Biología Molecular PDF - 1º Grado en Biomedicina - Universidad Europea de Madrid

tema-2-biomol.pdf jescudero7 Biología Molecular 1º Grado en Biomedicina Facultad de Ciencias Biomédicas y de la Salud Universidad Europea de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación econó...

tema-2-biomol.pdf jescudero7 Biología Molecular 1º Grado en Biomedicina Facultad de Ciencias Biomédicas y de la Salud Universidad Europea de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  GENES Y GENOMAS ÍNDICE: 1. Ciclo celular 2. Estructura y complejidad del genoma: ▪ Eucariota ▪ Procariota 3. Genoma humano y proyectos en genética CICLO CELULAR El ciclo celular es el periodo de tiempo y el conjunto de hechos fisiológicos que ocurren desde que una célula se forma por división de otra preexistente hasta que se vuelve a dividir. La duración del ciclo celular es variable en función de los organismos y de las estirpes celulares (sobre todo de la fase G1). El ciclo celular consta de dos fases, interfase y fase de división o mitosis (M), las cuales se dividen en subfases: Interfase: fase preparatoria donde hay un continuo crecimiento de la célula y se duplica el material genético. ▪ G1: crecimiento celular. ▪ S: síntesis y replicación del ADN. ▪ G2: crecimiento y preparación para la división celular. ▪ *G0 (opcional): fase de escape tras la G1, son células quiescentes (están fuera del ciclo); solo seguirán el ciclo y se llegarán a dividir si hay un estímulo que las altera; se trata de células musculares y neuronas. Fase de división/mitosis: fase de división del ADN y del citoplasma. ▪ Profase. ▪ Metafase. ▪ Anafase. ▪ Telofase. ▪ Citocinesis: fase de división del citoplasma. En la fase G1 se encuentra un punto de control (checkpoint) donde se observa si la forma, los nutrientes y los factores de crecimiento son correctos y si hay daños en el ADN; en ese mismo punto se encuentra el punto de restricción donde neuronas y células musculares pasan a G0. Además, hay un segundo punto de control tras la fase G2 y un tercero durante la metafase, cuando los cromosomas se disponen en la placa ecuatorial y se revisa el huso acromático. Dicho control lo llevan a cabo a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  proteínas: factores de crecimiento (señales externas que permiten el inicio del ciclo celular), ciclinas y CDKs (señales internas que permiten la progresión adecuada del ciclo celular), las cuales se encargan de controlar los puntos de control del ciclo celular, además de genes supresores de tumores (regulan negativamente la progresión del ciclo celular en los puntos de control). Las células se paran en la transición G1/G0 cuando: faltan nutrientes, el tamaño celular es inadecuado o el ADN está dañado; en caso de fallar los Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. mecanismos de control, la célula puede dividirse indefinidamente, formando un tumor. Además de la apoptosis (muerte celular), la cual es controlada, se encuentra la necrosis, con la cual la célula explota y en esos casos las células hospedadoras se muestran empáticas y, a su vez, mueren. Los oncogenes son genes anormales activados, cuyo origen es la mutación de un gen normal. ESTRUCTURA Y COMPLEJIDAD DEL GENOMA El valor C (constante en cada especia) es la cantidad de ADN por genoma haploide (un solo juego cromosómico); en el caso de la especia humana con 2n=46cromosomas, especie diploide (dos juegos de cromosomas), el valor C seria la cantidad de ADN correspondiente a un juego de 23 cromosomas en estado normal de una sola cromátida (fase G1). ▪ La cantidad de ADN de una especie eucarionte es mucho mayor que la esperada para codificar proteínas o enzimas. ▪ Los genes en eucariontes son mucho más largos que la secuencia necesaria para codificar una proteína (existen intrones o zonas que no se traducen a aminoácidos). ▪ Existe una enorme cantidad de ADN cuya función se desconoce (proyecto ENCODE). PROCARIOTAS EUCARIOTAS Una molécula de ADN circular (nucleoide) /cromosoma Varias moléculas de ADN lineal de 2 copias (cromosomas bacteriano empaquetados en el núcleo) Plásmidos: ADN extracromosómico covalentemente cerrado Las mitocondrias y cloroplastos poseen una molécula de (dsDNA) ADN circular (plásmidos) Organización del genoma en procariotas: está organizado junto con el complejo supramolecular de proteínas. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta. Biología Molecular Banco de apuntes de la  Organización del genoma en eucariotas: el nivel 1 está formado por ADN enrollado en histonas H1, formando nucleosomas, los cuales se enrollarán Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. más, formando solenoides, correspondientes al nivel 2, estos se enrollarán haciendo lazos, formando la eucromatina, la cual se puede seguir enrollando, formando la heterocromatina, nivel 3, en la cual los genes están silenciados, y, de seguir enrollándose, se formarían los cromosomas, nivel 4. GENOMA HUMANO Y MITOCONDRIAL a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.  Las regiones reguladoras pueden ser los promotores… El ADN intergénico es el que separa un gen del Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. siguiente. El ADN agrupado se da en repeticiones consecutivas (ADN satélite) y el disperso, en repeticiones separadas. En el genoma mitocondrial, los exones pertenecen a la cadena de transporte de electrones o OXPHOS. Hay menos de un 5% de ADN codificante en el genoma nuclear, y en el mitocondrial, un 93,3%. El número de moléculas de ADN en células por mitocondrias depende de la cantidad de mitocondrias que haya en dicha célula y recibirá el nombre de mtDNA. GENOMA HUMANO Gen humano: es la unidad transcripcional (posee exones e intrones o zonas que no se traducirán), posee regiones UTR (untranslated regions) y zonas reguladoras (de unión a proteínas y ARN), posee un ORF (open Reading frame/marco de lectura abierto). En el elemento de la regulación de la transcripción se da el mRNA. En el promotor se une la ARN polimerasa. UTR son regiones que no se traducen, es decir, que no están en la proteína y son regiones reguladoras. El sitio de inicio de la traducción es el codón inicial AUG (codifica la metionina). Los exones e intrones están separados por sitios de corte y empalme. El sitio de fin de la traducción es UAG/UAA/UGA. El sitio de poliadenilación es el lugar donde se añade la cola de poliA. La región que contiene exones e intrones se conoce como marco de lectura abierto (se encuentran las partes codificantes). Los intrones son regiones intragénicas no codificantes, se transcriben, pero no se traducen; los exones son regiones codificantes del gen que se transcriben y se traducen; las regiones intergénicas nunca se transcriben ni se traducen, no son codificantes y suelen contener secuencias repetidas. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.  Según el número de repeticiones: secuencias repetidas: unidades de repetición: ▪ ADN altamente repetitivo. ▪ ADN moderadamente repetitivo. El ADN repetitivo codificante se divide según la familia génica a la que pertenezca (sus miembros se organizan por homología, se han obtenido por duplicaciones y proceden de un único gen ancestral): ▪ Agrupado: ▪ Familias génicas clásicas (en tándem): alto grado de homología de secuencia (histonas, ARNr…) ▪ Familias multigénicas con genes agrupados (no contiguos): menos homología, se da en regiones específicas del genoma: genes truncados, variante, pseudogenes y fragmentos de genes (globinas, HLA-1). ▪ Disperso: familias multigénicas con genes dispersos: número pequeño de repeticiones esparcidas por todo el genoma (actina, ferritina…). En estas familias multigénicas aparecen con frecuencia miembros con: ▪ Copias de genes/variantes: pequeñas variaciones de secuencia (isoenzimas, mioglobina). ▪ Pseudogenes: copias inactivas no funcionales de un gen. ▪ Genes truncados: copias incompletas de un gen (falta el inicio o el final en un extremo). ▪ Fragmentos génicos: porción interna de una secuencia génica (se han perdido ambos extremos). En las familias clásicas se repite el “pack” entero; en las agrupadas, las repeticiones no se dan consecutivamente; en las dispersas, las repeticiones se dan en distintas posiciones del genoma. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  El ADN repetitivo no codificante se usa en genética forense. El ADN satélite aparece periféricamente y las Alu y las Kpn pueden tener implicaciones patológicas de repetirse mucho (oncogenes). Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. ADN agrupado y altamente repetitivo: El centrómero es la invaginación primaria. El satélite cromosómico se une mediante interacciones electrostáticas y no por enlaces fosfodiéster. El telómero protege el material genético. ADN disperso y moderadamente repetitivo: los bloques dispersos de repeticiones en tándem son de ADN minisatélite y ADN microsatélite: son marcadores moleculares en medicina forense (se debe a que se repiten íntimamente en gemelos homocigotos a excepción del patrón de las papilas gustativas y las huellas dactilares), pruebas de paternidad y diagnóstico de enfermedades moleculares. Los minisatélites son hipervariables y se caracterizan por su elevado polimorfismo. Los microsatélites son bloques de hasta 50 repeticiones. El ADN moderadamente repetitivo y disperso: las repeticiones dispersas contienen transposones o elementos transponibles (jumping genes asociados a patologías por la formación de genes truncados), los cuales pueden moverse de una localización a otra del genoma. ▪ Clase I / retrotansposones: se transponen a través de un intermediario de ARN, están activos en el genoma humano, su origen probablemente es vírico; al copiarse, desplazarse y pegarse, el tamaño del genoma aumenta, pues el original sigue estando y se añaden copias: ▪ Transposones LTR: se parecen a los retrovirus, a veces contienen genes gap y pol (típicos de retrovirus), se transponen muy poco. ▪ Transposones no LTR: ▪ LINES: secuencias autónomas, poseen su propia transcriptasa inversa. ▪ SINES: secuencias no autónomas, precisan la transcriptasa inversa de una LINE. ▪ SVA: retrovirus endógeno humano, proto-oncogenes (relacionados con la aparición de determinados tumores). ▪ Clase II: se transpone directamente del ADN, requiere una transposasa (corta y pega) codificada por el transposón; no afectan al número de pb pues se mantiene el tamaño del genoma: a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.  ▪ Presentan secuencias invertidas terminales (9-40pb). ▪ Transposición conservadora: es un mecanismo de cortar y pegar. ▪ La mayoría son fósiles inactivos en humanos al tener truncada la transposasa, los activos están relacionados con patologías humanas (cánceres por predisposición genética y enfermedades tanto ambientales como genéticas); están activos en plantas, moscas y bacterias. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. GENOMA MITOCONDRIAL Los genes de la protomitocondria original provenían del núcleo de la bacteria fagocitada. Los genes de la mitocondria sirven como fuente de síntesis de energía del sistema OXPHOS (cadena de e-), el cual está formado por subunidades compuestas de las proteínas que codifica el ADNmt, y dichas proteínas están codificadas en el núcleo, sintetizadas en el citoplasma e importadas y procesadas en el interior de la mitocondria; el genoma mitocondrial codifica polipéptidos del sistema OXPHOS y ARN. El ADNmt es distinto al ADN nuclear y están separados. Las moléculas de ADNmt se agrupan en nucleoides, los cuales están compuestos de: ADNmt, factor de transcripción mtA, proteína de unión a ADN de hebra única (mtSSB), helicasa twinkle, ADN polimerasa γ y otras proteínas no identificadas. La heteroplasmia es un balance en el cual hay tanto mitocondrias sanas como afectadas; no siempre se da una patología, estas solo aparecen cuando hay un mayor número de mitocondrias enfermas que sanas (producen enfermedades genéticas). El tamaño del genoma mitocondrial es menor que el del nuclear y posee: a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.  PROYECTOS EN GENÉTICA El proyecto genoma humano (1990-2003) tenía como objetivos: identificar todos los genes presentes en el genoma humano, determinar las secuencias de los 3millones de pb, almacenar la información en bases de datos, mejorar las herramientas para el análisis de los datos, transferir las tecnologías relacionadas de su estudia al sector privado, solucionar los problemas éticos, legales y sociales que Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. nacen con el proyecto. Los resultados más relevantes de dicho proyecto fueron: G: se escriben en mayúsculas las iniciales de los nucleótidos afectados y haremos preceder la descripción por la letra c (para el ADN copia), por la letra g (para el ADN genómico) o por la letra m (para el ADN mitocondrial). Ej. p.K16W (proteína), 66_68delATC (entre los tripletes 66-68 ha habido una deleción del triplete ATC), 55_57dupTCG (duplicación), 91_92insTG (inserción), 218_527inv310 (inversión). a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6401294 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.