Genética Molecular: Replicación, Expresión y Mutaciones

Genética Molecular

Replicación del ADN (F.1)

• Implica diferenciar etapas y replicación en procariotas y eucariotas.
• Importante identificar las enzimas y sus funciones

Expresión Génica y Regulación (F.2)

• Incluye interpretar y explicar transcripción y traducción en procariotas y eucariotas.
• Fundamental conocer elementos básicos como el operón lac y el splicing alternativo
• Debe definirse el proceso de diferenciación celular en relación con la potencia celular (multipotentes, pluripotentes, totipotentes, unipotentes).
• Necesario relacionar los tipos de ARN (ARNm, ARNt, ARNr) con sus funciones en transcripción y traducción

Código Genético

• Implica describir las características del código genético

Síntesis de Proteínas (F.3)

• Importante resolver ejercicios de replicación, transcripción, traducción y código genético

Mutaciones (F.4)

• Relacionadas con replicación del ADN, evolución, diversidad y cáncer
• Abarca su concepto, clasificación (génicas, cromosómicas, genómicas) e identificación de agentes mutagénicos
• Esencial reconocer el efecto como fuente de variabilidad genética e influencia evolutiva
• Requiere conocer la relación entre mutaciones y cáncer (oncogenes o genes supresores de tumores)

Ingeniería Genética (F.5)

• Analizar implicaciones sociales y éticas
• Implica conocer conceptos como ADN recombinante, enzimas de restricción, plásmidos, OMGs
• Importante detallar la tecnología PCR, analizar resultados de electroforesis y conocer aplicaciones
• Comprender la secuenciación de ADN de Sanger y sus aplicaciones
• Fundamental la técnica CRISPR-Cas

ADN como Molécula Portadora

• Inicialmente se pensaba que las proteínas eran el portador genético.
• Avery demostró que el ADN es el portador de la herencia
• Griffith estudió Streptoccocus pneumonae, causante de la neumonía en 1928.
• La cepa S es virulenta y tiene cápsula de polisacáridos
• La cepa R no es virulenta y carece de cápsula; no infecta animales.
• Ambas cepas mueren al calentarse
• Al inocular ratones con bacterias S muertas por calor y bacterias R vivas, los ratones murieron de neumonía.
• Las bacterias aisladas eran de la cepa S
• Griffith determinó que algún componente de las células S muertas transformó las células R.

Experimentos de Avery, McLeot y McCarty

• En 1944, se demostró que el principio transformante es el ADN.
• Aislaron moléculas de bacterias S muertas, se comprobó la virulencia.
• Solo el ADN logró la transformación
• Los genes de la cepa S que producen la cápsula se introdujeron en el ADN de las bacterias R.
• En 1952, Hershey y Chase demostraron que el ADN del fago T2 se introduce en bacterias para la reproducción viral
• En 1953, Watson y Crick estudiaron la estructura del ADN

Replicación Semiconservativa

• Es la capacidad del ADN de hacer copias exactas
• Permite la transferencia completa de información genética
• Asegura la misma información genética e identidad en todas las células de un individuo.
• Ocurre en la fase S de la interfase y es similar en procariotas y eucariotas

Hipótesis de Replicación

• Conservativa: Se forman dos moléculas de ADN, una con las dos cadenas antiguas y otra con dos hebras nuevas.
• Dispersiva: Las cadenas hijas tienen fragmentos de la molécula original y fragmentos de nueva síntesis
• Semiconservativa: Propuesta por Watson y Crick, implica la separación de las cadenas, la síntesis dirigida por cada cadena como molde, resultando en moléculas hijas con una cadena antigua y una nueva
• Watson y Crick señalaron que la replicación es semiconservativa.

Experimento de Meselson y Stahl (1958)

• Demostraron la hipótesis semiconservativa.
• Cultivaron Escherichia coli en un medio con 15N (isótopo de mayor masa).
• El ADN de las bacterias cultivadas tenía una densidad superior a la normal
• Luego, el cultivo pasó a un medio normal con 14N.
• El ADN de las células hijas tenía una densidad intermedia entre el ADN normal y el ADN con 15N, descartando el modelo conservativo
• Tras dos generaciones en 14N, el ADN se separó en dos bandas: una de densidad intermedia y otra correspondiente a moléculas con 14N, descartando la hipótesis dispersiva
• Se demostró que la replicación es semiconservativa.

Replicación en Procariotas

• El mecanismo de replicación del ADN es similar en procariotas y eucariotas
• Se divide en iniciación, elongación y terminación
• En la elongación es importante la corrección de errores

Fase de Iniciación

• Desenrolla y abre doble hélice.

• Se inicia en oriC (punto de iniciación), rico en nucleótidos de A y T.

• Las proteínas específicas ADN A reconocen el punto de inicio, unen a él.

• Las helicasas rompen enlaces de hidrógeno y abren la doble hélice

• Las girasas y topoisomerasas alivian las tensiones creadas por el desenrollamiento

• Las proteínas SSB impiden que las hebras se vuelvan a juntarse.

• Alrededor de oriC se forma una burbuja de replicación con dos mitades en forma de Y (horquillas de replicación)

• La replicación es bidireccional y avanza en ambos sentidos

Fase de Elongación

• Se sintetiza una nueva hebra de ADN sobre la hebra original
• Las ADN polimerasas intervienen
• La polimerasa III es la principal enzima en replicación de procariotas
• Las polimerasas tienen actividad Polimerasa, que une nucleótidos

Actividad Exonucleasa

• Elimina nucleótidos incorrectos y fragmentos de ARN cebador
• Las ADN polimerasas alargan cadenas iniciadas, pero para eso requieren un cebador (primer) de ARN (10 nucleótidos)
• La primasa sintetiza el cebador
• Las ADN-polimerasas recorren la hebra molde en dirección 3'→5' y unen nucleótidos en dirección 5'→3'
• Las dos cadenas del ADN son antiparalelas.

Mecanismo de Replicación (SuperEBAU)

• La síntesis de la cadena es complementaria a la hebra molde (sentido 3'→5') Y crece por medio de la ADN polimerasa III de manera continua
• Solo requiere un cebador
• La síntesis de cadena complementaria a la hebra molde (sentido 5'→3')
• No crea nucleótidos
• Crece de manera discontinua
• Es mediante síntesis de fragmentos de Okazaki, de unos 1000 a 2000 nucleótidos
• La ligasa une los fragmentos
• La enzima ADN-polimerasa espera e inicia la síntesis hasta que se abre la horquilla
• Los fragmentos de Okazaki implican cebadores sintetizados por la primasa y eliminados por ADN polimerasa I

Fase de Terminación

• En procariotas, dos horquillas de replicación avanzan hasta el punto Ter en el cromosoma bacteriano
• La proteína Tus bloquea el avance de helicasas y la replicación termina

Corrección de Errores

• La ADN polimerasa I actúa como exonucleasa y elimina nucleótidos mal apareados y los sustituye
• Los errores sin corregir son importantes para la evolución

Replicación en Eucariotas

• La replicación en eucariotas es similar, pero más compleja
• Los cromosomas eucariotas tienen ADN muy largo, por lo cual la replicación se inicia de forma simultánea en replicones.
• Hay cinco tipos de ADN polimerasas (α, β, γ, δ y ε), incluyendo una para el ADN mitocondrial (γ)
• El ADN se asocia a histonas, que se duplican durante la replicación
• Los nuevos nucleosomas se incorporan a la hebra retardada, y los viejos se quedan en la hebra conductora
• Cada vez que la célula de divide, el telómero complementa al extremo del cromosoma y se elimina
• Se elimina el ARN cebador, la hebra retardada queda incompleta
• Implica el envejecimiento y la muerte celular

Telomerasa

• En eucariotas unicelulares y células cancerígenas existe la telomerasa, una enzima específica

• En las células somáticas la telomerasa no es activa, así que los los telómeros se acotan

• La síntesis no se produce (dirección 3´® 5´)

• Las hebras de Okazaki en eucariotas son más cortos y es más lenta su elongación.

• Replicación en eucariotas y procariotas (identificar hebras y enzimas en una imagen de una molécula de ADN duplicándose

• Indicar enzimas e identificar función y justificar bidireccionalidad y semiconservación

Expresión del Mensaje Genético y Flujo

• El ARNm se forma y determina la secuencia de aminoácidos
• La traducción ocurre en los ribosomas catalizada por el ARNr
• El ARNt transporta la información en un lenguaje de base nitrogenada a un lenguaje de aminoácidos
• Hay virus que almacenan su información en forma de ARN y para esto usan la transcriptasa inversa

Concepto de Gen

• Es un fragmento de ADN que determina la síntesis de ARN o proteína.
• Los genes que producen proteínas se llaman genes estructurales
• Los genes reguladores tiene dos reguladores que produce ARN que se unen a segmentos del ADN regulando su expresión

Mecanismo de Transcripción

Los ARN se sintetiza a partir de nucleótidos trifosfato

• La cadena es complementaria a la cadena de ADN que se transcribe
• El ARN se transcribe primario
• Se necesita una cadena de ADN que actúe de molde

Transcripción en Procariotas

• La enzima responsable de la transcripción es la RNA polimerasa
• La transcripción consiste el inicio, elongación, terminación y finalmente la maduración del ADN
• En el inicio, la RNA polimerasa se une al ADN e indica dónde se inicia la transcripción

El factor sigma (σ) reconoce el promotor

• La RNA polimerasa crea la burbuja de transcripción y los ribonucleótidos se exponen
• Los ribonucleótidos se unen al ARN en elongación:
• La RNA polimerasa recorre enhebra molde leyendo desde 3'→ 5'
• Se seleccionan bases trifosfato y se forma la cadena de RNA (en sentido 5'→ 3)
• En terminación: terminan al final del gen

Algunas Secuencias de Terminación:

• La RNA polimerasa reconoce y libera la secuencia a trascribir
• Requiere maduración para la formación de ARNt y ARNr
• Rupturas en la cadena

Los siguientes puntos son importantes

• El ARNm en procariotas se traduce, por lo cual no necesita maduración
• Requiere los genes de ARN, que catalizan con las enzimas ARN polimeras

Transcripción en Eucariotas

El mecanismo de transcripción en eucariotas es similar

• Hay diferencias de tipo de RNA polimerasa

• Hay tres tipos del gen:

  • Transcribir los genes de la mayoría de los RNA
  • sintetiza la ARNM
  • transcriben genes de tRNA y un rRNA

• En procariotas La ARN polimerasa reconoce por sí misma al promotor

• En eucariotas se necesita la presencia de ciertas proteínas

• En eucariotas cada mRNA lleva información para una sola proteína,

• En la fase de terminación, algunas señales terminan por tener la misma forma de bucle semejanza que el de procariotas

• El RN transcrito inicalmente debe procesarse hasa alcanzar su mayor madurez a las células eucarióticas

• La cadena de ARN cree en sentido 5’

• Al extremo 5 del gen ARN sintetizado se une el casquete

• Cuando se produce la separación del arn transcrito una enzima se une el extremo 3 una secuencia de 200 nucleótidos en adenina que llamamos cola lia

• Los procesamientos de maduración y transporte ARN fuera del Núcleo

• Por lo cual a esto se le unen lo genes con estructuras no continuos

• Los intrones y exones de un gen o son inamovibles, por lo que ocurre que las conexiones ambientales no se fusionan con el intron

Hay que proceder al desmontaje de los nucleosomas

• En el caso donde se encuentra en el núcleo debemos hacer los tratamientos debidos
• Ya visto lo largo de los los genes que nos dicen que es importante seguir una transcripción selectiva pero a la ves con la hebra o ADN
• Las repeticiones ayudan a tener la cadena que se necesita replicar o repetir

Mecanismo de Traducción Síntesis de Proteínas

• Los procesos metabólicas se basan en el ARNm
• La pequeña unidad del ARNm es donde se unen los aminoácidos para formar una secuencia para obtener la proteína de cada uno

1. En la traducción interviene el ARNm , ribosomas y ciertas enzimas es el proceso anabólico que requiere la energía El principio con el cual se toma en este nombre es la información relacionada en que la corresponde la consecuencia y base al ArmN y la frecuencia de los aminoácidos la proteína y base del RNm

Gen e Información de la Proteína

• Se agruparon tres nucleitos que son base nitrogenada que identifican si el gene va y da una información con el nombre del codon
• Entre algunos ejemplos está el conocer el el triplente AUC por ejemplo específica la Glicina
• En 1966 se hicieron grandes investigaciones para entender el código genético

Algunas Características del Código Genético Con EBAU

• El código es compartido por todos los organismos conocidos así por ejemplo los codón tiene una información como eucariotas o procariotas
• Parte la gran mayoría de aminoácidos con codificados una gran sinónimos y en caso tal de que se haga un cambio que no sea un gen
• Los tropletes BN dan un orden de manera lineal continua para que que un Bn si lee se pueda leer desde el codón de inicio en la síntesis

El proceso de transferencia del ARNt del gen tiene que producir errores en la traducción

1. La información que necesita todo esto y la proteínas pasa desde el centro hasta localizar el ARNa hasta que haya la formación un triplete que una concreto

Procesos de Traducción con EBAU Y mirad dibujos

• El trascurso del proceso lleva en procariotas lo procesos y se debe de tomar fases la cual la primaria o a activar algunas parte que es la activación de los aminoácidos
• Y el ARNt es la cadena o los puentes de transferencia a diferentes aminoácidos a diferencia del ArmN y se tiene que hay más de 20
• Este se le unen los aminoácidos que forman llamado aminoácido RNt
  • a + ATP AA-amB +pbi

Hay aminoácidos que se unen por ciertos RNt y en función del anti codon zona formada y bases a formar

Para Más Información de la Síntesis m-RNA

• el ARN se transporta al ribosomas cuyas sub unidades están separadas desde antes
• En la síntesis se inicia cuando el m-RNA se une a la subunidad menor de ribosoma

Terminación y el código AU( inicia en punto marca el Gen

• Y parte en una a parte donde están ARM con las cadenas y con las secciones que nos dan una unión con cada sitio, que está en la zona P y A ( aminoacil)

• ARM queda alojado en la localiación o sitio P. O sea los Factores para hacer la función

• el ribosoma va avazando sobre al ARNn en sentido de 5-3

• El trasferido meteionina ARM a trasporta hacia al sitio ala ribosoma mayo e donde viene el anticodón y se hace la union

• Se llega ala una cadena de la aminoacidos por la peptidiltranferencia

• Las reacciones que se dan y se desplazan para que la el desplazamiento del los ribosmas

En Cada Extremo

• El ribosma lleva un cordon de terminación donde no hay ya ARNt
• En procatiotas u otras bases no no no a ARNm es recorrido múltiple

Otros Procesamiento de las Proteínas

• En biosíntesis de proteínas el ARNm es la unión del meteonina
• Tiene un proceso que pueden ser de diferentes nombres asociándose al poliptiducas. A diferencia en las Eucariotas

Regulación de La Transcripción en el Procariotas

• ADN si lleva un mensaje para sintetizar el RNt y su mensaje una célula no sintetiza todos los a la ves lo mas necesario es cada ocasión que te se presente
• Así de este mismo modelo se ha podido validar a casi todos por decir todos el grupo es donde está la bacteria

El Opeon

• Las condificacion permiten dar un centro o control que permite no transcribir que elementos entran ahi
• Que el ADN y al cual une ARNPOL
• Ciertos genes estucuturaled implicaciones para un procesos metabólicos. transcritos sin interrupción

Por los Cambios que se presentan en Cada Gen

• es reaccionario
• En los ARNm lo puedes trasportar al citoplasma

En Cada Mitocondria los ARN deben estar

• Diferentes los que les da a que transcribir en los ribosmas diferentes en la cadena del ADN con cada célula y por una enfermedad que viene heredada
• A-un gen. una Ecu, a los que se tiene los Genes codificaron enzima pero se modifica

El Proteoma u la Protección

1. Lo que modifica el ARNt. Pero el RNt también tiene cosas para ayudar por medio del mRNA donde viene si se tiene el euronios
2. Los cambio se da En el RNt como en el de los aminoácidos

Mutaciones

• la característica de gran parte hereditaria genera la manera en cómo trasmite de generación en generación
• Los nombre de mutaciones que van a hacer una alteración en la frecuencia de nucleotidos

Mutaciones Según las Células

• Las del germinales Son loas que dan el origen alas los gametos o las células madre, estas trasmisiones de darán por generaciones
• B- Somáticas son las que afecta a las células y trasmiten mitosis, en donde tiene la información para las transformaciones en el gen de ese ser humano
• Los genes generan la proteína y hace sus efectos
• La estension, si es una extensión lo que va a tener las consecuencias cromicas genicas las de los genes

De Las

• Mutuaciones Genicas

Son Los que alteran los Nucleotidos

• Puntuales
• Las de bases cambia en en ADN por otra cambia base púrica y se va a formar lo que se requiere por una base por el daño en cambio
• Las inserciones cambia de ADN para dar a otro punto
• Agentes Mutágenos*
• Son agentes físicos los cuales nos apoyan por medio de el cambio que se da en el gen para crear una información no adecuada y cambiar ciertas zonas

Reacciones iónicas

• Crean las roturas o danos genéticas hay varias
• Se forma el amino enlace que se ha dado
• *Algunas Sustancia Se Pueden Intercalar
• Se pueden insertar entre las bases hidrogenadas donde dan base a deleciones de un par de base e otras también
• Algunos Transposone causan alguna analfabetización de todo los ADN

Algunos Sistemas de Corretción de Los Genes Géminas

• El adn tiene la tasa o tiene sus sistemas que hace reaccionar a esa información es de menor poder
• Reactivando por la la luz de un e la el daño que ha tenidi dando una forma negativa de que no se da el daño entre el daño creado
• Por la por las enzimas el gen elimina el segmento y vuelve a la zona

Cáncer

• Los cáncer puede ocurrirse tras alguna información a sus células
• Los genes que están son de forma tumural donde las lesiones tienen un potencial
• Es importante que la mutiaciones afectan al segmento promotor donde no se les de un Control
• Afectando uno u otro aleno si la función está comprometida