Conceptos de Biología Molecular

GLOSARIO BIOLOGÍA MOLECULAR- Ver glosario del curso

CFG: El Desafío de la Biotecnología en la Agricultura

Cristian Aranedacraraned@uchile.cl

A

A

A

a

A

a

A

a a

a¼ ¼½

mutación (introduce codon de stop) que produce una proteina corta

PROTEINA PROTEINA PROTEINA

E L E C T R O F O R E S I S D E P R O T E I N A S

BASE MOLECULAR DE BASE MOLECULAR DE LALA

GENETICA MENDELIANAGENETICA MENDELIANA

Genealogía para un gen autosomal recesivo

CRONOLOGIA DEL DNA

1953 James Watson y Francis Crick Proponen modelo para la estructura tridimensional del DNA.

1928 Fred Griffith descubre el “Principio Transformante”.

1943 O.T. Avery, C.M. MacLeod y M. McCarty Identifican el Principio Transformante como DNA.

1952 A. Hershey y Martha Chase Utilizando bacteriófagos corroboran que el ADN es el material hereditario.

1869 Friedrich Miescher descubre los ácidos nucleicos, “Nucleinas”.

Alfred Hershey y Martha Shase (1952)

Premio Nobel 1969

ADNasa

Agitación

violenta

Progenie de virus T2

P32 radioactividad dentro de la bacteria

Virus T2

S35

P32

Radioactividad S35 fuera de las bacterias

Centrifugación

El ADN es el material genético El ADN es el material genético !!!!!!

1927-2003 1908-1988

Rosalind Elsie Franklin

United Kingdom

King’s College, London

United Kingdom

b. 1920 d. 1958 - 2004 - 2004

1953

NUCLEÓTIDO

ESTRUCTURA DE LA MOLECULA DE ADN

BASES

Purinas

Pirimidinas

Guanina Adenina

TiminaCitosina

Las bases se aparean siempre igual, G-C con 3 enlaces hidrógeno y T-A con 2

Par G-C

Par T-A

Video 1

Enlace fosfo di-ester

Terminal 5’

Terminal 3’

© Roche Genetics Inc. Educational CD.

A+T Especie A G C T A / T G / C G+C

HOMBRE 30,9 19,9 19,8 29,4 1,05 1,0 1,52

OVEJA 29,3 21,4 21,0 28,3 1,03 1,02 1,36

GALLINA 28,8 20,5 21,5 29,2 1,02 0,95 1,38

TRIGO 27,3 22,7 22,8 27,1 1,01 1,00 1,19

E. coli 24,7 26,0 25,7 23,6 1,04 1,01 0,93

Fago T-7 26,0 24,1 18,5 32,7 0,80 1,30 1,08

- 174 24,6 24,1 18,5 32,7 0,75 1,30 1,34

CONTENIDO DE BASES EN EL ADN DE DISTINTAS CONTENIDO DE BASES EN EL ADN DE DISTINTAS ESPECIESESPECIES

Regla de Chargaff: Regla de Chargaff:

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

AAT T

GGC C

aprox aprox 11 aprox aprox 11

Estructura molecular de la doble cadena de ADN

© Genética Humana, A.J. Solari

EXTRACCION DE EXTRACCION DE ADNADN

Las dos cadenas de la doble hélice pueden denaturarse con temperatura, separando sus cadenas.

Un enfriamiento produce un apareamiento de acuerdo a la complementaridad de sus bases

Calor

Enfriamiento lento

Kb KbKb

Kb

VISUALIZACION DE SECUENCIAS UNICAS y REPETIDAS DEL ADN

Autorradiografía (Fingerprint) de secuencias genómicas: (a) Locus único monomórfico (b) Locus minisatélite polimórfico (c) uno o mas loci minisatélites polimórficos (d) Secuencia satélite altamente repetidas. A. Hoelzel. 1992. Molecular Genetic Analisys of Population, A practical Approach.

DOGMA CENTRAL BIOLOGIA MOLECULARDOGMA CENTRAL BIOLOGIA MOLECULAR

ADNADN

ARNARN ProteínasProteínas1

1. ARN replicasa en virus ARN (TMV, polio)

2

2. Transcriptasa reversa (INVERTASA) en virus ARN

3

3. Sólo in vitro

ARNARNTranscripción ProteínasProteínas

TraducciónADNADN

Réplicación

Orininal 1ra generación 2da generación

N15N14 + N15 N14+ N15

N14

REPLICA SEMI CONSERVADORA DEL ADNREPLICA SEMI CONSERVADORA DEL ADN

Meselson y Stahl (1958)Meselson y Stahl (1958)

Réplica en medio con N15 muchas generaciones Transferencia a medio con N14 :

© Roche Genetics Inc. Educational CD.

3’

3’

3’

3’

5’

5’

5’

5’

EL TENEDOR DE RÉPLICAEL TENEDOR DE RÉPLICAARN pol (PRIMASA)

GIRASA

Rep helicasa + PRIMASA

PRIMOSOMA

SSB

SSB

1. Proteína separadora de hélice (REP - Helicasa)

2. PRIMASA (ARN pol)

3. Prot. desestabilizadora de hélice. . (SSB Single Strand Binding protein)

4. GIRASA (Topoisomerasa) (Tipo I y II)

5. ADN pol III (holoenzima) 5’ 3’ (polimarasa) . 3’ 5’ (exonucleasa)

6. ADN pol I 5’ 3’ (polimarasa) . 5’ 3’ (exonucleasa)

7. ADN ligasa Video 2 y 3

EUCARIONTES: Estructura del GEN y transcripción

“SECUENCIAS DE CONSENSO”

REGIÓN PROMOTORAREGIÓN PROMOTORA TRANSCRIPCIÓN

Eucariontes Gen ARNr

PROMOTOR

18s 28s 5,8s

5’

TranscripciónE.coli box -35 box -10

3’ TTGACa

AACTCt

TATAAT

ATATTA+1

ATTCTTT

-40 -30 -20 -10 +1

ATTCTTT

ATTCTTTT

TATTGTATTG

TTTTGG

Ratón :Rata : Humano:

TACTGACACTACTGACAC

TACTGACAC

+1

3’ 5’- 103 - 25 CAAT CAAT CAAT TATA

- 40Eucariontes -Globina

5’3’

ARN polimerasa

3’

5’ PPPARNm

Burbuja de TranscripciónTRANSCRIPCIÓN

ADN ARN A U (UTP) T A (ATP) G C (CTP) C G (GTP)

Eucariontes

© Roche Genetics Inc. Educational CD.

1 2 3 4 5 6 7

L A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 F 6 G 7

GEN DE LA OVOALBÚMINA

ARNhn

ARNm maduro

INTRONES: A, B,… G EXONES: 1, 2, … 7

CAPERUZA (7- metilguanosina) Poli A (post-transcripción)

(7.700 bases)

(1.872 bases)

AG GU AG GU

exon 1 intron exon 2

GU AG

exon 1 exon 2

ARNm

ARNhn

5’

5’ 3’

3’

Video 4

sitio del aa

extremo aceptor

sitio del aa

extremo aceptor

anticodon

ESTRUCTURA DEL ARNtESTRUCTURA DEL ARNt

BIDIMENSIONALBIDIMENSIONALTRIDIMENSIONALTRIDIMENSIONAL

TRADUCCIÓN : TRADUCCIÓN : (Síntesis de proteínas)

U C A GU UUU Phe

UUCUUA LeuUUG

UCUUCC SerUCAUCG

UAU TyrUACUAA StopUAG Stop

UGU CysUGCUGA StopUGG Trp

UCAG

C CUUCUC LeuCUACUG

CCUCCC ProCCACCG

CAU HisCACCAA GlnCAG

CGUCGC ArgCGACGG

UCAG

A AUUAUC IleAUAAUG Met

ACUACC ThrACAACG

AAU AsnAACAAA LysAAG

AGU SerAGCAGA ArgAGG

UCAG

G GUU ValGUCGUAGUG

GCUGCC AlaGCAGCG

GAU AspGACGAA GluGAG

GGUGGC GlyGGAGGG

UCAG

EL CODIGO GENÉTICO

*UAG codifica pirrolisina en Methanosarcina

**

*UGA codifica selenocisteína en varias proteínas

EL CÓDIGO GENÉTICO

TRES BASES CODIFICAN PARA UN AMINOÁCIDO EL CÓDIGO NO TIENE PUNTUACIÓN EL CÓDIGO NO ES AMBIGUO EL CÓDIGO ES DEGENERADO EL CÓDIGO ES UNIVERSAL EL CÓDIGO GENÉTICO ES COLINEAR

Excepciones a la Universalidad de Código Genético:

codón nuclear mitocondriaDrosophila UGA Stop Try

AGA Arg SerMamíferos AGA(G) Arg Pare

AUA Iso MetProtozoos UAA(G) Stop Glu

ESTRUCTURA DE LOS ESTRUCTURA DE LOS RIBOSOMASRIBOSOMAS

Ribosoma 70sRibosoma 80s

Subunidad 30s

Subunidad 50s34 proteínas

ARNr 16s, 23s y 5,8s

© Cogito Lerning Medis Inc

Subunidad 60s50 proteínas

Subunidad 40s33 proteínas

ARNr 18s, 28s, 5.8s y 5s

PROCARIONTES EUCARIONTES

21 proteínas

sitio “P” sitio “A”

ARNm

aa-ARNt entra al sitio A

Se forma enlace peptídico (peptidil transferasa) y traslado a sitio P (traslocasa)

aa-ARNt entra al sitio A

La cadena crece

TRADUCCIONTRADUCCION

© Cogito Lerning Medis Inc

CODONES SIN SENTIDO: UAG ambar RF-1STOP o PARE UAA ocre RF-3

UGA opalo RF-2

TERMINACIÓN TERMINACIÓN de la de la

TraducciónTraducción

FACTOR DE LIBERACIÓN 1

Video 5

Doble hélice de ADN

ESTRUCTURA DE LOS ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMASCROMOSOMAS

Nucleosomas constituídos por ADN enrrollado en proteínas histónicas

Micrografía Electrónica de transmisión v cromatina extendida (núcleosomas)

© Cogito Lerning Medis Inc

Estructura de la cromatina condensada

Zona extendida del cromosoma (modelo de loop)

ESTRUCTURA DE LOS ESTRUCTURA DE LOS CROMOSOMASCROMOSOMAS

Vista en microscopio electrónico de la enorme cantidad de ADN en cromosoma humano, que ha sido interrumpido para que libere el ADN

empaquetado.

Micrografía Electrónica de Barrido de un Cromosoma Metafásico

Video 6 y 7