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fundamentos
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23/05/2012
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FUNDAMENTOS DE BIOLOGA MOLECULAR
ESTRUCTURA YREPLICACIN DEL DNAREPLICACIN DEL DNA
CLASE I - 2012
ESTRUCTURA Y REPLICACIN DEL DNA
TEMARIOTEMARIO` ESTRUCTURA DEL DNA` ESTRUCTURA DE GENOMAS` ESTRUCTURA DE LA CROMATINA` ESTRUCTURA DEL NCLEO
YY` REPLICACIN DEL DNA
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ESTRUCTURA DEL DNA
CONCEPTOS BSICOS
El grupo fosfato puede estar unido al extremo 3 5 del azcar
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Cadena de polinucletidos
Nucletidos
Oli l id Oligonucletidos
Polinucletidos
Estructura de DNA
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Ley de complementariedad de bases
Las bases complementarias
estn unidas por puentes de
hidrgeno(T=A y C=G)
La doble hlice del DNA
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LAS DOS HEBRAS FORMAN UNA DOBLE HLICEModelo volumen Corte transversal
Complementariedad de bases entre DNA-DNA y tambin hbridos DNA-RNA
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DNA se puede desnaturar
Uniones reversibles
y renaturar
ley de complementariedad
de bases
ESTRUCTURA DE LA CROMATINACROMATINADNA en el ncleo
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En el ncleo el ADN se encuentra como cromatina
Cromatina: en el ncleo de clulas de eucariontes el DNA se une a protenas
Nucleosoma:DNA + histonas
Las histonas son protenas pequeasbsicas
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Modelo de la estructura de un nucleosoma
Nucleosoma formado por 4 tipos de histonas
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El nucleosoma
Las histonas son parte de son parte de
cada nucleosoma
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Modelo de histonas y DNA de un nucleosoma
El nucleosoma: la estructura bsica de la cromatina
` Octmero de histonas y aprox 260 pb de y aprox. 260 pb de DNA
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Primer nivel de compactacin
ESTRUCTURA DECOLLAR DE PERLAS
FIBRA DE 10 nm
Segundo nivel de compactacin
Fibra de 30 nm:
solenoide
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Niveles superiores de compactacin
` La cromatina se organiza y organiza y
compacta en mltiples niveles
` La cromatina se organiza y compacta en mltiples niveles
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ESTRUCTURA DE GENOMASGENOMAS
Tamaos de genomas
N de Genes
Mamferos 20 30 000Mamferos 20-30.000
Plantas
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Tamao de genomas de distintas distintas especies
Proporcin de secuencias no-codificantes en distintos genomas
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Estructura de un bacterifago
Nucleoide de Nucleoide de una bacteria
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Bacteria lisada muestra su
DNA
Modelo de t i compactacin
de DNA bacteriano
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Cromosoma eucaritico
peucaritico
q
Chromosome painting
2008 Nature Education
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Clasificacin segn ubicacin del centrmero
` Cromosomas- metacntricos
bt l t i - subtelocntricos (o submetacntrico)
- acrocntricos- telocntricos
Tincin para centrmeros
los centrmeros no contienen genes que g qcodifiquen para protenas
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Marcacin de telmeros
los telmeros no contienen genes
Estructura fina de un cromosoma:patrn de bandeo
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CARIOTIPO HUMANO
La constriccin secundaria de algunos cromosomas : NOR
Tincin para NORNucleolar Organizing Region
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Marcacin para secuencias repetitivas telomricas, centromricas y NOR
l sec. telomricas
sec. NOR
sec. centromricas
Cariotipos de clula normal y transformada
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ESTRUCTURA DEL NCLEONCLEO
Ncleo de clula eucarionte
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Estructura del ncleoMicroscopa electrnica de un ncleo
(Tincin negativa)
Nucloloheterocromatina
Poros nucleares
El nuclolo
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El nuclolo` Organelo formado por rRNA y protenas
especificas en el procesamiento del rRNA` Equivale a NOR (Nucleolar Organizing Region)
` Funciones del nuclolo` Sntesis de las diferentes especies moleculares de
RNA ribosomal (transcripcin de genes ribosomales)
` Primera etapa del ensamblaje de ribosomas (que cumplen su funcin en el citoplasma)
En H. sapiens 5 cromosomas con NOR forman el nuclolo
5 crom. humanos (13, 14, 15, 21 y 22)tienen NOR
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POROS NUCLEARES. CRIOFRACTURA
Los poros nuclearesBarra: 0,5 m
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COMPLEJO DE PORO
La estructura de un poro nuclear es compleja:
Anillos simtricos
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Modelo de corte a travs de un poro nuclear:
anillos coaxiales y ejes radiales
8 unidades simtricas formanun poro nuclear
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TRNSITO HACIA EL NCLEO
Los poros nucleares permiten Importar y exportar molculas
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REPLICACIN DEL DNA
REPLICACIN DEL DNA
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REPLICACIN DEL DNA
La replicacin es semiconservativa
Proceso semiconservativo:
El DNA recin sintetizado est formado por unaformado por una hebra parental y una hebra hija
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El replicn: la unidad de replicacin
En bacterias el cromosoma completo es un slo replicn
En eucariontes hay muchos replicones
Eucariontes : las clulas pasan por etapas del ciclo celular:G1, S, G2 y M
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En eucariontes el DNA slo se replica durante la fase S
Un replicn puede replicarse en forma uni- o bidireccional
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Inicio de la replicacin: Formacin de una burbuja replicativa o estructura theta
Replicacin del DNA se visualiza como crecimiento de la burbuja
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Burbuja de replicacin
Origen de replicacin: regin rica en AT
Primeras etapas de la replicacin:
` 1.- Reconocimiento del origen` 2.- Separacin de hebras: Helicasas` 2. Separacin de hebras: Helicasas` 3.- Sntesis de un partidor: primasas
Por qu se requiere un partidor?` DNA polimerasas no inician hebras` DNA polimerasas no inician hebras,
slo extienden hebras` DNA polimerasas slo sintetizan DNA en
direccin 5 a 3
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Cuadro resumen de las protenas que participan en la horquilla replicativa
helicasa
DNA Polimerasa IIIHebra lder
Hebra retardada
DNA Polimerasa III
primasa
La polimerizacin es la reaccin fundamental de la sntesis de DNA
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Sntesis de DNA: polimerizacin de nucletidos
Formacin de un enlace fosfodister
Estructura de muchas DNA polimerasaspalma de la mano
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Modelo de estructura de una DNA polimerasa de bacterifago
con su templado
La actividad correctora de las DNA polimerasas
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La replicacin es semi-discontinua
La sntesis de DNA es un proceso semi-discontinuo
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Replicacin de la hebra lder (leading) y la hebra retardada (lagging)
PROCESOSEMI-DISCONTINUO
Hebra lder:
Replicacin Continua
Hebra retardada:
Replicacin discontinuaFragmentosde Okazakide Okazaki
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La estructura compleja de la DNA polimerasa III
Subunidad :la abrazadera
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La DNA Polimerasa III es la replicasa
Accin de la DNA ligasa
La DNA ligasa une
los fragmentos de Okazaki
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Cuadro resumen de las protenas que participan en la horquilla replicativa
helicasa
DNA Polimerasa III
i
Hebra lder
Hebra retardada
DNA Polimerasa III
primasa
Cuadro resumen de las protenas que participan en la horquilla replicativa
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Protenas que participan en la replicacin del DNA
` Helicasas separan hebras DNAP i l id` Primasas coloca partidor
` DNA polimerasas polimerizan DNA` DNA Pol I remueve partidor` DNA Pol III replicasa
` DNA ligasa une fragmentos de Okazaki
FINPginas recomendadas:
www.dnaftb.orgAn animated primer on the basics of DNA genes andAn animated primer on the basics of DNA, genes, and heredity.
www.dnalc.orgTodo lo que alguna vez quisiste saber sobre DNA y biologa en general
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