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Estructura y replicación del material genético

Estructura y replicación del material genético. La transformación bacteriana en Streptococcus pneumoniae (Griffith 1928). Muerte por neumonía. Cepa resistente. No muere. Muere. Rugosa. Lisa. Principio. Lisa. Rugosa. ¿Cuál es el Principio transformante?.

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Presentation Transcript

  1. Estructura y replicación del material genético Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  2. La transformación bacteriana en Streptococcus pneumoniae (Griffith 1928) Muerte por neumonía Cepa resistente No muere Muere Rugosa Lisa Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  3. Principio Lisa Rugosa ¿Cuál es el Principio transformante? Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  4. Sólo DNA produce transformación Colin MacLeod Maclyn McCarty El elemento transformante es el DNA (1944) Oswald Avery Ver animación experimento tranformación bacteriana Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  5. Bacteriófago T4 Experimento de Alfred Hershey y Martha Chase con fagos (1952) El DNA es el material infeccioso Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  6. Componentes de los ácidos nucleicos adenina timina guanina citosina Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  7. Reglas de Chargaff 1. Proporción de purinas = Proporción de pirimidinas A + G = C + T 2. A = T 3. G = C Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  8. 1953. Año culminante: J. Watson y F. Crick resuelven la estructura tridimensional del DNA (Nature 171: 737-738) Watson y yo hemos encontrado el secreto de la vida Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  9. 1953. Año culminante: • Dos líneas de evidencia: • Reglas de Chargaff • Fotografías de difracción de rayos X Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  10. Significado reglas de Chargaff Complementariedad de las bases Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  11. Hemoglobina Linus Pauling Difracción de rayos X Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  12. Interpretación del patrón difracción de rayos X del DNA Rosalind E. Franklin Crick Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  13. Modelo en metal del DNA J. Watson y F. Crick Concluyen: La estructura del DNA es una doble hélice, formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas). La estructura se mantiene gracias a enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el interior de las cadenas Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  14. Doble hélice, formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas). La estructura se mantiene gracias a enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el interior de las cadenas Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  15. 100 80 60 40 Porcentaje G + C 20 70 80 90 100 110 Temperatura de fusión (desnaturalización) • Desnaturalización del DNA • Separación de las dos hebras por calor • Una mayor proporción G-C tiene una mayor temperatura de desnaturalización (‘fusión’) Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  16. Hélices levógiras y dextrógiras Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  17. DNA-B dextrógira Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  18. Ver artículo Nature 1953 Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  19. Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  20. La estructura del DNA suministra una explicación asombrosamente simple del fenómeno de la herencia • La estructura explica: • La naturaleza de la secuencia lineal de los genes (información digital cuaternaria en secuencias unidimensionales de monómeros A,T,G,C) • El mecanismo de replicación exacta de los genes • La naturaleza química de las mutaciones • Por qué la mutación, la recombinación y la expresión génica son fenómenos separables a nivel molecular Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  21. Esencial a la relación íntima entre estructura molecular y función genética del DNA es el concepto de molde La complementariedad de las bases nitrogenadas permite que la secuencia de una cadena sencilla de DNA actúe como un molde para la formación de una copia complementaria de DNA (replicación) o de mRNA (transcripción) Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  22. Y ahora las declaraciones de Watson y Crick sobre el ADN. Esto es para mí la prueba verdadera de la existencia de Dios • Salvador Dalí Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en las estrellas. Ahora sabemos que está en nuestros genes. James Watson Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  23. Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir J. Watson Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  24. Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir J. Watson Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  25. El DNA contiene información digital cuaternaria en secuencias unidimensionales de monómeros A,T,G,C (cristal aperiódico) Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  26. Hay grandeza en esta concepción de la vida,... que mientras este planeta ha ido girando según la constante ley de la gravitación, se han desarrollado y se están desarrollando, a partir de una molécula helicoidal asombrosa, infinidad de formas cada vez más bellas y maravillosas Charles Darwin Hay grandeza en esta concepción de la vida,... que mientras este planeta ha ido girando según la constante ley de la gravitación, se han desarrollado y se están desarrollando, a partir de un comienzo tan sencillo, infinidad de formas cada vez más bellas y maravillosas Charles Darwin Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  27. Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  28. Replicación del DNA Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  29. It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material. 25 de Abril 1953 Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  30. Posibles modelos de replicación Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  31. Mathew Meselson Frank Stahl Replicación del DNA • Semiconservativa: una cadena sirve de molde para una nueva cadena • El experimento de M. Meselson y F. Stahl (1958) demuestra que la replicación es semiconservativa Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  32. Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  33. Replicación del DNA • Enzimas que sintetizan (replican) el DNA • E. coli • DNA polimerasa I (rellena huecos y repara) • DNA polimerasa II y III (función principal en la síntesis) • Añade bases en ambas cadenas en la dirección 5’  3’ • Requiere un 3’ OH final • Eucariotas • 5 polimerasas •  y  principal en replicación • ,  y  exonucleasas • Corrección de pruebas: actividad 3’  5’ exonucleotídica. Sustituye bases mal emparejadas (10-5) por correctas (10-7); mecanismos de reparación adicionales la reducen hasta 10-10 Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  34. 3’ 5’ Las polimerasas conocidas añaden nucleótidos solamente en la dirección 5’  3’ Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  35. Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  36. ¿Por qué no hay una enzima que polimerice en la dirección 3´-> 5? No funcionaría la corrección de errores por falta de un trifosfato que suministre la energía de enlace covalente azúcar-fosfato Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  37. Adición 5’3’ Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  38. P OH P P OH P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P OH P P P P P P P P P P P P P P P P P 3’ 5’ + H2O P P P OH OH P P OH P Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  39. Adición 3’5’(hipotética) Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  40. P OH P P OH P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P OH P P P 5’ 3’ P P P P P P P P P P P P P P P P P + H2O P P P OH OH P P P OH P Adición 3’5’(hipotética) Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  41. Corrección de errores Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  42. P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P P OH P P P P P P P P P P P P P P P P P P + H2O P P P OH OH P OH Adición 5’3’ OH 3’ 5’ Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  43. P P P P P P P P P P P OH P P P P P P P P P P P OH Adición 3’5’(hipotètica) OH 5’ 3’ Tema 6: Estructura y replicación del material genético

  44. Replicación del DNA (2) • Replicación: continua (cadena adelantada, cebador sólo inicio) y discontinua (cadena retrasada) • Discontinua • Cebador (pequeño RNA 2-60 nucleótidos añadido por enzima primasa o RNA pol que provee 3’ OH. • Fragmento de Okazaki por DNA pol III (1500 bp en procariotas y 150 en eucariotas) • Pol I elimina cebador 3’ -> 5’ y llena huecos (gap) • Ligación (DNA ligasa, enlace fosfodiéster) Tema 6: Estructura y replicación del material genético

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