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Modelo y replicación del ADN.
Ingeniería genética
Taller PSU Biología II
Prof. María Alicia Bravo. Colegio Senda Nueva - http://www.colegiosendanueva.com
Chile – ( 56-2 ) – 22 77 24 81 / 8- 493 97 47
Aprendizajes esperados
• Explicar la forma de organización del ADN a través del modelo
de Watson y Crick.
• Comprender el sistema de almacenamiento de la información
genética a través de la molécula de ADN.
• Comprender el proceso de replicación del ADN.
• Conocer los conceptos y métodos utilizados en ingeniería
genética.
Pregunta oficial PSU
En la replicación del ADN, las copias resultantes están formadas por
A) dos hebras nuevas de ADN.
B) dos hebras de ADN conservadas.
C) una hebra de ADN conservada y otra nueva.
D) dos hebras de ADN, cada una con una mitad conservada y otra nueva.
E) dos hebras de ADN, cada una de las cuales es un mosaico de partes
conservadas y nuevas.
Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2011.
1. Material genético. ADN
El descubrimiento de la estructura del ADN permitió explicar, además del
almacenamiento de la información genética, el mecanismo de
duplicación, para transmitir la información a las células hijas.
La replicación y/o duplicación del material genético involucra a una
serie de enzimas, que participan en el proceso, manteniendo lo más fiel
posible la información.
La tecnología del ADN recombinante, asociada a la ingeniería genética,
ha permitido desarrollar múltiples aplicaciones en medicina y en las
industrias químico-farmacéuticas y agropecuarias.
1. Material genético. ADN
1. Material genético. ADN
Pirimidinas
Desoxirribosa
Purinas
Nucleótido
1. Material genético. ADN
Característica
de
molécula de ADN
Bases
ADN
nitrogenadas
la
del
Doble hebra. Antiparalela. Complementariedad:
Pirimidinas (1 anillo): Timina, Citosina.
Purinas (2 anillos): Adenina, Guanina.
Complementariedad entre
las bases nitrogenadas
Adenina - dos puentes de hidrógeno - Timina.
Citosina – tres puentes de hidrógeno- Guanina
Pentosa de ADN
Desoxirribosa (en el carbono 2 solo hidrógeno)
Sitios de unión entre la
pentosa,
la
base
nitrogenada y el fosfato
Base nitrogenada con pentosa: carbono 1.
Pentosa con fosfato: carbono 5.
Uniones dentro de la hebra
Enlace fosfodiéster: une carbono 3 de un nucleótido con el
carbono 5 con fosfato de otro nucleótido.
Uniones entre hebras
Puentes de hidrógeno.
Dirección de las hebras
De 5’ a 3’ y la hebra contraria de 3’ a 5’.
1. Material genético. ADN
Experimento de Griffith (1928) sobre la trasformación bacteriana.
2. Replicación del ADN
La duplicación o replicación
del ADN sucede en la etapa
S del ciclo celular, para
aumentar el número de
células del organismo. Se
caracteriza por ser:
• Bidireccional,
significa
que se sintetiza en dos
direcciones, pero siempre en
sentido 5ı a 3ı.
• Semiconservativa,
significa que a partir de una
hebra original (templada), se
copia una nueva, quedando
las cadenas como muestra
la figura.
•Semidiscontinua,
se
replica una hebra adelantada
y otra retrasada (compuesta
por
los
denominados
fragmentos de Okazaki).
2. Replicación del ADN
2. Replicación del ADN
Enzima
Función
Topoisomerasa
Encargada de disipar la tensión de sobrenrollamiento del
ADN.
Helicasa
Encargada de separar las dos hebras de ADN por ruptura
de puentes de hidrógeno.
Proteínas de unión a Mantiene la estabilidad de la horquilla de replicación
cadena simple (SSB) evitando que las dos hebras se vuelvan a unir.
DNA polimerasa
Enzima que se encarga de incorporar los nucleótidos
correspondientes para las nuevas hebras de ADN (la
adelantada y la retrasada).
DNA ligasa
Une los espacios que se generan entre un nucleótido y
otro dentro de una misma hebra.
Primasa
Enzima encargada de agregar los nucleótidos que forman
parte de los primer o cebadores (tiene una actividad de
ARN polimerasa).
2. Replicación del ADN
Existen algunas diferencias en la replicación de las células procariontes,
en comparación con la de las eucariontes, asociadas a la organización
de su material genético y a las enzimas que participan.
•La velocidad de replicación es mayor,
debido a que la cantidad de ADN es
menor.
• Existe solo un origen u horquilla de
replicación (en eucariontes son varios).
• No hay síntesis de proteínas histonas.
• El tamaño de los fragmentos de
Okazaki es menor.
3. Ingeniería genética
La tecnología del ADN recombinante, o ingeniería genética, comprende un
conjunto de técnicas que hacen posible el aislamiento, estudio, modificación
y transferencia de genes de un organismo a otro. Se utilizan enzimas de
restricción, que cortan fragmentos de ADN en sitios específicos cada una de
las hebras. Luego los extremos libres (bordes pegajosos) pueden unirse a
otros fragmentos de ADN, aunque sean de especies diferentes.
3. Ingeniería genética
Aplicaciones
agricultura
para
la
Se extrae un gen bacteriano
con
una
característica
deseable
(crecimiento,
resistencia a plagas, etc.), se
combina con el genoma de
una célula vegetal, se cultivan
estas células en laboratorio
para aumentar su número, y
así, se obtienen plantas con la
característica
deseada.
Ejemplo: tomates Rocky de
maduración lenta.
3. Ingeniería genética
Aplicaciones
para
industria farmacéutica
la
En este ejemplo, se usa el
plásmido de una bacteria para
transportar el gen de la
insulina humana. Luego este
ADN
recombinado
se
introduce en bacterias E. coli
para que se multiplique y se
produzca la hormona en
grandes cantidades, se extrae
de las bacterias, se purifica y
se vende en el comercio
farmacéutico.
3. Ingeniería genética
Aplicaciones para la terapia
génica
Se usan virus como vectores
intracelulares
que
portan
genes terapéuticos (para el
tratamiento
de
una
enfermedad). Los virus se
introducen en células humanas
cultivadas en laboratorio que
captan el gen terapéutico,
después son ingresadas al
organismo enfermo (técnica ex
vivo), o bien los virus se
introducen directamente al
organismo enfermo (técnica in
vivo).
Ejemplo
inmunodeficiencia combinada
grave.
Síntesis de la clase
Material genético
Proceso de copia
ADN
características
Molécula orgánica
Replicación
Características del
proceso
función
Almacenamiento de la
información
Complementaria
Ingeniería genética
Doble hebra
Semiconservativa
Semidiscontinua
Bidireccional
Antiparalela
Humanos
aplicaciones
Terapia génica
Transgénicos
concepto
Introducción de genes a
otro organismo
Plantas
aplicaciones
Agricultura