la estructura del material hereditario
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La estructura del material hereditario. El ciclo celular. El ciclo celular. G 2. pro. S. meta. ana. telo. G 1. mitosis. G1 = gap; fase de crecimiento S = síntesis; fase de replicación de los cromosomas G2 = gap; fase de preparación de la mitosis. G 0. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
La estructura del material hereditario
El ciclo celular
interphase
telo
ana
metapro
G 2
G 1
S
G 0
El ciclo celular
mitosis
diferenciación o especialización celular
G1 = gap; fase de crecimiento
S = síntesis; fase de replicación de los cromosomas
G2 = gap; fase de preparación de la mitosis
El ciclo celular – la interfase
membrana plasmática
citoplasma
membrana nuclear
centrosoma
fase G1 fase G2
cromátidas
El ciclo celular – la mitosis
profasecomienzo de
metafasemetafase
huso acromático fibra del huso
centrómero
El ciclo celular – la mitosis
anafase telofase y citocinesis citocinesis terminada
Resultado de la mitosis:
Se obtienen dos células hijas de dotación cromosómica idéntica a la de la célula madre (2n).
La meiosis – primera división – división reduccional
interfase comienzo profase
Acontecimiento clave de la profase I meiótica: apareamiento de los cromosomas homólogos
profasecomienzo metafase
metafase
La meiosis – primera división – división reduccional
Acontecimiento clave de la metafase I meiótica:Formación de una doble placa ecuatorial
anafase telofase y citocinesis citocinesis terminada
La meiosis – primera división – división reduccional
Acontecimiento clave de la anafase I meiótica:No separación del centrómero
Acontecimiento clave de la telofase meiótica: Reducción del número de cromosomas a la mitad; cada cromosoma está formado por dos cromátidas.
citocinesis terminada
profase II metafase II
La meiosis – segunda división – división ecuacional
La meiosis – segunda división – división ecuacional
metafase II anafase II telofase y citocinesis II
La meiosis – balance
...se obtienen...
A partir de una célula madre diploide
...cuatro células hijas haploides
(con 2n cromosomas)...
(con n cromosomas).
El cariotipo humano – trisomía 21
El cariotipo humano – elaboración
Los cromosomas – estructura detallada
Los cromosomas – aspecto exterior
Los cromosomas
estructura detallada
palabras claves:
histonas
centrómero
cromátida
telómero
hebra
doble hélice
La estructura de los ácidos nucleicos
ácido fosfórico:
un azúcar (pentosa C5)ribosa (para el ARN)desoxirribosa (para el ADN)
bases nitrogenadas:púricas: A y Gpirimídicas: C, T (para el ADN)pirimídicas: C, U (para el ARN)
ADN ARN
La estructura de los ácidos nucleicos – química 11. el azúcar: ribosa
-ribosaARN
2-desoxi--ribosaADN
2. ácido fosfórico
La estructura de los ácidos nucleicos – química 23. las bases nitrogenadas
adenina
citosina
guanina
uracilo
timina
La estructura de los ácidos nucleicos
ácido fosfórico:
azúcar (pentosa C5)ribosa (para el ARN)desoxirribosa (para el ADN)
nucleótidosadenosina monofosfato (AMP)guanosina monofosfato (GTP)uridina monofosfato (UTP)citidina monofosfato (CTP)timidina monofosfato (TTP)
nucleósidosadenosinaguanosinauridinacitidinatimidina
ADN / ARN las diferencias
ADN ARNazúcar desoxirribosa ribosa
bases A, G, C, T A, G, C, U
estructura hebra doble, complementaria, antiparalela y plectonémica
hebra simple
localización núcleo núcleo y citoplasma
función genes ARNm, ARNt, ARNr
ARNn,
Estructura de los ácidos nucleicos - complementaridad
ADN ARN
La estructura de los ácidos nucleicos – doble hebra
Paso de hélice: 34 A = 10 pares de bases. Diámetro = 20 A.El código genético corresponde a la secuencia de los tripletes de bases del ADN.
El ADN
El ARN
ARNm procariota y eucariota
Ribosoma y ARNr dentro de él
ARNt estructura real y extendido
ARNm
La función de los ácidos nucleicos – el dogma central
ADN proteína
ARNt
transcripción traducción
replicación
ARNr
El ADN: la replicación o duplicación del ADN
Para explicar la duplicación de un ADN bicatenario, se propusieron tres hipótesis. Todas se basaban en la utilización de la molécula de ADN "madre" como matriz para su replicación, pero mediante procesos diferentes
La hipótesis semiconservativaLa hipótesis conservativaLa hipótesis dispersiva
El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl 1958
Para demostrar cuál de las tres hipótesis era la correcta, Meselson y Stahl cultivaron E. coli durante varias generaciones en un medio que contenía 15NH4Cl como única fuente de nitrógeno (nitrógeno pesado), de forma que el ADN sintetizado era pesado. En un momento dado (t = 0), transfirieron el cultivo a un medio que contenía 14NH4Cl (nitrógeno normal) y a intervalos regulares tomaron células para extraer el ADN y analizarlo por centrifugación en gradiente de cloruro de cesio. Esta técnica permite separar las moléculas en función de su densidad: la densidad en el tubo aumenta gradualmente hacia el fondo del tubo, de forma cuanto más densas son las moléculas de ADN, más migran hacia el fondo. Los resultados fueron los siguientes:
El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl
El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl
t = 0: una banda abajo
t = 1ª generación: una banda en el medio
t = 2ª generación: una banda en el medio y una banda arriba
Conclusión:
La hipótesis correcta es la semiconservativa; cada hebra de la molécula original sirve de matriz para la síntesis de una hebra complementaria, de forma que tras un ciclo de duplicación se tienen dos moléculas de ADN híbridas, formadas por una hebra de la molécula original emparejada con una hebra nueva.
El ADN: la replicación del ADN – Meselson y Stahl - premisas
Hay que destacar algunos puntos importantes de este experimento. En primer lugar el hecho de que es preciso separar los ADN en un gradiente que permita distinguir sus muy ligeras diferencias de densidad; una "simple" centrifugación no basta. La utilización de un gradiente de cloruro de cesio es pues un punto fundamental del protocolo. Además, las observaciones fueron posibles sólo porque Meselson y Stahl habían conseguido poblaciones de bacterias síncronas (durante algunas generaciones).Muchos autores (y en particular, libros de texto) omiten estos puntos fundamentales... lo que hace perder todo sentidos a sus conclusiones...
El ADN: la replicación en los eucariotas
El mecanismo es similar al de los procariotas pero presenta dos diferencias principales:
En cada cromosoma hay varias burbujas de replicación que actúan simultáneamente.
Los cromosomas son lineales: tienen telómeros que pierden un pequeño fragmento al final en cada replicación y sólo permiten un limitado número de reproducciones celulares (reloj celular).
La síntesis de proteínas: introducción
Complejo mecanismo que se subdivide en dos partes: transcripción y traducción.
Tiene como objetivo la construcción de proteínas de acuerdo a las instrucciones contenidas en el ADN (genes).
Procariotas Eucariotas
Genes Continuos (a menudo policistrónicos).
Discontinuos, con intrones y exones.
ADN De fácil acceso. Asociado con histonas para formar la cromatina.
Localización Transcripción y traducción simultáneas en el citoplasma.
Transcripción en el núcleo y traducción en el citoplasma.
Maduración del ARN
Solamente del ARNr u ARNt En los tres tipos de ARN.
ARN polimerasa
Un solo tipo de ARN polimerasa Un tipo de ARN polimerasa para cada tipo de ARN.
La síntesis de proteínas: introducción
La transcripción
La transcripción en eucariotasEsencialmente similar a la de los procariotas, pero con dos grandes diferencias:
Mayor complejidad de los mecanimos de iniciación (menor accesibilidad del ADN a las polimerasas debido a su unión con las histonas, mayor cantidad de genes y necesidad de una modulación más complicada en organimos complejos a menudo pluricelulares).
La transcripción en eucariotas Maduración postranscripcional del ARNm:
Adición de una cola de poli-A.
Eliminación de intrones y pegado de los exones restantes (splicing). Esto permite gran versatilidad: los ARNtp procedentes de un mismo gen pueden ser madurados de forma distinta en diferentes células de un ser vivo.
Heterohíbrido de un ARNm maduro con el ADN molde
monocatenario del que procede (TÉCNICA).
La transcripción: Los ARNt La representación tridimensional pone de relieve las regiones internas con apareamiento de bases.
anticodon:tres bases que interactúan con el ARNm
La representación en hoja de trébol pone de relieve los tres bucles del ARNt
sitio de unión del aminoácido (en C3’ terminal, siempre CCA)
puentes de hidrógeno
bucle
cada ARNt es específico de un aminoácido
La transcripción – símbolos utilizados
La transcripción: Los ARNt
ARNt
+
metionina
metionil-ARNt
H2O
ATP
ADP+ Pi
Enlace de alta energía
La traducción: iniciación
Subunidad grandede un ribosoma
Subunidad pequeñade un ribosoma
ARNm3’
5’
sitio Asitio P
codon de inicio
ARNt de inicio(=f-MET-ARNt)
La traducción: elongación
ARNm3’5’
1. fijación del aa-ARNt (aquí PHE p.ej.) al sitio Aconsumo de energía
ATP ADP+Pi2. formación del enlace peptídico
ATP ADP+Pi3. translocación del complejoconsumo de energíaliberación del sitio Aliberación de l’ARNt precedente
La traducción: elongación
ARNm3’5’
ATP ADP+PiATP ADP+Pi
La traducción: terminación
ARNm3’5’
ATP ADP+Pi
disociación del complejocorte del primer aa (f-MET)maduración de la proteína
La traducción « Microsoft »
Código genético
2me lettre
U C A GU UUU phénylalanine UCU sérine UAU tyrosine UGU cystéine U
UUC phénylalanine UCC sérine UAC tyrosine UGC cystéine CUUA leucine UCA sérine UAA codon-stop UGA codon-stop AUUG leucine UCG sérine UAG codon-stop UGG tryptophane G
C CUU leucine CCU proline CAU histidine CGU arginine UCUC leucine CCC proline CAC histidine CGC arginine CCUA leucine CCA proline CAA glutamine CGA arginine ACUG leucine CCG proline CAG glutamine CGG arginine G
1ère lettre A AUU isoleucine ACU thréonine AAU asparagine AGU sérine U 3me lettre
AUC isoleucine ACC thréonine AAC asparagine AGC sérine CAUA isoleucine ACA thréonine AAA lysine AGA arginine AAUG méthionine ACG thréonine AAG lysine AGG arginine G
G GUU valine GCU alanine GAU acide aspartique GGU glycine UGUC valine GCC alanine GAC acide aspartique GGC glycine CGUA valine GCA alanine GAA acide glutamique GGA glycine AGUG valine GCG alanine GAG acide glutamique GGG glycine G
Ce tableau donne les diverses combinaisons possibles des nucléotides de l'ARN et leur "signification"
El código genético es universal y degenerado.
CÓDIGO
GENÉTICO
lect
ura
cent
rífu
ga
La traducción: regulación de la expresión génicaregulación de la expresión génica
La regulación de la expresión génica
Jacques Monod & François Jacob 1910 - 1976 & 1920 -
La traducción: regulación de la expresión génicaregulación de la expresión génica
Los genes estructurales son transcritos a ARNm, después traducidos en proteínas. Si todos les genes funcionaran al mismo tiempo, eso llevaría a un desperdicio de energía. La célula debe reconocer y reaccionar frente a las situaciones en las que la producción de una proteína específica es deseable.Este fue un descubrimiento mayor para comprender los mecanismos de regulación génica. Trata del análisis de la regulación del metabolismo de la lactosa y condujo al concepto de operón.
La traducción: regulación de la expresión génicaregulación de la expresión génica
El concepto de operón
Un operón es un conjunto lineal de genes estructurales cuyo funcionamiento es controlado por un promotor y un operador. La actividad del operón es determinada por una molécula represora cuya síntesis depende de un gen regulador separado del operón.
La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacregulación de la expresión génica, el operón lac
Modelo del operón lactosa, operón inducible en E.coliEl operón consta de los genes estructurales Z, Y y A (a veces se nombran S1, S2 y S3), un sitio operador (O) y un sitio promotor (P). Los genes estructurales codifican para la síntesis de enzimas implicadas en el metabolismo de la lactosa, a saber:una b-galactosidasauna permeasauna transacetilasaUn gen regulador (R) situado al exterior del operón lac codifica para una proteína llamada represora. En ausencia de lactosa, la proteína represora tiene afinidad por el sitio operador del operón lactosa. Esta fijación impide la traducción de los genes estructurales porque el sitio de iniciación que es le sitio promotor no es accessible a la ARN-polimerasa. En consecuencia no ay síntesis de enzimas. Se dice que el operón lactosa esta reprimido.
La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacregulación de la expresión génica, el operón lac
En presencia de lactosa, la proteína represora forma con la lactosa un complejo que ya no puede fijarse al sitio operador. El sitio P se hace accessible a la ARN-polimerasa, luego habrá transcripción y traducción. Se dice que el operón lactosa es inducido por el sustrato.
La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacregulación de la expresión génica, el operón lac
operadorpromotor genes estructurales
operón
regulador
ARNm
represora
ARNpolimerasa
¡No hay transcripción!
¡No hay enzimas !
Como no hay lactosa, no puede haber catabolismo de lactosa, luego las enzimas no son necesarias
La traducción: regulación de la expresión génica, el operón lacregulación de la expresión génica, el operón lac
operadorpromotor genes estructurales
operón
regulador
ARNm
represora
ARNpolimerasa
ARNm policistrónico
E2 E3E1
lactosa catabolismo
La traducción: regulación de la expresión génica, el operón hisregulación de la expresión génica, el operón his
operadorpromotor genes estructurales
operón
regulador
ARNm
ARNpolimerasa
ARNm policistrónico
E2 E10E1
represora
La traducción: regulación de la expresión génica, el operón hisregulación de la expresión génica, el operón his
operadorpromotor genes estructurales
operón
regulador
ARNm
represora
ARNpolimerasa
¡No hay transcripción!
histidina
¡No hay enzimas!
¡No hay biosíntesis de histidina!
La traducción regulación de la expresión génicaregulación de la expresión génical’operador hisl’operador his
operadorpromotor genes estructurales
operón
reguladorARN
polimerasa
Estado inducido: hay transcripción
represora
operadorpromotor genes estructurales
operón
regulador
ARNpolimerasa
Estado reprimido por el efector: no hay transcripción
Hay represión por el producto de la reacción: es el caso general de las reacciones anabólicas (de síntesis).