, Cmo sern los genotiposy enotipos e a y e a


39/45

Problemas

El pelo rizado en los perros domina sobre el pelo liso. Unapareja de pelo rizado tuvo un cachorro de pelo tambinrizado y del que se quiere saber si es heterocigtico. Conqu tipo e em ras ten r que cruzarse az nese ic ocruzamiento.


40/45

Problemas

Una mariposa de alas grises se cruza con una de alasnegras y se obtiene un descendencia formada por 116mariposas de alas negras y 115 mariposas de alas grises.i a mariposa e a as grises se cruza con una e a as

blancas se obtienen 93 mariposas de alas blancas y 94mariposas de alas grises. Razona ambos cruzamientosindicando cmo son los genotipos de las mariposas que secruzan y de la descendencia.


41/45

Problemas

Un ratn A de pelo blanco se cruza con uno de pelo negroy toda la descendencia obtenida es de pelo blanco. Otroratn B tambin de pelo blanco se cruza tambin con uno

e pe o negro y se o tiene una escen encia orma a por5 ratones de pelo blanco y 5 de pelo negro. Cul de losratones A o B ser homocigtico y cul heterocigtico?Razona la respuesta.


42/45

Problemas

Se cruzan tomates rojos hbridos y de tamao normalhomocigticos con la variedad amarilla enana. Quproporcin de los tomates rojos que salen en la F2 sernenanos os a e os ominantes son co or rojo y tama onormal).


43/45

Problemas

La siguiente genealoga corresponde a cobayas. El negrocorresponde a pelo rizado y el blanco a pelo liso. Elcuadrado significa macho y el crculo significa hembra.

Determina qu carcter es dominante y cul recesivo.Determina si es un carcter ligado al sexo.


44/45

Problemas

El alelo recesivo r de un gen es la causa principal del color rojo del cabello en la especiehumana. El cabello oscuro se debe al alelo dominante R. En el pedigr mostrado a

continuacin asuma, a menos de que haya evidencia de lo contrario, que los individuosque se casan con los miembros de esta familia no son portadores del alelo r. Calcule laprobabilidad de que un hijo de estos matrimonios tenga el pelo rojo:a) III-3 x III-9. b) III-4 x III-10. c) IV-1 x IV-2. d) IV-1 x IV-3.

Los smbolos negros representan cabello rojo; los smbolos blancos, cabello oscuro.


45/45

Problemas

En el siguiente pedigr se presenta la transmisin de dos caracteres en una sola familia.El carcter 1 se indica sombreando la mitad superior del smbolo y el carcter 2 se

indica sombreando la mitad inferior. Utilizando smbolos alfabticos para los genesimplicados (por ejemplo A/a para el carcter 1 y B/b para el carcter 2) responder alas siguientes preguntas:a) Qu tipo de herencia se halla implicado en cada uno de los caracteres?

b) Determinar hasta donde sea posible los genotipos de todos los individuos de la

genealogac) Qu genotipos y fenotipos y qu proporciones se esperaran en el apareamientoentre los individuos IV-3 y IV-5?

Clase 2-Naturaleza y Propiedades Del Material Hereditario

Documents

Transcript of Clase 2-Naturaleza y Propiedades Del Material Hereditario