INFORMACIÓN GENÉTICA Y PROTEÍNAS

Bases de la genética molecular

Temario

1. Proteínas como expresión de la información genética

2. El material genético3. Estructura del ADN4. El código genético, lectura y traducción del

lenguaje de los genes5. Continuidad del material genético: Replicación

del ADN6. Biotecnología7. Enzimas

Los genes determinan la expresión de proteínas

Caso del albinismo

Los genes determinan la expresión de proteínasCaso de la

anemia falciforme

Modelos moleculares de

algunas proteínas

Temario

1. Proteínas como expresión de la información genética

2. El material genético3. Estructura del ADN4. El código genético, lectura y traducción del

lenguaje de los genes5. Continuidad del material genético: Replicación

del ADN6. Biotecnología7. Enzimas

Experimento de Frederick Griffith (1928)

Experimento de Oswald T. Avery et al. (1943)

El ADN es el material genético

Experimento de Avery et al. (1943)

Experimento de Hershey y Chase (1952)

Experimento de Alfred Hershey y Martha Chase (1952)

James Watson y Francis Crick

El experimento clave: difracción de rayos X evidencia que ADN es

espiral

Temario

1. Proteínas como expresión de la información genética

2. El material genético3. Estructura del ADN4. El código genético, lectura y traducción del

lenguaje de los genes5. Continuidad del material genético: Replicación

del ADN6. Biotecnología7. Enzimas

Antes de Watson y Crick

Antes de Watson y

Crick

Estructura general del ADN

Modelo del ADN, de Watson y Crick (1953)

El modelo de ADN permite comprender la replicación

Experimentado para conocer el rol del ARN

Temario

1. Proteínas como expresión de la información genética

2. El material genético3. Estructura del ADN4. El código genético, lectura y traducción del

lenguaje de los genes5. Continuidad del material genético: Replicación

del ADN6. Biotecnología7. Enzimas

Dogma central de la genética molecular

Desde el gen a la proteína

Transcripción del ADN

Transcripción del ADN: Iniciación y prolongación

Transcripción del ADN: Prolongación y terminación

El código genético

El código genético descifrado

AUG

UAAUAG

UGA

Por eso es que las proteínas tienen un código...

Pieza clave de la traducción: ARN de transferencia

Pieza clave de la traducción: el ribosoma

Traducción: iniciación

Traducción: prolongación

Traducción: prolongación

Traducción: terminación

Polisomas

Destinos para las proteínas recién traducidas

¿Proteína citoplasmática o para RER?

Modificaciones post-traduccionales

Mutaciones: errores en la lectura

Mutaciones: el caso de la anemia falciforme

Mutaciones: el caso de la anemia falciforme

Temario

1. Proteínas como expresión de la información genética

2. El material genético3. Estructura del ADN4. El código genético, lectura y traducción del

lenguaje de los genes5. Continuidad del material genético: Replicación

del ADN6. Biotecnología7. Enzimas

Dogma central de la genética molecular

Origen del problema de la replicación

Replicación del ADN: 3 hipótesis

Polimerización: 5’3’

ADN unido a ADN polimerasa

Replicación: rol del cebador

Replicación: interacción de muchas proteínas

Replicación: Cada cadena de forma distinta

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1. Proteínas como expresión de la información genética

2. El material genético3. Estructura del ADN4. El código genético, lectura y traducción del

lenguaje de los genes5. Continuidad del material genético: Replicación

del ADN6. Biotecnología7. Enzimas

Bases conceptuales para la ingeniería genética

El código genético es degenerado y prácticamente universal, con un mecanismo de traducción muy similar

Por tanto:

Todas las formas de vida son compatibles con respecto a la información genética.

Este conocimiento hizo la ingeniería genética teóricamente posible

Se puede introducir información genética exógena a cualquier organismo vivo que la va a poder interpretar correctamente

Ámbitos de la biotecnología:

Aislamiento de células vivas, por ejemplo:

•Levaduras utilizadas en la fabricación de pan y bebidas alcohólicas

•Lactobacilos utilizados en la elaboración de quesos y yogurt

Constituye el uso biotecnológico más antiguo de todos: la utilización de fermentos se remonta a 1800 AC.

Obtención de productos metabólicos, por ejemplo:

•Etanol, acetona, ácido cítrico, ácido láctico

•Vitaminas, antibióticos, alcaloides, enzimas, hormonas

Manipulación de enzimas y otras proteínas a nivel génico

La biotecnología de los genes: Ingeniería genética

•Modificación y recombinación dirigida del material genético, fundamentalmente del ADN

•Introducción y multiplicación en células vivas del ADN recombinado

•Objetivo: células intervenidas producen proteínas que naturalmente nunca habrían sintetizado

Enzimas de restricción• Son enzimas de degradación de ácidos nucleicos

(endonucleadas) que cortan el ADN en sitios específicos, normalmente en secuencias palindrómicas

• Fueron descubiertas por Werner Arber en 1967

Enzimas de restricción: forma de uso

Enzimas de restricción: variedad

ADN plasmidial o PlasmidioTrozo de ADN circular que flota libremente en el citoplasma

Contiene genes para proteínas contra antibióticos

Puede traspasarse de una bacteria a otra

Mecanismo utilizado para incorporar un gen de interés a un plásmido

Ejemplo de plásmido

Actualmente existen plásmidos creados artificialmente, en donde se conocen con exactitud los sitios en que cortaran distintas enzimas de restricción (en rosado)

Diversidad de plásmidos

Incorporación de genes mediante

plásmidos

Mecanismo de obtención de insulina mediante técnica de ADN recombinante

Usos del ADN recombinante en medicina

Otros vectoresBacteriófagos: Virus que se multiplica mediante la inyección de ADN a bacterias.

Otros vectores

Cósmidos: Es el ADN del bacteriófago lambda, el que presenta extremos pegajosos (sitios cos) similares a los dejados por enzimas de restricción

Un vector particular: el

plásmido inductor de

agallas (plásmido Ti)

Plantas transgénicas: tabaco con enzima luciferasa

Uso de ADN recombinante en

medicina

Temario

1. Proteínas como expresión de la información genética

2. El material genético3. Estructura del ADN4. El código genético, lectura y traducción del

lenguaje de los genes5. Continuidad del material genético: Replicación

del ADN6. Biotecnología7. Enzimas

Una enzima es una proteína

...de acción catalizadora

...pues disminuye la energía de activación de una reacción

...lo que se puede representar gráficamente

... en reacciones exergónicas y endergónicas

Sitio activo y relación con el sustrato

Inhibición enzimática

Ambientes ideales: pH

Ambientes ideales: temperatura

¿Relevancia de las enzimas?