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TEMA 6 Bases Moleculares de la
Herencia
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El origen de la vida
Experimentos de Oparin, Haldane y
Miller para reproducir las condiciones
originales.
En condiciones reductoras (sin oxígeno, con metano, hidrógeno,
amoniaco, agua) fueron capaces de producir aminoácidos,
carbohidratos, ácidos nucleicos y ATP.
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El origen de la vida Transición del Mundo ARN al Mundo ADN
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Estructura del ADN
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Azúcar
Estructura del ADN
Base Nitrogenada
Grupo Fosfato
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Estructura del ADN
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Estructura del ADN Estructura Primaria
Cadena de Nucleótidos unidos
por enlaces fosfodiéster.
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Cadenas antiparalelas y
complementarias
Estructura del ADN
Estructura Secundaria
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Estructuras especiales del ADN
Estructura del ADN
Estructura Secundaria
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Estructura del ADN Estructura Secundaria
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Cromosomas Especializados:
(politénicos, en escobilla)
Estructura Terciaria
Estructura del ADN Empaquetamientos complejos del ADN de cadena
doble en los cromosomas
Cromosoma Eucariótico
Superenrollamiento: moléculas circulares cerradas (cromosoma
bacteriano, plásmidos)
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SUPERENROLLAMIENTO Y CROMOSOMAS BACTERIANOS
Característico de moléculas circulares cerradas
Proteínas
Bucles de ADN
nucleoide
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ADN + Proteínas: Cromatina
Histonas H1, H2A, H2B, H3, H4
No Histonas (ensamblaje del cromosoma,
polimerasas, helicasas..)
EL CROMOSOMA EUCARIÓTICO
Octámero de Histonas + ADN: Nucleosoma
v v
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EL CROMOSOMA EUCARIÓTICO
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- En glándulas salivales, tubo digestivo, recto,… de larvas de las moscas, observables en interfase.
- Cromosomas homólogos apareados (¡se encuentran en células somáticas!)
- Compuesto por muchas cadenas de ADN en paralelo
- Bandas desespirilizadas, genes que se están transcribiendo (puff)
CROMOSOMAS ESPECIALIZADOS: CROMOSOMAS POLITÉNICOS
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-Oocitos de tiburones, salamandras y espermatocitos de muchos vertebrados
-Versiones desenrolladas de los cromosomas meióticos normales.
Dos dobles hélices
(Cromómero)
Una doble hélice
CROMOSOMAS ESPECIALIZADOS: CROMOSOMA EN ESCOBILLA
Genes que se están transcribiendo
Diplotene quiasma
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ESTRUCTURA PRIMARIA: estructura de nucleótidos y cómo se unen entre sí. ESTRUCTURA SECUNDARIA: configuración tridimensional estable del ADN. ESTRUCTURA TERCIARIA: empaquetamientos complejos del ADN de cadena doble en los cromosomas.
Estructura del ADN
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Estructura del ARN
Azúcar
Base Nitrogenada
Grupo Fosfato
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Estructura del ARN
Estructura Primaria
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Estructura del ARN
Estructura Terciaria
Estructura Secundaria
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Estructura del ARN
Estructura Secundaria
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Estructura del ARN
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EL ARN COMO MATERIAL HEREDITARIO
ARN de cadena lineal
ARN de cadena doble
ARN ADNcs ADNcd
Incorporación al genoma del hospedador
expresión
transcriptasa inversa
Virus Grupos IV-V (mosaico del tabaco, ébola, gripe)
Virus Grupo III (gastroenteritis, lengua azul)
Virus Grupo VI (retrovirus, papiloma humano, VIH)
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Almacenar la información
Instrucciones para todos los rasgos y funciones. La información debe ser estable pero tener cierta capacidad de variar
Replicarse
Las instrucciones deben copiarse con fidelidad. Se rompen los puentes de hidrógeno y cada molécula sirve de molde
Expresar la información
Traducción, relación genotipo-fenotipo. Dogma central de la Biología ADN->ARN->Proteína
Características del Material Hereditario
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Bases moleculares de la Replicación
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La replicación es el proceso por el cual una célula duplica su ADN antes de dividirse, con fidelidad y rapidez
Bases moleculares de la Replicación
Tasa de error global: menos de 1 cada mil millones de nucleótidos
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Modelos de Replicación del ADN
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Tipos de Replicación
Cadena líder
Cadena retrasada
Cadena retrasada
Desenrollamiento y replicación
Desenrollamiento y replicación
Cadena líder
Modelo Theta
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Modelo Theta
Tipos de Replicación
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Círculo Rodante
Tipos de Replicación
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Tipos de Replicación
Círculo Rodante
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Inicio
Fases de la Replicación en Bacterias 245pb
Proteína Iniciadora DnaA: responsable de la desespiralización
Proteínas de unión de cadena simple (SSBP)
Helicasas: rompen puentes de hidrógeno y abren la doble hélice
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DNA girasa: relaja el superenrollamiento que se produce delante de la horquilla
Fases de la Replicación en Bacterias
Desenrollamiento
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Primasa: RNA polimerasa. Sintetiza 10-12 nucleótidos de ARN. Proporciona un extremo 3’OH libre. ADN Polimerasa
III: inicia la síntesis.
Elongación Fases de la Replicación en Bacterias
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ADN Polimerasa I: Elimina el cebador de ARN. Rellena el hueco
con nucleótidos de ADN
ADN ligasa: Cataliza el enlace fosfodiéster que sella el hueco
Elongación
Fases de la Replicación en Bacterias
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Dos horquillas de replicación convergen en una región terminadora llamada TER. Proteínas de terminación TUS bloquean el movimiento de la helicasa.
Terminación Fases de la Replicación en Bacterias
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Componentes que se requieren para la replicación en células bacterianas Componente Función
Proteína de iniciación Se une al origen y separa las cadenas de ADN para iniciar la replicación
DNA helicasa Desenrolla el ADN en la horquilla de replicación
Proteínas de unión a cadena simple
Se une al ADN de cadena simple y evita la formación de estructuras secundarias
DNA girasa Se mueve próxima a la horquilla de replicación, corta y vuelve a unir el ADN de doble hélice para liberar el torque que se produce como resultado del desenrollamiento en la horquilla de replicación
DNA primasa Sintetiza cebadores cortos de RNA para proporcionar un grupo 3’-OH para la unión de los nucleótidos de ADN
DNA polimerasa III Alarga la nueva cadena de nucleótidos a partir del grupo 3’-OH Actividad polimerasa 5’-3’. Actividad Exonucleasa 3’-5’
DNA polimerasa I Elimina los cebadores de RNA y los sustituye por moléculas de DNA. Actividad polimerasa 5’-3’. Actividad Exonucleasa 3’-5’ Actividad Exonucleasa 5’-3’
DNA ligasa Une fragmentos de Okazaki por medio del sellado de las muescas en la estructura de azúcar-fosfato
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La replicación en el ADN eucariota es similar al bacteriano pero:
-Tamaño de genoma más grande y requiere muchos
orígenes de replicación (permiso de replicación)
-ADN asociado a proteínas histonas
-Cromosomas lineales
Bases moleculares de la Replicación
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Burbujas de replicación
Horquillas de replicación
Tipos de Replicación
Replicación eucarionte lineal
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Bases moleculares de la Replicación
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Bases moleculares de la Replicación
Cadena Líder
Cadena Retrasada
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Bases moleculares de la Replicación
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El Problema de la Replicación de los Telómeros
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Los Telómeros
- Extremos de los cromosomas lineales
- Impiden el acortamiento del cromosoma tras sucesivas rondas de replicación
- En humanos la secuencia telomérica CCCTAA se repite entre 250-1500 veces
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El Problema de la Replicación de los Telómeros
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Telomerasa
El Problema de la Replicación de los Telómeros
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M1 M2 Límite de Hayflick
SENESCENCIA
Crisis
Long
itud
del T
elóm
ero
(Kb)
2-4 5-7
≈15
Número de divisiones celulares
Células de la línea germinal (Telomerasa activa)
Células somáticas (Telomerasa inactiva)
Células tumorales inmortales (Telomerasa activa)
El Problema de la Replicación de los Telómeros