Niveles de organización del material genético

¿Qué relación existe entre: Gene ADN – Cromatina – Cromosoma?

ACIDOS NUCLEICOS Y PROTEÍNAS

La información para construir todas las proteínas que conforman tu organismo y las de todos los seres vivos, se encuentra codificada en los ácidos nucleicos.

Esta información contenida en los ácidos nucleicos es transcrita y luego traducida a las proteínas.

Son las proteínas las moléculas que finalmente ejecutarán las "instrucciones" codificadas en los ácidos nucleicos

¿QUÉ SON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?

• Así como las proteínas están formadas por cadenas largas de aminoácidos, los ácidos nucleicos están formados por cadenas largas de nucleótidos.

• Son polímeros de nucleótidos.

¿QUÉ ES UN NUCLEÓTIDO?

o Es una molécula compleja .o Está formado por tres subunidades:• un grupo fosfato• un azúcar de cinco carbonos y• una base nitrogenada.

¿CÓMO SE FORMA UN NUCLEÓTIDO?

PENTOSAS

Son monosacáridos de 5 carbonos: La segunda tiene un átomo menos de oxígeno.

¿QUÉ SON LAS BASES NITROGENADAS?

COMPUESTOS ORGÁNICOS FORMADOS POR CARBONO, OXÍGENO Y NITRÓGENO.

GRUPO FOSFATO

MOLÉCULA INORGÁNICA.

¿QUÉ TIPOS DE BASES CONFORMAN LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?

• La adenina, la guanina y la citosina se encuentran tanto en el DNA como en el RNA, mientras que la timina se encuentra sólo en el DNA y el uracilo sólo en el RNA.

¿QUÉ TIPOS DE NUCLEÓTIDOS FORMAN EL ADN?

¿CÓMO SE FORMA UN POLÍMERO DE NUCLEÓTIDOS?

¿CÓMO SE FORMA CADA UNO DE LOS POLÍMEROS?

Watson & Crick. 1953Watson & Crick. 1953

Rosalind FranklinRosalind Franklin

GRANDES PENSADORES: GRANDES IDEAS

MODELO MOLÉCULA ADN WATSON - CRIK

¿Qué puedes interpretar?

¿Cómo está formado?• Si se tomase una escalera y se la torciera

para formar una hélice, manteniendo los peldaños perpendiculares, se tendría un modelo grosero de la molécula de DNA.

• Los dos lados de la escalera están constituidos por moléculas de azúcar y fosfato alternadas.

• Los peldaños perpendiculares de la escalera están formados por las bases nitrogenadas: adenina - timina; guanina - citosina.

¿Cómo se unen las bases?

• Las bases enfrentadas se aparean y permanecen unidas por puentes de hidrógeno.

• Estos puentes son débiles .

• Siempre se une una base púrica con una pirimídica: A – T, G – C.

• La unión A – T es por 2 puentes de H.

• La unión C – G es por 3 puentes de H.

                 

                 

                 

                 

ESTRUCTURA REAL DE LA MOLECULA DE ADN

DETALLES DE LA ESTRUCTURA DE ADN

¿CÓMO SE DISPONEN LOS NUCLEÓTIDOS?

• La secuencia repetida azúcar-fosfato-azúcar-fosfato que forma el esqueleto de la molécula. Cada grupo fosfato está unido al carbono 5' de una subunidad de azúcar y al carbono 3' de la subunidad de azúcar del nucleótido contiguo.

• Así, la cadena de DNA tiene un extremo 5' y un extremo 3' determinados por estos carbonos 5' y 3'.

• Las cadenas son antiparalelas, es decir, la dirección desde el extremo 5' a 3' de una es opuesta a la de la otra.

EN RESUMEN:

Modelo de replicación del DNA

Modelo de replicación del DNA

¿CÓMO CREES TU QUE OCURRE ESTO?

OBSERVA ESTA SECUENCIA:¿CÓMO SE REPLICA EL ADN?

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TERMINADO EL PROCESO: CUÁNTA MOLÉCULAS DE ADN SE FORMARON Y QUÉ LAS CARACTERIZA?

¿EN QUÉ SENTIDO LA ADN polimerasa, HACE LAS NUEVAS COPIAS A PARTIR DE LA CADENA CONSERVADA O MATERNA?

REPLICACIÓN DEL ADN• La duplicación es un proceso en el cual una

secuencia de nucleótidos del ADN es copiada, sintetizándose dos cadenas complementarias con nucleótidos con bases complementarias.

• Este proceso necesita que un nucleótido no polimerizado aun, reconozca su complementario en la cadena con nucleótidos ya polimerizados.

• Este mecanismo permite el enfrentamiento de los nucleótidos no polimerizados con sus complementarios.

• Así se inicia la nueva copia, sirviendo de molde el polímero conservado para que se haga una nueva copia con la misma secuencia de bases.

Enzimas de la replicación• Las topoisomerasas.• Helicasas• ARN primasa o ARN polimerasa• ADN polimerasas• Telomersa• La enzima DNA ligasa une

fragmentos de Okazaki contiguos.

Las topoisomerasas

Relajan el superenrollamiento de la hélice, ya que cortan las cadenas por delante de las horquillas de replicación y luego las vuelven a unir.

HELICASAS

Las enzimas helicasas desenrollan y abren la doble hélice.

ARN primasa.

ARN primasa o ADN dependiente, realiza la síntesis del ARN cebador, a partir de éste se inicia la síntesis de la nueva copia de ADN.

Acción de las ADN polimerasas

• Las enzima ADN polimerasa, realiza la adición de nucleótidos a partir del ARN cebador y siguendo la secuencia nucleótidica indicada por la cadena conservada.

• Esta enzima sintetiza una nueva cadena sólo en la dirección 5' a 3', añadiendo nucleótidos uno a uno al extremo 3' de la cadena creciente.

Dirección de la polimerización de las

ADN polimerasas• Estas enzimas

sintetizan nuevas cadenas sólo en la dirección 5' a 3', añadiendo nucleótidos uno a uno al extremo 3' de la cadena creciente.

Dirección de la copia de los nuevos polímeros.• La replicación de la cadena

adelantada es continua, pero la replicación de la cadena rezagada es discontinua.

• En la cadena rezagada, fragmentos de Okazaki se sintetizan en la dirección 5' a 3'. La enzima DNA ligasa une fragmentos de Okazaki contiguos.

• En el proceso de replicación del DNA se pierden nucleótidos en los extremos de las moléculas de DNA lineales.

• En algunas células eucarióticas, esta pérdida es compensada por la actividad de la enzima telomerasa.

¿DE DONDE SE OBTIENE LA ENERGÍA PARA HACER LOS POLÍMEROS ?

• Los nucleótidos, antes de ser incorporados a las cadenas crecientes de DNA, se encuentran en forma de trifosfatos.

• La energía requerida para impulsar la replicación proviene de la eliminación de dos fosfatos "supernumerarios" y la degradación del enlace P ~ P.

Código genético• La información genética se codifica en un sistema de tripletes de

nucleótidos. ¿Por qué?

• Las proteínas contienen 20 aminoácidos diferentes, pero el DNA y el RNA contienen, cada uno, sólo cuatro nucleótidos diferentes.

• Si un solo nucleótido "codificara" un aminoácido, entonces sólo cuatro aminoácidos podían ser especificados por las cuatro bases nitrogenadas.

• Si dos nucleótidos especificaran un aminoácido, entonces podría haber, usando todos los arreglos posibles, un número máximo de 4 x 4, o sea 16 aminoácidos, lo cual es insuficiente para codificar los veinte aminoácidos.

• Por lo tanto, por lo menos tres nucleótidos en secuencia deben especificar cada aminoácido.

• Esto resulta en 4 x 4 x 4, o sea, 64 combinaciones posibles o codones son más que suficiente para codificar lo 20 amino ácidos que estructuran todas las proteínas de todos los seres vivos.

¿CUÁLES SON TODOS LOS CODONES QUE CODIFICAN LO 20 AMINOÁCIDOS?

¿QUÉ ES UN GEN?

• Es una secuencia de tripletes o codones que codifica todos los aminoácidos que estructuran una proteína en particular.

• Dicha secuencia, se copia en la molécula de Acido Ribonucleico mensajero ( ARN m)

¿QUÉ ES EL ARN?• Las moléculas de ARN son largas cadenas

o polímeros que se forman de la unión de ribonucleótidos.

• Los ribonucleótidos que integran el ARN son: ribo Adenina de fosfato, ribo citocina de fosfato, ribo Uracilo de fosfato, ribo Guanina de fosfato.

• A diferencia del ADN que es bicatenario, ésta es monocatenaria ( de una cadena).

• Existen varios tipos de ARN: mensajero, traductor, ribosómico, etc.

ARN m• Esta molécula se copia o transcribe de una de

las dos cadenas de DNA (la cadena molde) según el mismo principio de apareamiento de bases que gobierna la replicación del DNA.

• Al igual que una cadena de DNA, cada molécula de RNA tiene un extremo 5' y un extremo 3'. Como en la síntesis del DNA, los ribonucleótidos, que están presentes en la célula como se añaden uno por vez al extremo 3' de la cadena en crecimiento de RNA.

• El proceso, conocido como trascripción.• Cada molécula de ARN m transcrita del ADN,

corresponde a un gen.

PROCESO DE LA TRASCRIPCIÓN.

Transcripción.• En el punto de unión de la enzima RNA polimerasa y la

doble hélice de DNA. Esta se abre y, a medida que la RNA polimerasa se mueve a lo largo de la molécula de DNA, se separan las dos cadenas de la molécula.

• Los ribonucleótidos, que constituyen los bloques estructurales, se ensamblan en la dirección 5' a 3' a medida que la enzima lee la cadena molde de DNA en la dirección 3' a 5'.

• La cadena de RNA recién sintetizada es complementaria, no idéntica, a la cadena molde a partir de la cual se transcribe; su secuencia, sin embargo, es idéntica a la cadena inactiva de DNA (no transcrita), excepto en lo que respecta al reemplazo de timina (T) por uracilo (U).

• El RNA recién sintetizado se separa de la cadena molde de DNA y viaja del núcleo a los ribosomas para ser traducido.

¿QUÉ PUEDES INTERPRETAR DE ESTAS IMÁGENES?

PRIMERA FASE DE LA TRADUCCIÓN: INICIACIÓN

PRIMERA FASE DE LA TRADUCCIÓN: INICIACIÓN

• La Iniciación: La subunidad ribosómica más pequeña se une al extremo 5' de una molécula de mRNA.

• La primera molécula de tRNA, que lleva el aminoácido modificado fMet, se acopla con el codón iniciador AUG de la molécula de mRNA.

• La subunidad ribosómica más grande se ubica en su lugar, el complejo tRNA-fMet ocupa el sitio P (peptídico).

• El sitio A (aminoacil) está vacante. El complejo de iniciación está completo ahora.

SEGUNTA ETAPA DE LA TRADUCCIÓN: ELONGACIÓN

SEGUNTA ETAPA DE LA TRADUCCIÓN: ELONGACIÓN

• Un segundo tRNA, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A y su anticodón se acopla con el mRNA. Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su tRNA.

• El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de mRNA en una dirección 5' a 3', y el segundo tRNA, con el dipéptido unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer tRNA se desprende del ribosoma.

• Un tercer aminoacil-tRNA se coloca en el sitio A y se forma otro enlace peptídico. La cadena peptídica naciente siempre está unida al tRNA que se está moviendo del sitio A al sitio P y el tRNA entrante que lleva el siguiente aminoácido siempre ocupa el sitio A.

• Este paso se repite una y otra vez hasta que se completa el polipéptido.

TERCERA ETAPA DE LA TRADUCCIÓN: Terminación

TERCERA ETAPA DE LA TRADUCCIÓN: Terminación

• Cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación (en este ejemplo UGA), el polipéptido se escinde del último tRNA y el tRNA se desprende del sitio P.

• El sitio A es ocupado por un factor de liberación que produce la disociación de las dos subunidades del ribosoma.

¿QUÉ OTRAS MOLÉCULAS DE ARN SE COPIAN DEL ADN?

QUÉ OTRAS MOLÉCULAS DE ARN SE COPIAN DEL ADN?

• partir del DNA cromosómico se transcriben:• diferentes moléculas de rRNA que, combinadas

con proteínas específicas, forman los ribosomas; los diferentes tipos de moléculas de tRNA correspondientes a los distintos aminoácidos y los mRNA, que llevan la información para la secuencia de aminoácidos de las proteínas.

• Cuando un mRNA se une a la subunidad menor del ribosoma, comienza el proceso de síntesis de proteínas.