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Genética molecular de Eucariotas, Procariotas y Virus
Expresión de la información genética
EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
“ Un gen una proteína”
ADN ARN PROTEÍNA
Transcripción Traducción
ADN ARN PROTEÍNA
No todos los genes se expresan , algunos presentan
funciones reguladoras (operador, promotor, ADN
basura, intrones?)
RetrotranscripciónLas retrotranscriptasas catalizan la síntesis de ADN a partir de ARN
En realidad un gen puede servir para
codificar varias proteínas
Algunos ARN no se traducen,
intervienen en procesos
reguladores
Los priones pueden “replicarse”
Algunos ARN, los ribozimas pueden autorreplicarse
NATURALEZA DEL MATERIAL GENÉTICO
GENERALIDADES (ADN)El material genético (moléculas con capacidad de almacenar Información) debe presentar las siguientes propiedades:
Estable Replicable Mutable Transmisible
¿Qué moléculas pueden cumplir estos requisitos, las Proteínas o el ADN?
Esta cuestión fue resuelta por los siguientes autores:Experimento de A. Hersey y M. Chase
Eucariotas
LOS CROMOSOMAS eucarióticos difieren en muchos aspectos de los cromosomas procarióticos. A nivel molecular también hay muchas diferencias importantes entre el genoma de los eucariotas y de los procariotas.
Los cromosomas de los eucariotas consisten en ADN y proteínas. El ADN de cada cromosoma es una larga cadena de ADN bicatenario.
El ADN eucariota se presenta en dos formas.
La cromatina que es la forma no empaquetada
Los cromosomas que son ADN y proteínas empaquetados
Las proteínas asociadas al ADN se conocen
colectivamente con el nombre de histonas
Una de las funciones de esas proteínas está relacionada con el
empaquetamiento del ADN en la forma del cromosoma
los 2 metros de ADN de la célula humana son
empaquetados en 46 cromosomas
La célula tiene unas 90 millones de moléculas de
histonas siendo la mayoría perteneciente a un tipo
conocido como H1
5 tipos de histonas H1, H2A, H2B, H3, y H4
El nucleosomaLa unidad fundamental y esencial de la cromatina
Forma de organización del ADN en las células eucariotas.
Constituido por un octámero de histonas Dos moléculas de cada una de las
histonas h2a, h2b, H3 y H4.
Tipos de Cromatina
Heterocromatina
Permanece condensada
Algunas regiones heterocromáticas son constantes de
célula a célula y nunca se expresan
Otras regiones de heterocromatina varían de célula a
célula.
Eucromatina
menos condesada
Desempeña un papel principal en la regulación de la expresión génica en las células eucarióticas
La transcripción del DNA a RNA ocurre solamente durante la interfase, cuando la eucromatina está menos condesada.
procariotas
La información hereditaria se encuentra en un único cromosoma consistente en una molécula de ADN doble hélice circular.
Su ADN está organizado en una estructura llamada nucloide.
60 % del nucleoide es ADN. 30 % es ARN. 5 al 10 % es proteína. 1% son lípidos
Junto al cromosoma se encuentra plásmido.
Tienen la capacidad de integrarse en distintos puntos del cromosoma bacteriano principal o en otros plasmidios.
Una de las bacterias más estudiadas desde el punto de vista genético es Escherichia coli cuyo ADN mide 1.100 m de longitud y tiene 3.200.000 pares de nucleótidos.
Clasificación Factores de Fertilidad o factores F.
Factores de resistencia de transferencia a drogas, factores RTF o factores R.
Factores colicinógenos, factores Col o factores Cf. Las colicilinas son sustancias que matan a las bacterias. Naturalmente las bacterias productoras de colicilinas son inmunes a ellas.
CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL GENÉTICO
Procariotas: 100% transcribibleEucariotas:
• DNA basura • DNA transcribible:
– Genes fragmentados: Exones e Intrones maduración de ARNm
La replicación de lleva a cabo según el modelo semiconservativo
Tanto en eucariotas como en Procariotas
Replicación en Eucariotas
Replicación enProcariotas
En eucariotas aparecen muchos ojos de replicación
(replicones ) simultaneamente
En Procariotas aparece un solo replicón
Replicación del ADN
– 1.- Iniciación: • Enzimas: (Helicasas, Topoisomerasas, Prot. SSB)
– 2.- Síntesis:• Enzimas: RNA-Polimerasa (Primasa), DNA-Polimerasa
Nucleótidos: dATP, dTTP, dGTP, dCTP (materia prima y energía)
• Proceso:– Síntesis continua: Cebador + copia ADN hebra
conductora– Síntesis discontinua: F. De Okazaki hebra retardada
– 3.- Finalización:• Enzimas: ( DNA-Polimerasa , DNA-Ligasa )• Proceso
– a) Digestión de cebadores, b) síntesis de ADN, c) unión de fragmentos
Una célula eucariota regula las proteínas que sintetiza controlando:
El momento y la frecuencia con que un determinado gen es transcripto
El procesamiento del mRNA transcripto
Las moléculas de mRNA que son exportadas del núcleo al citoplasma
Los mRNA que son traducidos por los ribosomas en el citoplasma
La vida media del mRNA
Controlde la Actividad de las proteínas.
tran
scri
pci
ón
LA TRANSCRIPCIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA (SÍNTESIS DE RNA)
• Iniciación :– Elementos :
• ADN molde (una hebra): Región promotora: ej.TATA (Promotor)
• ARN- Polimerasa (no necesita cebador)
• factores de iniciación
LA TRANSCRIPCIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA (SÍNTESIS DE RNA)
• Elongación: ( 5´ 3´ ): – “Formación de un fragmento
transitorio de ADN-ARN espiralizado”
– Elementos :• ADN molde• ARN- Polimerasa• factores de elongación • nucleótidos trifosfato (ATP,
UTP,GTP,CTP)
LA TRANSCRIPCIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA (SÍNTESIS DE RNA)
• Terminación:– Elementos :
• ADN molde: Región de terminación ej. TTATTT (E)
• ARN- Polimerasa • factores de terminación
Eucariota Procariota
No estan agrupadas en operones, sino que cada gen se transcribe separadamente con un control transcripcional independiente
para cada gen
Se agrupan en operones
Tienen una para cada tipo de ARN Tienen un solo tipo de ARN polimerasa para todos los tipos de ARN
Dos procesos separados en tiempo y localización
La traducción comienza inclusive antes que la transcripción haya terminado
En el núcleo de la célula eucariota se transcribe un ARN, el ARN transcripto es extensamente modificado antes de ser
exportado al citoplasma
La síntesis de proteínas comienza siempre en ribosomas libres en el citosol
El proceso de transcripción en los eucariotas es similar a los de los procariotas
traDUCCIÓN
LA REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
Las células se diferencian en variados tipos funcionales utilizando algunos genes e
ignorando otros.
Los genes homeóticos (Homeobox genes) dirigen la organización
general del cuerpo y la posición de los órganos en respuesta a
un gradiente de moléculas regulatorias.
El momento en que se expresa un determinado gen parece seguir una secuencia.
Claramente la inactivación de ciertos genes ocurre en cada adulto y ello esta relacionado con el cáncer, la prolongación
de la vida y tanto otro.
El genoma eucariótico
Los individuos tienen la misma cantidad de DNA en cada una de sus células diploides pero hay variaciones entre las diferentes especies
Parece haber un gran exceso de DNA
Prácticamente la mitad del ADN eucariota corresponde a secuencias nucleotídicas repetidas.
Las secuencias que codifican proteínas están interrumpidas por regiones que no codifican. Las secuencias no codificantes se denominan intrones. Las secuencias codificantes exones.
Virus
Parásitos intracelulares obligados
Necesitan de un huésped
Atacan a la célulaIntroducen material
genético
No pueden elegir ser parásitos o tener
vida libre
No son seres vivos• Proteínas• ADN/ARN viral
Tipo de organismo que parasitan• Bacteriofagos o fagos•Virus Animales.•Virus vegetales.
Punto de vista genético
• Virus cuyo material hereditario es ADN.
• Virus cuyo material hereditario es ARN.
• Virus cuyo material hereditario es ARN-ADN.
• Virus cuyo material hereditario es ADN-ARN.
Los virus pueden clasificarse según
El bacteriofago M13 tiene una cápside de tipo filamentoso dentro de la cual se encuentra una molécula circular de ADN de hélice sencilla de 6.400 nucleotidos. Al igual que ØX174, también pasa por una forma replicativa dúplex.
La forma en que se introducen a las células para reproducirse varía.1. El bacteriógafo se adhiere a la pared celular de la bacteria e inyecta su material
genético.2. El material genético del virus toma control del metabolismo de la bacteria y ésta
comienza a fabricar componentes virales.3. Los componentes se ensamblan en nuevos bacteriófagos, la pared celular se rompe y
los virus salen a infectar nuevas células.
