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?
GRANDES PENSADORES: GRANDES IDEAS
Watson & Crick. 1953
Rosalind
Franklin
MODELO
MOLÉCULA ADN
¿Qué puedes
interpretar?
WATSON - CRIK
¿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-azúcarfosfato 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
¿CÓMO CREES TU QUE OCURRE
ESTO?
OBSERVA ESTA SECUENCIA:¿CÓMO SE REPLICA EL ADN?
4
3
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2
1
6
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
superenrollamien
to 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.
• 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.
Acción 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
polimerización de las
ADN polimerasas
.
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
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.
•
sistema de
•
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 tRNAfMet 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.
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CROMOSOMAS Y GENES - biologiacervantes