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PROFESORADO EN BIOLOGÍA PARA LA EDUCACIÓN SECUNDARIA
INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACIÓN PROFESIONAL “LA MERCED” N° 8.155
MATERIA:
PROFESORA: DANIELA BARRAZA
AÑO: 2013
UNIDAD II
f) Transposición, transducción y transformación genética.
b) El ADN: estructura y replicación.
c) Síntesis y procesamiento del ARN.
d) Síntesis de Proteínas.
e) Plásmidos y su clasificación.
a) Generalidades sobre genes y expresión génica.
DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA
Gen: es un segmento de ADN que codifica una proteína (vía ARNm), un ARNt o un ARNr.
GENÉTICA DE PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
En procariotas el genoma esta representado por una única molécula circular de ADN covalentemente cerrada.
En eucariotas el genoma esta constituidos por varias piezas lineales de ADN presente en cromosomas.
ESTRUCTURA DEL ADN
La información genética para todos los procesos celulares se guarda en el ADN en forma de secuencia de bases de cadena polinucleotídica.
La estructura de los nucleótidos consta de una base nitrogenada, un azúcar desoxirribosa y un grupo fosfato.
Se trata de una doble hélice de cadenas antiparalelas.
En esta doble hélice el ADN forma dos surcos, el mayor y el menor.
Las bases se unen a través de enlace puente hidrogeno según su complementariedad.
EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA ESTRUCTURA DEL ADN
SUPERENROLLAMIENTO DEL ADN
Superenrollamiento positivo, gira en el sentido al que gira la doble hélice.
Superenrollamiento negativo, gira en el sentido opuesto al que gira la doble hélice.
SUPERENROLLAMIENTO DEL ADN EN PROCARIOTAS
SUPERENROLLAMIENTO DEL ADN EN PROCARIOTAS
La topoisomerasa II “ADN girasa”, introduce superenrollamiento negativo en el cromosoma procariótico.
2. Una parte del circulo se pliega sobre la otra
1. Circulo relajado 3. Contacto entre las dos regiones de la hélice.
4. Después de la acción de la girasa se introdujo la torción
5. ADN superenrollado
La topoisomerasa I, tiene la capacidad de eliminar el superenrollamiento.
SUPERENRROLLAMIENTO DEL ADN EN EUCARIOTAS
ELEMENTOS GENÉTICOS
• CROMOSOMÍCOS
• NO CROMOSOMÍCOSPLÁSMIDOS
MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS
GÉNOMA VIRICO
ELEMENTO TRANSPONIBLE
ELEMENTOS GENÉTICOS
ELEMENTO DESCRIPCIÓN
PROCARIOTAS
Cromosomas Molécula de ADN bicatenario muy larga, generalmente circular
Plásmido Molécula de ADN bicatenario, extracromosómico, relativamente corto y generalmente circular
Genoma Vírico Molécula de ADN o ARN de cadena doble o sencilla
Elemento transponible Molécula de ADN bicatenario que se encuentra siempre dentro de otra molécula de ADN
EUCARIOTAS
Cromosomas Molécula de ADN bicatenario lineal, extremadamente larga
*Plásmido Molécula de ADN bicatenario, extracromosómico, relativamente corto y generalmente circular
Genoma vírico Molécula de ADN o ARN de cadena doble o sencilla
Mitocondria o Cloroplasto Moléculas de ADN generalmente circulares de longitud intermedia
Elemento transponible Molécula de ADN bicatenario que se encuentra siempre dentro de otra molécula de ADN
REPLICACIÓN DEL ADN
CARACTERÍSTICAS
SEMICONSERVATIVA: tras la replicación en la hebra replicada, habrá una hebra antigua y otra de nueva síntesis
INICIACIÓN PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
Punto de origen único
Múltiples orígenes de replicación
COMPLETA: se replica todo el ADN
LIGADA AL CICLO CELULAR: normalmente se replica cuando se tiene que dividir
BIDIRECCIONAL: se replica en dirección 5’-3’ en ambas hebras antiparalelas
REPLICACIÓN DEL ADN
REPLICACIÓN DEL ADN
ADN LIGASA une los fragmentos.
Desenrollantes: abren la doble hélice y separan ambas cadenas de nucleótidos formando la burbuja de replicación.
HELICASA rompe los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias de ambas cadenas de nucleótidos y abre la doble hélice como una cremallera.
TOPOISOMERASA elimina las tensiones producidas por el desenrollamiento del ADN.
Las proteínas SSB, que no son enzimas, estabilizan las cadenas sencillas de ADN.
Enzimas que intervienen en la síntesis de las nuevas cadenas de ADN:
PRIMASA es una ARN polimerasa que fabrica el ARN cebador o "primer“.
ADN POLIMERASA III sintetiza nuevos fragmentos de ADN.
ADN POLIMERASA I elimina el ARN cebador y rellena el hueco con ADN.
REPLICACIÓN DEL ADN
REPLICACIÓN DEL ADN
REPARACIÓN DE LOS ERRORES EN LA REPLICACIÓN DEL ADN
Actividad correctora de la ADN polimerasa III por medio de la actividad exonucleasa 3’-5’
Una base introducida erróneamente en el extremo causa la parada momentánea de la polimerasa
Esta es la señal de la actividad correctora que elimina la base incorrecta, incorporando a continuación la base correcta
Enzimas de CORRECCIÓN POSTREPLICATIVA, tras la replicación revisan si los nucleótidos de las nuevas cadenas de ADN son los correctos, si detectan alguno incorrecto lo eliminan y lo sustituyen por el nucleótido adecuado.
ARN
TIPOS: ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt)y ARN ribosómico (ARNr).
ARN posee azúcar ribosa, en lugar de timina posee uracilo como base complementaria de adenina.
Excepto en ciertos virus , el ARN no es de doble cadena.
GENERALIDADES DE LA TRANSCRIPCIÓN
Es un proceso CONSERVATIVO, el ADN utilizado va a permanecer intacto y se selecciona la parte de información genética que se transcribe.
Es un proceso SELECTIVO, se selecciona la parte de información genética que se transcribe (gen y cadena de ADN con información).
Es un proceso independiente del ciclo celular.
Es un proceso UNIDIRECCIONAL, 5’-3’.
Es un proceso sin posibilidad de corrección de ERRORES.
Es un proceso realizado por las ARN polimerasas.
ARN POLIMERASASPROCARIOTAS
Sintetiza todos los tipos de ARN
HOLOENZIMA, conformada por las subunidades β, β’, α y σ
La subunidad σ tiene la capacidad de reconocer los puntos de inicio.
EUCARIOTAS
Posee varias ARN polimerasas especializadas en la síntesis de diferentes tipos de ARN
ARN polimerasa I, transcribe genes que codifican ARNr
ARN polimerasa II, transcribe genes que codifican ARNm
ARN polimerasa I, transcribe genes que codifican ARNt y el ARN r5s
INTERACCIÓN SIGMA- PROMOTOR
TERMINACIÓN DE LA TRANCRIPCIÓN
TERMINACIÓN DE LA TRANCRIPCIÓN
PROCESAMIENTO DEL ARNm
Interviene un complejo de varias ribonucleoproteínas (ribozimas, llamado partícula procesadora
PROCESAMIENTO DEL ARNm
En eucariotas, se producen otras dos etapas de procesamiento únicas.
Capping, se produce antes que se complete la transcripción, y consiste en la adición de una guanina metilada al fosfato del extremo 5’.
En el extremo 3’ del pre ARNm se adiciona una cola de poliA, proceso denominado poliadenilación y ocurre junto con la terminción.
CODIGO GENÉTICO
ARN de Transferencia
ACTIVACIÓN DE AMINOÁCIDOS
Aminoácido + ATP Aminoacil-AMP + P-P
Aminoacil + ARNt Aminoacil-ARNt + AMP
SINTESIS DE PROTEÍNAS
INICIACIÓN
INICIACIÓN
INICIACIÓN
ELONGACIÓN
ELONGACIÓN
TERMINACIÓN
Ocurre cuando llega a un codón que no especifica para ningún AA-ARNt (codón de parada).
Ningún ARNt se une a un codón de parada, en su lugar, unas proteínas llamadas factores de liberación leen la señal terminadora de la cadena y cortan el polipéptido, separándolo del ARNt terminal, liberando así la proteína completa.
UNIDAD II
f) Transposición, transducción y transformación genética.
b) El ADN: estructura y replicación.
c) Síntesis y procesamiento del ARN.
d) Síntesis de Proteínas.
e) Plásmidos y su clasificación.
a) Generalidades sobre genes y expresión génica.
TECNICAS DE GENÉTICA BACTERIANA IN VIVO
Son procesos naturales por los que se intercambia material genético.
Aunque es común entre las bacterias, tradicionalmente se ha supuesto un evento extraordinario entre bacterias y eucariotas multicelulares.
La transferencia horizontal o lateral de genes es el movimiento de genes entre individuos de diferentes especies en una misma generación.
La transferencia horizontal de genes empieza a considerarse un catalizador evolutivo de primera magnitud.
TECNICAS DE GENÉTICA BACTERIANA IN VIVO
TRANSFORMACIÓN, implica ADN donador en estado libre en el ambiente.
TRANSDUCCIÓN, la transferencia del ADN donador esta mediada por un virus.
CONJUGACIÓN, la transferencia implica un contacto célula-célula y la presencia de un plásmido conjugativo en la célula donadora.
TECNICAS DE GENÉTICA BACTERIANA IN VIVO
TRANSFORMACIÓN GENÉTICA
Es un proceso por el que el ADN libre se incorpora en una célula receptora y lleva a cabo un cambio genético.
COMPETENCIA, una célula es competente cuando es capaz de tomar una molécula de ADN y ser transformada (solo algunas cepas son competentes).
En la naturaleza la competencia esta regulada y hay proteínas especiales que juegan un papel en el transporte y procesamiento.
Es un estado que puede durar horas o minutos según la cepa a lo largo del ciclo celular.
PROTEINAS IMPLICADAS EN LA COMPETENCIA
Proteína de membrana de unión del ADN
Autolisina de la pared celular.
Varias nucleasas.
Las células producen y excretan un pequeño peptido durante el crecimiento y llegan a se competentes a altas concentraciones de este peptido.
INCORPORACIÓN DE ADN TRANSFORMANTE
1. El ADN transformante se une a la superficie celular por una proteína de unión al ADN.
2. Tras ser captado por la célula solo una de las cadenas del ADN bicatenario ingresará a la célula, mientras que la otra será degradada por una nucleasa.
3. La cadena sencilla dentro de la célula se une a proteínas especificas que evitan el ataque de nucleasas impidiendo así su degradación.
4. La cadena sencilla se incorpora al cromosoma a través de recombinación con regiones homologas del cromosoma bacteriano, proceso mediado por la proteína RecA.
Durante un proceso de transformación la célula puede captar ADN.
TRANSFECCIÓN, proceso de transformación en el que la célula puede captar ADN extraído de un virus bacteriano.
La competencia puede ser inducida artificialmente en bacterias, mediante un tratamiento frio a elevadas concentraciones de Calcio.
ELECTROPORACIÓN, es una técnica en la que las células se exponen a campos eléctricos pulsados para abrir pequeños poros en sus membranas, permitiendo así que se dé una transformación célula-célula.
ESTRUCTURA DE UN FAGO
CICLO DE INFECCIÓN DE UN FAGO
TRANSDUCCIÓN
El ADN se transfiere de una célula a otra mediante un virus (fago).
No todas las bacterias son transducibles y no todos los fagos son capaces de transducir.
TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA
TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA
El ADN del huésped (que puede proceder de cualquier parte del genoma), pasa a formar parte del ADN de la partícula madura del virus en lugar del genoma del virus.
PARTICULA DEFECTIVA, se denomina así a las partículas transductantes ya que no contienen ADN vírico, por lo tanto no pueden iniciar una infección viral normal.
PARTICULA TRANDUCTORA: se forma durante una infección lítica, en donde las enzimas responsables del empaquetamiento del ADN vírico en el bacteriófago, introducen ADN del hospedador de forma accidental.
VIRIONES: es la forma infectiva de un virus; consta de una molécula de material genético protegido por una cápsula proteica que lo envuelve .
TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA
TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA
TRANSDUCCIÓN ESPECIALIZADA
CONJUGACIÓN
Es un proceso replicativo, en el que ambas células terminará con copias del plásmido.
Es una función codificada por algunos plásmidos denominados CONJUGATIVOS.
PLÁSMIDOS
Molécula de ADN bicatenario y circular de tamaño menor a una veinteava parte del cromosoma, que carece de una forma extracelular.
Su replicación esta controlada por la célula.
PLÁSMIDOS
NUMERO DE COPIAS, el plásmido puede encontrarse en la célula en bajo numero de copias o un alto numero de copias.
COMPATIBILIDAD, los plásmidos pueden ser compatibles entre si y coexistir en una misma célula; o ser incompatibles por lo tanto no pueden estar presentes en la misma célula.
EPISOMAS, son plásmidos con capacidad de integrarse en el cromosoma y bajo tales condiciones su replicación esta bajo el control del cromosoma.
FUNCIONES FISIOLOGICAS, RESISTENCIA, VIRULENCIA.
TRANSPOSICIÓN
Proceso por el que un gen se mueve de un sitio a otro.
Acontecimiento poco frecuente en los organismos vivos.
No todos los genes tienen la capacidad de transponerse, esto depende de la presencia de elementos genéticos especiales llamados elementos transponibles.
TRANSPOSONES
SECUENCIAS DE INSERCIÓN (IS)
CARACTERISTICAS DE LOS ELEMENTOS TRANSPONIBLES
Llevan genes que codifican para una TRANSPOSASA.
Repeticiones terminales invertidas en los extremos de su ADN.
SECUENCIAS DE INSEERCIÓN (IS)
Son el tipo mas simple de elemento transponible y no llevan otra información genética que la requerida para desplazarse a nuevos lugares.
Son segmentos cortos de ADN de unos 1000 nucleótidos de longitud que pueden insertarse en sitios específicos del genoma.
Se encuentran tanto en el cromosoma como en el ADN plasmídico, así como en bacteriofagos.
Estos elementos se encuentran dispersos en el cromosoma y su frecuencia o numero de repeticiones varia entre cepas.
Se designan con un numero o con designaciones relacionadas con el organismo en el que fueron identificados por primera vez.
TRANSPOSÓN
Son mas largos que las IS y llevan genes que en algunos casos confieren propiedades importantes al organismo que los lleva , por ejemplo resistencia a drogas.
TRANSPOSONES CONJUGATIVOS, tienen genes que les permiten transferirse de una célula a otra además de moverse de un sitio a otro del genoma bacteriano.
TRANPOSONES COMPUESTOS, son estructuras que contienen un gen dentro de dos IS idénticas.
MECANISMO DE TRANSPOSICIÓN
Repeticiones invertidas que se encuentran en los extremos.
Transposasa que reconoce, corta y eventualmente liga el ADN durante la transposición.
TRANSPOSICIÓN REPLICATIVA
MUTAGÉNESIS CON ELEMENTOS TRANSPONIBLES, ocurre cuando el sitio de inserción de un elemento transponible esta dentro de un gen, por lo que la inserción del tranposón dará la perdida de la continuidad lineal del gen, originando una mutación. .
INTEGRONES, son elementos genéticos que pueden capturar y expresar genes de otras fuentes.
Posee una enzima integrasa que puede hacer ingresar casetes génicos.
Los casetes génicos pueden expresarse debido a la presencia de un promotor en el integron.
MUCHAS GRACIAS
