Material tercer examen

MATERIAL TERCER EXAMEN

FECHA DE REALIZACIÓN28 DE MAYO DEL 2010

12/04/2023 Dr. Giovanni Gonzalez DMV/BIOMOL/2010

Barbara McClintock

1902-1992

ELEMENTOS GENÉTICOS TRANSPONIBLE

Los elementos genéticos transponibles son segmentos de DNA que tienen la capacidad de moverse desde una localización hasta otra (ej. genes saltarines).

WALKING CROMOSE

Propiedades de los Elementos Genéticos Transponibles

Movimiento al azar- Los elementos genéticos transponibles pueden moverse desde cualquier molécula de DNA a cualquier otra molécula de DNA o aún a otro lugar dentro de la misma molécula. El movimiento no es totalmente al azar; existen sitios preferentes en una molécula de DNA en la cual se insertará el elemento genético transponible.

Incapaz de auto-replicarse – Los elementos genéticos transponibles no existen de manera autónoma (a excepción – algunos genes transponibles en los fagos) y por tanto, para ser replicados deben ser parte de algún otro replicón

Transposición mediada por recombinación sitio-específica – La transposición requiere poca o ninguna homología entre la localización actual y el nuevo sitio. El evento de transposición está mediado por una transposasa codificada por el elemento genético transponible.

La recombinación que no requiere de homología entre las moléculas recombinantes se denomina de sitio-específico, ilegítima o bien recombinación no-homóloga

Transposición acompañada por duplicación – En muchas instancias la transposición del elemento genético transponible resulta en la remoción del elemento de su sitio original y su inserción en un nuevo sitio. Sin embargo, en algunos casos el evento de transposición se acompaña de una duplicación del elemento genético transponible. Una copia permanece en el sitio original y la otra se transpone en el nuevo sitio.

Secuencias de Inserción (IS)

Las secuencias de inserción son elementos genéticos transponibles que llevan genes desconocidos, con excepción de aquellos que se requieren para la transposición.

Nomenclatura – A las secuencias de inserción (insertion sequences) se les da la designación IS seguida por un número (ej: IS1)

Las secuencias de inserción son pequeños tramos de DNA que a sus extremos tienen secuencias repetidas que están involucradas en la transposición.

En medio de las secuencias terminales repetidas hay genes involucrados en la transposición y secuencias que pueden controlar la expresión de los genes, pero no presentan otros genes que no sean esenciales.

Importancia

Mutación – La introducción de una secuencia de inserción en medio de un gene bacteriano resultará en la inactivación de tal gene.

Inserción de plásmidos en los cromosomas – Los sitios en los cuales los plásmidos se insertan en el cromosoma bacteriano se localizan ya sea en las propias secuencias de inserción o cerca de ellas

Microbiología cliníca veterinaria

Variación de Fase – Los antígenos flagelares son de los principales antígenos ante los cuales se dirige la respuesta inmune, en nuestro intento de luchar contra la infección bacteriana.

En Salmonella existen genes que codifican para dos genes flagelares antigenicamente diferentes. La expresión de estos genes está regulada por secuencias de inserción. En una orientación, uno de los genes está activo mientras que en la otra orientación el otro gene flagelar estará inactivo. Como resultado Salmonella puede cambiar sus flagelos en respuesta al ataque del sistema inmune. La variación de fase en los antígenos flagelares de Salmonella no es única. También se ha visto que ocurre con otros antígenos de superficie. Además el mecanismo de la variación de fase puede ser diferente en diversas especies de bacterias (ej. transformación en Neisseria).

APLICACIONES EN

MEDICINA VETERINARIA

El elemento más simple (descubierto inicialmente en el operón gal de E. coli) 800-1350 pb

Inverted terminal repeats (IRs) 9–41 pb

Elementos IS de procariotasElementos IS de procariotas

Integración del elemento ISIntegración del elemento IS

•Transposición replicativa•Transposicion conservativa (cortar y pegar)

Transposones de procariotasTransposones de procariotasTransposón compuesto

Transposones de procariotasTransposones de procariotasGenes resistencia en plásmidos

Transposones de procariotasTransposones de procariotas

Transposón simple

•Clase I: replicación vía RNA intermediario por la retrotranscriptasa, también conocidos como retrotransposones (relacionados con retrovirus)

• LTR• Sin LTR

•Clase II: replicación vía enzima transposasa por un proceso de corte y empalme

Elementos transponibles en eucariotasElementos transponibles en eucariotas

Clase IIClase II: replicación por enzima transposasa, proceso corte y empalme

Elementos transponibles en eucariotas: Clase IIElementos transponibles en eucariotas: Clase II

Genoma retrovirus

Elementos transponibles en eucariotas: Clase IElementos transponibles en eucariotas: Clase I

Elementos transponibles en eucariotas: Clase IElementos transponibles en eucariotas: Clase IRetrotrasposón

LTR LTR

gag pol (retrotranscriptasa)

Elementos transponibles en eucariotas: Clase IElementos transponibles en eucariotas: Clase I

Retrotrasposición

Retrotrasposón

Elementos transponibles en eucariotasElementos transponibles en eucariotas

El genoma dinámico: los elementos transponibles son el principal componente de los genomas grandes de eucariotas

Elementos Efectos fenotípicos y genotípicos de la transposiciónElementos Efectos fenotípicos y genotípicos de la transposición

Disgénesis híbrida en Drosophila

• Genes de resistencia a Antibióticos en plásmidos

• Secuencias de inserción • Islas de patogenicidad • Genes de resistencia a toxinas en plásmidos • Plásmido Ti de Agrobacterium • Virus y Viroides

HGT: Evolución procariótica OTROS

Elementos móviles

E.coli O157:H7 Ejemplo de una nueva “casi especie”

• Contiene 20 potenciales genes en elementos móviles adquiridos mediante HGT

Islas de patogenicidad (PAI)•Elementos genéticos móviles (>10Kb) que se integran en el genoma o se mantienen en plásmidos asociados a secuencias de tRNA.

•Presentan secuencias repetitivas flanqueantes o diferente uso de G+C y de codones

•Contienen genes codificantes para diferentes funciones: resistencia a antibióticos, adhesinas, toxinas y otros factores de virulencia.

•Codifican por factores relacionados con la movilidad genética: transposasas, integrasas, genes bacteriófagos y orígenes de replicación

•Contribuyen a introducir cambios rápidos en el potencial de virulencia

Formación de las PAI1. Adquisición del gen o genes de virulencia mediante algún mecanismo de HGT

2. Integración, probablement mediada por una integrasa o recombinasa

3. Inmovilización mediante la inactivación o deleción de los ori

4. Expresión de los genes (normalmente la expresión ejerce una selección positiva)

5. Escisión completa de la isla y transferencia a otro organismo

Isla Cag de Helicobacter pylori• Helicobacter pilory: patógeno gástrico causante de gastritis, úlcera y cáncer

•Cag:

• Transferida mediante HGT

• Diferente contenido en G+C

• 27 ORF

• CagA única proteína efectora

Isla Cag de Helicobacter pylori

• Cag PAI: Forma un sistema de secreción de tipo IV que:

•Induce la expresión de citocinas proinflamatorias como IL-8, que contribuye a la inflamación del estómago

•Cag F: “chaperon like protein”

•17 genes son totalmente necesarios para la translocación de CagA

•14 genes estimulan la síntesis de IL-8 por parte de la célula huesped

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

TIPS, COSAS QUE DEBEN SABER X CULTURA EN BIOMOL (TRANSCRIPCIÓN DEL ADN)

• Con la excepción de los genomas de RNA de ciertos virus, todas las moléculas de RNA se forman a partir de la información contenida permanentemente en el ADN.

•La transcripción es la coversión de la información genetica de un segmento de ADN en una cadena de RNA con una secuencia de bases complementaria a una de las cadenas de ADN.

•Existen tres tipos de RNARNA mensajero (mRNA)= es el portador de las secuencias que codifican la secuencia de aminoácidos de uno o más polipéptidos especificados por un gen o grupo de genes en los cromosomas

RNA de transferencia (tRNA)= es un adaptador que lee la información codificada en el mRNA y transfiere los aminoácidos adecuados a la cadena polipéptidica en crecimiento durante la sintesis proteica

RNA ribosamal (rRNA)= Se asocia con proteínas formando la intricada maquinaria para la sintesis de proteínas, el ribosoma.

• la replicacion y la transcripcion difieren en un aspecto importante.

replicación: en la replicación se copia el cromosoma entero dando ADN hijo que es identico al ADN parental o patron.

mientras.

Transcripción: la transcripción es selectiva, en un momento determinado se transcribe sólo un gen determinado o un grupo de genes. Se puede regular la transcripción de modo que sólo se transcriba la información genética necesitada por la célula en un momento cualquiera.

• Las secuencias reguladoras específicas indican el principio y el fin de los segmentos de ADN que se han de transcribir, asi como que cadena se han de utilizar como molde.

Secuencias clave para la transcripción y traducción de un gen eucariótico

Exón 1

Sitio de inicio de la transcripción

Codón de inicio de la traducción (AUG)

Secuencia lider no traducida

Terminación de la transcripción

Cola no traducida

Codón de terminación de la traducción

(AUG, UUA, UAG )

Señal de poliadenilación (AAUAAA)

PromotorExón 2 Exón 3

GU A AG

Intrón 2

GU A AG5´ 3´

Adición de caperuza

Corte 3´

Adición de la cola poli(A)

Escisión de intrones Poli(A)

mRNA funcionalTransc

Procesamiento del transcrito a mRNA

lactosa

I P 0 Z Y A

proteínarepresora

polimerasa de ARN genes estructurales

-galactosidasa permeasa transacetilasa

(Griffiths y col. 2002)

Modelo del Operón Lactosa

SINTESIS DE PROTEINAS:

TRANSCRIPCIÓN

T A C G A A C C G T T G C A C A T C

A U G C U U G G C A A C G U G

Transcripción:

1- Iniciación: Una ARN polimerasa comienza la síntesis del precursor del ARN a partir de ‑unas señales de iniciación "secuencias de consenso " que se encuentran en el ADN.

ARNpolimerasa

T A C G A A C C G T T G C A C A T C

A U G C U U G G C A A C G U G

Transcripción:

2. Alargamiento: La síntesis de la cadena continúa en dirección 5'3'. Después de 30 nucleótidos se le añade al ARN una cabeza (caperuza o líder) de metil GTP en el extremo ‑5‘ con función protectora.

ARNpolimerasa

A U G C U C G U G

Transcripción:

3- Finalización: Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región terminadora del gen finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poliA polimerasa añade una serie de ‑nucleótidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado ahora ARNm precursor, se libera.

poliA-polimerasa

U A G A A A A A

ARNm precursor

ARNmprecursor

AAAAAAAUG UAG

4. Maduración (cont.): El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la información que contiene sea traducida y se sintetice la correspondiente molécula proteica. En el proceso de maduración un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones y las ARN ligasas unen los exones, formándose el ‑ ARNm maduro.

ARNmmaduro

Cabeza

Región codificadora del gen

Promotor E1 I1 E2 I2 E3 Terminador ADN

ARNmprecursor

ARNmmaduro

AAAAAA

AAAAAAAUG UAG

AUG UAG

ATCTAC

Cabeza

Cabeza E1 I1 E2 I2 E3 cola

Maduración del ARNm (Visión de conjunto).

SINTESIS DE PROTEINAS:

TRADUCCIÓN

Pasos de la traducción

1. “Activación” de los ARNt– Formación de los aminoacyl-ARNt

2. Iniciación del proceso de traducción – Comienza el proceso de síntesis de proteínas

3. Alargamiento (“elongation”)– La adición continua de amino ácidos a la cadena naciente de polipéptidos

4. Terminación – El fin de la traducción, se libera la proteína

Esencialmente lo mismo en bacterias y células

eucarióticas

1er aminoácido

ARNtAnticodón

Codón

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el ARNm se desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les une entonces el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met).

5’ 3’

U G C U U A C G A U A G

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A AU A C

Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln se le llama región aminoacil (A).

5’3’

G U UU G C U U A C G A U A G

ARNmAAAAAAAAAAA

A U G C A AU A C

Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la metionina (Met) y el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln).

Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.

Gln-Met

ARNm3’

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa3

5’ 3’

Gln-Met

G U UU G CU G C U U A C G A U A G

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys).

Gln-Met

ARNm3’

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys).

ARNm3’

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu).

U G CU G C U U A C G A U A G

ARNm3’

Cys-Gln-Met(i)

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma.

ARNm3’

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina.

ARNm3’

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A).

ARNm3’

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación del ARNt de la leucina. El ARNm se desplaza a la 5ª posición

ARNm3’

Leu-Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XII: Entrada del ARNt de la leucina, el 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg).

ARNm3’

Leu-Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop.

ARNm3’

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A5’

ARNm3’

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm.

AAAAAAAAAAA

Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma.

A U G C A A U G C U U A C G A U A G

HABLADORES EN CLASEDEAL!!!

ANTIBIÓTICOS QUE INTERFIEREN EN LA

BIOSÍNTESIS DE PROTEINAS

1. inhibición del reconocimiento de un aminoacil-ARNt (aa-ARNt) hacia el sitio A del ribosoma;

2. introducción de errores en la lectura de los ARNm

3. inhibición de la reacción de formación del enlace peptídico;

4. inhibición de la traslocación del peptidil-ARNt (pp-ARNt) desde el sitio A al sitio P.

5. bloqueo de los factores de elongación.

INHIBIDORES DE LA FASE INICIAL DE LA ELONGACIÓN: TETRACICLINAS

Mecanismo de acción: provocan que la unión del aa-ARNt al sitio A del ribosoma sea inestable y esté distorsionada, con lo cual se evita la elongación de la cadena.

INDUCTORES DE ERRORES EN LA LECTURA DEL ARNmAMINOGLUCÓSIDOS

Ejemplos de de uso clínico bacteria productora

Estreptomicina Streptomyces griseus

Kanamicina S. kanamyceticus

Amikacinas (derivados semisintéticos de la kanamicina)

Neomicina S. fradiae

Gentamicina Micromonospora purpurea

Mecanismo de acción: se unen a los polirribosomas que están traduciendo el ARNm, provocando errores en la lectura del ARNm, al distorsionar la estructura del ribosoma. Por lo tanto, la bacteria comienza a sintetizar proteínas defectuosas; con un efecto final que es bactericida.

INHIBIDORES DE LA TRANSLOCACIÓN: MACRÓLIDOS

Mecanismo de acción: se une a la proteína L15, que forma parte del centro peptidil-transferasa de la subunidad grande del ribosoma 70S. Bloquea el paso de translocación interfiriendo específicamente con la liberación del ARNt desacilado, es decir, impide que el ARNt “descargado” (una vez que ha cumplido su misión al transferirse el péptido naciente al aa-ARNt del sitio A) salga del sitio P; por lo tanto, el pp-ARNt cargado y situado en el sitio A no puede translocarse al sitio P, y se produce la parada de la síntesis de proteinas.

INHIBIDORES DE LA TRANSCRIPCIÓN DE LAS

EUBACTERIAS: RIFAMICINAS

mecanismo de acción estriba en la inhibición del inicio de la transcripción, uniéndose de modo no covalente a la subunidad ß de la ARN polimerasa eubacteriana.

HIPOTESIS DEL BALANCEO F. CRICK

JUSTIFICACIÓN

Los tRNA reconocen codones mediante apareamiento de bases del codón del mRNA y una secuencia de tres bases del tRNA denominada anticodón.

Los dos RNA se aparean antiparalelamente. La primera base del codón se encuentra en el extremo 5' pues el mRNA va en dirección 5'-3' y la primera del tRNA se encuentra en el extremo 3' ya que va en dirección 3'-5'.

El número de tRNA para cada aminoácido no es el mismo que el número de sus codones Además, algunos de los tRNA tiene inosinato (I), que contiene la base poco frecuente hipoxantina que puede aparearse con U, C y A, aunque son más débiles que los habituales.

Las terceras bases de los codones forman puentes de hidrógeno bastante débiles con el resíduo I del anticodón.

Crick observó que la tercera base de casi todos los codones se aparea de manera bastante suelta con su correspondiente, es decir, la tercera base se balancea.

Las primeras bases de un codón en el mRNA siempre forman pares de bases de Watson y Crick con las bases del anticodón de tRNA confiriéndole así la parte más importante de la especificidad a las dos primeras.

La tercera base es la del balanceo y permite la rápida disociación del tRNA de su codón durante la síntesis.

Wobble hypothesis

• Wobble hypothesis – el tercer nucleótido de un anticodon de ARNt puede formar puentes de hidrógeno con mas de un tipo de tercer nucleótido del codón

Algunas moléculas de ARNt pueden reconocer hasta tres codones diferentes que difieren en el tercer nucleotido

Un amino ácido es unido al ARNt antes de ser incorporado en un polipéptido

Crick !

• Crick propuso que debía haber una molécula que sirviera de adaptados en la síntesis de proteínas sirviendo como un puente entre el ARNm y las proteínas

Pensamiento de Crick

•Los “adaptadores” de Crick resultaron ser moléculas de ARNt

• Cada tipo de molécula de ARNt se une a un solo tipo de amino ácido

• Los amino ácidos están unidos covalentemente a sus moléculas de ARNt mediante enzimas específicas (aminoacyl - tRNA synthetases)

• Estas enzimas utilizan ATP como fuente de energía

• El complejo resultante llamado aminoacyl-ARNt se une a la secuencia que codifica para alinear los amino ácidos en el orden correcto para formar una cadena de polipéptidos

39 end

59 end

Loop 1

Aminoacid

Anticodon

Loop 2Modified nucleotides

Anticodon

(a) (b)

Loop 2

Loop 1

Loop 339 59

Amino acidaccepting end

Hydrogen bonds

(c) Aminoacyl-tRNA

• Las moléculas de ARNt son polinucleótidos de 70 o 80 nucleótidos cada uno con secuencias únicas mientras que otras son comunes para todos

39 end

59 end

Loop 1

Aminoacid

Anticodon

(a) (b)

Loop 2

Loop 1

Loop 339 59

Hydrogen bonds

(c) Aminoacyl-tRNA

Una molécula de ARNt consiste de:a. Un anticodon – una secuencia de ARNt con una secuencia complementaria al codón del ARNm

ARNt (tRNA)

b. Son reconocidas por una “aminoacyl-ARNt synthetases” que añade el amino ácido correcto a la molecula de ARNt

c. Tienen un sitio de acoplamiento (“attachment site”) para el amino ácido para el que codifica el anticodon

d. Es reconocido por los ribosomas

39 end

59 end

Loop 1

Aminoacid

Anticodon

(a) (b)

Loop 2

Loop 1

Loop 339 59

Hydrogen bonds

(c) Aminoacyl-tRNA

El apareamiento de las bases complementarias causa que la molécula se doble sobre si misma

Buena distanciapara mantener el anticodon separadodel amino ácido

CONTROL DE LA EXPRESIÓN

GÉNICA

MODELO OPERÓN

Jacob, Monod y colaboradores analizaron el sistema de la lactosa en E. coli, de manera que los resultados de sus estudios permitieron establecer el modelo genético del Operón que permite comprender como tiene lugar la regulación de la expresión génica en bacterias. Jacob y Monod recibieron en 1965 el Premio Nobel pos estas investigaciones

Francois Jacob

Jacques Monod

Se denomina episoma a un plásmido incorporado al cromosoma bacteriano. Los plásmidos se replican en manera similar al cromosoma bacteriano.

El ADN procariota se organiza en paquetes coherentes denominados OPERONES, en los cuales se encuentran los genes para funciones interrelacionadas.

El modelo operón de la regulación de los genes procariotas fue propuesto en 1961 por Francois Jacob y Jacques Monod

MODELO OPERON

Un Operón es grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por elementos de control o genes (promotor y operador) y genes reguladores

El promotor es la parte del ADN en donde se pega la ARN polimerasa antes de abrir el segmento de ADN a ser transcripto Un segmento del ADN que codifica para un polipéptido específico se conoce como un gen estructural.

Un operón consiste en:

un operador: controla el acceso de la ARN polimerasa al promotor

un promotor: donde la ARN polimerasa reconoce el sitio de inicio de la transcripción

un gen regulador: controla el tiempo y velocidad de transcripción de otros genes

un gen estructural: codifican las enzimas relacionadas o las proteínas estructurales

El gen regulador codifica para una proteína que se pega al operador, obstruyendo al promotor (y por lo tanto a la transcripción), del gen estructural.

Cuando se remueve la proteína represora, puede producirse la transcripción.

El operador y el promotor son sitios de unión sobre el ADN y no se trasncriben.

Los operones son

inducibles o

reprimibles,

de acuerdo al mecanismo de control

OPERONES INDUCIBLES

El Operón lactosa, que abreviadamente se denomina Operón lac, es un sistema inducible.

La proteína reguladora, producto del gen regulador , es un represor que impide la expresión de los genes estructurales en ausencia del inductor.

El inductor en este caso es la lactosa

Cuando hay lactosa en el medio (intestinos de un mamífero durante la lactancia), ésta funciona como

inductor, se une al represor cambiando su forma lo que evita que se pueda unir al operador, de este modo la polimerasa puede

transcribir los genes correspondientes.

Este operón lac sólo se activa cuando hay lactosa en el medio.

Cuando no hay lactosa en el medio, la proteína represora se encuentra unida al operador impidiendo la transcripción de los genes para las enzimas que metabolizan la lactosa.

Operón lactosa en ausencia de lactosa

En ausencia del inductor (la lactosa), la proteína represora producto del gen i se encuentra unida a la región operadora e impide la unión de la ARN-polimerasa a la región promotora y, como consecuencia, no se transcriben los genes estructurales.

Operones reprimibles

Cuando un producto del metabolismo, el triptofano por ejemplo, está en cantidades suficientes la bacteria puede dejar de fabricar las enzimas que los sintetizan.

En este sistema, el producto funciona como correpresor uniéndose al represor y de este modo detiene la síntesis proteica.

Operón triptófano: en presencia de triptófano

Operón triptófano: en ausencia de triptófano

Tanto la represión como la inducción son ejemplos de control negativo, dado que la proteína represora detiene (" turn off ") la transcripción.

La lactosa, el azúcar de la leche, es hidrolizada por la enzima beta-galactosidasa. Esta enzima es inducible: solo se produce en grandes cantidades cuando la lactosa, el sustrato sobre el cual opera, esta presente.

En cambio, las enzimas para la síntesis del aminoácido triptófano se producen continuamente a menos que el triptófano este presente en el medio de cultivo, se dice en este caso que las enzimas sintetizadoras de triptófano están reprimidas.

REGULACIÓN EXPRESIÓN GÉNICA

Existen algunos procesos metabólicos que son necesarios para el funcionamiento normal de casi todas las células, de manera que existen una serie de necesidades básicas para el mantenimiento normal de una célula.

Los genes que codifican para las enzimas necesarias para el metabolismo básico celular se están expresando continuamente, es decir, se expresan de forma constitutiva o continua.

Los genes constitutivos codifican para sistemas enzimáticos constitutivos, que se necesitan siempre para la actividad normal de la célula.

Frente a los genes constitutivos, nos encontramos con los genes que se expresan solamente en determinadas situaciones y que, por consiguiente, codifican para enzimas que solamente se necesitan en momentos concretos.

A este tipo de genes se les llama genes adaptativos y a las enzimas codificadas por ellos, sistemas enzimáticos adaptativos. Se denominan así pensando en que se expresan cuando la célula se adapta a una determinada situación ambiental.

•El promotor (P): se trata de un elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la ARN polimerasa para comenzar la transcripción. Se encuentra inmediatamente antes de los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la letra P.

•El operador (O): se trata de otro elemento de control que es una región del ADN con una secuencia que es reconocida por la proteína reguladora. El operador se sitúa entre la región promotora y los genes estructurales. Abreviadamente se le designa por la letra O.

•El gen regulador (i): secuencia de ADN que codifica para la proteína reguladora que reconoce la secuencia de la región del operador. El gen regulador está cerca de los genes estructurales del operón pero no está inmediatamente al lado. Abreviadamente se le denomina gen i.

Operón lactosa: ARNm multigénico o policistrónico

EL OPERÓN TRIPTÓFANO

El operón triptófano (operón trp) es un sistema de tipo represible, ya que el aminoácido triptófano (Correpresor) impide la expresión de los genes necesarios para su propia síntesis cuando hay niveles elevados de triptófano.

Sin embargo, en ausencia de triptófano o a niveles muy bajos se transcriben los genes del operón trp.

En el siguiente esquema se indican los elementos del Operón Triptófano

En ausencia de triptófano, o cuando hay muy poco, la proteína reguladora producto del gen trpR no es capaz de unirse al operador de forma que la ARN-polimerasa puede unirse a la región promtora y se transcriben los genes del operón triptófano

Operón triptófano: en ausencia de triptófano

En presencia de triptófano, el triptófano se une a la proteína reguladora o represora cambiando su conformación, de manera que ahora si puede unirse a la región operadora y como consecuencia la ARN-polimerasa no puede unirse a la región promotora y no se transcriben los genes estructurales del operón trp.

Operón triptófano: en presencia de triptófano

Categoría de células en función de su

capacidad proliferativa

Células con especialización estructural extrema, como las células nerviosas o eritrocitos que han perdido la capacidad de dividirse. Una vez diferenciadas, permanecen en este estado hasta su muerte.

Células que normalmente no se dividen, pero que pueden iniciar la síntesis de ADN cuando se enfrentan a un estímulo apropiado (hepatocitos y linfocitos)

Células que normalmente poseen un nivel relativamente alto de actividad mitótica, las células madres (o stem cell)

CELULAS MADRE (Stem cell)

Propiedades:

No está totalmente diferenciada

Se puede dividir sin límites

Cuando se divide, cada célula hija puede permanecer como célula madre o puede iniciar una vía que conduce irreversiblemente hacia la diferenciación terminal.

Obtención:

TEJIDOS ADULTOS

EMBRIONES

The control of gene expression• Each cell in the human contains all the genetic

material for the growth and development of a human• Some of these genes will be need to be expressed all

the time• These are the genes that are involved in of vital

biochemical processes such as respiration• Other genes are not expressed all the time• They are switched on an off at need

Operons

• An operon is a group of genes that are transcribed at the same time.

• They usually control an important biochemical process.

• They are only found in prokaryotes.

Jacob, Monod & Lwoff

The lac Operon

The lac operon consists of three genes each involved in processing the sugar lactose

One of them is the gene for the enzyme β-galactosidase

This enzyme hydrolyses lactose into glucose and galactose

Adapting to the environment

• E. coli can use either glucose, which is a monosaccharide, or lactose, which is a disaccharide

• However, lactose needs to be hydrolysed (digested) first

• So the bacterium prefers to use glucose when it can

La ingnorancia Humana no permanece detrás de la ciencia, crece tan rápido

como esa. Stanislaw Jerzy Lec

TECNOLOGIA DE DNA RECOMBINANTE Giovanni Gonzalez DMV

La manipulación genética de organismos con un propósito predeterminado.

La ingeniería genética busca el conocimiento de cada uno de los genes que conforman el mapa. La disciplina utiliza diferentes métodos para alterar el material genético.

•1970. Arber y Smith. Endonucleasas de restricción

• 1987. Kary Mullis

• Generación de moléculas recombinantes de DNA

•Síntesis en célula huésped de un nuevo producto o modificación de la expresión de un producto previamente presente.

• Introducción a célula Huésped (Transformación)

• Aislamiento de Genes

Enzimas de Restricción

•son enzimas que cortan los enlaces fosfodiester del material genético a partir de una secuencia que reconocen.

Las mismas permiten cortar DNA de hebra doble, donde reconocen secuencias palindrómicas

Tipos de enzimas de restricción

Sistemas tipo I

Una sola enzima (multimérica que posee 3 subunidades) reconoce la secuencia específica de ADN, metila y restringe. Pero la restricción no ocurre en el sitio de reconocimiento, sino que es al azar y en sitios distantes al de reconocimiento.

Sistemas tipo II

Enzimas diferentes realizan la restricción y modificación. La restricción ocurre en el sitio de reconocimiento ó adyacente. Estas enzimas tipo II son las utilizadas en genética molecular puesto que permiten romper el ADN en sitios específicos, y así, recuperar secuencias conocidas

Sistemas tipo III

Es similar al sistema tipo I, utilizan una enzima oligomérica que realiza todas las

actividades enzimáticas, y rompen el DNA 25-27 bp, más allá del sitio de

reconocimiento.

Ejemplos de enzimas de restricción tipo II

Mapa de restricción

ADN ligasas

catalizan la formación de un enlace fosfodiéster entre el 5' de un fosfato y el 3' de un nucleótido. Se usan para unir covalentemente cadenas de ADN.

Ligación intermolecular: entre dos cadenas distintas de ADN

Ligación intramolecular: entre los dos extremos de la misma cadena de ADN, dADNo lugar a un círculo

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