UNIDADES 20 - 23 GENÉTICA MOLECULAR

1. UNIDADES 20 - 23 GENÉTICA MOLECULAR

2. GENÉTICA MOLECULAR ÍNDICE DE CONTENIDOS • BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA • REPLICACIÓN DEL ADN • TRANSCRIPCIÓN • CÓDIGO GENÉTICO • TRADUCCIÓN • REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA • MUTACIONES Y AGENTES MUTÁGENOS • INGENIERÍA GENÉTICA

3. GENÉTICA MOLECULAR ÍNDICE DE CONTENIDOS • BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA • REPLICACIÓN DEL ADN • TRANSCRIPCIÓN • CÓDIGO GENÉTICO • TRADUCCIÓN • REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA • MUTACIONES Y AGENTES MUTÁGENOS • INGENIERÍA GENÉTICA

4. BASE MOLECULAR EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Griffith (1928) • Hershey y Chase (1952) • Watson y Crick (1953)

5. BASE MOLECULAR EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Griffith (1928)

6. BASE MOLECULAR EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Griffith (1928) • La información genética está contenida en un componente celular (MOLÉCULA). • El material genético constituye un portador activo de la información genética aunque la célula no esté viva.

7. BASE MOLECULAR EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Hershey y Chase (1952)

8. BASE MOLECULAR EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Hershey y Chase (1952) • El material genético se trata de ADN y no de proteínas.

9. BASE MOLECULAR EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Watson y Crick (1953)

10. BASE MOLECULAR EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Watson y Crick (1953) • Se refiere a la secuencia de nucleótidos unidos mediante enlace fosfodiéster con los extremos 5´ (grupo fosfato) Y 3´ (pentosa) con grupos OH libres. • Las dos cadenas están enrolladas en espiral en sentido de las agujas del reloj (dextrógira) formando una doble hélice alrededor de un eje imaginario, dejando las bases nitrogenadas en el interior y los esqueletos de pentosa-fosfato en el exterior.

11. BASE MOLECULAR COMPARATIVA DEL MATERIAL GENÉTICO

12. GENÉTICA MOLECULAR ÍNDICE DE CONTENIDOS • BASE MOLECULAR DE LA HERENCIA • REPLICACIÓN DEL ADN • TRANSCRIPCIÓN • CÓDIGO GENÉTICO • TRADUCCIÓN • REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA • MUTACIONES Y AGENTES MUTÁGENOS • INGENIERÍA GENÉTICA

13. REPLICACIÓN ADN EL ADN ES EL PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA Y DEBE TRANSMITIRSE FIELMENTE A CADA UNAD DE LAS CÉLULAS HIJAS OBTENIDAS TRAS LA DIVISIÓN CELULAR. ANTES DE LA DIVISIÓN CELULAR SE PRODUCE UNA COPIA DEL ADN LO CUAL PRODUCE RÉPLICAS EXACTA DE SÍ MISMO.

14. REPLICACIÓN ADN DEFINICIÓN Mecanismo que permite al ADN duplicarse, es decir, sintetizar una copia idéntica. De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "clones" de la primera.

15. REPLICACIÓN ADN HIPÓTESIS

16. REPLICACIÓN ADN EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Meselson y Stahl (1958)

17. REPLICACIÓN ADN EXPERIMENTOS CLÁSICOS • Meselson y Stahl (1958)

18. REPLICACIÓN ADN

19. REPLICACIÓN ADN

20. REPLICACIÓN ADN Se lleva a cabo durante la fase S del ciclo celular. Ocurre en procariotas y eucariotas, aunque los procesos son distintos en ambos tipos celulares

21. REPLICACIÓN ADN ETAPAS • INICIO DE LA REPLICACIÓN • FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS • FINALIZACIÓN • CORRECCIÓN DE ERRORES

22. REPLICACIÓN ADN ETAPAS • INICIO DE LA REPLICACIÓN • FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS • FINALIZACIÓN • CORRECCIÓN DE ERRORES

23. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN • Ocurre en determinadas zonas del ADN marcadas con secuencias específicas de nucleótidos. • Es llevada a cabo por enzimas muy específicas. • La HELICASA se encarga de romper los puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas y separar ambas hebras. • Las TOPOISOMERASAS se encargan de eliminar las torsiones entre hebras. La TOPOISOMERASA I rompe una hebra y la GIRASA (topoisomerasa II) las dos. • Las proteínas estabilizadoras (SSB) mantiene las hebras separadas.

24. A medida que la enzima HELICASA abre la doble hélice, dos enzimas complementarias: la TOPOISOMERASA I y la GIRASA, van disminuyendo la tensión torsional acumulada por el superenrollamiento en el sector no replicado de la doble hélice. La TOPOISOMERASA I primero corta una de las cadenas del ADN, luego la cadena cortada gira una vuelta en torno a su propio eje y finalmente vuelve a unir los extremos cortados. La TOPOISOMERASA II corta las dos cadenas, las cuales luego de girar una vuelta alrededor del eje de la doble hélice, restablecen sus uniones. Ambas enzimas utilizan energía del ATP y se comportan como NUCLEASAS (cortando las cadenas de ADN) y luego como LIGASAS (restableciendo las uniones fosfodiéster). Las TOPOISOMERASAS I y II se diferencian no sólo porque la primera corta una de las cadenas y la segunda corta las dos, sino también porque la TOPOISOMERASA I realiza desenrollamientos de corto alcance y la GIRASA abarca una extensión de ADN bastante mayor. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN

25. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN

26. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN HORQUILLA DE REPLICACIÓN

27. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN - PROCARIOTAS

28. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN - PROCARIOTAS

29. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN - EUCARIOTAS

30. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN - EUCARIOTAS

31. REPLICACIÓN ADN ETAPAS • INICIO DE LA REPLICACIÓN • FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS • FINALIZACIÓN • CORRECCIÓN DE ERRORES

32. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS SE LLEVA A CABO POR LA ACCIÓN DE TRES ENZIMAS: • PRIMASA (ARN polimerasa ADN dependiente) • ADN POLIMERASA III • ADN POLIMERASA I

33. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS A) Acción de la PRIMASA (ARN polimerasa ADN dependiente): • Inicia su acción en la llamada horquilla de replicación. • Requiere de una hebra molde de ADN que recorre (“lee”) en sentido 3´ 5´ • Construye una cadena de ARN complementaria al ADN en sentido 5´ 3´. Esta cadena de ARN se llama cebador. • El cebador se elimina en la etapa final de la replicación.

34. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS Los cebadores son pequeñas secuencias de ADN o ARN (olignucleótidos) que se utilizan para iniciar la síntesis de ADN. Un cebador contiene una secuencia de al menos 17 nucleótidos de longitud. La primasa es una ARN polimerasa que sintetiza los cebadores que empiezan las secuencias de Okazaki en la replicación.

35. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS B) Acción de la enzima ADN POLIMERASA III: • Requiere de la presencia de un cebador o “primer” (una cadena corta de ARN en la horquilla de replicación). • Requiere de una hebra molde de ADN que recorre (“lee”) en sentido 3´ 5´ • Construye la cadena complementaria en sentido 5´ 3´ • Utiliza nucleótidos trifosfato como fuente de energía (ATP, GTP, CTP y TTP). • Actúa de manera bidireccional formando la llamada burbuja de replicación.

36. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS B) Acción de la enzima ADN POLIMERASA III: • Sintetiza una hebra de manera continua, llamada hebra conductora, ya que a medida que lee 3´ 5´ va avanzando y uniendo nucleótidos 5´ 3´. • Sintetiza la otra hebra de manera discontinua, llamada hebra retardada, ya que no puede leer de forma continua 3´ 5´. Va añadiendo pequeños fragmentos (unos 1000 o 2000 nucleótidos) a medida que se va avanzando la burbuja de replicación. Estos trozos se denominan fragmentos de Okazaki y también van en sentido 5´ 3´.

37. REPLICACIÓN ADN INICIO DE REPLICACIÓN HEBRA RETARDADA HEBRA CONDUCTORA

38. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS

39. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS

40. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS

41. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS

42. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS

43. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS Al abrirse la doble hélice se forma una “burbuja” de replicación, cuyo tamaño aumenta a medida que avanza la separación de las dos cadenas del ADN, fenómeno que se produce en ambos extremos de la burbuja en forma simultánea. Se establece de este modo, en cada uno de los extremos, una estructura en forma de Y, a la que llamamos horquilla de replicación, cuyos brazos representan a las cadenas ya separadas de ADN y el tronco la doble hélice en vías de separación. Así cada burbuja tiene dos horquillas de replicación que a partir de un punto de origen común avanzan en direcciones opuestas. Las horquillas desaparecen cuando se van integrando a las burbujas contiguas. Las horquillas que recorren los telómeros desaparecen cuando se separa el último par de nucleótidos.

44. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS

45. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS

46. REPLICACIÓN ADN REPLICACIÓN BIDIRECCIONAL

47. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS C) Acción de la enzima ADN POLIMERASA I (LIGASA): • Retira los fragmentos de ARN cebadores mediante una acción exonucleasa (rotura del enlace fosfodiéster entre nucleótidos a partir de un nucleótido con extremo OH libre). • Une entre sí de los fragmentos de Okazaki mediante acción polimerasa que rellena los huecos dejados por los ARN cebadores retirados.

48. REPLICACIÓN ADN FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS La ADN polimerasa son proteínas que además de las actividades polimerasas que poseen, tienen también actividades exonucleasas. Los ADN pol de tipo I terminán la replicación, eliminando los cebadores ARN en los secuencias de Okazaki y corrigiéndo los errores producidos por la polimerasa de tipo 3.

49. REPLICACIÓN ADN ETAPAS • INICIO DE LA REPLICACIÓN • FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS • FINALIZACIÓN • CORRECCIÓN DE ERRORES

50. REPLICACIÓN ADN FINALIZACIÓN Al acabar el proceso, cada hebra recién sintetizada y la que ha servido de patrón aparecen enrolladas en forma de doble hélice.