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La síntesis de proteínas: No entra
Tipos de mutaciones génicas: No entra
Errores metabólicos: No entra
Regulación de la expresión génica: No entra
Bases moleculares de la herencia
La genética molecular:
• Ha dado sentido al factor hereditario mendeliano
• Ha esclarecido el nexo de unión entre genotipo y
fenotipo
•Almacenamiento
•Transmisión
•Expresión
La naturaleza del material hereditario
Un poco de historia
El gen debería ser algo que almacenara información,
se pudiera copiar y pudiera experimentar cierta
capacidad de cambio
•Primer candidato: proteínas
•Principios del siglo XX (Griffith): factor transformante
•1944. Avery, MacLeod y McCartey: ADN→factor
transformante
•Chargaff: equivalencia 1:1
•Wilkins: análisis cristalográfico del ADN
BASES
• Púricas:
• Pirimidínicas:
Adenina y Guanina
Citosina, Timina-Uracilo
Ácido desoxirribonucleico (ADN)
• Secuencia de nucleótidos (fosfodiester) en dos
cadenas (doble hélice)
• Espiral: azúcares y grupos fosfatos; Interior: bases
nitrogenadas
• Unión entre cadenas: puentes de hidrógeno
Complementariedad
Adenina
Timina (uracilo)
Timina (uracilo)
Adenina
Citosina
Guanina
Guanina
Citosina
Complementariedad
entre bases
Complementariedad
entre cadenas
La complementariedad es la base de la
equivalencia 1:1
Duplicación del ADN
• La complentariedad de las bases hace posible la duplicación
del ADN
• La replicación del ADN es semiconservativa (Meselson y Stahl,
1958)
Duplicación del ADN y actividad
enzimática
• Complejo enzimático de duplicación (ADN polimerasa)
• Principio de complementariedad
• Múltiples sitios de inicio de replicación en eucariotas
La expresión génica: información en
acción
• Relación herencia-metabolismo
• Hipótesis un gen, una enzima: el gen es la
secuencia de nucleótidos del ADN que codifica la
naturaleza y el orden de los aminoácidos de una
enzima. Polipéptidos. Genes estructurales
Dogma central de la Biología
Crick (1970): dogma central de la Biología. Flujo de la
información
ADN al servicio de la división celular→replicación
ADN al servicio de la síntesis de proteínas→expresión génica
Ampliación del dogma central de la Biología
Algunos virus transportan la información genética en
forma de ARN y expresan sus genes haciendo copias
de ADN o traduciendo directamente un polipéptido
La Transcripción
El ADN no sale del núcleo
Cuando hay que fabricar un polipéptido se
crea una copia en forma de ARN, este
proceso se llama transcripción
El ARN contribuye a sintetizar las proteínas en
los ribosomas
• Proceso catalizado por la enzima ARN polimerasa
• Región promotor del ADN (T,A). Separación de hebras de
ADN. ARN polimerasa. Principio de complementariedad (en
ARN: U por T). Dirección 5’→3’. Región secuencia de fin.
Reactuación de la ARN polimerasa
• No todas las secuencias de nucleótidos del ADN codifican
polipéptidos: ARNr, ARNt
Maduración del ARN
• En eucariotas: modificación del ARNm una vez sintetizado
• Transcrito primario: intrones (no codificantes) y exones (codificantes)
• Maduración: proceso de corte y empalme→ARNm maduro que codifica un
polipéptido
• El ARNr y ARNt, también sufren maduración
El código genético
• ¿Cómo codifica la secuencia de nucleótidos del ADN o del
ARNm la secuencia de aminoácidos de un polipétido?
Código genético
• Símil del alfabeto y el lenguaje
• El “alfabeto” del código genético está constituido por cuatro
“letras”: A, C, T/U y G. Las “palabras” (aminoácidos), por las
combinaciones entre bases. El “lenguaje” (polipéptidos), por
las combinaciones entre palabras (aminoácidos)
• Son combinaciones de cuatro bases, tomadas de tres en
tres, las que codifican los veinte aminoácidos. Cada una de
esas combinaciones constituye un triplete (ADN) o codón
(ARNm)
El triplete (ADN) y el codón (ARNm)
• Cada combinación de tres bases (codón) codifica
un aminoácido
• Algunos codones codifican órdenes exactas de
comienzo y fin de la traducción de un polipéptido
Alanina
Asparagina
Aspartato
Cisteina
Glutamato
Fenialanina
Glicina
Histidina
Isoleucina
Lisina
Leucina
Metionina
Asparagina
Prolina
Glutamato
Arginina
Serina
Treonina
Valina
Triptofano
Tirosina
Propiedades del código genético
• Es redundante: algunos aminoácidos
codificados por más de un codón
vienen
• No existe la superposición: un nucleótido no puede
pertenecer a más de un codón
• La lectura es lineal y continua: se inicia en AUG y
se lee de tres en tres hasta un codón de término
• Es universal: todos los seres vivos utilizan el
mismo código. Parentesco
Traducción
• Proceso por el cual se sintetiza en forma de secuencia
de aminoácidos la información existente en los
codones del ARNm atendiendo a las reglas del código
genético
• Tiene lugar en los ribosomas
• ARNt: ácido ribonucleico con una estructura
tridimensional concreta que lleva asociado un
aminoácido en su extremo carboxilo y presenta un
anticodón complementario al codón del ARNm
La mutación: motor de la evolución
Variaciones al azar, perjudiciales y beneficiosas,
del material genético que se producen durante los
procesos de replicación y que se transmiten a la
siguiente generación
Cambio permanente del material genético no
debido a la segregación independiente de los
cromosomas o a la recombinación producida
durante la meiosis
Fuentes de mutación:
• La propia replicación del ADN
• Agentes mutágenos
• Radiaciones electromagnéticas
(ionizantes y no ionizantes)
• Agentes químicos (ácido nitroso)
• Células afectadas:
– Sexuales. Importancia evolutiva
– Somáticas (mutación somática). Importancia
ontogenética. Envejecimiento
Tipos de mutaciones:
Genómicas. Cromosomas completos
Génicas. Un solo gen
Cromosómicas. Varios genes en un cromosoma
Organización del ADN: el cromosoma
eucariótico
• El ADN es una larga molécula constituida por pares de
bases que se encuentra organizada tridimensionalmente
para ocupar un espacio dentro del núcleo celular
• La organización del ADN varía en función del grado de
condensación. El máximo nivel de condensación lo
manifiesta durante la metafase en forma de cromosomas.
El mínimo nivel durante la interfase en forma de cromatina
El nucleosoma
• Unidad básica de condensación del ADN (146 PB). Cuentas
de rosario
• Unión del ADN a proteínas estructurales de la familia de las
histonas
La fibra de 30 nm
• Siguiente nivel de organización del material hereditario
• Mayor grado de condensación
• Menor espacio ocupado
Niveles superiores de organización
Cromosoma
metafásico
Fibras 30 nm
Cromatina
más condensada
ADN
Nucleosomas
Estados de condensación
de la cromatina
La cromatina presenta estados heterogéneos de
compactación del ADN relacionados con el grado de
expresión génica:
• Eucromatina: empaquetamiento menor
• Heterocromatina: más condensada
Repetitividad en el ADN
En la secuenciación de la molécula de ADN, existen
diferentes grados de repetitividad de secuencias concretas
de pares de bases:
• 10%. ADN altamente repetitivo: secuencias muy cortas
que se repiten millones de veces. Aparentemente no se
transcriben. Centrómeros y telómeros
• 20%. ADN moderadamente repetitivo: secuencias más
largas que se repiten miles de veces. Transcripción
(ARNr, anticuerpos, etc) y no transcripción
• 70%. ADN único o escasamente repetitivo. Codifican
genes estructurales. Intrones. Exones: secuencias
reguladoras (regulación de la expresión génica)