Genetica Molecular
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GENETICA MOLECULAR
Bases moleculares de la herencia
•Estructura ácidos nucleicos DNA y del RNA
•Replicación
•Almacenaje y expresión
•Variación
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Marerial genético
• Acidos nucleicos– Acido Desoxirribonucleico, ADN o DNA– Acido Ribonucleico, ARN o RNA
• mRNA (mensajero)• tRNA (transferencia)• rRNA (ribosomal)
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FLUJO DE LA INFORMACION Dogma central de la Genética Molecular
DNA
Transcripción
rRNA mRNA tRNA
Ribosomas
Traducción
Proteínas
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Características del ADN
• Debe ser fielmente replicado (duplicado).– Ocurre en interfase mitótica (fase S)– Se reparte equitativamente entre las células hijas.
• Debe almacenar o contener la información genética.– Contener la información de todas las características del individuo.– Codificar la enorme variedad de proteínas que se forman en un
organismo.• Debe expresar la información genética.
– La expresión de la información, es un proceso complejo– Intervienen los RNA´s – El flujo de información es: DNA RNA´s Proteínas
• Debe permitir variabilidad – La información genética que se transmite fielmente, en raras
ocasiones puede cambiar por mutación.
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Estructura ácidos nucleicos
• DNA Almacena la información genética– Es de doble cadena en hélice– Tiene el azúcar desoxirribosa– Las bases nitrogenadas: Adenina, Guanina,
Timina, Citosina – Un grupo fosfato
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Estructura ácidos nucleicos
• RNA’s, varias funciones (transcripción y
traducción de información para la síntesis de proteínas)– Todos las formas de RNA, se originan a partir
del ADN.– De cadena sencilla
• Azúcar ribosa
• Un grupo fosfato
• Las bases nitrogenadas: Adenina, Guanina, Uracilo, Citosina (tiene uracilo en lugar de timina).
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Estructura ADN doble hélice
• Modelo estructural de Watson y Crik, 1953.• Dos cadenas enrolladas a la derecha (dextrógiras) sobre un
eje central formando una doble hélice.• Las dos cadenas son antiparalelas (3´-5´ y 5´-3´.• Las bases nitrogenadas se sitúan al interior en forma
perpendicular al eje.• Las bases se unen por puentes de hidrógeno y siempre: A-
T, G-C.• Cada vuelta de la cadena tiene 10 pares de bases (34 A°).• Mide 20 A° de diámetro.• Tiene un surco mayor y un surco menor.
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Tipos de Bases Nitrogenadas
• Purinas
– Adenina y Guanina
– Molécula de doble anillo, con 9 lados
• Pirimidinas
– Moléculas de un solo anillo, de 5 lados.
– Timina, Citosina y Uracilo
• En DNA
Adenina, Guanina, Timina, Citosina (A-T, G-C)
• En RNA:
– Adenina, Guanina, Uracilo y Citosina (A-U, G-C)
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AZUCARES
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Desoxirribosa Desoxirribosa
Estructura molecular Diagrama estructural
Azúcar monosacárido, formado por un anillo de 5 carbones
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Purinas
Pirimidinas
BASES NITROGENADAS
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Bases púricasAdenina Guanina
•Bases nitrogenadas:Estructura formada por anillos de C y N
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Bases pirimídicas
Timina Citosina
•Bases nitrogenadas:Estructura formada por anillos de C y N
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Nucleótidos
• Unidades estructurales o piezas que forman todas las moléculas de los ácidos nucleicos.
• Tienen tres componentes estructurales:– Una base nitrogenada– Un azúcar pentósido– Un grupo fosfato
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NUCLEOTIDOS
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Guanina y Citosina
La Guanina sólo se une con la Citosina
Diagrama estructural
Estructura espacial
El enlace entre las cadenas se
hace por puentes de hidrógeno
débiles entre las bases
nitrogenadas, una púrica con una pirimídica
![Page 19: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/19.jpg)
Adenina y TiminaDiagrama
estructural
Estructura espacial
La Adenina sólo se une con la Timina
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Nucleótido: unidad base del ácido nucleico, formada por 3 compuestos diferentes:
•Azúcar pentosa
desoxirribosa para ADN
ribosa para ARN
•Grupo fosfato
•Base nitrogenada ADN: derivada de la purina (adenina, guanina) o la pirimidina (timina, citosina).
•Base nitrogenada ARN: derivada de la purina (adenina, guanina) o la pirimidina (uracilo, citosina).
Molécula de fosfato
Molécula de azúcar desoxirribosa
Bases nitrogenadas
Columna de azúcar fosfato
Enlaces de H entre bases
Composición y estructura de los ácidos nucleicos
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Desoxiadenosina
Desoxiadenosina
Nucleósido del ADN
Base nitrogenada derivada de la purina o la pirimidina unida covalentemente al carbón “1” del azúcar pentosa
![Page 22: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/22.jpg)
Replicación del ADN
![Page 23: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/23.jpg)
Nucleótidos
• Unidades estructurales o piezas que forman todas las moléculas de los ácidos nucleicos.
• Tienen tres componentes estructurales:– Una base nitrogenada– Un azúcar pentósido– Un grupo fosfato
![Page 24: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/24.jpg)
NUCLEOTIDOS
![Page 25: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/25.jpg)
Enlace de las cadenasFin 5 Fin 3
Par de bases
Fin 3 Fin 5
FosfatoAzúcar
La molécula de ADN está
formada por 2 cadenas de
polinucleótidos polarizadas en
direcciones opuestas, que se enlazan hacia la
derecha formando una doble hélice.
![Page 26: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/26.jpg)
Adenina y TiminaDiagrama
estructural
Estructura espacial
La Adenina sólo se une con la Timina
![Page 27: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/27.jpg)
Guanina y Citosina
La Guanina sólo se une con la Citosina
Diagrama estructural
Estructura espacial
El enlace entre las cadenas se
hace por puentes de hidrógeno
débiles entre las bases
nitrogenadas, una púrica con una pirimídica
![Page 28: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/28.jpg)
Replicación del ADN• Se realiza en interfase de la división celular, en la fase de
síntesis (S).• La doble cadena se separa y cada una sirve de molde para la
síntesis de una cadena complementaria nueva.• Al estar separadas, cada nucleótido de la cadena vieja, tiene
afinidad por su nucleótido complementario.• La complementariedad, se debe a los puentes de hidrógeno
entre las bases.• Es decir, un nucleótido de Adenina, atraerá siempre un
nucleótido de Timina. Uno de Guanina, atrae a uno de Citosina.• El resultado, es la producción de dos dobles cadenas de ADN,
idénticas.• Cada molécula de ADN replicada, tiene una cadena vieja y otra
nueva (replicación SEMICONSERVATIVA).
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Horquilla de replicación
![Page 30: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/30.jpg)
Replicación del ADNProceso de polimeración en la síntesis de ADN• La polimeración es catalizada por la enzima
Polimerasa de ADN.• Actúa añadiendo desoxirribonucleótidos al extremo 3
´ de una cadena en crecimiento, usando la cadena sencilla como molde..
• Ocurre en la horquilla de replicación, donde el DNA se está desenrrollando.
• En uno de los moldes llamado cadena líder, la polimerización es continua en el extremo 3´.
• En la otra cadena, la polimerización ocurre por fragmentos también en el extremo 3´.
• Se dice síntesis discontinua en la cadena retrasada.
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Extremos 3’ Cadena líder
Cadena retrasada
Horquilla de replicación
Cadena vieja Cadena nueva
![Page 32: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/33.jpg)
SINTESIS SEMICONSERVATIVA DE ADN
1. En el punto de origen de la síntesis, las helicasas desnaturalizan el ADN formando la horquilla de replicación.
2. La horquilla de replicación, es la parte separada de las dos cadenas del DNA para la replicación.
3. La síntesis de ADN ocurre simultáneamente en las dos cadenas molde. La síntesis ocurre en la dirección 5´-3´ de las cadenas nuevas.
4. La síntesis es continua en la cadena líder y discontinua en la cadena retrasada mediante la unión de tramos llamados fragmentos de Okazaki.
5. Al abrirse más la horquilla de replicación, se incrementa el enrollamiento y tensión en la doble cadena. La enzima topoisomerasa DNA girasa, corta y une la doble cadena.
6. La DNA ligasa une los fragmentos de Okazaki en la cadena retrasada.
![Page 34: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/34.jpg)
CODIGO GENETICO
![Page 35: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/35.jpg)
CODIGO GENETICO• Escrito en secuencia lineal y utiliza como letras a
los nucleótidos (desoxirribonucleotidos en ADN y ribonucleótidos mRNA).
• Cada palabra del DNA y mRNA contiene tres letras. Es decir, el código está formado por tripletes llamados codones.
• La secuencia de tres ribonucleótidos, un codón, especifica un aminoácido.
• No tiene ambiguedades, pues cada triplete especifica un único aminoácido.
• El código es degenerado, pues más de un triplete especifica un aminoácido dado.
• Continúa ...
![Page 36: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/36.jpg)
CODIGO GENETICO
Continúa ...• Es ordenado, pues múltiples codones que
especifican un aminoácido dado, varían a menudo solo en la tercera base.
• Tiene signos de puntuación (el gen), de inicio y final.
• No tiene comas, los tripletes se leen por orden, uno detrás de otro.
• El código no es solapado, pues cada nucleótido en el mRNA, forma parte de un único triplete.
• El código es universal, pues los virus, procariotes y eucariotes, utilizan el mismo diccionario.
![Page 37: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/37.jpg)
![Page 38: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/39.jpg)
EXPRESION GENETICA
![Page 40: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/40.jpg)
ACCION GENICAP
a
r
a
d
i
g
m
a
ESQUEMA DEL FLUJO DE INFORMACION
![Page 41: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/41.jpg)
EXPRESION GENETICA
• Pasos de la acción génica: – ADN mRNA Ribosoma Proteína
• Las proteínas, en la mayoría de los casos son el PRODUCTO FINAL:– Las proteínas (numerosas) están formadas de 20
aminoácidos.– El código genético debe especificar 20
aminoácidos diferentes. – La molécula de mRNA tienen solo 4 tipos de
nucleótidos (A, U, G, C).
![Page 42: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/42.jpg)
EXPRESIÓN GENETICA
NUCLEO
CITOPLASMA
Transcripción
Traducción
![Page 43: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/43.jpg)
Conceptos del capítuloSalvo algunas excepciones, el DNA es el material genético de
todos los seres vivos. La estructura del ADN proporciona las bases químicas para
almacenar y expresar la información genética en las células, así como para transmitirla a las generaciones futuras.
La molécula tiene forma de hélice de doble cadena, estando ambas cadenas unidas por puentes de hidrógeno entre bases complementarias.
El RNA comparte muchas semejanzas con el DNA en cuanto a su estructura, pero está formado por una cadena sencilla.
En general, el RNA, se utiliza en la expresión de la información genética y sirve de material genético en algunos virus.
Klug y Cummings, 1999
![Page 44: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/44.jpg)
![Page 45: Genetica Molecular](https://reader036.fdocuments.mx/reader036/viewer/2022062405/5571f2c449795947648d04a5/html5/thumbnails/45.jpg)