bases moleculares de la herencia. 2016. dr. igor pardo zapata. docente titular

Dr. Igor Pardo ZapataDOCENTE TITULAR

BASES MOLECULARES

Y CELULARES

DE LA HERENCIA

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE MEDICINA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS MORFOLÓGICAS

CÁTEDRA DE EMBRIOLOGÍA Y GENÉTICA

¿Qué es la vida?

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La vida depende de la capacidad de las células para almacenar, recuperar y traducir las instrucciones genéticas

necesarias para generar un organismo vivo.

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1871

Fridrich Miescher

Sustancia

Núcleos de los glóbulos blancos

Nucleína

Descubrimiento de ácidos nucleicos

Fósforo Naturaleza ácida

1899

Richard Altmann

Cambió nombre

Ácido Nucleico

1914

Robert Feulgen

Células del timo

Afinidad

Fucsina

Descubrió

Ácido Nucleico

Núcleos de las células

Vegetales Animales

1900

Levaduras

Ácidos Nucleicos

Características químicas distintas

Acido nucleico de la levadura

Descubrimiento de ácidos nucleicos

1920

Ácidos nucleicos

Bases nitrogenadas

Phoebus Levene

4 bases

Phoebus Levene Albercht Kossel

Timina (T)

Citosina (C)

Adenina (A)

Guanina (G)

contienen

Pentosas

desoxirribosa

Fosfato

Diferencia

Ácidos nucleico de la levadura

Base

Uracilo (U)

Pentosa ribosa

1930-1940

Cambio de nombre

Ácido nucleico del timo

Acido desoxirribonucleico (ADN)

Ácido nucleico de la levadura

Acido ribonucleico (ARN)

Naturaleza del material hereditario

Experimento de Griffith

1928

Cepas de bacteria (neumonía)

Bacterias patógenas

Aspecto liso (S)

Bacterias no patógenas

Aspecto rugoso (R)

Resultados Explicaciones

Bacterias (S)

No del todo muertas

“Algo”

Bacteria (S) muerta

Bacterias (R) vivas

Transformación

Principio transformante

Naturaleza del material hereditario

1944

Experimento de Avery, MacLeod y McCarty

Características químicas

“Principio transformante”

Purificado Aislado

Bacterias patógenas

(S)

Incubación

Bacterias no patógenas (R)

Inyección

Mezcla

Resultado

Los animales

Neumonía morían de

Conclusión: el ADN almacena información genética

1950

Experimento de Chargaff

Bases nitrogenadas

Diferentes especies

Postulados:

Composición de

de

Muestra de ADN de diferentes tejidos pero de una misma especie tienen la misma composición de bases nitrogenadas.

La composición de bases del ADN varia de especie a otra.

La composición de bases del ADN de un organismo no varia con la edad, con las condiciones nutricionales, ni con las variaciones del ambiente.

En el ADN de cualquier especie, el numero de bases nitrogenadas adeninas es equivalente al de timinas y el numero de citosinas es equivalente al de guaninas.

Naturaleza del material hereditario

1952

Experimento de Hershey y Chase

Análisis de bacteriófagos

Envoltura proteica ADN

Técnica

Marcar específicamente

Componentes

Proteínicos ADN viral

Responsable

Multiplicación viralResultados

Conclusiones: el ADN viral es el responsable de la producción de nuevas partículas virales.

Experimento de Franklin y Wilkins

¿Cuál es la estructura química tridimensional del

ADN?

Unidades básicas

Ácidos nucleicos

Rosalind Franklin y Maurice H. Wilkins

Utilizaron

Difracción de Rayos XObtener patrones de difracción

Analizados e interpretados

Proponer una determinada

Estructura tridimensional

ADN forma

Doble hélice

El Modelo de Watson y Crick

1953Usando datos

WilkinsComposición

química de ADNModelo de estructura

Tridimensional del ADN

ADN

Formado por

2 largas cadenas de polinucleótidos

Unidas entre si

Enlace

Puente de hidrógeno

Doble hélice

Modelo Watson-Crick-Franklin-Wilkins

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MATERIAL Hereditario

Material Hereditario

Ácidos nucleicos

ADN ARNPolímeros lineales, constituidos por eslabones (monómeros) llamados NUCLEÓTIDOS

Contiene mantiene y transmite la información genética.

BASE + AZÚCAR + FOSFATO = NUCLEÓTIDO

• Enlace éster: grupo carbonilo se combina con el hidroxilo del grupo fosfato.

Es un enlace covalente muy fuerte

• Enlace glicosídico: Enlace entre un carbohidrato y otro grupo. También es covalente

Nucleótidos

Composición química de los ácidos nucleicos

Formados por:

Carbono

HidrógenoOxígeno

NitrógenoFósforo

Constituyen las unidades básicas

Nucleótidos Unidos forman cadenas

Formados por

Base nitrogenada

Moléculas en forma de anillo

Purinas Pirimidinas

2 anillos de C, H y N 1 anillo de C, H, O y N

ADNA, G, C y T

ARN

A, G, C y U

Pentosa

Azúcar o carbohidrato

ADN

Desoxirribosa

ARN Ribosa

Grupo fosfato

H, O y P1 P unido a 2 OH con doble enlace con O

Nucleótidos unidos

Polinucleótidos

Estructura - ADN

AZUCAR

AZUCAR

AZUCAR

BASE

FOSFATO

BASE

BASE

FOSFATO

desoxirribosa

PURINASAdenina (A)Guanina (G)

PIRIMIDICASTimina (T)Citosina (C)

LADOS DE LA ESCALERA

TRAVESAÑOS

AG

TC

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Estructura - ADN

18

Estructura - ADN

EXONESSecuencias codificantes

INTRONESno funcionales

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Los Genes

Segmento de DNA (exon) que determina o controla la secuencia de aminoácidos de un tipo particular de cadena polipeptidica, o de una determinada proteína.

unidad básica de la herencia.

Secuencia de ADN que contiene información para la síntesis de proteínas.

Secuencia de TRIPLETES que codifica todos los aminoácidos que estructuran una proteína.

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GenesSon segmentos de ADN que contienen la información que determina una característica genética.

21Ubicados a lo largo de los brazos de los cromosomas, en lugares específicos llamados Locus (Loci).

Genes

Funciones del ADN

1.Replicación o síntesis de ADN

2.Transcripción o síntesis de ARN

3.Síntesis de proteínas

LA TRANSCRIPCIÓN Y LA TRADUCCIÓN

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Replicación síntesis de ADN

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Transcripción o síntesis de ARN

LA TRANSCRIPCIÓN: Síntesis de una molécula de ARNm que es copia de un gen del ADN

• Ocurre en el núcleo• Se sigue la regla decomplementareidad debases• En lugar de T se coloca U• Cada TRIPLETEde bases del ARNm sellama CODÓN

LA TRADUCCIÓN: Síntesis de la proteína codificada en el gen que ha copiado el ARNm• Lugar en que ocurre: CITOPLASMA

• “Protagonistas”: ARNm (mensajero) ARNt (de transferencia) RIBOSOMAS AMINOÁCIDOS (están en el citoplasma)

• Resultado final: Síntesis de la proteína codificada en el gen del ADN

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Traducción

• El ARNm transcrito sale del nucleo al citoplasma

• Los ribosomas se unen al ARNm. Cada ribosoma incluye dos codones del ARNm

EL PROCESO DE LA TRADUCCIÓN

EL PROCESO DE LA TRADUCCIÓN

Cada ARNt se une a un aminoácido determinado y lo transporta hasta el ribosoma.Cada ARNt coloca el aminoácido en el codón que es complementario a su anticodón

EL PROCESO DE LA TRADUCCIÓN

• El ribosoma se va moviendo por el ARNm hasta que llega a un CODÓN DE FIN y se acaba la traducción. Al acabar la traducción, se separan todos los componentes: Las dos partes de los ribosomas -El ARNm -El ARNt -La proteína formada (polipéptido)

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Síntesis de Proteínas Función primaria de genes es dirigir la síntesis proteica

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Tipos de ARN

Transporta información que contiene el ADN a los ribosomas

Transportan los A.A. según secuencia determinada por el RNA m

Junto a proteínas constituye la estructura de ribosomas (donde se unen los A.A.)

RNA nucleolarPrecursor del RNA m

sn RNP sMoléculas de RNA unidas a

proteínas denominadas : RIBONUCLEOPROTEINAS

PEQUEÑAS NUCLEOLARES intervienen en síntesis de RNA m

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Código genéticoLos genes utilizan un CODIGO para transmitir la información a los ribosomas.

TRES BASES en el gen y en el RNA m codifican un AA.

Estos “tripletes” se conocen como CODONES

Hay cuatro clases de bases y 64 posibilidades de codones suficientes para los veinte tipos de AA

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MutaciónToda variación genética se origina a partir del proceso conocido como mutación

Alteración hereditaria de una secuencia de bases en una molécula de DNA.

Mutaciones

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Mutación

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Un solo gen, mutaciones puntiformes

Alteran la secuencia del DNA, hacen que se produzcan modificaciones en los tripletes que codifican los aminoácidos de las proteínas y, en consecuencia, originan la producción de proteínas anormales.

Número o de la estructura de los cromosomas de una célula.

Ello significa que una mutación cromosómica debe afectar a una cantidad relativamente importante de DNA.

Mutación

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Mosaicismo: Si una mutación ocurre tempranamente durante el desarrollo, los descendientes de la célula pueden representar una fracción significativa del individuo, el cual al estar compuesto de células de más de un genotipo es un mosaico genético.

Mutación De Novo

Poliposis adenomatosa familiarNeoplasia endocrinaRetinoblastoma

No existe historia familiar de cáncer

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Métodos de análisis de ADN

I. TECNOLOGÍA DE ADN RECOMBINANTEII. REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA.III. MANCHADO DE SOUTHERN

Enfermedades Genéticas

Transmitidos por Herencia Mendeliana

•Simple o monogénica, los cuales están determinados, primordialmente por un único gen mutante.

T. Multifactoriales

•Acción de múltiples genes y múltiples factores exógenos o ambientales.

T. Cromosómicos

•Los que la falta, el exceso o la estructuración anómala de uno o más cromosomas causa deficiencia o exceso de material hereditario.

T. Mitocondriales

•Un número relativamente escaso de enfermedades heredi-tarias son ocacionadas por alteraciones del pequeño cromosoma mitocondrial.

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Referencias

1. Dawkins, R. 1982. The extended phenotype. Freeman, San Francisco.

2. Lewin, B. 1997. Genes VI. Oxford University Press, Oxford.3. Lewontin, R. C. 1974. The genetic basis of evolutionary change.

Columbia University Press, Nueva York.4. Lewontin, R. C. 1992. Genotype and phenotype. En: Keywords in

evolutionary biology. Editado por E. V. Keller y E. A. Lloyd. Harvard Universtiy Press, Cambridge, MA.

5. Li, W.-H. y D. Graur. 1991. Fundamentals of Molecular Evolution. Sinuaer Associates, Sunderland, MA.

6. Mayr, E. 1982. The growth of biological thought. Harvard University Press, Cambridge, MA.

7. Schmalhausen, I. I. 1949. Factors of evolution. The theory of stabilizing selection. Blakiston, Philadelphia.