10/05/2015 1 Los ácidos nucleicos y el ADN como material genético Historia sobre la Naturaleza...
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28/06/22 1 Los ácidos nucleicos y el ADN como material genético Historia sobre la Naturaleza química de los genes
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22/04/231
Los ácidos nucleicos y el ADN como material genético
Historia sobre la Naturaleza química de los genes
22/04/232
¿QUÉ ES UNA BIOMOLÉCULA?¿QUÉ ES UNA BIOMOLÉCULA?
Son sustancias estrechamente relacionadas con los procesos vitales, presentes en todas las células por lo que son indispensables para la vida.
¿CUÁLES SON LAS BIOMOLÉCULAS?¿CUÁLES SON LAS BIOMOLÉCULAS?
Carbohidratos.Lípidos.Proteínas.Ácidos nucleicos.
Los ácidos nucleicos como biomoléculas
22/04/233
¿CUÁL ES LA FUNCIÓN QUE DESEMPEÑAN ?¿CUÁL ES LA FUNCIÓN QUE DESEMPEÑAN ?
Los carbohidratos, lípidos y proteínas, al ser metabolizados producen:
Energía.Regulación de procesos celularesNuevos materiales celulares .
¿QUÉ PASA CON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ?¿QUÉ PASA CON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ?
Nuestro metabolismo no los transforma a energía o a nuevos materiales.
Participan en la transmisión de los caracteres hereditarios y en laSíntesis de proteínas que permiten el control del metabolismo celular.
22/04/234
¿CUÁLES SON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?¿CUÁLES SON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?
Son dos tipos principales de moléculas llamadas:DNA o ácido desoxirribonucleico.RNA o ácido ribonucleico.
¿DÓNDE SE ENCUENTRAN ESTAS MOLÉCULAS ?¿DÓNDE SE ENCUENTRAN ESTAS MOLÉCULAS ?
Se encuentran en el interior de la célula.El DNA se encuentra principalmente en el núcleo celular y una pequeña cantidad en las mitocondrias y los cloroplastos.El RNA se encuentra en el núcleo y en el citoplasma celular. El 80% del RNA se encuentra en los ribosomas
22/04/235
El DNA se encuentra en:
Núcleo celular (fibra de cromatina)
Mitocondrias
La mayor parte del RNA se encuentra en los ribo- somas
DNA
22/04/236
¿QUÉ SUCEDE CON EL MATERIAL GENETICO COMO LA ¿QUÉ SUCEDE CON EL MATERIAL GENETICO COMO LA CROMATINA AL MOMENTO DE LA DIVISIÓN CELULAR?CROMATINA AL MOMENTO DE LA DIVISIÓN CELULAR?
Sufre una serie de enrollamientos y acortamientos transformándose en pequeñas estructuras llamadas cromosomas, las cuales se ven dobles o duplicados.
El DNA queda en el interior de estas estructuras formando unidades llamadas genes.
Nuestra información está almacenada en unos 25.000 a 35.000 genes, de acuerdo a las investigaciones
derivadas del proyecto genoma humano.
Las células humanas presentan 23 pares de cromosomas. Cada cromosoma consiste en dos hebras llamadas cromátidas, las cuales se unen en una región llamada centrómero o cinetocoro.
22/04/237
Cromosomas
Genes
Cinetocoro ocentrómero
Cromátidas
22/04/238
Papel genético del DNAen la transmisión de la herencia
APORTES DE DIFERENTES CIENTIFICOS AL DESCUBRIMIENTO DEL ADN COMO MATERIAL GENETICO
22/04/239
¿CÓMO SE LOGRÓ ESTABLECER LA RELACIÓN DEL DNA ¿CÓMO SE LOGRÓ ESTABLECER LA RELACIÓN DEL DNA CON LA HERENCIA?CON LA HERENCIA?
En 1869 se iniciaron los trabajos que permitieron encontrar “quien” o “que” era el responsable de la herencia.
Para ello se consideraron los siguientes aspectos:
Los cromosomas están relacionados con la herencia.Están formados por proteínas, DNA y RNA.Alguno de estos tres componentes debe ser el responsable de la herencia.Quién resulte responsable, deberá tener la capacidad de duplicarse a si mismo.
22/04/2310
¿QUIÉNES COLABORARON EN ESTA ¿QUIÉNES COLABORARON EN ESTA INVESTIGACIÓN?INVESTIGACIÓN?
Para lograr establecer la relación del DNA con la herencia, fue necesaria la participación de varios investigadores, entre ellos:
Friedrich Miescher.Wilhelm RouxOscar HertwingRobert FeulgenFred Griffith.Avery, McLeod y McCarty.Phoebus Aaron LeveneErwin Chargaff.James Watson y Francis Crick.
22/04/2311
¿QUE APORTÓ FRIEDRICH MIESCHER?¿QUE APORTÓ FRIEDRICH MIESCHER?
En 1869 logró aislar, del núcleo de glóbulos blancos, una sustancia a la que denominó nucleina.
Años más tarde, a esta sustancia se le dio el nombre de ácido nucleico.Aun cuando Miescher no pudo establecer la función de dicha sustancia, en la década de 1880, algunos investigadores la empezaron a relacionar con la herencia.Tuvieron que pasar varios años para que esto fuera un hecho demostrado. Glóbulos blancos
22/04/2312
APORTE DE: APORTE DE:
Wilhelm Roux: En 1880 postuló que la información
genética estaba en los cromosomas.
Oscar Hertwing:En 1884 estableció que la información genética se encontraba en la cromatina que conformaba los cromosomas.
Robert Feulgen:Utilizando un colorante llamado fucsina logra teñir al DNA, observando que esta sustancia se encontraba en todos los núcleos de las células eucarióticas, especialmente en los cromosomas.
22/04/2313
APORTE DE:APORTE DE:
Frederick GriffithEn 1928 trabajó con una bacteria llamada neumococo.Esta bacteria está relacionada con una enfermedad llamada neumonía.Griffith observó que los neumococos eran de dos tipos:
Neumococos lisos, los cuales provocaban la enfermedad (S).Neumococos rugosos, los cuales no provocaban la enfermedad (R).
También observó que los neumococos rugosos se podían convertir en neumococos lisos.
neumococos
22/04/2314
¿CÓMO EXPLICÓ ¿CÓMO EXPLICÓ ESTOESTO GRIFFITH? GRIFFITH?
¿Cómo es posible que un neumococo “R” que no provoca la enfermedad se transforme en uno “S” que si la provoca?Esto lo explicó con ayuda del siguiente experimento:
1) Inyectó neumococos S o capsulados vivos a un grupo de ratones, los ratones murieron a causa de la neumonía; al analizar su sangre encontró neumococos S vivos.
Neumococos S vivos +
22/04/2315
2) Inyectó neumococos Rugosos sin cápsula vivos a un grupo de ratones, los ratones permanecieron sanos; al analizar su sangre encontró neumococos R vivos.
Neumococos R vivos +
3) Inyectó neumococos S o capsulados muertos a un grupo de ratones, los ratones permanecieron sanos; al analizar su sangre encontró neumococos S muertos.
Neumococos S muertos +
22/04/2316
4) Inyectó una mezcla de neumococos R sin cápsula vivos y S encapsulados pero muertos por calor a un grupo de ratones
Neumococos R vivos + S muertos +
5) Los ratones murieron a causa de la neumonía, al analizar su sangre encontró neumococos S vivos. Los neumococos R se convirtieron en S.
Griffith concluye diciendo: Los neumococos “S” muertos transmitieron algún agente a los “R” vivos para transformarlos a “S” vivos. A este agente transformador de las bacterias le dio el nombre de “principio transformador” y no pudo determinar su naturaleza.
22/04/2317
EL APORTE DE GRIFFITH
22/04/2318
Papel genético del DNANuevos aportes científicos
22/04/2319
Frederick Griffith postuló la existencia de un “principio transformador de las bacterias”.El no pudo establecer la naturaleza química de dicho principio transformador; su trabajo lo continuaron tres investigadores:
RETOMANDO A GRIFFITH?RETOMANDO A GRIFFITH?
APORTE DE: APORTE DE:
Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty:En 1944 lograron aislar el principio transformador que había porstulado Griffith.
Encontraron que dicho principio era el DNA.Establecieron que: “el DNA es el material responsable de la transformación genética de las bacterias”
“El DNA es el material de la herencia”
22/04/2320
APORTE DE HERSHEY Y APORTE DE HERSHEY Y CHASE 1952CHASE 1952
Demuestran con su experimento con virus que el ADN viral era el causante de la infección y de la transferencia genética y no las proteínas que conforman la cápside o envoltura viral. Utilizan elementos radiactivos como P y S “marcados”.
“El DNA es el material de la herencia y no las proteínas”
22/04/2321
A raíz del descubrimiento de Avery, McLeod y McCarty, surgen nuevas preguntas con respecto al material hereditario:
¿Cómo es el DNA?¿En que parte tiene la información genética?¿Cómo se organiza esta información?¿A qué se refiere la información que tiene el DNA?¿Cómo se transmite esta información de padres a hijos?
NUEVAS INTERROGANTESNUEVAS INTERROGANTES
Estos cuestionamientos fueron resueltos por otros investiga-dores, entre ellos: Levene, Chargaff, Watson y Crick.
22/04/2322
APORTE DE: APORTE DE:
Phoebus Aaron Levene (1920):Este investigador ruso, estableció que en la composición química del DNA participaban las siguientes sustancias:
Cuatro bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina
Una molécula de azúcar: la desoxirribosa
Un grupo fosfato:
22/04/2323
APORTE DE: APORTE DE:
Erwin Chargaff:Entre 1949-1951, utilizó una nueva técnica para analizar la composición de bases nitrogenadas de diversas fuentes de DNA, logrando concluir lo siguiente:
1. En todo tipo de DNA la cantidad de adenina es igual a la de timina mientras que la cantidad de guanina es igual a la de citosina.
A = T y G = C
Fuentes de DNA: hombre, ternera, oveja, rata, gallina, staphylococcus aureus y levadura
2. El DNA de tejidos diferentes de la misma especie, tiene la misma composición de bases nitrogenadas.
3. La composición de bases en el DNA, varía de una especie a otra.
4. La composición del DNA de una especie no cambia con la edad o nutrición.
22/04/2324
APORTE DE WATSON Y CRICK APORTE DE WATSON Y CRICK
En 1953, Watson y Crick postularon un modelo tridimensional para explicar la estructura del DNA.
“La doble hélice”
Se apoyaron en los trabajos de:Cristalografía de rayos X de Maurice Wilkins y Roslind FranklinLeyes de equivalencias de bases nitrogenadas de Erwin Chargaff.
Otros aportes de Watson y Crick:Establecieron un modelo para explicar la autoduplicación del DNAParticiparon en el desciframiento del código del DNA o código genético.
22/04/2325
“La doble hélice”
WATSON Y CRICK : LOS DESCUBRIDORES DEL MODELO DEL ADN
22/04/2326
Estructura de los ácidos nucleicos:DNA y RNA
NucleótidosPolinucleótidos
22/04/2327
¿CUÁL FUE EL APORTE DE LEVENE ?¿CUÁL FUE EL APORTE DE LEVENE ?
En 1920, Phoebus Aaron Levene, estableció que la unidad básica de la estructura de los ácidos nucleicos era el nucleótido.
¿CÓMO ESTÁ FORMADO UN NUCLEÓTIDO ?¿CÓMO ESTÁ FORMADO UN NUCLEÓTIDO ?
El nucleótido tiene tres componentes:
a) Una base nitrogenada: Derivada de las purinas o de las pirimidinas.
22/04/2328
b) Una molécula de azúcar: Ribosa o desoxirribosa.
c) Un grupo fosfato: Derivado del ácido fosfórico.
22/04/2329
¿CÓMO SE UNEN PARA FORMAR EL NUCLEÓTIDO?¿CÓMO SE UNEN PARA FORMAR EL NUCLEÓTIDO?
Si tomamos a la molécula de azúcar como el punto de referencia, podemos decir lo siguiente:
El grupo fosfato se une al carbono 5 de la molécula de azúcar.
La base nitrogenada se une al carbono 1 de la molécula de azúcar.
22/04/2330
¿CUÁNTOS NUCLEÓTIDOS ESTÁN PRESENTES EN LOS ¿CUÁNTOS NUCLEÓTIDOS ESTÁN PRESENTES EN LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?ÁCIDOS NUCLEICOS?
Los nucleótidos reciben el nombre de la base nitrogenada que aparece en su estructura.Así que tendremos 5 nucleótidos diferentes en los ácidos nucleicos:
Nucleótido de adenina.
Nucleótido de guanina.
Nucleótido de citosina.
Nucleótido de timina.
Nucleótido de uracilo.
22/04/2331
¿QUÉ ES UN POLINUCLEÓTIDO?¿QUÉ ES UN POLINUCLEÓTIDO?
La unión de varios nucleótidos forma un polinucleótido.Esto es característico de los ácidos nucleicos.Los principales polinucleótidos son el DNA y el RNA.
¿CÓMO SE UNEN ENTRE SI LOS NUCLEÓTIDOS?¿CÓMO SE UNEN ENTRE SI LOS NUCLEÓTIDOS?
La unión es en dirección 3’ – 5’.Esto significa que el enlace se inicia en el carbono 3’ de la molécula de azúcar del primer nucleótido y termina en el carbono 5’ de la molécula de azúcar del siguiente nucleótido.
22/04/2332
Con fórmulas Con figuras
22/04/2333
¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL DNA?¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL DNA?
En el DNA, la molécula de azúcar es la desoxirribosa.
Los nucleótidos son: adenina, guanina, citosina y timina.
22/04/2334
¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL RNA?¿QUÉ NUCLEÓTIDOS PARTICIPAN EN EL RNA?
En el RNA, la molécula de azúcar es la ribosa.
Los nucleótidos son: adenina, guanina, citosina y uracilo.
22/04/2335
Estructura de los ácidos nucleicos
Estructura del DNA
Replicación del DNA
22/04/2336
¿QUÉ SE ACEPTABA SOBRE EL DNA?¿QUÉ SE ACEPTABA SOBRE EL DNA?
Para 1952 se aceptaban las siguientes ideas sobre el DNA:
Transporta la información genética.
La información está almacenada a lo largo de las cadenas de polinucleótidos.
La secuencia de nucleótidos determina la informa- ción del DNA.
El nucleótido de adenina se aparea con timina, mientras que el nucleótido de guanina se aparea con citosina.
22/04/2337
¿QUIÉN ESTABLECIÓ LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL DNA?¿QUIÉN ESTABLECIÓ LA ESTRUCTURA QUÍMICA DEL DNA?
Para comprobar todo lo anterior, era necesario conocer la estructura tridimensional del DNA.Esto se logró en 1953 con el trabajo de James Watson y Francis Crick.
James Dewey Watson6-Abril-1928
Francis Harry Crick8-Junio-1916
Estos dos investigadores, utilizaron la técnica de difracción de rayos X para establecer la estructura del DNA, a la que llamaron: “la doble hélice”.Se apoyaron en los trabajos de Erwin Chargaff y el equipo formado por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins.
22/04/2338
¿QUÉ ES LA DOBLE HÉLICE?¿QUÉ ES LA DOBLE HÉLICE?
De acuerdo con Watson y Crick, la estructura del DNA tiene las siguientes características:
Es una doble cadena de polinucleótidos; las cadenas son antiparalelas; el extremo 5’ de una de las cadenas se enfrenta al 3’ de la otra cadena
El nucleótido de adenina se une al de timina a través de dos puentes de hidrógeno.
El nucleótido de guanina se une al de citosina a tra-vés de tres puentes de hidrógeno.Las bases nitrogenadas se unen por enlace covalente al azúcar.El grupo fosfato se enlaza a los azúcares adyacentes por medio de enlace fosfodiéster.
22/04/2339
Con fórmulas Con figuras
22/04/2340
La cadena es helicoidal, semejante a una escalera de caracol.
OTRAS CARACTERÍSTICAS SONOTRAS CARACTERÍSTICAS SON
1 nm = 10 –9 m.
La Doble Hélice
La hélice tiene un diámetro de 2.0 nm; se forma una vuelta cada 3.4 nm.
Cada vuelta tiene diez nucleótidos; la distancia entre cada nucleótido es de 0.34 nm.
22/04/2341
RREEPPLLIICCAACCIIÓÓNN DDEELL
DDNNAA
RREEPPLLIICCAACCIIÓÓNN DDEELL
DDNNAA
¿DÓNDE SE ALMACENA LA INFORMACIÓN EN EL DNA? ¿DÓNDE SE ALMACENA LA INFORMACIÓN EN EL DNA?
La información genética se encuentra almacenada en la secuencia de nucleótidos.
Esta información debe permanecer inalterada todas las veces que la célula se reproduzca o divida.La información debe pasar tal cual a la descendencia.
¿CÓMO SE LOGRA LO ANTERIOR? ¿CÓMO SE LOGRA LO ANTERIOR?
De acuerdo con Watson y Crick, el DNA forma réplicas de si mismo.Para explicar la forma en que el DNA se duplica, propusieron el siguiente mecanismo:
22/04/2342
¿CÓMO EXPLICAN LA REPLICACIÓN DEL DNA? ¿CÓMO EXPLICAN LA REPLICACIÓN DEL DNA?
1. Por acción enzimática se rompen los puentes de hidrógeno.
2. La doble cadena se abre a manera de una horquilla, quedando las bases nitrogenadas expuestas al medio celular.
3. Las bases expuestas se aparean con los nucleótidos complementarios que se encuentran libres en el medio celular.
4. Al finalizar el proceso se observan dos moléculas de DNA idénticas.
22/04/2343
Clic para continuar duplicación
22/04/2344
Cultivaron E. coli en un medio con nitrógeno pesado (N15) en vez de nitrógeno normal (N14) y compararon la densidad de los ADN aparecidos en sucesivas generaciones con controles. El ADN aparecido en la F1 tiene una densidad intermedia, entre la correspondiente a ADN pesado y ADN ligero. En la F2 aparece una banda correspondiente a ADN ligero y otra intermedia; y en la F3, una intermedia y otra ligera.
22/04/2345
La replicación del DNA es semiconservativa, ya que en cada cadena existe una sección nueva y otra vieja.
22/04/2346
La duplicación semi conservativa del ADN
22/04/2347
En la replicación del DNA participan varias enzimas, esta duplicación se manifiesta en una cadena en forma contínua y en la otra en forma discontínua ( fragmentos de Okasaky.
22/04/2348
22/04/2349
Replicación : es el proceso que permite la formación de nuevas copias de la información genética a partir de una molécula patrón. Cada copia de ADN es idéntica a la otra en cantidad y calidad de información genética.
La replicación requiere de la separación de las 2 cadenas de la doble hélice, esto se logra a través de una Girasa ( o Topoisomerasa, la cual rompe el giro de la hélice) y la enzima ADN helicasa (que rompe la unión de las bases complementarias). Se forma la horquilla de replicación.
Después actúan las proteínas desestabilizadoras de la hélice (estiran la hebra y evitan que se vuelvan a unir las bases complementarias).
22/04/2350
Cada cadena de polinucleótidos sirve de molde para la síntesis de una nueva molécula de ADN. La replicación sigue la regla del apareamiento de bases.
El ADN es sintetizado por enzimas denominadas ADN polimerasa ( siempre une el nucleótido en el C3´) que son necesarias no solo para la replicación del ADN, sino que también para su reparación.
Esta ADN polimerasa sintetizan ADN sólo en el sentido 5' a 3', lo cual crea un problema porque las 2 cadenas del ADN son antiparalelas.
Aquella hebra que se enfrenta a la ADN polimerasa con un extremo 3¨ libre, sintetiza una larga cadena complementaria continua en la dirección 5' a 3' (se le llama hebra conductora o lider).
22/04/23Adán Valenzuela Olaje - Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora51
La otra cadena o hebra que se denomina retardada, la replicación se efectúa de manera discontinua, sintetizándose cortos fragmentos de ADN, (siempre en dirección 5' a 3') que después son unidos por una ADN ligasa.
Para que la ADN polimerasa actúe en la hebra retardada se requieren Fragmentos de Okasaki o ARN cebador.
Okasaki fue quien descubrió estos segmentos cortos de ADN (fragmentos de Okasaki) y como era que se sintetizaban.
El ARN cebador es fabricado por una enzima llamada primasa y posteriormente degradado por una ribonucleasa.
22/04/2352
Este ARN cebador posteriormente es retirado por una Endonucleasa, el espacio es llenado por una ADN polimerasa que adiciona los nucleótidos de ADN y terminan de unirse por una ADN ligasa.
22/04/2353
Estructura y función del RNA
Tipos de ARNARN mensajero
ARN de transferenciaARN ribosómico
22/04/2354
Es un polinucleótido formado por una sola cadena de nucleótidos.
¿QUÉ ES EL RNA?¿QUÉ ES EL RNA?
¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNA?¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNA?
Participa en la síntesis de proteínasHace posible la expresión del DNA en términos de proteínas.
Adenina Guanina Citosina Uracilo
La molécula de azúcar es la ribosa
Las bases nitrogenadasque intervienen en su estructura son:
22/04/2355
Son varios los RNA que se encuentran en el interior de de la célula, siendo los más conocidos:
¿CUÁNTOS TIPOS DE RNA SE CONOCEN?¿CUÁNTOS TIPOS DE RNA SE CONOCEN?
RNAm o RNA mensajero
RNAr o RNA ribosomal
RNAt o RNA de transferencia
22/04/2356
El término mensajero fue acuñado por Francois Jacob y Jacques Monod en 1960.
¿CÓMO ES EL RNAm?¿CÓMO ES EL RNAm?
Sol Spiegelman demostró que el RNAm es una copia del DNA, en un código de bases complementarias.
Se sintetiza en el interior del núcleo a partir de la cadena 3’ – 5’ del DNA.
22/04/2357
Copia el mensaje del DNA y lo lleva desde el núcleo hasta el lugar de la síntesis de proteínas, los ribosomas.
¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNAm?¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNAm?
22/04/2358
El RNA ribosomal se sintetiza en el nucleolo y constituye el 80% del RNA celular.
¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNAr?¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNAr?
Subunidad grandeo 60S
RNAr 28S = 5400 nucleótidos RNAr 5.8S= 158 nucleótidosRNAr 5S = 120 nucleótidos
Subunidad pequeñao 40S
RNAr 18S = 2100 nucleótidos
Es importante porque forma parte de la estructura del ribosoma y participa en la formación del enlace peptídico.
22/04/2359
El RNA de transferencia se sintetiza en el núcleo celular.
¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNA¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DEL RNAtt??
Son pequeños ya que tienen unos 70-80 nucleótidos.
Parece una hoja de trébol con cuatro zonas de doble hélice.
Su función es llevar a los amino-ácidos desde el citoplasma hasta el interior del ribosoma, durante la síntesis de proteínas (ver imagen).
En una de las asas tiene un triplete llamado anticodón, el cual le permite reconocer el sitio donde deberá pegar al aminoácido.
22/04/2360
En uno de los extremos del RNAt se encuentra un triplete que siempre es CCA, leído en dirección 5’-3’.
Es el lugar donde se fija el aminoácido para después trasladarlo al interior del ribosoma.
Existe al menos un RNAt por cada tipo de amino- ácido, por lo tanto, debe- mos esperar mínimo unos 20 RNAt diferentes.
22/04/2361
22/04/2362
El código Genético
Aportes deGarrod
Beadle y TatumY otros científicos
Tabla del código genético
22/04/2363
Es un conjunto de símbolos que nos permiten traducir información de una forma a otra.
¿QUÉ ES UN CÓDIGO?¿QUÉ ES UN CÓDIGO?
Ejemplos de códigos: la clave Morse usada en telegrafía, nuestro alfabeto, el lenguaje de los silentes.
A nivel biológico tenemos el código genético, el cual permite transmitir información genética de una generación a otra.
Para explicar de que manera está estructurado el código genético, revisaremos los trabajos de:
Archivald Garrod.Beadle y Tatum.George Gamow
Severo Ochoa.Marshall Nirenberg.
22/04/2364
En 1902, este médico estableció que ciertas enferme-dades, como la alcaptonuria, se debían a la incapacidad del organismo para efectuar ciertos procesos químicos.
¿CUÁL FUE LA APORTE DE ARCHIVALD GARROD?¿CUÁL FUE LA APORTE DE ARCHIVALD GARROD?
El concluye que esta enfermedad:
Es de naturaleza hereditaria ySe caracteriza por la deficiencia de una enzima.
Fenilalanina tirosina p-hidroxifenilpiruvato
homgentisato 4-maleilacetoacetatox4-fumarilacetoacetato Fumarato + acetoacetato
La ruta metabólica se interrumpe (X) debido a la inca-pacidad genética para producir la enzima homogen- tisato oxidasa.
22/04/2365
La relación entre deficiencia enzimática y herencia, le hizo comprender que existía una estrecha relación entre los genes y las enzimas.
¿A QUÉ SE REFIERE LA INFORMACIÓN DEL DNA?¿A QUÉ SE REFIERE LA INFORMACIÓN DEL DNA?
Entre 1939 y 1941, George Beadle y Edward Tatum postularon la teoría “un gen – una enzima”.
De acuerdo a esta teoría, la información que se encuentra dentro de un gen, se refiere exclusivamente a la síntesis de proteínas.
Desde esta época, ya se empezaba a relacionar a los genes con la producción de proteínas.
22/04/2366
Un mensaje en el DNA = un gene = una proteína
Cada mensaje en el DNA dice: “fabrique este tipo especial de proteína”
“un gen es una región del genoma que dirige la síntesis de una enzima”
22/04/2367
George Gamow (1954) suponía lo siguiente:
¿CÓMO ESTÁ ORGANIZADO EL MENSAJE EN EL DNA?¿CÓMO ESTÁ ORGANIZADO EL MENSAJE EN EL DNA?
La información del DNA debe estar codificada en la secuen cia de nucleótidos.La secuencia de nucleótidos debe indicar la secuencia de aminoácidos dentro de la proteína.
El código del DNA está organizado por tripletes de nucleótidos: TGA, CAC, etc.Cada triplete en el DNA es una orden para pegar un aminoácido en la proteína.
22/04/2368
¿CUÁL FUE EL APORTE DE SOL SPIEGELMAN?¿CUÁL FUE EL APORTE DE SOL SPIEGELMAN?
La propuesta de Gamow se complementó con el trabajo de Spiegelman, quien estableció que:
El DNA se expresa a través del RNAm.El RNAm, copia el mensaje del DNA y lo lleva hasta el citoplasma.
A.A. 1
A.A. 2
PROTEÍNA
22/04/2369
A raíz del descubrimiento de Spiegelman, se empezaron a utilizar las letras del RNA, Ejemplo: AAA, AAC, AAG, AAU.
¿POR QUÉ UN CÓDIGO DE TRIPLETES?¿POR QUÉ UN CÓDIGO DE TRIPLETES?
El código del DNA tiene 4 letra: A, G, C y T.
El código del RNAm también tiene 4 letras: A, G, C y U.
Con estas cuatro letras se tienen que especificar los 20 aminoácidos diferentes que están en las proteínas.
Un código de 2 letras solo nos permitiría especificar 16 aminoácidos ya que 42=16; nos faltarían cuatro códigos.
Un código de 3 letras nos permite especificar sobrada-mente a los 20 aminoácidos ya que 43=64.
¿Este modelo de código es aplicable al DNA?
22/04/2370
¿CÓMO LOGRARON DESCIFRAR EL CÓDIGO DEL DNA?¿CÓMO LOGRARON DESCIFRAR EL CÓDIGO DEL DNA?
En 1955, Severo Ochoa logró aislar una enzima llamada polinucleótido fosforilasa.
nucleótidos + polinucleótido fosforilasa = RNAm sintético
Con ella pudo producir RNAm sintéticos, sin necesidad de copiar un DNA; entre ellos varios homopolímeros como el RNA poli-U.
Este homopolímero, el poli-U jugó un papel importante en el desciframiento del código del DNA.
22/04/2371
RNAm + Extracto celular (ribosomas y enzimas) = proteínas
En esa época, Marshall Nirenberg y Heinrich Matthaei habían observado que al colocar RNAm natural en extractos celulares, se obtenían proteínas.
Posteriormente hicieron el experimento utilizando un RNAm obtenido de otra fuente; un RNAm extraño.
22/04/2372
Observaron que no importaba la procedencia del RNAm para inducir la formación de proteínas.
Viendo lo anterior, pensaron que si el extracto celular podía producir proteínas a partir de un “RNAm extraño”, también lo podría hacer a partir de un RNAm sintético.Utilizando la técnica ideada por Severo Ochoa, fabrica-ron un homopolímero de uracilo o RNA poli-U.
22/04/2373
Este RNA sintético lo adicionaron al extracto celular que contenía lo necesario para la síntesis de proteínas.
El resultado fue la producción de un polipéptido formado exclusivamente por el aminoácido fenilalanina.
Conclusión:
El triplete UUU codifica para el aminoácido fenilalanina
El mensaje dictado en el RNAm fue: uracilo..uracilo..uracilo..La respuesta fue una proteína que decía: fenilalanina...fenilalanina...
22/04/2374
El trabajo de Nirenberg y Matthaei nos lleva a concluir que:
La información del DNA se almacena en la secuencia de nucleótidos.Utiliza un código de tripletes o codones.La información del DNA se refiere a la síntesis de proteínas.
Trabajos posteriores permitieron descifrar la totalidad del código genético, surgiendo así una tabla donde se relacionan tripletes y aminoácidos:
La tabla del código genético
22/04/2375
22/04/2376
¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO?¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO?
Es universal (con algunas excepciones) ya que es aplicable a todos los organismos.
Es un código de tripletes no traslapados. (un nucleótido solamente forma parte de un triplete)
•
Es un código degenerado porque un aminoácido puede ser codificado por más de un triplete.
Es unidireccional, se lee en dirección 5’ a 3’.
22/04/2377
Síntesis de proteínasSíntesis de proteínas
Introducción y
mapa de conceptos
22/04/2378
El término proteína se deriva de proteios, que significa de primer orden.
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
Una de las funciones más importantes de las proteínas, es la de actuar como catalizadores biológicos.A estos se les conoce con el nombre de enzimas.
Las proteínas realizan una gran variedad de funciones dentro del organismo, entre ellas:– Transporte de átomos o grupos de átomos.– Participan en la formación de estructuras.– Unen estructuras.– Proporcionan inmunidad contra las enfermedades.– Actúan como venenos, etc.
22/04/2379
Las enzimas “catalizan la totalidad de reacciones químicas que ocurren en la célula” o en nuestro organismo.
¿POR QUÉ HABLAR DE SÍNTESIS DE PROTEÍNAS?¿POR QUÉ HABLAR DE SÍNTESIS DE PROTEÍNAS?
Porque la información que contiene el DNA se refiere exclusivamente a la síntesis de proteínas.
Si una enzima no está presente o tiene defectos, la reacción no ocurre, o bien, ocurre muy lentamente.Esto puede causar trastornos serios a la célula y consecuentemente, al organismo en general.
Si el DNA tiene errores, las proteínas serán defectuosas o no se producirán y eso repercutirá en la salud del individuo.
22/04/2380
SÍNTESIS DE PROTEÍNASSÍNTESIS DE PROTEÍNAS
DNA RNAm Ribosomas RNAt Aminoácidos Enzimas
Intervienen
Transcripción Traducción
Sus etapas son
Núcleo
Ocurre en el
Copiar el mensaje del DNA a una cadena de RNAm.La cadena del RNAm es anti- paralela al DNA molde.
Consiste en
Ver ejemplo
Citoplasma
Sintetizar una proteína si-guiendo las instrucciones del RNAm
Inicio
Tiene 3 fases
Crecimiento Terminación
22/04/2381
TT
RR
AA
NN
SS
CC
RR
II
PP
CC
II
ÓÓ
NN
DNAATG GTC TTC TGG TGATAC CAG AAG ACC ACT
Cadena codificadora o hebracon sentido
5’ 3’
5’3’Cadena templada o hebramolde
AUG GUC UUC UGG UGA
5’ 3’
RNAm
La cadena del DNA que se transcribe es la hebra molde y lo hace a través de un código de bases complementarias.
Transcripción
22/04/2382
TT
RR
AA
DD
UU
CC
CC
II
ÓÓ
N N
Inicio
Las dos subunidades del ribosoma están separadas.El RNAm se ubica sobre la subunidad pequeña (40S).El RNAt iniciador lleva al aminoácido formil metionina y lo
ubica en el sitio que le corresponde de acuerdo al mensaje.La unión de la subunidad pequeña, el mensajero y el RNAt
iniciador forman el complejo de iniciación.Posteriormente las dos subunidades se acoplan.
22/04/2383
TT
RR
AA
DD
UU
CC
CC
II
ÓÓ
N N
22/04/2384
El ribosoma inicia la lectura de tripletes.El RNAt lleva a los aminoácidos al interior del
ribosoma y los ubica en la posición correcta de acuerdo al orden que dicta el RNAm.
Se forma el enlace peptídico entre los aminoácidos vecinos.
El ribosoma se corre un espacio para leer el siguiente triplete y se libera uno de los RNAt; el RNAt que
llega a la cadena se corre al sitio P.Los pasos se repiten hasta traducir todo el mensaje.
22/04/2385
TT
RR
AA
DD
UU
CC
CC
II
ÓÓ
N N
Terminación
El ribosoma reconoce uno de los tripletes sin sentido: UAA, UAG o UGA.
Esto indica que la síntesis ha concluido; ningún RNAt se acopla al triplete sin sentido.
Las subunidades del ribosoma se separan y la proteína y el RNAm quedan libres.
22/04/2386
MutacionesMutaciones
Introducción y
mapa de conceptos
22/04/2387
Cualquier cambio en el material genético traerá consecuencias en los individuos.En algunos casos los efectos son visibles, mientras que en otros pasan inadvertidos.Estos cambios pueden ser:
Espontáneos.Inducidos por factores físicos o químicos.Provocados por manejo genético.
Cuando los cambios afectan a los genes, reciben el nombre de mutaciones. Si el cambio afecta la estructura o número de cromosomas, se denomina aberración cromosómica.En esta presentación revisaremos únicamente los cambios a nivel de genes, por su relación con la síntesis de proteínas.
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
22/04/2388
¿QUÉ SUCEDE SI SE ALTERA LA ESTRUCTURA DE UN GEN?¿QUÉ SUCEDE SI SE ALTERA LA ESTRUCTURA DE UN GEN?
La información que lleva cada gen se refiere a la síntesis de una proteína específica.
Esta proteína está relacionada con alguna función metabólica dentro del organismo.
Si un gen se altera, la proteína que este especifica también presentará alteraciones.
Este cambio afectará la estructura y función de la proteína y el proceso metabólico asociada a ella puede no ocurrir, o bien, ocurrir lentamente.
Los cambios en los genes pueden ocasionar problemas en el individuo o en la especie.
22/04/2389
MUTACIONESMUTACIONES
Cambios en la estructura de los genes
Caracterizadas por
Adición, pérdida o sustitución de una base nitrogenada dentro de un gen
Tales como Por sustitución de una base
De construcciónrecorrida
Son de dos tipos
Y
Son
Del mismo sentido: La estructura de la proteína no se altera
De sentido equivocado: Al cam-biar una base nitrogenada en el gen, en la proteína se pega un aminoácido diferente
Sin sentido: Al sustituir una de las bases, surge un triplete sin sentido y corta el mensaje
Agentes mutagénicos
Provocada por
Alteran la estructura de las bases Rompen las cadenas del DNA
Los cuales
Luz ultravioleta, rayos X Ácido nitroso, hidroxilamina 5-bromouracilo, 2-aminopurina
Ejemplos
Se adicionan o se pierden una o más bases nitrogenadas, por lo que el mensaje se recorre y se lee fuera de fase
En esta
Ejemplos Polidactília Fenilcetonuria Talasemia
22/04/2390
DNA normal sin mutaciones
...TAC TCA AAC ACG ATA...
...AUG AGU UUG UGC UAU...
DNA
RNAm
Transcripción
Traducción
Proteína Met Ser Leu Cis Tir
Mutación del mismo sentido
...TAC TCA GAC ACG ATA...
...AUG AGU CUG UGC UAU...
DNA
RNAm
Proteína Met Ser Leu Cis Tir
Mutación de sentido equivocado
...TAC TCA AGC ACG ATA...
...AUG AGU UCG UGC UAU...
DNA
RNAm
Proteína Met Ser Ser Cis Tir
Mutación sin sentido
...TAC TCA ATC ACG ATA...
...AUG AGU UAG UGC UAU...
DNA
RNAm
Proteína Met Ser STOP x x
Transición
Cambio de una purina por otra purina
Transición
Transversión
Cambio de una purina por una pirimidina
22/04/2391
DNA normal sin mutaciones
...TAC TCA AAC ACG ATA...
...AUG AGU UUG UGC UAU...
DNA
RNAm
Transcripción
Traducción
Proteína Met Ser Leu Cis Tir
Mutación por construcción recorrida
...TAC TCA AAC AAA ACG ATA...
...AUG AGU UUG UUU UGC UAU...
DNA
RNAm
Proteína Met Ser Leu Fen Cis Tir
Se incertó un triplete de adeninas
