CLASE 5:

Estructura general del ADN Introducción a la replicación Unidad I: GENOMA Y ORGANISMO

Profesora: Carmen Gloria Fuentealba Jara Email. [email protected]; [email protected]

Objetivos y aprendizajes esperados 1-Estructura General del ADN 2-Genes específicos 3-Proceso de replicación y regulación enzimática de la expresión génica

Introducción a la replicación

Helicasas: Romper los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación.

Topoisomerasas impide que el ADN se enrede debido al superenrollamiento producido por la separación de la doble hélice (renaturalice).

Proteínas SSB (single-stranded DNA binding proteins) impide que la hebra se enrolle consigo misma.

ADN Polimerasas Sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada Rellenar espacios de los fragmentos OKAZAKI

ADN Polimerasas Sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada Rellenar espacios de los fragmentos OKAZAKI

ADN Polimerasas Sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontinua en la hebra rezagada Rellenar espacios de los fragmentos OKAZAKI

ARN Primasa La sintetiza el cebador de ARN necesario para la síntesis de la cadena complementaria a la cadena rezagada.

ADN Ligasa une los fragmentos de Okazaki

PRIMER CEBADOR o PARTIDOR 27F:AGAGTTTGATCMTGGCTC AG. Pequeñas piezas de ADN que anillan a secuencias específicas ej. el 27Forward y el 1525 Reverse, Una vez que los "primers" se anillan la ADN polimerasas extiende e ADN desde el extremo 5' hasta el 3' final.

Numero de genes específicos

Especie

Nº genes

Ser humano (Homo sapiens)

20.500

Pulga de agua (Daphnia pulex)

31.000

Ratón (Mus musculus)

23.000

Bacteria E. coli

4.377

Arroz (Oryza sativa)

28.000

Levadura (S. cerevisiae)

5.800

Mosca (Drosophila melanogaster)

17.000

Gusano (C. elegans)

21.733

Arabidopsis (A. thaliana)

25.500

Numero de genes específicos

Especie

Nº genes

Ser humano (Homo sapiens)

20.500

Pulga de agua (Daphnia pulex)

31.000

Ratón (Mus musculus)

23.000

Bacteria E. coli

4.377

Arroz (Oryza sativa)

28.000

Levadura (S. cerevisiae)

5.800

Mosca (Drosophila melanogaster)

17.000

Gusano (C. elegans)

21.733

Arabidopsis (A. thaliana)

25.500

Genes de importancia evlutiva ADN MITOCONDRIAL

-Citocromo Oxidasa I y Cit b

-Origen Materno -ADN circular -Alta tasa de Mutación -Codifica dos ARN ribosómicos,

-22 ARN de transferencia y 13 proteínas que participan en la fosforilación oxidativa.

El ADN mitocondrial codifica 13 proteínas involucradas en la producción de energía celular y procesos de fosforilación oxidativa. Por lo tanto, el entorno que rodea la mitocondria y el ADN mitocondrial está expuesto al daño oxidativo producido por los radicales libres generados en ese metabolismo. Si a esto se le añade el hecho de que el material genético de las mitocondrias no está protegido por histonas como lo está el ADN nuclear, y que los mecanismos de reparación de daños el ADN son poco eficientes en las mitocondrias, obtenemos como resultado que la tasa de mutación aumenta hasta ser 10 veces mayor que la del genoma nuclear

Filogenias basadas en Cyt-b Nuestros mejores amigos son los lobos. Un estudio filogenético de 736 pb del gen mitocondrial Citocromo b demostró que los lobos divergen de los perros en un 0.2% de sus bases, de los coyotes en un 4% y de los zorros en un 17%. Por estas razones, en 1993 la designación Canis familiaris fue cambiada a Canis lupus familiaris

Arbol filogenético y árbol genealógico

Filogenia basada en COI

GEN ITS ADN Ribosomal (nuclear) no codifica suje a continua mutación ( tasa constante).

Alta tasa de mutación no afectado por las reparasas.

Los ribosomas son diferentes en procariontes y eucariontes

RESUMEN CLASE 5

Función de H-H Enlaces Fosfodiester

Estructura ADN

Helicasas ADN Polimerasas Replicación en Eucariontes

Regulación enzimática

Topoisomerasas ARN Primasa

Proteínas SSB

ITS

Genes de Importancia evolutiva

COI Cyt-b

F U N C I O N

Clase 6: Replicación en Procariontes Unidad II: GENOMA Y ORGANISMO

Cultivo bacteriano en placa Petri

5 de Mayo 2014

Objetivos y aprendizajes esperados 1-Conocer el proceso replicativo en procariontes

2-Relacionar comparativamente con el proceso replicativ eucariontes 3-Estructura modelo operon de Procariontes. 4-Función de los intrones y exones 5- Introducción síntesis proteica

Caracteristicas de la replicación en procariontes La replicación del ADN sigue los mismas etapas tanto en procariotas como en eucariotas. En ambos es semiconservativa y bidireccional, cadenas en horquillas separadas, se necesitan cebadores, se sintetizan las nuevas cadenas mediante polimerasas, etc. Pero debido a las diferencias estructurales entre los cromosomas de procariotas y eucariotas y su bioquímica diferente, el proceso y las enzimas son también un poco diferentes.

1- Replicación En las bacterias existe un solo origen de replicación, al que llamamos Ori C. Ya que el ADN procariota es una única molécula circular, a partir de este único punto, la replicación avanza en ambas direcciones hasta que se replique toda la molécula. El cromosoma entero es un replicón. Cuando la duplicación se esta llevando a cabo podemos observar los llamados ojos o burbujas de replicación

1er Indiv.

2do Indiv.

Los fragmentos de Okazaki son más largos, y la velocidad de elongación mas rápida.

Las ADN polimerasas solo sintetizan en el sentido 5' - 3'.

Existen 3 tipos de ADN polimerasas I,II y III. Las tres se encargan de la elongación y reparación, sin embargos solo una una se encarga de corregir ADN pol I.

Enzimas requeridas para la replicación de procariontes

Reparación y corrección

Covalente??????

2-Estructura génica y organización Los genes de las bacterias y de los organismos superiores se diferencian en su organización. Esto es debido a que el genoma bacteriano es muy pequeño y debe reducir la información al mínimo posible. Al revés el genoma en mamiferos es tan amplio que se dice que solo el 10% posee genes, así que muchas regiones no codificantes rodean a los genes e incluso estáN dentro de ellos INTRONES y EXONES (regiones codificantes) que luego se arreglan en el splicing. Cual esta sujeto a mutaciones?????? Porque???????

Organización genes eucariontes: gen para Ovoalbumina

Organización genes procariontes

No existen intrones

ADN Bacteriano Componentes de un operón

DNA RNA polimerasa

P: promotor de los genes estructurales E1, E2, E3 y E4 R: gen regulador (codifica una proteína represora que regula la transcripción de los genes estructurales) O: operador (secuencia reconocida por la proteína represora que impide la transcripción)

Un operón es un conjunto de genes, localizados contiguamente en el DNA, que obedece a las mismas señales de encendido o apagado.

Los operones están formados por genes estructurales y una región de control

Galactosidasa

Permeasa

Transacetilasa

Diferencias entre el ribosoma eucarionte y procarionte

s

procarionte

Proteinas

Diferentes tasas de sedimentación S por centrifugación

Recordar: Proteína : Conjunto de aminoácidos que forman una cadena polipeptidica. aminoacidos

Triplete de codones

Cadena Polipeptidica =proteinas

Las proteínas están formadas por ácido ribonucleico (ARN).

Clase 7

SINTESIS DE PROTEINAS: TRANSCRIPCIÓN

7-5-2014

Transcripción: 1- Iniciación: Una ARN-polimerasa comienza la síntesis del precursor del ARN l( base de la futura proteina) a partir de "secuencias de consenso " que se encuentran en el ADN antes de ser ARN precursor. Completa con Uracilo.

ADN ARNpolimerasa

PROMOTOR T

A

A

U

C

G

G C

A A U

C

U G

C

G

G C

T

T

G

C

A

A A

C

G

U

C

A

T

C

G

ARN

Transcripción: 3- Finalización: Una vez que la enzima (ARN polimerasa) llega a la región de termino del gen, finaliza la síntesis del ARN. Entonces, una poliA-polimerasa añade una serie de nucleótidos con adenina, la cola poliA, y el ARN, llamado ahora ARNm precursor, se libera.

poliA-polimerasa

m-GTP

A

U

G C

U

C

G

U

G

U

región de termino

ARNm precursor

A

G

A

A

A

A

A

4. Maduración (cont.): El ARNm precursor contiene tanto exones como intrones. Se trata, por lo tanto, de un ARNm no apto para que la información que contiene sea traducida y se sintetice la correspondiente molécula proteica. En el proceso de maduración un sistema enzimático reconoce, corta y retira los intrones y las ARN-ligasas unen los exones, formándose el ARNm maduro.

cola

Cabeza

AAAAAA AUG

UAG

ARN maduro sin intrones bases agrupados en tripletes de codones

Maduración del ARNm (Visión de conjunto).

ETAPA I Región codificadora del gen

ADN Promotor

E1

I1

E2

I2

E3

Terminador

TAC

ATC

Cabeza E1 ARNm precursor

ARNm maduro

I1

E2

I2

cola

E3

AAAAAA AUG

UAG

Cabeza

cola AAAAAA

AUG

UAG

Síntesis proteica = Lectura de codigo ETAPA II

SINTESIS DE PROTEINAS: TRADUCCIÓN Etapa en la que se une el ARNm (maduro) al ribosoma y los codones son traducidos en aminoacidos. Iniciación

12 fases de elongación

ENZIMAS: ARN Transferencia

Finalización

Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm(m) y este se comienza a leer desde el codón AUG, que codifica el principio de la proteína (UAC). Se les une entonces el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met). ARNm(m) Subunidad menor del ribosoma

5’

P

A AAAAAAAAAAA

3’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG UAC

Anticodón

Traducido a Metionina

(i)

Codón

ARNt

Proteina

ARNm

ARNt Transportar los aminoacidosAl complejo ribosoma ARNm(m) formando el anticodon (proteína).

1er aminoácido

Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNtGln se le llama región aminoacil (A).

Subunidad menor del ribosoma

P 5’

G UA U

AAAAAAAAAAA 3’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG UAC Región aminocil A, se une la otra subunidad

(i)

Triplete codones

Gln

Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la metionina (Met) y el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln).

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG UAC GUU

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG GUU

Los ARNt se liberan

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG GUU

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa3

P

A

ARNm

AAAAAAAAAAA

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG GUU

3’

Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys).

P

A

ARNm

5’

AAAAAAAAAAA 3’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG GUU AC G

Los nombre de los complejos que se forman dependen del aminoacido unido al ARNt.

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys).

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG GUU ACG

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys).

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG GUU ACG

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu).

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG ACG

(i)

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-CysGlu-Met en la región peptidil del ribosoma.

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG ACG

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina.

P

A

ARNm

AAAAAAAAAAA 3’

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG ACG

AAU

Leu

Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A).

P

A

ARNm

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG AC G AAU

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación del ARNt de la leucina. El ARNm se desplaza a la 5ª posición

ARNm

P

A

5’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG AAU

AAAAAAAAAAA 3’

Elongación XII: Entrada del ARNt de la leucina, el 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg).

ARNm

P

A

5’

AAAAAAAAAAA 3’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG AAU GCU

Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm.

ARNm

P

A

5’

AAAAAAAAAAA 3’

AU G CAA U G C U UA C GA UAG GC U

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma.

ARNm AAAAAAAAAAA 3’

5’

A U G C A A U G C U U A C GA U A G

Resultado final una proteína en el citoplasma. (i)

RECORDAR: Síntesis proteica ARN :Azucar ribosa Timina por Uracilo Cadena sencilla

ARN-Polimerasa ADN

ARN

Transcripción

Citoplasma ARN molde

ARN mensajero Proteína ARN maduro

Transducción

XeY

XeY