Capítulo 1: La Vida es un Deporte de Equipo (BIOL 4604) 2021 PDF

CHAPTER 1 La vida es un deporte de equipo BIOL 4604 Dr. Derek Soto Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com. Capitulo 1 Objetivos: ▪ Después de cubrir este capítulo, será capaz de: ▪ Dibujar una célula eucariota con al meno...

CHAPTER 1 La vida es un deporte de equipo BIOL 4604 Dr. Derek Soto Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com. Capitulo 1 Objetivos: ▪ Después de cubrir este capítulo, será capaz de: ▪ Dibujar una célula eucariota con al menos tres características estructurales Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com además del núcleo y la membrana plasmática. ▪ Enumerar tres propiedades del agua que la hacen esencial para que exista vida en la Tierra. ▪ Explicar, por escrito, las diferencias entre lípidos, azúcares, aminoácidos y ácidos nucleicos. Que constituye un ser vivo? ▪ Para un biologo cellular la definicion es sencilla ▪ Los seres vivos pueden generar copias casi exactas de si (reproducirse) Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Pueden auto-corregirse (corregir errores geneticos) ▪ Otras definiciones ▪ Compuestos de celulas, muestran organizacion, crecen y se desarrollan, reproducen, se adaptan mediante la evolucion, reponden a estimulos, utilizan energia, mantienen homeostasis.  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Vivo: bacteria, celula hepatica, Artemia, elefante Organismos Vivos Sustancias- no vivos ▪ No vivo: moleculas (proteinas, DNA), priones, viruses Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ PERO! Sustancias no-vivas pueden combinarse para si producer un organism vivo!  La celula ▪ Las células no son asi de Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com sencillas: ▪ Casi todas las células son invisibles sin un microscopio ▪ Las células están compuestas de millones de moléculas. ▪ Moléculas y organelos individuales pueden combinarse para formar células pero no se consideran vivos.  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com La célula es la unidad fundamental de la vida  Teoría Celular ▪ Surge a partir del desarrollo del microscopio por Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Leeuwenhoek (1600s). Facilitando el descubrimiento de células rojas, espermatozoides. ▪ Propuesta por inicialmente por Schwann (1839) 1. Todos los organismos contienen una o más células. 2. La celula es el componente básico de los organismos. ▪ Expandida por Virchow (1855) 3. Todas las células surgen únicamente de células preexistentes (biogénesis) La celula es la unidad fundamental de la vida (6 of 6) Células procariotas: Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Son organismos unicelulares, cada uno capaz de realizar todas las funciones para vivir y reproducirse Carecen de compartimentos internos delimitados por membranas (orgánulos) pero tienen una organización estructural compleja (a) Photo courtesy of Jonathan King, Massachusetts Institute of Technology; (c) Reproduced from J. Bacteriol., 1998, vol. 180, pp. 52–58, DOI and reproduced with permission from American Society for Microbiology. Photo courtesy of Agnes Fouet, Pasteur Institute.  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com La celula es la unidad fundamental de la vida  Macromoleculas son las piezas que componen las celulas Tipos de Moleculas mas abundantes Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com en las celulas: ▪ Agua ▪ Cuatro tipos de moleculas basadas en carbono (macromoleculas): ▪ Lipidos (acidos grasos) ▪ Carbohidratos (azucares) ▪ Amino acidos (proteinas) ▪ Nucleotidos (DNA, RNA) Sustancias no vivas pueden combinarse para formar organismos vivos ▪ Hay mucha evidencia de que la vida surgio Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com de condiciones abioticas (abiogenesis) ▪ Urey y Miller (1953) modelaron las condiciones del oceano y atmosfera en la Tierra joven con calor y frio ▪ Generaron moleculas organicas complejas (carbohidratos, amino acidos, lipidos) de compuestos sencillos (metano, amonio, hidrogeno y agua) El agua posee cinco rasgos inusuales 1. Es liquida a temperaturas ambientales Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com 2. Es una molecula polar (solvente) 3. La fase liquida es mas densa que la fase solida 4. Es buen aislador por tener alto calor especifico 5. Alta temperatura de evaporacion ▪ Compuestos hidrofobicos y anfipaticos se organizan cuando estan en agua (forman membranas)  El agua posee cinco rasgos inusuales (1 of 5) ▪ El agua es una molecula polar (solvente) Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ El agua es polar porque distribuye cargas de manera asimétrica (dipolo). ▪ Alta electronegatividad de oxigeno crea un exceso de electrones a su alrededor y una deficiencia de electrones alrededor de los hidrógenos ▪ Carga parcial negativa (δ–) alrededor del oxígeno ▪ Carga parcial positiva (δ+) alrededor de los hidrógenos ▪ Enlace de hidrogeno: enlace débil intermolecular formado entre un átomo electropositivo (H) y un átomo electronegativo (O) ▪ Cada molécula de agua esta enlazada con al menos tres otras moléculas de agua ▪ Los enlaces de hidrogeno duran picosegundos y se forman y rompen constantemente ▪ Enlaces de hidrógeno pueden formarse con O, N, F  La polaridad del agua lo hace excelente solvente Cloruro de sodio (sal de mesa) se Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com disuelve en agua porque se forman esferas de hidratación alrededor de los: Iones de sodio (Na+) mediante los átomos de oxígeno en el agua Iones de cloruro (Cl-) mediante los átomos de hidrogeno en el agua  Particulas hidrofóbicas e hidrofilicas interactúan distinto con el agua Moléculas que tienen afinidad con el agua son hidrofilicas Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Se disuelven en agua Sales, azucares, ácidos orgánicos, algunos amino ácidos En general, compuestos polares e ionicos son hidrofilicos Moleculas que no tienen afinidad por el agua son hidrofóbicas No se disuelven en agua Lipidos, algunos amino acidos En general, compuestos no-polares son hidrofóbicos Moleculas anfipaticas se disuelven parcialmente en agua Algunos lípidos, algunas proteinas  El agua posee cinco rasgos inusuales (2 of 5) ▪ El agua es líquida a temperaturas ambientales. Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ El agua es la única molécula de su tamaño que existe como liquido a temperatura y presión ambiental. ▪ Los enlaces de hidrogeno empacan las moléculas de agua más cercanamente e impiden la formación de estructuras cristalinas.  Propidades del Agua en Acción Cohesión: Afinidad de las moléculas de agua entre sí Cada molécula de agua esta enlazada con tres otras moléculas de agua Adhesión: Afinidad de las moléculas de agua por otros objetos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Capilaridad: la tendencia de un Las patas de los gérridos (water stiders) Adhesion y cohesión: El agua forma líquido a subir o bajar de nivel como contienen pelos microscópicos que gotas producto de la tensión superficial atrapan aire y repelan el agua y moja las puntas de las agujas de permitiendo que caminen sobre la pino. superficie del agua.  El agua posee cinco rasgos inusuales (3 of 5) ▪ La fase liquida del agua es más densa que la fase sólida. Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Los enlaces de hidrogeno empacan las moléculas de agua más cercanamente e impiden la formación de estructuras cristalinas. ▪ Cuando se cristaliza el agua (hielo) su volumen es mayor que el del agua. ▪ Si se formase agua solida dentro de las células serian destruidas.  Propidades del Agua en Acción Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Tejido conectivo mostrando daños estructurales El hielo es menos denso que el agua en su estado líquido. causados por la expansión del agua luego de ser congelado El agua posee cinco rasgos inusuales (4 of 5) ▪ Es buen aislador por tener alto calor especifico. Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Calor especifico: energía requerida para aumentar la temperatura de un sustrato ▪ Se requiere 1 caloría para aumentar la temperatura de 1 mL por 1°C. ▪ Este valor es mucho mayor que para otros líquidos comparables. ▪ El agua es resistente a cambios de temperatura causadas por reacciones químicas dentro de las células. El agua posee cinco rasgos inusuales (5 of 5) ▪ El agua tiene una alta temperatura de evaporación Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Se requiere mucha energía para causar que el agua evapore. ▪ Este valor es mucho mayor que para otros líquidos comparables. ▪ Algunos organismos aprovechan este rasgo para enfriarse (sudor) o para transportar moléculas (transpiración).  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Transpiración: liberación de agua al ambiente Perspiración: secreción de agua mediante glándulas por las plantas mediante aperturas en sus sudoríparas para lograr la termorregulación mediante hojas (stomas) el enfriamiento evaporativo. Difusión de productos químicos en el agua ▪ Muchos aspectos de la biología celular se ven afectados Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com por los efectos de la difusión de sustancias a través del agua. ▪ Quimiorrecepción ▪ Dispersión de contaminantes ▪ Respiración ▪ La difusión de sustancias químicas se ve afectada por: ▪ el gradiente de concentración entre dos puntos (distancia y diferencia de concentración) ▪ transporte advectivo de agua (transporte de una sustancia por un fluido) ▪ temperatura ▪ Tamaño de las moléculas ▪ la presencia y estructura de sedimentos o polímeros excretados por organismos ▪ cualquier movimiento directo de las sustancias químicas por parte de los organismos.  Tazas de Difusión de Moléculas ▪ Tamaño celular es limitado por cuan rápidamente las moléculas se pueden Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com difundir a través de la célula y alcanzar el lugar de la reacción. ▪ Difusión: movimiento sin asistencia de una sustancia de una concentración mayor a menor. ▪ Moléculas grandes difunden más lentas ▪ Velocidad de difusión aumenta exponencialmente con tamaño. Ley de Difusion de Fick ▪ Ley de Difusion de Fick predice que la taza a la cual una Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com molecula se mueve a través de un medio es proporcional a su gradiente de concentración. C1−C2 ▪ J=D x1−x2 ▪ J=flujo de difusión (cantidad de substancia difundiéndose en unidades de área por unidades de tiempo) ▪ D= coeficiente de difusión (cm2/m) ▪ C1−C2= diferencia en concentración ▪ x1−x2=distancia ▪ Si la concentración en el plano rojo C1 es mayor que en el plano amarillo C2, entonces la difusión neta ocurre hacia C2. ▪ La difusión es más lenta a medida que aumenta la distancia (x1-x2) entre los dos planos y a medida que disminuye la diferencia entre las concentraciones en los dos planos (C1- C2).  Difusión molecular ▪ Movimiento browniano: movimiento aleatorio Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com de partículas suspendidas en un medio ▪ Conduce a la mezcla aleatoria de moléculas (difusión molecular) ▪ Importante solo a escalas muy pequeñas. Es tan lento que normalmente no se puede observar a macroescalas. ▪ Más rápido para moléculas muy pequeñas que pueden ser movidas por choques con agua. ▪ La temperatura (energía térmica) es una propiedad de la velocidad media de los iones disueltos y las moléculas de agua. ▪ Por ende, la diffusion molecular aumenta con la temperatura.  Difusión molecular ▪ Difusión molecular desde el punto de vista Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com microscópico y macroscópico. ▪ Inicialmente, hay moléculas de soluto en el lado izquierdo de una barrera (línea púrpura) y ninguna en el derecho. Se retira la barrera y el soluto se difunde para llenar todo el recipiente. ▪ Arriba: Una sola molécula se mueve al azar. ▪ Medio: Con más moléculas, hay una clara tendencia a que el soluto llene el recipiente de manera cada vez más uniforme. ▪ Abajo: Con una enorme cantidad de moléculas de soluto, la aleatoriedad se vuelve indetectable. ▪ El soluto parece moverse lenta y sistemáticamente de las áreas de alta concentración a las áreas de baja concentración. Este flujo contínuo está descrito por las leyes de Fick. Figure 3.1 Diffusion of dye into a 0.5% agar solution in 10-cm-diameter petri dishes as a function of time. The agar prevents turbulent mixing, so the outward spread of the dye is indicative of the rate of molecular diffusion. Length of time since dye was added to a small depression in the middle of each agar plate is labelled. Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Freshwater Ecology: Concepts and Environmental Applications  Difusión Turbulenta ▪ Difusión de Foucault/Turbulenta: las Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com sustancias se mezclan en un sistema fluido por movimiento de remolinos (turbulencia o mezcla). ▪ El flujo turbulento provoca la difusión del transporte. ▪ Órdenes de magnitud más rápido que la difusión molecular ▪ Si el agua se está moviendo DT>>> DM ▪ A pequeñas escalas, la difusión turbulenta no es importante: ▪ ↑Re, ↑Viscosidad, ↓Turbulencia  Cual de las siguientes NO es una caracteristica del agua (H2O) 1. Es liquida a temperatura Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ambiente 2. El hidrogeno le propicia polaridad parcial positiva (𝛿+) 3. La fase liquida es menos densa que la fase solida 4. Requiere mucha energía para subir de temperatura 5. Es un solvente polar  Las propiedades del agua impactan el comportamiento de otras moleculas en la celula 1. Compuestos hidrofobicos y Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com anfipaticos se organizan cuando están en agua (forman membranas sin consumir energía) Colas hidrofóbicas (no-polares) se juntan y le huyen al agua Cabezas hidrofilicas (polares) se juntan y se acercan al agua. Proceso ocurre espontáneamente buscando el estado estable de menor energía potencial. Los lipidos forman membranas en agua (2 of 3) 2. Membranas de fosfolipidos se pueden sellar por si solas si son permeadas (auto-reparación) Recuerden que la autoreparacion es un rasgo importante para las celulas Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com  Los lipidos forman membranas en agua(3 of 3) 3. Membrana de lipidos repelan moleculas hidrofilicas, creando Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com barreras, compartimentos Permite que las células puedan crear un ambiente interno y externo y sustentar gradientes  Meteorito Murchison Meteorito de que ~7 billones de años (mas viejo que nuestro Sistema solar) Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com cayó en Australia en 1969. Portaba amino acidos y compuestos organicos Portaba compuestos anfipaticos que forman membranas biologicas en agua. Compuestos anfipaticos pudiesen haber originado de minerales traidos en meteoros- teoria de panspermia  Compuestos anfipaticos pueden juntar moleculas precursores a la vida ▪ Se hipotetiza que repetidos ciclos de calentamiento/enfriamiento Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com concentraron compuestos anfipaticos en la superficie de cuerpos de agua. ▪ Compuestos anfipaticos forman vesículas y compartimentos que concentren moléculas constructoras de vida. ▪ Una vesícula membranada con los compuestos correctos pudo haber sido precursor del LUCA- last universal common ancestor  Las células están formadas por las mismas unidades de construcción ▪ Después del agua, los compuestos de Carbono (C) son las moléculas más Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com abundantes en las células. ▪ Átomos de carbono pueden enlazarse entre si mas fácilmente que otros elementos. ▪ Permite muchas permutaciones distintas. ▪ Permite formar moléculas grandes ▪ Permite formar moléculas de mucha complejidad estructural En las células carbono forma enlaces covalentes con H, O, N, C  Características del Carbono Contiene 6 electrones Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Orbital 1s : 2 electrones Orbital sp3: 4 electrones Regla Octeto: átomos quieren estar rodeados de 8 electrones de valencia Carbono tiene 4 electrones de valencia. “Necesita” 4 electrones adicionales para estar satisfecho. =)  Repaso Enlaces Covalentes ▪ Enlace sencillo: un par (2) de electrones compartidos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ C-C ▪ Cada enlace sencillo= satisface 2 electrones de valencia ▪ Enlace doble: dos pares (4) de electrones compartidos ▪ C=C ▪ Cada enlace doble= satisface 4 electrones de valencia ▪ Enlace triple: tres pares (6) de electrones compartidos ▪ C≡C ▪ Cada enlace triple= satisface 6 electrones de valencia  El carbono puede formar cuatro enlaces covalentes (2 of 2) Carbono siempre va a enlazar con al menos dos otros átomos 2 enlaces doble 4 enlaces sencillos 2 enlaces sencillos + Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com 1 enlace doble 1 enlace sencillo + 1 enlace triple  El carbono NO puede formar cual de los siguientes enlaces? a) Un enlace covalente triple y un enlace covalente sencillo Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com b) Dos enlaces covalentes dobles c) Cuatro enlaces covalentes sencillos d) Dos enlaces covalentes sencillos y un enlace covalente doble e) Tres enlaces covalentes sencillos y un enlace covalente doble  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com “Grupos funcionales” comunes en moléculas biologicas  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Acetaminophen Identifica el grupo funcional señalado. c. Alcohol b. Phenyl a. Methyl e. Amide d. Ester  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Acetaminophen Identifica el grupo funcional señalado. c. Alcohol b. Phenyl a. Methyl e. Amide d. Ester  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Acetaminophen Identifica el grupo funcional señalado. c. Alcohol b. Phenyl a. Methyl e. Amide d. Ester  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Acetaminophen Identifica el grupo funcional señalado. c. Alcohol b. Phenyl a. Methyl e. Amide d. Ester  Los lipidos son polimeros ricos en carbono que son insolubles en agua ▪ Lipidos: macromolecula y soluble en solventes no- polares Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Propiedades de lipidos: ▪ Formados por cadenas de hidrocarbonos (CH3)n ▪ Enlaces C-C son no-polares ▪ Hidrofobicos o Anfipaticos ▪ Tres grupos principales ▪ Fosfolipidos: grupo de moleculas que contienen una cabeza hidrofilica y dos colas hidrofobicas derivadas de acidos grasos ▪ Colesterol: hidrocarburo tetraciclico formado por tres ciclohexanos, un ciclopentano y un hidroxil y otros grupos funcionales ▪ Trigliceridos: ester compuesto de tres acidos grasos unidos por un glicerol  Las azucares son carbohidratos sencillos- monosacaridos Carbohidratos o sacáridos: Macromoléculas compuestos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com enteramente de carbono, oxigeno e hidrogeno. Cm(H2O)n Ejemplos: azucares, almidones, celulosa Monosacáridos: carbohidratos mas sencillos que no pueden ser hidrolizados a unidades mas pequeñas Ejemplos: glucosa, fructosa, ribosa Gliceraldehido: carbohidrato mas simple (3 carbonos). Se enumeran los carbonos comenzando en el grupo funcional Pueden existir de manera lineal o cíclica  Las azucares son carbohidratos sencillos-disacaridos Disacaridos: dos monosacáridos unidos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com por un enlace covalente llamado enlace glicosidico C-O-C Dos tipos de enlace glicosidico Alfa -H superior plano carbono -OH inferior al plano Beta -OH superior plano carbono -H superior al carbono Ejemplos de disacáridos Maltosa: Glucosa + Glucosa Sucrosa: Glucosa + Fructosa  Las azucares son carbohidratos sencillos- oligosacaridos y polisacaridos ▪ Las células pueden combinar azucares para formar polímeros de Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com disacáridos repetitivos ▪ Oligosacaridos: azucares anejadas a proteínas y/o lipidos ▪ Polisacaridos: complejos grandes de azucares en el espacio extracelular con diversas funciones ▪ Almacenaje: almidon, glicógeno ▪ Estructural: Celulosa ▪ Oligosacaridos y polisacáridos forman la matriz extracelular de las celulas  Amino Acids Acidos(aa) (AA) Are son Polymers polimeros Containing que contienen Aminogrupos and Carboxylic amino y grupos Acid carboxilos Groups ▪ Unidades constructoras de proteinas ▪ Todos los AA estan compuestos de: Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ C, N, O, H ▪ Dos AA contienen S ▪ Compuestos organicos que contienen: ▪ Carbono central (α) ▪ grupo amino (-NH3+) ▪ un acido carboxilico (-CO2H) ▪ hidrogeno ▪ un grupo variable (R) ▪ Grupo R varia por cada AA ▪ Los grupos R definen las formas de las proteinas, como interactuan y que funciones pueden hacer. Nucleotidos contienen una azucar, un grupo fosfato y una base ▪ Nucleotidos son macromoleculas portadoras de informacion genetica Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com celular y esenciales para la vida ▪ Unidades constructoras de DNA y RNA ▪ RNA=acido ribonucleico ▪ DNA=acido desoxyribonucleico ▪ Bases Nitrogenadas ▪ Purinas= Adenina, Guanina ▪ Pirimidinas=Timina, Citosina, Uracil ▪ Fosfato ▪ Grupos fosfatos enlazan con el carbono 5′. ▪ Base enlaza con el carbono 1′. ▪ Azucar ▪ Ribosa ▪ Desoxiribosa  Las celulas deben cooperar para ser exitosas Procariotas-organismos mas abundantes y exitosos del planeta photosynthetic cells Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com tienen una membrana: la membrana plasmática. No tienen núcleo Mayoría tienen pared celular, algunos tienen capsula de azucares Todas las reacciones ocurren en el citosol Se dividen por fision binaria; no por mitosis Procariotas especializados pueden tolerar las condiciones mas extremas del planeta Todos los procariotas son unicelulares, pero heterocyst algunos cooperan para llevar a cabo funciones especializadas Anabaena: intercambio metabolico entre células fotosintétizadoras y células nitrificantes llamadas heterocistos  Biofilms ▪ Biocapa: consorcio de microorganismos donde las células se pegan entre si y a la superficie. Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Ciudades microbianas ▪ Pueden contener distintos microorganismos con funciones especializadas ▪ A veces macroscópicos ▪ Las células de la biocapa producen conglomeraciones extracelulares de proteínas, polisacáridos, lípidos y DNA. ▪ Provee: ▪ Resistencia a antibióticos/detergentes ▪ Transferencia lateral de genes ▪ Microambiente ▪ Ejemplos: ▪ Piso de la ducha ▪ Costra de los dientes  Las celulas poseen estructuras para funciones especializadas Para llevar a cabo tareas Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com especializadas las células se dividen las tareas Complejos moleculares no-membranados Procariotas- estilo de vida interdependiente simbiosis Muchos procariotas son mas exitosos como simbiontes Pueden formar agregados que se adhieren para crear ambientes especializados biofilms Microbioma-holobionte  Teoria Endosimbiotica ▪ Teoría Endosimbiotica: Algunos organelos en eucariotas tienen orígenes procariotas Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Teoría principal del origen de eucariotas de procariotas ▪ Cloroplasto ▪ Mitocondrio ▪ Una vez incorporado, el endosimbionte no tiene que defenderse, alimentarse, etc. ▪ Endosimbiontes tienen: ▪ Membrana propia ▪ Material genético propio (circular) ▪ Se dividen independientemente de la célula (fision binaria) ▪ Proteinas bacterianas ▪ Si mueren la celula no tiene como reemplazarlos  Células eucariotas pueden formar organismos multicelulares ▪ Eucariotas- contienen organelos membranados Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com ▪ Proteínas se unen para formar estructuras complejas en el citosol ▪ Membranas separan contenidos celulares en regiones distintas con funciones especificas ▪ Algunos eucariotas no se pueden alimentar por si solos y dependen de otros para que lo alimenten ▪ Tejidos- Células similares que colaboran para lograr funciones complejas ▪ Estos se combinan para formar órganos  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Técnicas de Investigación: Microscopía  Técnica de Investigación: Immunofluorescencia Immunofluorescencia secundaria ▪ La inmunofluorescencia es una técnica en la que una molécula fluorescente se une a un anticuerpo, que reconoce Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com y se une a una molécula diana complementaria específica, conocida como antígeno. ▪ Utilizando un microscopio de fluorescencia o confocal, un investigador puede identificar y localizar la molécula objetivo específica dentro de la célula. Immunofluorescencia primaria Cual declaracion mejor define la vida? A. Los seres vivos deben replicarse y auto-repararse. Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com B. Los seres vivos deben contener un núcleo. C. Los seres vivos deben reproducirse sexualmente. D. Los seres vivos deben permanecer en equilibrio con su ambiente. E. Los seres vivos deben ser multicelulares.  CAPITULO 2 Estructura y Organización de Acidos Nucleicos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com. Capitulo 2 Objetivos Luego de completar este capitulo, usted podra: Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § Discriminar entre una base nitrogenada, nucleosido y un nucleotido. § Describir la estructura bioquímica del DNA. § Explicar, por escrito, las diferencias entre los cinco niveles de compactación del DNA § Ilustrar como la estructura del DNA y las mutaciones impactan la estructura de las proteinas.  Algunas formas de almacenaje de informacion en celulas § Informacion celular se almacena en Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com moleculas § DNA § RNA § Proteinas § Mitocondrias § Plasmidios (procariotas) El material genetico codifica informacion celular § DNA usa un idioma sencillo formado por cuatro moléculas Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § DNA contiene menos variedad de información que proteínas § Cada célula humana contiene 12 billones de nucleótidos en DNA § Gametos (óvulos y espermatozoides) transfieren DNA de padres a progenie § Durante la replicación, los errores pueden resultar en mutaciones. § Diferencias en el código llevan a variación en poblaciones y evolución por selección natural  Para ser utilizado el DNA debe ser leido § Dogma Central Biologia § DNA se convierte en RNA y RNA se Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com convierte en proteinas. § Proteinas transcriben secuencias de deoxiribonucleotidos en DNA para formar secuencias de mRNA § Secuencias de mRNA son traducidas a secuencias de AA para formar proteinas  Los RNA mensajeros se traducen en proteínas § Los mRNA, tRNA y rRNA trabajan juntos para sintetizar un Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com polipéptido. § Los codones en el mRNA se combinan con los anticodones en el tRNA § 64 codones posibles § 3 codones "stop" § Secuencia de codificación de genes humanos aprox. 500–600 codones  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Las mutaciones en el RNA pueden conducir a secuencias de polipéptidos alteradas Informacion en el DNA esta empacada en Genes § Gen = secuencia lineal de deoxiribonucleotidos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com (DNA) convertible en una porcion complementaria de ribonucleotidos (mRNA) § Exones- segmentos que codifican para mRNA § Intrones- segmentos que no codifican para mRNA (removidos) § contiene patrones de secuencias repetitivas que pueden interactuar directamente con proteinas o alterar la forma del DNA Nucleotidos contienen una azucar, un fosfato y una base nitrogenada § Fosfato- energia y esqueleto Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § Azucar (pentosa) esqueleto § Base Nitrogenada § Purinas § Adenina (A) § Guanina (G) § Pirimidinas § Timina (T) § Citosina (C) § Uracil (U) RNA ONLY  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nomenclatura de Bases Nitrogenadas  Ribosa y desoxiribosa difieren por un atomo § Ribosa y desoxiribosa son azucares Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § (pentosas= azucar 5 carbonos) § Diferencia fundamental entre RNA y DNA § Ribosa -OH en carbono #2 § Deoxiribosa -H en carbono #2 § RNA=ribosa § RNA solamente § DNA=desoxyribosa § DNA solamente  RNA es distinto al DNA § Tres diferencias primarias: § El uracil reemplaza la timina Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § DNA= TCGA § RNA= CGUA § El azucar es ribosa vs. desoxiribosa en DNA § Hebra sencilla (RNA) vs. Hebra doble (DNA)  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Cual es DNA? Cual es RNA?  Bases, nucleótidos y nucleosidos Base: base aromática nitrogenada Adenina Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nucleosido: Azucar + base nitrogenada Adenosina Nucleótido: Monómeros de ácidos nucleicos (DNA/RNA) azúcar + fosfato+ base nitrogenada Nucleosido + monofosfato Adenosina monofosfato (AMP) Nucleosido + bifosfato Adenosina bifosfato (ADP) Nucleosido + trifosfato Adenosina trifosfato (ATP) Si la azúcar es desoxirribosa, se le añade el prefijo desoxi- o la abreviación (d) Enlaces fosfoanhidricos: proveen energía para las reacciones  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Bases, nucleótidos y nucleosidos  Los acidos nucleicos estan unidos por enlaces fosfodiester § Enlace fosfoester: Enlace covalente entre un fosfato y una pentosa Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § Enlaces ester formados por deshidratacion del fosfato con el hidroxil del C3’ § Dos enlaces fosfoester = C3’ y C5’ = enlace fosfodiester § Enlace β-N-glicosidico: Base nitrogenada enlaza con C1′ Los acidos nucleicos estan unidos por enlaces fosfodiester Los enlaces fosfodiester polimerizan los nucleotidos para formar polinucleotidos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com llamados acidos nucleicos Acido desoxirribonucleico DNA Acido ribonucleico RNA § Esqueleto ribosa/desoxiribosa (azucar) y fosfato unidos por enlaces fosfodiester § La reaccion consume un nucleotido trifosfato y lo convierte en nucleotido monofosfato § La energia se provee por los enlaces fosfoanhidricos § DNA polimerasa cataliza la formacion del enlace fosfodiester  DNA polimerasa DNA polimerasa: familia de proteínas que polimerizan el Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com DNA Convierte nucleótidos trifosfatos en nucleótidos monofosfatos + 2Pi Añade nucleótidos nuevos en la terminación 3’ (extensión) Acción 3’-5’ exonucleasa: puede remover (excisar) y corregir (proofread) una base nitrogenada incorrectamente pareada: DNA forma una helice de doble hebra (dsDNA) Dos hebras complementarias Contienen la misma informacion pero una Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com copia es positiva y la otra negativa Y antiparalelas 5’-3’ pareada con 3’-5’  Los enlaces de H entre nucleotidos unen las hebras del DNA § Enlaces de hidrogeno unen Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com hebras complementarias § Adenina-Timina forman 2 enlaces de H § Enlace más débil § Guanina-Citosina forman 3 enlaces de H § Enlace más fuerte § Adenina-Uracil forman dos enlaces de H en RNA DNA forma una helice de doble hebra (dsDNA) A 3-D drawing showing the spatial arrangement of the nucleotides in a Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com DNA double helix. Estructura escalonada en espiral: “spiral staircase” Dos hebras entretejidas: helice plactonemica: una hebra de DNA no se puede separar sin rotar la molecula completa La forma del DNA dirige las proteinas Modelo 3D de dsDNA (Right-handed) 34 Angstroms por vuelta Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com 10 pares base por vuelta (bp) 20 Angstroms de diametro Hendidura mayor y Hendidura menor Hendidura mayor: hebras mas separadas Hendidura menor: hebras mas cercanas Ciertas proteinas se enlazan al DNA para alterar su estructura, regular la transcripcion, o la replicacion.  Informacion en DNA es leida por proteinas Varios mecanismos confieren especificidad: Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Mecanismo llave y cerradura La estructura secundaria y terciaria de la proteina encaja en la estructura del DNA Lectura de secuencias Una secuencia especifica del DNA es “leida” por la proteina La proteina tiene AA que son atraidos quimicamente hacia esas bases  Complementaridad del DNA Siempre leer secuencias en direccion 5’- 3’ Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Reglas de Chargaff: En las moléculas de DNA de doble hebra, el número de purinas es igual al número de pirimidinas Adenina (A) siempre parea con timina (T) GAP Guanina (G) siempre parea con citosina (C) La cantidad de A = T La cantidad de G = C La hebra complementaria se lee para que paree con la secuencia original Se puede deducir una secuencia de su hebra complementaria Composiciones de bases en DNA de organismos seleccionados PERCENTAGE OF PERCENTAGE OF PERCENTAGE OF PERCENTAGE OF RATIOS: SOURCE OF DNA RATIOS: G/C DNA BASES: A DNA BASES: T DNA BASES: G DNA BASE: C A/T Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com E. coli 26.1 23.9 24.9 25.1 1.09 0.99 Yeast 31.3 32.9 18.7 17.1 0.95 1.09 Sea urchin sperm 32.5 31.8 17.5 18.2 1.02 0.96 Herring sperm 27.8 27.5 22.2 22.6 1.01 0.98 Human liver 30.3 30.3 19.5 19.9 1.00 0.98 Corn (Zea mays) 25.6 25.3 24.5 24.6 1.01 1.00 DNA puede enrollarse para formar tres superestructuras A form B form Z form § 3 configuraciones biologicamente activas: § B-DNA § Configuracion estandar Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § pH neutro § Concentraciones biologicas de sal § Hendidura mayor> Hendidura menor § Right-handed § A-DNA § Mas compacto, Pares base mas cercanos, Right- handed § Favorecido en ambientes deshidratantes § Z-DNA § Zig-zag DNA § Se forma cuando DNA alterna purina-pirimidina § GCGCGCGCG § Left-handed § Favorecido en ambientes hipersalinos § Algunas proteinas pueden forzar al DNA a adoptar cambios en conformacion. § En celulas vivas, DNA puede ser combinacion de B-DNA, A-DNA y poco Z-DNA. § Hay otras configuraciones raras de DNA § C-DNA, D-DNA, E-DNA DNA puede enrollarse para formar tres superestructuras B-Form A-Form Z-Form Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com helix sense Right Handed Right Handed Left Handed base pairs per 10 11 12 turn vertical rise 3.4 Å 2.56 Å 19 Å per bp rotation per +36° +33° -30° bp helical 19 Å 19 Å 19 Å diameter  Right- handed or left-handed? 1. Observar de abajo hacia arriba Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com 2. Abra su mano como si estuviese aguantando el celular 3. Si el espiral sigue la curva de la mano derecha es Right-Handed 4. Si el espiral sigue la curva de la mano izquierda es Left-Handed  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com La secuenciación de DNA nos permite leer el código genetico  Locus/Loci Dirección física (address) de un gen en un cromosoma Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Numero del cromosoma 1-22 X, Y Brazo del cromosoma Brazo corto= p Brazo largo= q Región del cromosoma número entero Número de la banda Segundo numero entero Ejemplos 17q12.4 Xp31 Paree la secuencia de DNA con su DNA complementario Secuencia : (5’) ACGTCA (3’) Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com A. (3’) GCTGAA (5’) B. (5’) ACTGCA (3’) C. (3’) TGCAGT (5’) D. (3’) ACGTCA (5’) E. (5’) TGCATG (3’)  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Identifique la molecula D. Polisacarido E. Fosfolipido C. Proteina A. ssDNA B. RNA El proceso de convertir RNA en proteinas se llama A. Replicacion Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com B. Transcripcion C. Traduccion D. Mitosis E. Transcripcion inversa  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com DNA Packaging Animation  Estructura y compactacion de cromosomas § Mucho DNA debe empacarse en un espacio muy pequeño Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § DNA de los 46 cromosomas = 2 metros § Celula humana= 10μm § DNA debe mantenerse organizado y accessible § 5 niveles de compactacion 1. Pocas secciones 2. Genes activos en transcripcion 3. Genes poco activos 4. Cromatina en Interfase 5. Cromosoma en Metafase Estructura Nivel 1-Doble Helice Antiparalela § Estructura Nivel 1 Esta compuesta por la secuencia de nucleotidos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Incluye: § Enlaces de hidrogeno § DNA de doble helice (dsDNA) orientados de manera antiparalela § Enrollamiento del DNA § Conformaciones alternas del DNA § Z-DNA, B-DNA, A- DNA § Interacciones con secuencias de nucleotidos § Fibra dsDNA 2nm de ancho Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nivel 1: dsDNA © Science Source 2nm Nivel 2: DNA es sujetado por un andamio de proteinas § dsDNA se envuelve alrededor de unas Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com proteinas llamadas histonas § Las histonas se componen de dos copias de 4 partes (octamero): § Histona H2A x2 § Histona H2B x2 § Histona H3 x2 § Histona H4 x2 § Contienen AA con carga positiva atraidos a los fosfatos del DNA § NO especifico a la secuencia § DNA+ histona= Nucleosoma  Nucleosoma compacta el DNA § dsDNA le da 1.7 vueltas a cada histona (~147 bp DNA) Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § Linker DNA une histonas adyacentes (20-50bp) § Reduce el largo de la cromatina 7x y aumenta el grosor de 2nm a 11nm § Forma Fibra 11nm de diametro § Linker Histone-pincha el DNA en sitio § H1 o H5 § Este mecanismo ayuda a regular la estructura de la cromatina y regular la expresion genetica.  Las celulas pueden remodelar la cromatina SWI/SNF (switch/sucrose non- fermentable) desestabiliza el Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com nucleosoma y permite la lectura del DNA La función primaria de SWI/SNF es la regular la expresión genética Factores de transcripción pueden accesar el DNA y aumentar su transcripción Tiene actividad ATPasa Consume energía (ATP) para desenrollar (unwrap) la histona  Las celulas pueden remodelar la cromatina § Los nucleosomas se pueden correr Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com (slide) para exponer secuencias de DNA § Se puede ajustar el largo del linker DNA § Se puede remover la histona entera y exponer el DNA § Dan acceso a polimerasas y factores de transcripcion Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nivel 2: Cadena de perlas (beads on a string) © Donald Fawcett/Visuals Unlimited, Inc.  Nivel 3: DNA se tuerce para formar fibras § Fibra de 30nm- estructura formada por nucleosomas empacados (condensed Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com beads on a string) § Estabilizada por la Histona H1 § 6 nucleosomas por 11nm § Formado por atraccion electrostatica entre histonas § Solenoide- nucleosomas secuenciales § Zigzag- nucleosomas alternados § Genes inactivos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nivel 3: Solenoide (30 nm fiber) Courtesy of Barbara Hamkalo, University of California, Irvine Nivel 4: Fibras de DNA se unen a un andamio de RNA-proteinas § Fibras de 30nm se unen a un andamio de proteinas (scaffold) Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com que los mantiene organizados § Forma una fibra de 300nm que compacta el DNA 750x § Fibras se unen al andamio en intervalos de 10-30 μm formando lazos (loop domains) de 60kb § Loop domains contienen altos niveles de A-T  Cohesinas y condensinas controlan el arreglo espacial de la cromatina § Looped domains son suplementados por proteinas adicionales § Cohesinas- juntan cromatidas durante division celular Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com § Juntan cromatidas hermanas hasta anafase § Facilitan la recombinación homologa § Regulan el acceso a los genes § Condensinas- condensan el cromosoma para la division cellular § Condensina II- condensa el cromosoma durante profase § Condensina I- induce el superenrollamiento del DNA  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nivel 4: Looped Domains Nivel 5: Cromosomas Looped domains torcidos por proteinas adicionales Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Los cromosomomas se condensan y se descondensan Compactado 15,000-20,000x Estructura manipulable mediante la conexion del centromero al huso mitotico Centromero, cromatida, brazo p, brazo q Nivel 5A- Nervio almacenando DNA de proteinas de higado Nivel 5B- DNA en mitosis/meiosis Heterocromatina es un DNA altamente compactado Nivel 5 de organizacion de DNA condensa mas alla de los loop domains para inactivar una porcion del DNA – heterocromatina Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Photo courtesy of Edmund Puvion, Centre National de la Recherche Scientifique.  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nivel 5: Cromosomas  Heterocromatina es un DNA altamente compactado Eucromatina- formas del DNA Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com accessible a proteinas que lo pueden leer or replicar Niveles de organizacion 1-4 del DNA Procariotas y eucariotas 92% del genoma es eucromatina Heterocromatina- DNA altamente compactado y/o inactivo Durante Interfase: Nivel 5A- Nervio contiene genes de proteinas de higado Durante Mitosis/Meiosis: Nivel 5B- DNA en mitosis/meiosis Exclusivo de eucariotas  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Nucleos eucromaticos y heterocromaticos  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com El RNA también muestra niveles de organización  Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Estructuras formadas por RNA Cual de los siguientes representa la organización de DNA a Nivel 3? A. Nucleosoma Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com B. Secuencia de DNA C. Looped domains D. Solenoide E. Loop-stem structures  La epigenetica estudia la compactación del DNA Epigenetica: estudio de como cambios en la compactación del DNA (sin alterar Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com el codigo) afectan la actividad y expresión de los genes Mecanismos de regulación incluyen Drogas, Dieta, Etapa del Desarrollo Expresión: síntesis de un producto genético, causando un fenotipo. Silenciamiento (gene silencing): represion de genes para que no se puedan expresar Metilación Modificaciones de Histonas  Modificaciones niveles 1-2 pueden silenciar el DNA Metilacion del DNA Comunmente se metilan dinucleotidos Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com de Citosina- Guanina (CpG) Impide que se enlazen factores de transcripcion: proteinas requeridas para la transcripcion, asi “silenciando” ese segmento de DNA Heterocromatina constitutiva- porciones de cromosomas permanentemente inactivos  Modificaciones niveles 1-2 pueden silenciar el DNA Modificación Histonas: Moléculas se anejan a las colas de las histonas cambiando la forma del Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com nucleosoma Metilación: Anadir grupo metil (-CH3) Acetilación: Anadir grupo acetil (-COCH3) Forforilación: Anadir grupo fosfato (-PO4) Las histonas no se pueden disociar del DNA Impide el acceso de proteínas y enzimas al DNA DNA asociado al nucleosoma no puede ser expresado Modificaciones niveles 1-2 pueden silenciar el DNA Metilación de Histona Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Pasos: 1. Desacetilacion de la histone H3 en la cromatina activa 2. Metilacion de subunidad H3 3. Proteina HP1 se enlaza con H3. 4. Nucleosoma metilado induce nucleosomas cercanos a hacer lo mismo. RNA tambien compacta la cromatina Determinan cual DNA es accessible a transcripcion Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com Forman estructuras de asa y tallo (loop-stem structures) estabilizadas por enlaces de hidrogeno que interfieren con la transcripción  X-inactive specific transcript -Xist § (Xist)-gen inactivador del cromosoma X § Produce una cobertura de mRNA que Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com cubre el cromosoma X § En hembras (dos cromosomas X), se silencia uno de los cromosomas X y se inactiva formando un cuerpo compacto visible bajo el microscopio (cuerpo Barr) § En varones, se inactiva el unico cromosoma X, alterando la proteina distrofina § Duchenne’s muscular dystrophy (DMD): § Degeneración muscular y debilidad progresiva § X-linked recessive disorder § Trasmitido por hembras, pero no varones Cual de las siguientes estructuras inactiva (silencia) el DNA? A. Linker DNA Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com B. Enlaces de hidrogeno C. DNA complementario D. Loop-stem structures E. tRNA Respecto a la metilacion del DNA, cual es cierta? A. Durante la metilacion se añaden grupos metil al DNA facilitando la Copyright © 2021 by Jones & Bartlett Learning, LLC an Ascend Learning Company. www.jblearning.com transcripcion B. Metilacion es un proceso nivel 5 C. Metilacion ocurre solo en eucariotas D. Todas son correctas E. Todas son falsas