Resumen de Biología Segundo Parcial PDF

U8 CICLO CELULAR CICLO CELULAR  Secuencia regular de crecimiento (Interfase: G1, S, G2) y división celular (M).  Para que un organismo pueda continuar, se generan nuevas células a la misma velocidad que otras mueren. Las duraciones de los ciclos y las velocidades en los que estos ocurren varían e...

U8 CICLO CELULAR CICLO CELULAR  Secuencia regular de crecimiento (Interfase: G1, S, G2) y división celular (M).  Para que un organismo pueda continuar, se generan nuevas células a la misma velocidad que otras mueren. Las duraciones de los ciclos y las velocidades en los que estos ocurren varían entre células. Cualquier célula que esté haciendo el ciclo celular, también hace sus actividades regulares. Interfase (entre 2 mitosis): Etapa de crecimiento.  Antes de dividirse, la célula debe duplicar su masa y todos sus elementos para que las dos células hijas contengan lo necesario para iniciar su propio ciclo de crecimiento celular. Aquí ocurre la transcripción y traducción.  Fase G1:  Se duplica el tamaño de la célula, sus enzimas, ribosomas, organelas, etc.  Algunos se sintetizan completamente de novo (microtúbulos, microfilamentos, ribosomas).  Otras se renuevan y agrandan (envoltura nuclear, Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas).  Otras se producen a partir de las preexistentes (mitocondrias y cloroplastos).  Intensiva actividad metabólica.  G0: Proceso de regulación. La célula sale de G1 y entra en G0 donde continúa sus actividades metabólicas, pero no ingresa a la fase S. No presenta ciclo celular ni se reproduce. Células cardíacas, nerviosas. Estas permanecen constantemente en la etapa G0. Células hepáticas, linfocitos. Normalmente no se dividen, pero lo hacen al recibir estímulos adecuados.  Fase S: (explicada en profundidad en el capítulo 9)  Se duplica ADN y sintetizan histonas (que se unirán al ADN de células eucariontes).  También duplica la cantidad de centriolos, utilizados luego para la división celular. Fase G2:  Fase de preparación para división celular. Sintetiza proteínas relacionadas con la división y las que forman las fibras del huso acromático (estructura clave para la separación de los cromosomas en la división) y ensambla centriolos.  Intensa actividad metabólica. Etapa un poco más corta que las anteriores. División celular: Reproducción de las células. (cap 10) En procariontes: Fisión binaria.  En eucariontes: ADN se condensa en nucleoides. ADN se condensa en cromosomas. o Siempre está laxo al no estar asociado a histonas. Dos procesos secuenciales: o Cariocinesis: División del núcleo. Se le da a cada célula hija un juego completo de cromosomas. o Citocinesis: División del citoplasma. Se le da a cada célula hija elementos y organelas necesarias. Mitosis: Para células somáticas (todas las células salvo las reproductoras). Origina dos células idénticas. Meiosis: Para células reproductivas. Las gametas poseen la mitad de info. genética de la célula original.  En fisión binaria o mitosis, cada célula hija recibe un juego completo de material genético para dirigir procesos metabólicos y los materiales del citoplasma necesarios para vivir y utilizar dicha información. Ejemplo de ciclo que NO sigue la secuencia: Endociclos (ciclos con fases S repetidas, sin intervención de fase M). REGULACIÓN Y CONTROL DEL CICLO CELULAR  Regulan actividades y velocidad de los ciclos. Regulación y control: Determinan el final de una etapa y el inicio de la siguiente.  p53: Gen reparador que controla la duración de las fases del ciclo y la translación correcta entre estas. o En células anormales (células con daños severos en ADN), hay un incremento de p53 que actúa bloqueando el ciclo celular, otorgándole tiempo para intentar reparar el ADN. o Daño de ADN severo: p53 desencadena apoptosis (muerte celular programada) ya que el ADN no debe estar dañado al dividirse porque se lo pasaría a las células hijas. o p23: Otra proteína que también puede actuar en casos de daño de ADN. Se une al FPS, lo inactiva y bloquea la entrada a la fase S. o Mutaciones de p53, pueden conducir a enfermedad como el cáncer.  Punto R o de restricción: Momento tardío de la etapa G1 donde las células se detienen para cesar su crecimiento por falta de espacio, nutriente u otros factores. Las células completan el resto del ciclo cuando sobrepasan el punto R. Lo hacen mediante la recepción de señales externas e internas.  Ciclinas: Proteínas cíclicas activadoras. o Constituyen la parte reguladora del complejo regulador del ciclo celular. o Su concentración varía al alternan entre un período de síntesis creciente (cuando alcanza el umbral de concentración) seguido de una rápida degradación (cuando se separa de la quinasa). o Dos tipos: ciclinas G1 y ciclinas mitóticas. o Se une a las quinasas cuando confirma que el ADN no está dañado, que la célula crece y que está metabólicamente bien.  Quinasas dependientes de ciclinas (Cdk): Enzimas (las enzimas son proteínas). o Constituye la parte catalítica del complejo regulador del ciclo celular. o Concentración constante. Actúan fosforilando (agrega grupos fosfatos) y activa proteínas cruciales para el ciclo. o Proceso cíclico que dirige la sucesión de las distintas fases del ciclo: Ensambla, activa y desensambla Ckd-ciclina. Control del ciclo mediado por ciclinas y quinasas  Transición G1 a S o Cuando en la fase G1 la ciclina G1 alcanza un umbral de concentración (concentración máxima), se activa la quinasa dependiente (Cdk2) y forman el complejo FPS (factor promotor de la fase S). o La quinasa fosforila complejos proteicos relacionados con la duplicación del ADN e inicia la fase S. o En la fase S la concentración de ciclina G1 disminuye (quedando por debajo del umbral), por lo que se separa de Cdk2 y FPS se degrada. o Esto asegura que el ADN se duplique una vez por ciclo celular.  Transición G2 a división o En G2 la ciclina mitótica alcanza un umbral de concentración, activando la quinasa Cdk1 y formando el complejo proteico FPM (factor promotor de la mitosis). o La quinasa fosforila proteínas que inducen a cambios estructurales que conducen a la mitosis. o Cambios como: condensación de cromosomas (producido por la fosforilación de una histona), desorganización de la envoltura nuclear, organización de microtúbulos que forman el huso mitótico. o Cuando la concentración de ciclina mitótica cae, la Cdk1 se desactiva por lo que las proteínas se desfosforilan, revirtiendo los cambios estructurales al concluir la división celular. FPM se degrada. LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS  En la interfase. Dogma Central de la Biología  El flujo de información va desde el ADN a las proteínas.  El ADN tiene la información necesaria para la sintetizar proteínas.   Transcripción  Síntesis de una molécula de ARN, copiada a partir de una zona específica del ADN.  Traducción  Síntesis de una proteína con la información transcripta en el ARN.  La transcripción y la traducción son independientes a la duplicación del ADN. De este modo, una célula que permanece en G0 pude realizar una activa síntesis de proteínas. Transcripción  Pasaje de información del ADN al ARN. Consiste en hacer una copia complementaria de un segmento de ADN. Proceso anabólico y energéticamente endergónico. Características del ARN que se diferencian del ADN:  Es monocatenario (está formado por un única cadena).  Posee ribosa.  Posee uracilo (base nitrogenada que reemplaza a la timina del ADN). Procariontes: en la matriz citoplasmática. Eucariontes: en el núcleo. Etapa de iniciación  Asociación de la ARN-polimerasa (enzima) al promotor (región específica de ADN que le proporciona un sitio de unión a la enzima).  Procariontes: Un solo tipo de ARN-polimerasa que se une a un cofactor para acoplarse al promotor (TATAAT o TTGACA)  Eucariontes: Tres tipos de ARN-polimerasa (I, II y III). Cada una se ocupa de diferentes síntesis de moléculas de ARN. o I: Transcribe ARN ribosomal 45S (constituye al subunidad mayor del ribosoma). o II: Transcribe ARN mensajero. o III: Transcribe ARN de transferencia y ribosomal 5S. ARN-polimerasa II es la que reconoce al promotor (TATA, CAAT o CG), y lo hace por factores basales de transcripción (son proteínas).  La enzima desenrolla una vuelta de hélice del ADN, separando las histonas unidas al ADN y rompiendo los enlaces puente hidrógeno que mantienen unidas a las bases complementarias.  Se genera la burbuja de replicación. Etapa de elongación  La ARN-polimerasa toma como molde la hebra 3´5´del ADN, se desplaza por ella insertando nucleótidos complementarios.  Sintetiza una hebra de ARN con sentido 5´3´. o La ARN-polimerasa requiere de ribonucleótidos trifosfatados (ATP, CTP, GTP y UTP). o La energía que requiere la transcripción la proveen los mismos sustratos.  Mientras ocurre la transcripción se genera una hebra híbrida ADN-ARN transitoria. A medida que se avanza la ARN se libera y el ADN vuelve a su estructura bicatenaria. Etapa de terminación  La ARN-polimerasa reconoce una secuencia específica del ADN que actúa como señal de terminación. o Procariontes: Secuencia rica en G y C indica la terminación. o Eucariontes: No se sabe cuál es la señal de terminación pero cuando el ARN transcripto posee AAUAAA, la transcripción finaliza.  Endonucleasas: Enzimas que rompen los enlaces fosfodiéster que unen los nucleótidos del ADN con los del ARN durante la transcripción.  Producto final obtenido = molécula de ARNm (procariontes) o ARNm transcripto primario (eucariontes). o Procariontes: ARMt y ARNr sufren procesos de maduración antes de ser traducidos, mientras que el ARNm no. Tiene ARNm policistrónicos, codifican para más de una proteína. o Eucariontes: ARNt, ARNr y ARNm sufren maduraciones antes de ser traducidos. Tiene ARNm monocistrónicos, codifican para una sola proteína.  Maduración o procesamientos de los distintos ARN Procesamiento de los ARN mensajeros (solo ocurre en eucariontes, en procariontes el ARNm no tiene maduración)  ARNm  Contienen la información para codificar la estructura primaria de una proteína. o Son modificados en el núcleo. o Derivan de un gen (unidad de la herencia, segmento de ADN que contiene información para producir tareas específicas). Cada gen contiene la información para la síntesis de una proteína determinada.  ARNm transcripto primario es ARNm recién transcripto. o Posee exones (secuencias con información para la proteína) e intrones (secuencias sin info). ARNm inmaduro: ARNm que se está sintetizando durante la transcripción. o Capping: Se agrega un capuchón o cap (nucleótido modificado) en el extremo 5´del ARNm. Funciones: Impedir la degradación enzimática del ARNm inmaduro, participa en el reconocimiento del ribosoma en la traducción y juega un rol importante en el proceso de splicing. o Poliadenilación: Se agrega una cola poli A (formado por 200 adeninas) en el extremo 3’ del ARNm. Funciones: Exportar el ARNm del núcleo hacia el citoplasma y evitar la degradación de esta dentro del núcleo. Splicing alternativo: Permite o Splicing (o corte y empalme): Producción del ARNm maduro. La función es remover los intrones y obtener unir los exones, produciendo una molécula más corta que la inicial. Se lleva a cabo por un distintas complejo denominado espliceosoma. proteínas a partir de un mismo gen. En general, los organismos procariontes no tienen intrones. Procesamiento de los ARN de transferencia  ARNt transportan aminoácidos de manera específica. o Actúan como moléculas intermediarias entre los codones del ARNm y los aminoácidos. o Son los ARN más pequeños.  Presentan zonas de complementariedad intracatenaria cuando la molécula se pliega sobre sí misma. o Se pliega como una hoja de trébol y luego con forma de L.  Cuando está en forma de L actúa en la síntesis proteica.  Se les elimina un intrón.  Anticodón: Triplete de nucleótidos ubicado en la región 3’ terminal del ARNt que es complementario a un codón específico de un ARNm. Asegura que los aminoácidos se ensamblen en el orden correcto para formar una proteína funcional. Procesamiento de los ARN ribosomal   Son transcriptos en varias moléculas iniciales/precursoras que se unen para formar las dos subunidades que forman al ribosoma. o Subunidades mayor y menos del ribosoma: 60S y 40S en eucariontes y 50S y 30S en procariontes. o Las subunidades menores poseen un sitio P y un sitio A. o Las mayores poseen un túnel por el que sale la cadena polipeptídica mientras se sintetiza.  En el nucleolo, los ARNr maduros se unen a proteínas formando ribosomas. Los ribosomas son el lugar físico de la síntesis de proteínas. Código genético: Diccionario que establece equivalencias entre nucleótidos (ARN) y aminoácidos (proteínas).  Cada aminoácido está codificado por 3 nucleótidos. Hay 20 aminoácidos y 4 nucleótidos distintos. Se dan 64 combinaciones posibles. Ver posición de lectura del cuadro en mis apuntes.  Codón: triplete de nucleótidos presentes en el ARNm. 61 tripletes codifican aminoácidos. Los 3 restantes indican la terminación del mensaje (STOP): UGA, UAA y UAG. Características del código:  Universal, porque el cuadro del código vale para toda la diversidad de seres vivos. o Excepción a esta universidad del código  ADN mitocondrial.  Degenerado/redundante: Hay varios tripletes para un mismo aminoácido, existen tripletes “sinónimos”.  No es ambiguo: Cada triplete especifica un solo aminoácido. AUU=Iso pero Iso=AUU o AUC o AUA. Traducción: Con la información del ARNm se sintetizan proteínas (determinando su estructura primaria). Ocurre en el citoplasma tanto en procariontes como en eucariontes. Secuencia de ARNm:  Codón inicio: AUG. Codifica para metionina. Puede haber otros AUG en la cadena pero solo el primero que aparece será el de inicio de lectura.  Codones stop: UGA, UAA o UAG. Aminoacilación (activación de aminoácidos) 1. El aminoácido se carga de energía. El ATP se hidroliza, lo que deriva en AMP y en la liberación de pirofosfato (PP) y de energía utilizada para unir al aminoácido con el AMP. Se forma Aminoacil AMP. 2. Con la energía almacenada en la unión Aminoacil-AMP, se adiciona el aminoácido con el ARNt sintetasa, rompiendo con la unión que había con el AMP. Se forma una molécula esencial para la síntesis proteica: aminoacil-ARNt (ARNt cargado con el aminoácido correspondiente).  Hay 20 enzimas Aminoacil-ARNt sintetasa diferentes (una para cada aminoácido), con estructuras específicas, que reconocen al ARNt por su anticodón. Una vez los ARNt están cargados con el aminoácido correspondiente puede iniciarse la traducción. Iniciación  La subunidad menor del ribosoma reconoce el capuchón (extremo 5´del ARNm) y se une a él en la zona más próxima al codón de iniciación (AUG). Con gasto de GTP, se acopla el ARNt iniciador (con met).  Por complementariedad, el codón de inicio se une al anticodón del ARNt iniciador (UAC). Entonces, ¿Toda proteína madura comienza con Met? No, ya que pasan por un proceso de maduración post-traducción.   Se acopla la subunidad mayor del ribosoma. Queda ensamblado el ribosoma completo y funcional. El ARNt iniciador queda ubicado en el sitio P del ribosoma. Elongación  En el sitio A del ribosoma ingresa el ARNt con el aminoácido correspondiente, acoplándose por complementariedad de bases entre el segundo codón de ARNm y el anticodón del propio ARNt.  El aminoácido unido al ARNt iniciador rompe la unión, liberando energía que se usará para unirlo al aminoácido que lleva el ARNt ubicado en el sitio A, formando la primera unión peptídica. o Reacción catalizada por la enzima peptidil transferasa.  El ARNt “descargado” (el que ya no contiene aminoácido) sale del sitio P, quedando este vacío.  El ribosoma hace un proceso de translocación (con gasto de energía) al desplazarse hacia el extremo 3´ del ARNm (recorre en sentido 5’3’) a una distancia de tres nucleótidos, pasando lo del sitio A al sitio P.  El sitio A vuelve a estar libre. El proceso de elongación se repite por cada codón que haya en el ARNm.  Polirribosomas o polisomas: Estructuras donde un mismo ARNm está siendo traducido por varios ribosomas de manera simultánea. Terminación  Aparece uno de los codones de terminación en el sitio A del ribosoma.  Un factor proteico de terminación se une al codón de terminación impidiendo que un ARNt se ubique allí.  Hidrólisis de la cadena peptídica del ARNt del sitio P.  Se libera el ARNm y se separan las subdivisiones del ribosoma.  Los elementos pueden ser reutilizados en una nueva traducción.  Cuando el ARNm finaliza una proteína, ya está iniciando la síntesis de otra. Procariontes: traducción co-transcripcional (es simultánea a la transcripción porque ambas ocurren en el citoplasma) Eucariontes: traducción post-trascripcional (traducción y transcripción separados en tiempo y espacio) Ver ejercicio de traducción en mis apuntes REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA: LA EFICIENCIA METABÓLICA EN LAS CÉLULAS. Control de la síntesis de una proteína. (def. libro) Regulación de la transcripción del ADN. (def. profesora) En procariontes: (la foto es del ADN único y circular)  Síntesis de enzimas (proteínas) digirida y regulada por el operón (conjunto de genes ubicados en un segmento de ADN). El operón consta de: o Genes estructurales: Producen las enzimas necesarias para llevar a cabo reacciones metabólicas en las células. Se sitúan próximos entre sí para transcribirse juntos (pq’ el ARNm es policistrónico). o Promotor: Secuencia de nucleótidos de ADN que es reconocida por la ARN polimerasa al inicio de la transcripción. Si está liberado la transcripción ocurre, si está bloqueado, no.  o Operador: Secuencia de nucleótidos de ADN ubicado entre el promotor y los genes estructurales. o Gen regulador: Producen “represoras” (son proteínas) que regulan la transcripción de los genes estructurales. Si se unen al operador impide la transcripción de los genes estructurales.  Operón lactosa (operón más conocido) o Regula la utilización de lactosa como fuente de energía para las bacterias. o Medio sin lactosa o El represor está activo (se une al operador impidiendo que la ARN polimerasa se una al promotor). Ejerce un control negativo al inhibir la expresión de los genes estructurales del operón. o Medio con lactosa como única fuente de energía o La lactosa actúa como inductor al unirse al represor porque lo desactiva. De este modo la ARN polimerasa puede unirse al promotor, transcribiendo los genes estructurales. o Se sintetizan las enzimas que permiten degradar la lactosa.  Proteína fijadora de AMPc (CAP): Otra manera de controlar y aumentar la eficacia de la lactosa. o Inhibe el uso de la lactosa como fuente de energía si hay otra fuente más eficiente disponible, como la glucosa. o Glucosa disminuye y AMPc aumento. Se forma un complejo CAP y se une a una zona del promotor permitiéndole a la ARN-polimerasa unirse también. o Complejo CAP-AMPc: ejerce control positivo, estimular la transcripción de genes del operón. En eucariontes:  Todas las células de un organismo puricelular poseen la misma información genética.  Mecanismos que seccionan qué porción del ADN se expresarán en cada tipo de célula:  Condensación del ADN en heterocromatina: Los sectores de heterocromatina determinan qué regiones del ADN serán transcriptas y cuáles quedarán ocultas.  Secuencias y proteínas que controlan la transcripción: Secuencias de nucleótidos en el ADN que puede aumentar o disminuir la tasa de transcripción de un determinado gen. Actúan junto a proteínas que interactúan con el sitio promotor de un gen.  Agregado de grupos químicos (metilación): Grupos metilo (CH3) agregados a C en determinadas regiones controlan la transcripción de los genes que los poseen. + metilo, - posibilidades de expresión.. MUTACIONESAlteraciones en el ADN. Algunas producen enfermedades, otras provocan cambios favorables. Un gen mutado podría sustituir al original en una población dada. ¿Cómo pueden producirse?  Por errores en la duplicación o en la transcripción.  Por agentes mutágenos. Puede ser químicos (ácido nitroso) como físicos (rayos ultravioleta).  Son heredadas si la mutación está presente en células germinales (reproductoras).  Si la mutación está en una célula somática solo afectará al individuo.  Tres tipos de mutaciones:  Génicas: Cambios en la estructura del ADN. Aparecen cuando se produce un error en la duplicación. Ejemplos específicos en el libro págs. 28-30. o Mutaciones puntuales: Cambio de un nucleótido por otro.  Silenciosa: Si el codón mutado es sinónimo del codón normal. No hay consecuencias en la traducción.  No silente: Si el codón mutado no es sinónimo del normal y se traduce un aminoácido distinto del que debe ser.   Si el aminoácido era importante para la proteína final, esta no tendrá actividad biológica o cambiará (puede ser tanto bueno como malo).  Si el codón mutado pasa de ser uno intermedio a uno de terminación producirá una proteína corta y no funcional. o Mutación de deleción: Se elimina un nucleótido, produciendo un cambio en la lectura. Todos los codones, a partir de la mutación, cambiarán. Produce una proteína no funcional. o Mutación de adición o inserción: Se agrega un nucleótido, produciendo un cambio en la lectura. Mismas consecuencias que el anterior.  Cromosómicas: Se da en partes del cromosoma. o Partes de cromosomas se intercambian de manera errónea, por lo que sobran o faltan partes. o Se produce por errores en la meiosis como en el crossing-over. (cap. 10)  Genómicas: Alteración en el número de cromosomas en el núcleo. Sobran o faltan cromosomas. o Síndrome de Down o de Turner. U9 REPLICACIÓN DEL ADN Núcleo (en células eucariontes porque las procariontes no tienen)Posición fija. Función: almacenamiento y utilización de la información genética. En el núcleo encontramos:  Cromatina: ADN unido a histonas (durante la interfase). Eucromatina: Cromatina en estado más laxo. Disposición central dentro del núcleo. Posee el ADN activo, o sea genes que la célula utiliza. Heterocromatina: Cromatina más compacta. Disposición periférica dentro del núcleo. Posee el ADN inactivo, o sea genes que la célula no utiliza, genes silentes (se replica en la fase S como todo el resto del ADN). o Heterocromatina constitutiva: No es convertible en eucromatina. o Heterocromatina facultativa: Convertible en eucromatina.  Cromosomas: Forma en la que está expresado el ADN durante la división celular. Mayor grado de compactación del ADN. No se expresa (transcripción) ni traduce.  Matriz nuclear: Estructura proteica que proporciona soporte y organización al interior del núcleo.  Nucleolo: Zona más densa del núcleo. Tiene la información para sintetizar ARNr, unirlos con proteínas y ensamblar las subunidades de los ribosomas.  Nucleoplasma: Medio fluido que llena el núcleo. Envoltura nuclear:  Está por fuera del núcleo y lo separa del citoplasma.  Doble membrana separada por un espacio perinuclear. Al fusionarse partes de la membrana externa con la interna, se crean poros nucleares que junto a proteínas acopladas forman el complejo del poro. o Los poros permiten el intercambio selectivo de materiales entre el núcleo y el citoplasma. Membrana externa: Tiene ribosomas adheridos y de ella continúa la membrana del REG. Membrana interna: Revestida por una lámina nuclear (capa proteica importante en la resistencia mecánica del núcleo y la descomposición y reensamblaje de la envoltura nuclear durante la división). REPLICACIÓN DEL ADN Ocurre durante la fase S, dentro del núcleo y una sola vez por célula. Hipótesis semiconservativa: La molécula original se abre para que cada una de sus hebras sirvan como molde para la síntesis de una nueva hebra complementaria. Las moléculas hijas contendrán una hebra original (la que se usó de molde) y una hebra nueva (la que se sintetizó). PROCESO DE REPLICACIÓN Velocidad variable. En procariontes el proceso es más rápido que en eucariontes. Intervienen más de 50 proteínas distintas agrupadas en complejos multienzimáticos.  Helicasa: Rompe los enlaces puente hidrógeno entre las cadenas complementarias, separándolas.  Topoisomerasas: Previene el súper-enrollamiento y tensión del ADN que se produce cuando la hélice se desenrolla (por la acción de la helicasa). Cortan enlaces fosfodiéster.  ADN polimerasa: Polimeriza los nucleótidos de las hebras nuevas utilizando a las originales como molde.  En procariontes: Hay tres tipos de ADN polimerasa: I/ribonucleasa, II y III. o La I participa en la reparación del ADN y reemplaza con ADN los cebadores removidos (fragmentos cortos de ARN que hacen que empiece a actuar la ADN polimerasa y luego son eliminados y reemplazados por ADN). o La II actúa en mecanismos de reparación de errores en el ADN. o La III es la responsable de la síntesis de ADN.  En eucariontes: Hay tres tipos de ADN polimerasa: delta, beta y alfa. o La beta participa en la reparación del ADN y reemplaza con ADN los cebadores removidos. o La delta sintetiza la cadena continua. o La alfa sintetiza los fragmentos de Okazaki.  Para que enzima realice su actividad catalítica es necesario que en el medio haya iones de Mg2+ y cuatro desoxirribonucleótidos trifosfatados (dATP, dGTP, dCTP, dTTP).  Es autocorrectora/exonucleasa: Cada que añade un nucleótido ve si hay algún error, corrigiéndolo antes de continuar. Corrige en sentido 3’5’ (aunque la ADN polimerasa sintetice en sentido 5’3’). o Se produce un error de apareamiento por cada 10⁷ pares de bases. o Proceso de corrección postreplicativa: Baja la tasa de errores a 10¹⁰.  ARN polimerasa o primasa: Sintetiza cebadores. Estos cebadores se unen directo a las cadenas de ADN en formación, formando un complejo llamado primosoma. Se utiliza un ARN cebador por cada fragmento de Okazaki.  Ligasa: Cataliza la formación de enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos de los fragmentos de Okazaki. Origen de replicación: Sitios específicos donde comienza la replicación.  En procariontes: Tienen un único origen de replicación. Avanzan bidireccionalmente hasta obtener dos moléculas circulares.  En eucariontes: La replicación comienza simultáneamente en varios sitios de origen llamados replicón (esto ocurre porque tienen cromosomas muy largos). Avanzan bidireccionalmente hasta fusionarse entre sí. PROCESO Al identificar un origen de replicación, actúan las heliasas separando las hebras, formando la burbuja de replicación. Se acoplan a las hebras proteínas desestabilizadoras de la hélice (SSB) para evitar que se replieguen. La ADN polimerasa (III o delta y alfa) reconoce las bases libres y les coloca el nucleótido complementario correspondiente (A-T y C-G), sintetizando las nuevas hebras en forma antiparalela a las que utiliza de molde.  Lee en sentido 3’5’ y sintetiza en sentido 5’3’. Una hebra crece en la dirección de apertura de la horquilla (cadena adelantada) y la otra en dirección opuesta (cadena atrasada).  La adelantada crece de manera continua.   La atrasada crece por fragmentos (de Okazaki) a medida que actúa la topoisomerasa aliviando la tensión y la ARN polimerasa aportando el cebador, ya que la ADN polimerasa necesita un extremo 3’ libre para iniciar la síntesis.  En eucariontes, a medida que se sintetiza el ADN se van acoplando las histonas, formando nucleosomas. Las histonas de la molécula original pasan a la hebra líder y a la regazada se asocian histonas nuevas. Actúa una ADN polimerasa (I/ribonucleasa o beta) eliminando los cebadores, reemplazándolos por ADN y las ligasas unen a los fragmentos de Okazaki mediante enlaces fosfodiéster. Características de la duplicación:  Semiconservativa: Las moléculas nuevas de ADN conservan una hebra de la molécula original.  Bidireccional: A partir de un punto de origen, la molécula se duplica en ambas direcciones.  Discontinua: La síntesis se produce por fragmentos en el caso de la hebra atrasada. CLASIFICACIÓN DE LOS CROMOSOMAS Se agrupan según tamaño (depende del número de nucleótidos que posea) y posición del centrómero.  Metacéntricos: Centrómero en la mitad del cromosoma y con brazos de igual longitud.  Submetacéntricos: Un par de brazos ligeramente más corto que el otro.  Acrocéntricos: Un par de brazos mucho más corto que otro. Tienen constricciones secundarias constituidos por organizadores nucleolares (a partir de donde se forman los nucleolos) y aíslan una porción de brazo del cromosomas denominada satélite.  Telocéntricos: Un solo par de brazos. Tiene al centrómero en un extremo. Otras partes de los cromosomas (aparte del centrómero):  Telómero: región terminal del cromosoma.  Cromátidas: Dos copias idénticas de un cromosoma que están unidas por un centrómero. Antes de la duplicación, el cromosoma está constituido por una sola cromátida. Luego de la duplicación, el cromosoma consiste de dos “cromátidas hermanas”. El ADN debe estar laxo/desenrollado para ser leído. Niveles de enrollamiento del ADN: nucleosomas, solenoides, lazos/bucles y cromosomas. CARIOTIPO Fotografía del juego completo de cromosomas de una célula. Permite reconocer anormalidades en el número de cromosomas o defectos. Entre especies varía el número de cromosomas. Humanos=46, Ranas=26.  Cromosomas homólogos: Par de cromosomas idénticos, uno materno y otro paterno, con igual distribución/posición/estructura de genes, pero distinto gen.  En los cariotipos hay dos tipo de cromosomas homólogos: Cromosomas sexuales: Hay solo un par. Determina el sexo del individuo. o Hembras: XX. Par de cromosomas sexuales X (uno materno y otro paterno). o Machos: XY. Par con un cromosoma X (materno) y otro Y (paterno).  Aunque X e Y difieran en forma y tamaño, actúan como par homólogo. Cromosomas autosómicos: El resto de pares. Determinan todas las características restantes. Diploide: Células cuyo núcleo contiene dos juegos de cromosomas (poseen dos cromosomas de cada tipo, uno parterno y otro materno). Se simboliza 2n. Cromosomas apareados.  Humanos: el número diploide es 2n = 46, pues poseemos 23 pares de homólogos. Haploide: Gametas, cuyo núcleo contiene un solo juego de cromosomas (posee un cromosoma de cada tipo). Se simboliza n.  Gametas humanas: el número haploide es n = 23, sus cromosomas no se aparean.  Las gametas haploides evita que el número cromosómico se duplique en cada generación.  Las gametas (n) se fusionan en el proceso de fecundación, dando como resultado un cigoto (2n), que es una nueva célula, un nuevo individuo, que será diploide. Si las gametas no entran en fecundación, mueren. U10 DIVISIÓN CELULAR FISIÓN BINARIA División celular asexual en procariontes. Proceso Luego de la duplicación del ADN, ambas moléculas se fijan en mesosomas (puntos cercanos de la membrana plasmática de la célula). El volumen de la célula se duplica. Se produce una invaginación en el medio de ella que la divide, obteniendo dos células hijas idénticas. DIVISIÓN CELULAR EN EUCARIONTES Mitosis: Reproducción asexual para células somáticas y meiosis: Reproducción sexual para células reproductivas (las células que hacen meiosis también hacen mitosis). Dos procesos:  Cariocinesis: División del núcleo. Ocurre en 4 etapas: profase y prometafase, metafase, anafase y telofase. La envoltura nuclear se desorganiza (desaparece) y el material genético duplicado se separa en dos partes. Queda como resultado una célula con dos núcleos.  Citocinesis: División del citoplasma. Quedan como resultado dos células con un núcleo cada una. MITOSIS EN CÉLULAS ANIMALES Produce 2 células idénticas (desventaja evolutiva). Cariocinesis Profase y prometafase:  Se desagrega la membrana/envoltura nuclear. También ocurre la desagregación de la lámina nuclear, lo que ocasiona la formación de vesículas.  Los centriolos migran hacia cada polo celular.  Se organizan microtúbulos en torno a ellos (aster) que se van separando y aumentando de longitud, originando filamentos, formando el huso acromático/mitótico en torno a los centriolos. o Todo esto ocurre en el centrosoma, zona del citoplasma cercana a la envoltura nuclear.  Los cromosomas se unen al huso a través de la unión del centrómero con los cinetocoros (proteína). Las fibras cinetocóridas del huso hacen posible esta unión. o El huso también está compuesto por fibras astrales y polares. Metafase:  Alineación de los cromosomas al plano ecuatorial. Ocurre porque se conectan los cromosomas a los filamentos del huso mediante los cinetocoros, y desde cada polo se ejerce fuerza para tratar de llevárselos para su lado. Anafase:  Las cromátidas hermanas idénticas se separan y migran hacia los polos al acortar las fibras cinetocóridas. Queda repartido igual el material genético de los 2 futuros núcleos (pasa de estar duplicado a estar simple). En la mitosis los cromosomas no son homólogos porque no se aparean ni recombinan.  Se alejan los polos al alargarse las fibras polares. Telofase:  Descondensación de las cromátidas, adquiriendo la estructura que presenta en la interfase.  Conformación del núcleo al reorganizarse la envoltura nuclear y el nucléolo.  Desaparece el huso. Citocinesis  Estrangulamiento del citoplasma en el plano ecuatorial hasta su división. Mediante la acción de microfilamentos de actina y miosina.  Las células entran en G1. MITOSIS EN CÉLULAS VEGETALES Únicos 2 aspectos diferentes con la mitosis en animales:  No hay centriolos pero el huso tiene la misma actividad.  Al tener una pared celular rígida, su citoplasma no se estrangula sino que se forma una pared nueva en el plano ecuatorial, separando a la célula en dos compartimentos que serán las células hijas. El fragmoplasto (estructura proteica), junto a las vesículas del Golgi (que contienen celulosa en su interior), forman una placa celular que va creciendo hacia los costados hasta formar la nueva pared. MEIOSIS Productora de diversidad (ventaja evolutiva). Produce 4 gametas no idénticas, reduciendo el número cromosómico a la mitad. Tiene dos divisiones consecutivas.  En la primera se producen dos células haploides. Ocurre la separación de los cromosomas homólogos.  En la segunda cada hija vuelve a dividirse dando como resultado dos gametas haploides cada una, cuatro en total. Ocurre la separación de las cromátidas del cromosoma. Meiosis I Profase I:  Ocurre sinapsis: Los cromosomas homólogos se aparean. Complejo sinaptonémico (estructura proteica): Se forma entre los cromosomas y los mantiene apareados. Tetrada o bivalente: Nombre que recibe el apareamiento de homólogos.  Ocurre crossing-over: Es el proceso de recombinación genética. Los homólogos apareados intercambian segmentos de ADN, por lo que sus cromátidas hermanas ya no son idénticas.  El complejo sinaptonémico desaparece por lo que los homólogos comienzan a separarse, manteniéndose unidos en las quiasmas, sitios donde hubo crossing-over. Luego ocurre la terminalización, que es cuando las quiasmas se desplazan hacia los extremos del cromosoma.   Se desagrega la membrana/envoltura nuclear. Estos dos ítems son iguales a los de la profase en mitosis.  Migran los centriolos y se forma el huso acromático. Metafase I:  Alineación de los cromosomas al plano ecuatorial (igual que en la metafase de la mitosis). Única diferencia: en la meiosis I estos cromosomas son homólogos. Anafase I:  Separación de cromosomas homólogos NO idénticos y migración hacia los polos (igual que en la mitosis). Única diferencia: La separación es de cromosomas homólogos NO idénticos, no de cromátidas hermanas idénticas como ocurre en la anafase de la mitosis. Telofase I:  Reorganización de la envoltura nuclear (igual que en la mitosis). Única diferencia: Meiosis I como proceso reduccional, ya que el número de cromosomas se redujo con respecto al de la célula original (si la célula tenía 2 pares homólogos, o sea 4 cromosomas duplicados, ahora cada núcleo tiene 2 cromosomas duplicados). Intercinesis: Período muy breve, en algunos casos ausente, entre la meiosis I y II. Los cromosomas pueden desespiralizarse (descondensarse) parcialmente. Meiosis II  Las cromátidas hermanas ya NO son idénticas (crossing-over) y las hijas que se obtuvieron de meiosis I son haploides, no diploides (como en la mitosis). Profase II:  Los cromosomas se vuelven a condensar.  Se desagrega la envoltura nuclear (si es que se formó una). Estos dos ítems son iguales a los de la mitosis  Migran los centriolos y se forma el huso acromático. y la meiosis I. Metafase II:  Alineación de los cromosomas al plano ecuatorial (igual que en la mitosis y meiosis I). Anafase II:  Las cromátidas NO idénticos se separan y migran hacia los polos (igual que en la mitosis y meiosis I). Única diferencia con la mitosis: La separación es de cromátidas NO idénticos, mientras que en la mitosis es de cromátidas idénticas. Telofase II:  Reorganización de la envoltura nuclear (igual que en la mitosis y la meiosis I).  Descondensación de las cromátidas (igual que en la mitosis). Citocinesis (igual que en la mitosis). Fuentes de variabilidad genética  Crossing-over (profase I) y la migración al azar de los cromosomas homólogos (anafase I) y las cromátidas hermanas (anafase II).  Caso gemelos: Individuos genéticamente idénticos ya que no provienen de dos fecundaciones independientes, sino de un cigoto que se divide por mitosis y origina dos células hijas idénticas entre sí. ERRORES EN LA SEGREGACIÓN DE CROMOSOMAS No disyunción primaria: Cuando en anafase I los cromosomas homólogos no se reparten en partes iguales. No disyunción secundaria: Cuando en anafase II migra un cromosoma con cromátidas no separadas.  Resultado en ambos casos: Gametas desbalanceadas  n+1 o n-1.  Fecundación tras una No disyunción: Un espermatozoide normal puede fecundar un óvulo con una no disyunción. Resultado: Un cigoto al que le falta o le sobra un cromosoma. Trisomía: Tres copias de un cromosoma en lugar de las dos habituales. Monosomía: Falta una copia de un cromosoma, dejando un par con solo una copia. MEIOSIS EN LA ESPECIE HUMANA Gametogénesis: Proceso de producción de gametas.  Espermatogénesis para sexo masculino.  De espermatogonias, que son las células diploides precursoras, a espermatocitos primarios por mitosis, a dos espermatocitos secundarios por meiosis I, a cuatro espermátidas haploides por meiosis II, a espermatozoides luego de un proceso de maduración. Tiempo: 2 meses.  Ovogénesis para sexo femenino. De gonocitos, que se desarrollan a los 20 días de la gestación, a ovogonias, que son las células precursoras, por mitosis, a ovocitos primarios al cabo de tres meses de vida intrauteriana, a ovocitos secundarios por meiosis I pero sin completar, ya que se detienen en Profase I. o En la pubertar un ovocito primario reanuda la meiosis, iniciando el primer ciclo menstrual. Un ovocito hará este proceso cada 28 días. Luego de 14 días el ovocito primario se libre del ovario maduro y concluye meiosis I. Produce dos hijas: cuerpo polar, que muere, y ovocito secundario, que espera ser fecundado.  Si es fecundado entra en meiosis II, generando dos células hijas donde una muere (cuerpo polar) y la otra forma el óvulo.  El juego de cromosomas materno se junta con el paterno, formando el cigoto que se aloja en el útero.  Si no es fecundado el ovocito muere y se comienza a madurar otro para reanudar un nuevo ciclo.  Ocurre hasta la menopausia, que es la pérdida de la capacidad reproductiva. DIFERENCIAS En ambos sexos se producen cuatro células hijas.  Hombre: Las cuatro son viables.  Mujer: Solo una lo es (el óvulo), ya que los cuerpos polares no son aptos para ser fecundados. Inicio de la meiosis.  Hombre: En la pubertad.  Mujer: En el estadio embrionario. Duración de la meiosis.  Hombre: Siempre igual.  Mujer: Puede durar entre 12 y 55 años, dependiendo de cuándo se reanude. Capacidad de producción de gametas.  Hombre: Produce espermatocitos primarios continuamente.  Mujer: Nace con un n° de ovocitos determinado. Fertilidad  Hombre: Produce millones de gametas continuamente pero su fertilidad disminuye con la edad.  Mujer: Podrá ser fecundada durante un determina período ya que libera una célula apta para ser fecundada cada 28 días. U11 GENÉTICA GENÉTICA MENDEL  Ciencia de la herencia. Los genes deben cumplir, al menos, con dos condiciones:  Se heredan por lo que los descendientes tienen una copia física del material genético.  Esta copia les proporciona información estructural, funcional, entre otros atributos biológicos. Factores = genes = caracter.  Gen dominante: Se manifiesta en la descendencia. Se simboliza con letras mayúsculas y la inicial del gen.  Dominancia completa: El alelo dominante domina completamente al alelo recesivo. El heterocigota (Aa) presenta siempre un fenotipo dominante. Dominancia incompleta: El alelo dominante no domina totalmente al alelo recesivo, por lo que este segundo llega a manifestarse parcialmente. Ejemplo: flores rojos con manchas blancas. Codominancia: Ambos alelos se manifiestan por completo cuando están juntos. Ejemplo: grupo sanguíneo humano AB. Posee dos alelos: A y B, que se expresan por completo simultáneamente.  Gen recesivo: Queda oculto, no se manifiesta en la descendencia. Se simboliza con letras minúsculas y la inicial del gen dominante. Cromosomas homólogos: Par de cromosomas con la misma estructura (mismos loci pero distintos alelos).  Locus (loci en plural): Ubicación de los genes en los cromosomas.  Alelos: Alternativas posibles para cada gen. Gen: Color de ojos. Alelos (alternativas): Verdes, azules, marrones, etc. Genotipo: Composición genética de un organismo, o sea, los alelos que posee para un gen (AA, Aa, aa). Fenotipo: Manifestación de una característica (como se ve, flores rojas A o flores blancas a).  Línea pura: Genéticamente uniforme. 100% una alternativa.  Híbrido: Individuo que resulta del cruce entre dos líneas puras distintas. Cruce AA con aa. De la fecundación se forma un cigoto.  Heterocigoto: Posee distinta información para una característica heredada. Tiene homólogos con distintas alternativas. Son hídridos. Aa  Homocigoto: Posee la misma información para una característica heredada. Tiene homólogos con la misma alternativa. Son línea pura. AA, aa  RR: Homocigota dominante, flores rojas. Rr: Heterocigota, flores rojas. Genotipo, fenotipo Rr: Homocigota, flores blancas. El gen recesivo solo se manifiesta en un homocigoto, cuando ningún otro factor lo domina. Aa x aa AB x B0 Gametas= A, a x a, a Gametas= A, B x B, 0 Para saber las gametas separamos los homólogos. B 0 A a A AB A0 a Aa aa B BB B0 a Aa aa Genotipo: 25% codominante (AB) Genotipo: 50% heterocigota (Aa) 25% homocigota dominante (BB) 50% homocigota recesiva (aa) 50% heterocigota (25% A0 y 25% B0) Fenotipo: 50% A y 50% a Fenotipo: 25% AB, 25% A y 50% B Cruzamientos:  Cruzamiento monohíbrido: Experimento genético que involucra el cruce de dos individuos que difieren en un SOLO rasgo específico. Proporción fenotípica 3 : 1. Ejemplo: Color de la semilla.  Cruzamiento dihíbrido: Se trabaja con dos genes simultáneamente. Proporción fenotípica 9 : 3 : 3 : 1. Ejemplo: Color y textura de la semilla.  Cruzamiento prueba: Determina el genotipo de un organismo con fenotipo dominante (ya que el genotipo puede ser AA o Aa). Se lo une a un recesivo aa. Si da 100% fenotipo dominante, el genotipo es homocigota dominante. Si da 50% fenotipo dominante y 50% fenotipo recesivo, es heterocigota. Experimento Mendel resumido: Su sujeto de experimentación fue la planta de arvejillas. Trabajó con factores (genes) que únicamente tuvieran dos alelos (alternativas). Cruzó semillas amarillas línea pura con semillas verdes línea pura. Esta es la generación parental. De ellas obtuvo la primera generación filial, F1, de semillas únicamente amarillas (en un 100%). Luego, autofecunda una de ellas, obteniendo la segunda generación filial, F2, con semillas mayoritariamente amarillas (en un 75%) pero algunas verdes (en un 25%).   Genotípicamente, hay 25% homocigotas dominantes, 25% de homocigotas recesivas y 50% de heterocigotas.  Las proporciones se mantienen independientemente de que la característica la porte el polen (gameta masculina) o el óvulo (gameta femenina).  El gen de “amarillas” es dominante sobre el “verdes”, que sería el recesivo.  Es un ejemplo de cruzamiento monohíbrido.  LEY DE LA PUREZA DE LOS CARACTERES: Al cruzar dos líneas puras (homocigotas): una dominante y otra recesiva, se obtiene una generación F1 de híbridos o heterocigotas que manifiesta (fenotipo) el carácter dominante pero contiene (genotipo) tanto el dominante como el recesivo. AA x aa = 100% Aa Aa x aa = 50% Aa y 50% aa AA x aa = 50% AA y 50% Aa. LEY DE LA SEGREGACIÓN AL AZAR: Los factores (genes) que determinan características hereditarias se encuentran de a pares en el individuo (cromosomas homólogos) y solo se segregan/separan al formarse las gametas. Se segregan es al azar. LEY DE LA SEGRAGACIÓN INDEPENDIENTE DE LOS CARACTERES: Al formarse gametas, los dos alelos (alternativas) de un gen se separan independientemente de cómo lo hacen los alelos del otro par. GENES QUE NO CUMPLEN LAS LEYES DE MENDEL Ligamento  Genes ligados: Genes que están situados físicamente cerca uno del otro en el mismo cromosoma y, como resultado, tienden a ser heredados juntos durante la meiosis. Alelos múltiples  Más de dos alternativas para un mismo gen.  Grupos sanguíneos humanos: A, B, AB, 0. A dominante sobre 0. Tanto AA como A0. B dominante 0. Tanto BB como B0. 0 recesivo. AB son codominantes. HERENCIA LIGADA AL SEXO Gen ligado al sexo: Gen cuyo locus está ubicado en un cromosoma sexual, estando ausente en el otro. Ej: gen color de ojos asociado al cromosoma X.  Machos XY: Hemicigota, lo que se encuentra en el cromosoma X es lo que se manifiesta, no hay dominancia o recesividad. El cromosoma Y está inactivo. Recibe uno de los X de la madre y el Y del padre.  Hembras XX: Ambos cromosomas X proporcionan las relaciones de dominancia y recesividad. Se necesitan los dos alelos recesivos para que aparezca el fenotipo recesivo. Recibe un X de la madre y el X del padre.  Cromosoma X: Se transmite por generación en “zig-zag”. De macho parental a hembra F1 a macho F2. Enfermedades ligadas al sexo: N (normal), n (enfermo)  Toda enfermedad es recesiva (salvo que se aclare lo contrario).  XN Y: Hombre no portador.  Xn Y: Hombre enfermo.  XN Xn: Mujer portadora no enferma.  Xn Xn: Mujer enferma. XD Xd x Xd Y Gametas= XD, Xd x Xd Y Genotipo hembras: 50% heterocigota (XD Xd) y 50% homocigota recesivo (Xd Xd). Xd Y Genotipo machos: 50% XD (dominante) y 50% Xd (recesivo). XD X D Xd XD Y Fenotipo hembra: 50% no daltónicas y 50% daltónicas. Xd X d Xd Xd Y Fenotipo macho: 50% no daltónicos y 50% daltónicos. EVOLUCIÓN Lamarck  Los organismos cambia según sus necesidades en ese entorno determinado. Las modificaciones no son aleatorias y son adquiridas durante la vida. Son cambios acumulativos y se transmiten a la descendencia. El uso y desuso de las partes de un organismo conduce a un mayor o menor desarrollo de este, o incluso a su desaparición. SEGÚN LAMARCK LOS INDIVIDUOS SE Darwin Selección natural como motor de la evolución. MODIFICAN SEGÚN SU ENTORNO. SEGÚN  Más cantidad de descendencia, más insuficientes los recursos. DARWIN LOS INDIVIDUOS YA NACEN ASÍ Y Esto da lugar a la competencia por los recursos. EL AMBIENTE ES EL QUE LOS SELECCIONA.  Todos los organismos son distintos entre sí.  Organismos con características ventajosas con respecto a otros en cierto entorno, tienen más posibilidades de sobrevivir y reproducirse, dejando en la descendencia esas características ventajosas.  Los cambios son acumulativos y graduales. Teoría sintéticaTeoría de Darwin + conocimientos de Mendel (lleva a descartar la teoría de Lamarck).  Conocimientos aportados por Mendel que permitieron explicar lo que Darwin no pudo: Variaciones debido a mutaciones (asexuales y sexuales), crossing-over y segregación al azar. Pasaje de información genética a través del ADN. La selección natural actúa directamente sobre la variabilidad fenotípica e indirectamente sobre la genotípica.  Dio lugar al estudio de la genética a nivel poblacional (evoluciónpoblación, adaptaciónindividuos). Gradualismo: Atribuye la evolución a una lenta pero continua acumulación gradual de mutaciones.