UNIDAD 2 Conceptos Basicos Biologia Molecular PDF

UNIDAD 2 CONCEPTOS BÁSICOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR  Índice 01. Características estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos. 02. El flujo de la información genética. 03. Enzimas relacionadas con la biología molecular. 01. Características estructurales y funcionales de los...

UNIDAD 2 CONCEPTOS BÁSICOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR  Índice 01. Características estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos. 02. El flujo de la información genética. 03. Enzimas relacionadas con la biología molecular. 01. Características estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos. Macrobiomoléculas encargadas de almacenar, transmitir y expresar Todos los ácidos nucleicos la información genética de los seres están formados por vivos. nucleótidos: ❑ ADN: ácido desoxirribonucleico. Pentosa: D-ribosa, 2- Almacena la información, la desoxirribosa. transmite a la descendencia y Base nitrogenada: controla la síntesis de proteínas. Púricas: A, G ❑ ARN: ácido ribonucleico. Media la Pirimidínicas: C, T, U síntesis de proteínas. Grupo fosfato CROMATINA ADN + Histonas CROMOSOMA En división celular MITOSIS NUCLEOTIDOS Nucleósido + Ac. fosfórico NUCLEOSIDOS Pentosa + Base nitrogenada PENTOSA BASE NITROGENADA Puricas Pirimidinicas  Bases Púricas Ribosa Bases Pirimidínicas 2-Desoxirribosa  Unión de nucleótidos. Enlace fosfodiéster en sentido 5´→ 3´ 3´ 5´  01.1 ADN Bicatenario Dos cadenas de nucleótidos antiparalelas, complementarias y enrolladas una sobre otra en forma de doble hélice. Watson y Crick Fotografía 51 PDF: El Gen 01.1.1 Empaquetamiento ADN Cromosoma Nucleosoma Clasificación del ADN 01.2 ARN Bases Nitrogenadas Azúcar Fosfato Composición y estructura del ARN ARNn (nucleolar) Monocatenario o bicatenario. A, G, C, U. Unión entre nucleótidos. ARNt (transferente) 5´→ 3´ Complementariedad. A – U (doble enlace) G – C (triple enlace) ARNr (ribosómico) Tipos: ARNm (mensajero) ARNn ARNi ARNt ARNr ARNm 01.2.1Composicion y Estructura del ARN Monocatenario o bicatenario. A, G, C, U. Unión entre nucleótidos. 5´→ 3´ Complementariedad. A – U (doble enlace) G – C (triple enlace) Tipos: ARNn - ARNi ARNt ARNr ARNm  ARN Precursores ARN n ARN m ARN Implicados en síntesis de Proteínas ARN r ARN t ARN Reguladores ARN i o ARN si Precursor del ARNm Precursor del ARNr Transmite la información genética contenida en el ADN a la maquinaria celular de síntesis de proteínas. - ARN lineal de diferentes tamaños - Supone entre el 2% y el 5% del ARN de la célula - Molécula monocistrónica (una sola proteína)  ARN ribosómico - Son moléculas que están asociadas a proteínas y forman complejos denominados Ribosomas, cuya función es la síntesis de proteínas, ARN ribosómico Eucariota - Procariotas 5S, 16S, 23S - Eucariotas 5S, 5.8 S, 18S, 28S - Mayoritario en las células, 80% Importante saber: Ribosoma eucariota: suma de las dos partes: 80S parte superior: 60A Parte inferior: 40S La parte superior está compuesta por tres partes: ARN 5S ARN 5,8S ARN 28S Tiene un total de 78 proteinas la parte superior tiene 45 proteinas la parte inferior 33 Importante saber: Ribosoma procariota Suma de dos partes 70S Parte superior: 50 Parte inferior: 30S La parte superior esta compuesta de: ARN 5S ARN 23S La parte inferior es de ARN 16S Tiene un total de 55 proteinas la parte superior es 34 proteinas la parte inferior es de 21 proteinas ARN transferente - Transportan los amino ácidos hasta los ribosomas para su incorporación en la cadena proteica que se esta sintetizando Consiste en cadena cortas 70-90 nucleótidos con estructura secundaria en forma de hoja de trébol. Estructura terciaria en forma de L o bumerán. - Lazo D sitio de unión de la enzima encargada de unir el amino acido al extremo 3´ - Lazo T sitio de unión al ribosoma. - Lazo Anticodon contiene las tres bases complementarias del codón en el ARN mensajero VIDEO (1799) ¿Qué es el RNA de interferencia? - YouTube  02. EL FLUJO DE LA INFORMACION GENETICA Funciones de los ácidos nucleicos: Almacenar, transmitir y expresar la información genética de los seres vivos. Estas funciones las cumplen mediante tres procesos metabólicos. 02.1 Replicación o duplicación del ADN. Proceso por el cual una molécula de ADN se duplica dando lugar a dos moléculas idénticas. Así se forman copias que se transmiten a la descendencia. Características de la replicación: ❑Semiconservativa. ❑Varios orígenes de replicación en eucariotas. ❑Bidireccional. ❑Síntesis en dirección 5´→ 3´ ❑Semidiscontinua.  Helicasa: Desenrolla y separa las dos cadenas de la doble hélice. Proteínas de unión a cadena Girasa sencilla (SSBP): se unen a las cadenas desenrolladas evitando que se vuelva a formar la doble hélice. Girasa y topoisomerasa: relajan la tensión de la doble hélice. Primasa: Función ARN polimerasa, sintetiza cortos fragmentos de ARN (10 nucleótidos). Cebador o primer. ADN polimerasas: Síntesis de la nueva cadena, añadiendo desoxinucleotidos al Ligasa: une los fragmentos de extremo 3´de la cadena en crecimiento (a partir de un fragmento doble hélice). Okazaki. Procariotas: I, II, III - Actividad polimerasa y exonucleasa Eucariotas: αβγδε  02.1.1 FASES DE LA ELONGACION Ejemplo en procariotas 1. La primasa sintetiza los cebadores en dirección 5'-›3’. En la hebra conductora solo se requiere un cebador inicial en el origen de replicación, puesto que la elongación de la cadena se produce en el mismo sentido en que avanza la horquilla de replicación. En la hebra retardada, por el contrario, la primasa sintetiza un primer cebador en una zona próxima a la horquilla inicial de replicación y alejada del origen de replicación, pero, a medida que la horquilla de replicación avanza, se requiere la síntesis sucesiva de nuevos cebadores que darán lugar a los fragmentos de Okazaki. 2. La primasa se separa de la cadena molde y entra la ADN polimerasa III que inicia la elongación del cebador mediante la incorporación de desoxinucleótidos en la posición 3' libre. A medida que crece la cadena, la ADN polimerasa III se va desplazando sobre la cadena molde, «leyendo» su secuencia e incorporando secuencialmente los desoxinucleótidos complementarios. En la cadena conductora, la elongación de la cadena continúa hasta que se fusionan ambas horquillas de replicación (hay que recordar que el cromosoma bacteriano es circular). En la cadena retardada la ADN polimerasa se separa de la cadena molde cuando la elongación de la cadena alcanza el cebador del fragmento de Okazaki anterior. 3. La ADN polimerasa I se une a la cadena a nivel de los cebadores, los elimina mediante su actividad exonucleasa 5' -3' y los sustituye por ADN mediante su actividad polimerasa. 4. La ligasa une los fragmentos de Okazaki consecutivos, dando continuidad a la hebra retardada. Los posibles errores en la incorporación de bases se reparan gracias a la actividad exonucleasa de la ADN polimerasa IlI La replicación en eucariotas a grandes rasgos es similar a la de procariotas con algunas peculiaridades: Los orígenes de replicación son múltiples, por lo que se inicia simultáneamente en varios puntos de cada cromosoma. Hay cinco tipos de ADN polimerasas, que se reparten las tareas de elongación, eliminación de cebadores y corrección de errores. El ADN eucariótico se encuentra unido a histonas, por lo que durante la replicación se van estructurando también los nucleosomas.  Las ADN polimerasas α y δ replican el ADN cromosómico, las ADN polimerasas β y ε reparan el ADN, y la ADN polimerasa γ replica el ADN mitocondrial. La ADN polimerasa α y δ sintetizan la hebra rezagada, a través de fragmentos de Okazaki. Los cebadores de ARN son sintetizados por la ADN polimerasa α que lleva una subunidad de primasa. La ADN polimerasa δ sintetiza la cadena principal. VIDEO (1799) Replicación del ADN – YouTube (1799) La Replicación del ADN – YouTube (1803) Replicación de ADN - YouTube  Transcripción del ADN. Síntesis de ARN a partir de una cadena molde de ADN. Enzimas de eucariotas: ▪ ARN polimerasa I: síntesis del Síntesis en dirección 5´→ 3´ ARNr ▪ ARN polimerasa II: síntesis del Inicio en la región del PROMOTOR (caja TATA, ARNm caja CAAT). ▪ ARN polimerasa III: síntesis del Finalización en la SECUENCIA DE ARNt y subunidad 5S del ARNr. TERMINACIÓN  Fases de la transcripción: 1. Iniciación 2. Elongación La maduración es el proceso por el que las cadenas transcritas de ARN 3. Maduración se transforman en los diferentes tipos de ARN. ARNhn (heterogéneo nuclear) Ribonucleoproteínas pequeñas MADURACIÓN nucleares (RNPsn): del ARNmensajero Eliminación de los intrones.  ARNm (mensajero) ARNt (transferente) Extremo 5´ CAPERUZA: guanosina trifosfato metilada. Alternancia de INTRONES (segmentos sin información) y Extremo 3´ EXONES (segmentos con COLA DE POLI-A información) en el precursor (ARNhn). El ARNm sólo posee exones. VIDEO (1803) La TRANSCRIPCIÓN del ADN al ARN (paso a paso) - YouTube (1803) TRANSCRIPCIÓN | Biología Molecular 2/4 - YouTube  Traducción del ARNm. Código genético: Proceso por el que a partir de una secuencia de ARNm se sintetiza una secuencia proteica. ▪ Universal ▪ Degenerado ▪ No ambiguo ▪ Continuo y no solapado 1. Iniciación: AUG-Metionina (sitio P) 2. Elongación (sitio A) 3. Terminación: UAA, UGA, UAG- Factores de liberación “From DNA to protein” VIDEO La TRADUCCIÓN del ARNm a la PROTEÍNA (Síntesis de proteínas paso a paso) – YouTube  Propiedades FISICOQUÍMICAS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS. CARÁCTER ÁCIDO. Ácidas en solución acuosa. Elevada VISCOSIDAD. ABSORBANCIA. Pico de absorción de luz UV a 260nm. DESNATURALIZACIÓN DEL ADN. Separación de las dos hebras del ADN al aumentar la tª o el pH. Reversible. RENATURALIZACIÓN. Disminución lenta de la tª o bajar el pH a valores neutros. Recuperación de la estructura de doble hélice. HIBRIDACIÓN. Posibilidad de que una secuencia de bases nitrogenadas se una a la secuencia complementaria del ADN, bajo las condiciones adecuadas.  CARÁCTER ÁCIDO Separación de fragmentos por ELECTROFORESIS Cuantificación de la [ácidos nucleicos] por ABSORBANCIA ESPECTROFOTOMETRÍA DESNATURALIZACIÓN HIBRIDACIÓN Amplificación por PCR Técnicas de HIBRIDACIÓN RENATURALIZACIÓN 03. ENZIMAS RELACIONADAS CON LA BIOLOGIA MOLECULAR ❑ Nucleasas ❑ Endonucleasas de restricción ❑ ADN polimerasas ❑ Retrotranscriptasas ❑ Desoxinucleotidil-transferasa terminal (Tdt) ❑ Ligasas ❑ Topoisomerasas  NUCLEASAS.- Según el tipo de ácido nucleico:  ARN → Ribonucleasas (ARNasa) ADN → Desoxirribonucleasas (ADNasa) Hidrólisis del Según el tipo de cadena: enlace fosfodiéster entre dos nucleótidos Bicatenarias Monocatenarias (Mononucleasa S1 ARNss, ADNss, ADNds) Según la localización del punto de corte: degradación de los ácidos nucleicos. Exonucleasas: eliminan nucleótidos desde uno de los extremos 5´o 3´. Endonucleasas: rompen en puntos intermedios de las moléculas. Según la especificidad: Aleatoriamente En secuencias específicas ENDONUCLEASAS DE RESTRICCIÓN.- Tipo I.-  Realizan el corte a una distancia de hasta 1000pb antes o después de la diana. Generan fragmentos diferentes. Poca utilidad en biología molecular. Rompen cadenas de ADN bicatenario en Tipo II.- secuencias específicas dianas llamadas Realizan el corte en puntos específicos de la secuencia diana. de restricción. Siempre cortan en los mismos puntos dentro de la misma molécula. Generan patrones específicos y reproducibles de fragmentos de ADN. Origen bacteriano. Tipo III.- Reconocen secuencias invertidas dentro de la misma cadena (palíndromos). Importantes para clonación. Cortan a 25-30pb fuera de la diana. Extremos romos: Mismo punto de las dos cadenas. En el centro de la diana. TIPOS DE CORTE Extremos cohesivos: Puntos distintos de ambas cadenas. Genera regiones monocatenarias cortas que se unen fácilmente a secuencias complementarias.  NOMENCLATURA: Cepa de la especie 3 letras Nº romano Pvu II EcoR V Escherichia coli Cepa RY13 5ª enzima de restricción aislada Proteus vulgaris Orden en que Genero Especie se ha aislado la enzima en la misma especie los ROMOS solo son 3, el resto son cohesivos: ALU I (A-G / T-C HAE III (G-G/C-C) PVU II (C-A-G/G-T-C) Aplicaciones De Las Endonucleasas De Restricción: ❑ ADN recombinante. ❑ Patrones de restricción. ADN POLIMERASAS.- Las ADN polimerasas sintetizan Permiten amplificar secuencias de hebras de ADN (adición de ADN para obtener muchas copias. nucleótidos en sentido 5´→ 3´) PCR OTRAS ENZIMAS: Desoxinucleotidil Ligasas y Retrotranscriptasas.- transferasa terminal topoisomerasas.- (Tdt).- Sintetizan ADN a partir de Añade nucleótidos al Las ligasas unen ARN molde. extremo 3´de ADN fragmentos de ADN y Aisladas de retrovirus. bicatenario. reparan las mellas. Genotecas de ADNc. No requiere primer ni Las topoisomerasas evitan Expresión génica. cadena molde. superenrollamientos. Paso Se utiliza para el marcaje previo para aplicación de terminal de sondas. técnicas de biología molecular. Clonación de ADN (ligasas). Gracias