Cap 11 genetica

Cap.11: Genes: Estructura y Replicación Prof. Aida L. Méndez Biol 3705

Objetivos Al terminar de discutir este capítulo, el estudiante estará capacitado para: Describir lo que es un cromosoma, genes y los ácidos nucleicos. Mencionar la composición y organización del DNA y RNA Señalar el proceso de replicación del DNA. Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Genética Estudio de estructura y función del genoma de los organismos; estudio de la herencia El material genético es el responsable de la herencia y entonces se duplicará para que cada célula hija pueda funcionar normalmente Algunos cambios favorecen evolución Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Dogma Central DNA= almacena información genética, controla procesos celulares RNA= permite la expresión de la información genética, de manera que enzimas y otras proteinas se puedan manufacturar Estudio síntesis DNA, RNA y proteínas pertenece a la genética y biología molecular Dogma central= procesos por el cual DNA  RNA-  proteinas, información conservada en las formas con vida Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Dogma Central Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Central Dogma Review

Genoma Suma total de todo el material genético de la célula, se compone exclusivamente de DNA exepto en virus que puede ser DNA o RNA incluye cromosoma(s) plásmidos (en bacterias y hongos) organelos celulares (mitocondrio y cloroplasto) Varia en tamaño: virus=4-5 genes Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Nucleosoma-eucariota: DNA + histonas Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Genes Unidad de herencia para un rasgo lugar en el cromosoma con información para cierta función celular segmento de DNA con información para sintetizar una proteina o molécula de RNA (t,r) Secuencia de nucleótidos que cdifica para un polipeptido, tRNA, rRNA Mayoria genes procarioticos tienen 4 partes: promotor, lider ,region codificadora y “trailer” Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Estructura Gen Procariota Prokaryootic Gene Structure Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Prokaryootic Gene Structure

DNA-Acido Desoxiribonucleico Macromolécula compuesta por nucleótidos (consiste de 3 partes: fosfato, azúcar y base nitrogenada) Existen 2 tipos de bases nitrogenadas purinas-tienen 2 anillos(adenina y guanina)] pirimidinas-tienen 1 anillo (citosina y timina) Enlace fosfato-azucar es fosfodiester (carbonos 3 y 5) Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

The Organization of DNA in Cells In all Archaea and most bacteria DNA is a circular double helix Further twisting results in supercoiled DNA In bacteria the DNA is associated with basic proteins Help organize the DNA into a coiled chromatin like structure Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

DNA Forms Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Figure 11.8

DNA Bases nitrogenadas son complementarias Adenina parea con timina a través de 2 enlaces de hidrógenos (A=T) Guanina parea con citosina a través de 3 enlaces de H (C= G) Es una doble banda que corre antiparalela (dirección 5’ - 3’ en un lado y el otro va 3’ - 5’) Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

DNA Cadenas se separan por los enlaces de H y cada una sirve de molde o templado para que se sintetice la otra banda. El genoma lleva la clave de cómo será el organismo en el orden preciso de las bases nitrogenadas Tamaño procariotas: E. coli =1,300 um largo Eucariota= 46 cromosomas= 1.8 m (1,400 veces mas largo) Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

DNA Distancia entre pares de bases= 0.34 nm Cada par de bases rota 36 grados alrededor cilindro respecto al par adyacente Hay 10 pares de bases por vuelta en espiral (largo de 3.4 nm) Helice es hacia lado derecho, rota en contra de manecillas del reloj Distancia transversal de un lado a otro de la doble helice = 2.0 nm Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Rosalind Franklin Rosalind Frnklin murió en Londres el 16 de abril de 1958. Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla ROSALIND ELSIE FRANKLIN Biología Inglaterra 1920 - 1958 Rosalind nació en Inglaterra el 25 de julio de 1920. Rosalind Franklin se graduó de la universidad de Cambridge en 1941, no sin antes salvar la oposición paterna. Hizo estudios fundamentales de microestructuras del carbón y del grafito y este trabajo fue la base de su doctorado en química física, que obtuvo en la universidad de Cambridge en 1945.

Rosalind Franklin aportación Rosalind Franklin obtuvo una fotografía de difracción de rayos X que reveló, de manera inconfundible, la estructura helicoidal de la molécula del DNA. Esa imagen, conocida hoy como la famosa fotografía 51, fue un respaldo experimental crucial Difracción de rayos X Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

DNA Dilucidada por Watson y Crick-1953 Usaron inf. De Otros cientificos R. Franklin Recibieron Nobel 1962, Watson,Crick y Wilkins Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Eucaryotic DNA Organization DNA is more highly organized in eucaryotic chromatin where it is associated with histones , small basic proteins The combination of DNA and proteins is called a nucleosome Archae DNA structure is similar to that of eucaryotic cells Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Replicación DNA semiconservativa Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Bases Nitrogenadas Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

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Flow of Genetic Information in Cells Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Figure 11.4

Replicación DNA- duplicación Incluye más de 30 enzimas, proceso complejo requiere que el DNA se desdoble separar bandas a través de enlaces de H, las cuales servirán de templados para la sintesis de bandas nuevas Esta replicación es semiconservativa - cada banda nueva se compone de 1 nueva y 1 vieja Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Banda 5’ 3’ Nucleótidos llegan como trifosfatos y se añaden como monofosfatos Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Replicación DNA- procariotas Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

DNA Replication in most procaryotes bidirectional from a single origin of replication Some Archae have more than one origin Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Figure 11.11

Inicio Replicación 2 tenedores replicación salen del lugar replicación (origen) hasta copiar al “replicón” Porción del genoma con el origen es una unidad Eucariotas- tenedores de replicación cada 10-100 um Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Eucaryotic DNA Replication eucaryotic DNA is ~1,400 times longer than procaryotic DNA and is linear many replication forks are used simultaneously with many replicons present Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Figure 11.13a

Etapas Replicación DNA Lugar de inicio- replicón - con una configuración palindrómica Enzimas: 1. helicasa -desenrosca y separa la doble banda a través de los enlaces H Velocidad en procariotas = 750-1000 pares de bases (pb) por segundo, consume ATP Eucariotas = 50-100 pb/sec 2. topoisomerasas -despues helicasas, alteran estruct. DNA temporeramente Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Replicación DNA 3. DNA girasa –es topoisomerasa remueve areas supertorcidas en replicación 4.“ Single stranded DNA binding protein” – SSBP Mantiene 2 bandas abiertas y separadas DNA polimerasa III – complejo con 10 proteinas, también hace “proofreading” Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Replicación DNA 5. enzima DNA polimerasa III (lado continuo-”leading”, 5’ – 3’)- comienza a colocar nucleótidos siguiendo el templado, ésta cubre el tenedor de replicación y añade nucleótidos en forma de monofosfatos 6. primasa - polimerasa sintetiza RNA primer (cadena corta de nucleotidos-10- de RNA) que se colocan en la iniciación Lado de replicación (3’ – 5’), es discontinuo (“Lagging”, en fragmentos Comienza con RNA primer (10 nucleotidos) y luego se sustituyen por DNA Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Replicación DNA 7. DNA polimerasa I - remueve RNA primers usados al inicio de sintesis y los sustituye por DNA (fragmentos Okasaki)- sintetizados por DNA polimerasa III 8. DNA ligasa- une las bandas “lagging”, discontinuas, formando enlaces fosfodiester usando energia de NAD y/o ATP Proceso complejo, requiere exactitud DNA polimerasa III hace “proof reading”- eliminar errores Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Bacterial DNA Replication helicases, topoisomerases and DNA polymerase III are part of the replisome The lagging strand is synthesized in short fragments called Okazaki fragments A new primer is needed for the synthesis of each Okazaki fragment Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Figure 11.16

Replicación DNA Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Completion of lagging strand synthesis Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla Figure 11.18

DNA Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

DNA----> RNA DNA tiene que descifrarse en procesos de control celular. Lo hace transcribiendo el DNA en RNA que a su vez se traduce en proteinas. Existen exepciones a este principio en los virus. El contenido genético del organismo es el genotipo y la expresión observable del genotipo es el fenotipo Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Comparación DNA-RNA DNA azúcar-desoxiribosa banda doble bases: timina, citosina, guanina y adenina RNA azúcar-ribosa banda sencilla bases: uracil, citosina, guanina y adenina Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

Referencias http://www.cs.uni.edu/~fienup/cs188s05/lectures/lec23_4-12-05.htm http://www.biologyreference.com/Ce-Co/Control-of-Gene-Expression.html http://images2.clinicaltools.com/PageReq?id=565:1873 Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla

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