genética - curso-esfuno.webnode.com.uy 1 adn.pdf · estructura secundaria del adn:...
TRANSCRIPT
16/03/2014
1
Genética
Facultad de Enfermería
Universidad de la República
CURE Rocha
ESFUNO
Asistente: Amalia Ávila
Definiciones• La Genética es la rama de la
Biología que estudia la herencia y
la variación
Subdisciplinas:
Genética Humana
Genética Médica
Citogenética
Genética Molecular y Bioquímica
Genómica
Genética de Poblaciones
• La Genética Médica es la ciencia
que estudia la variabilidad
biológica humana y su relación con
la salud y la enfermedad en el
Hombre
16/03/2014
2
Línea de tiempo Genética Médica:
• 1950s: Genética Matemática e inicios Genética Clínica
• 1960s: Citogenética, Genética Bioquímica, Nosología Genética,
Dismorfología
• 1970s: Diagnóstico y Screening Prenatal, Asesoramiento
genético
• 1980s: Biotecnología, Mapeo de genes, Diagnóstico Molecular
• 1990´s: Bioinformática, Medicina Molecular, Genética de las
enfermedades comunes, bioética, comercialización
• 2000´s: Genómica comparada, microarreys.
Bases moleculares de la herencia
1. Que moléculas son las portadoras de la información hereditaria?
2. Como se preserva y trasmite la información hereditaria?
3. Como se expresa esta información transformándose en fenotipos?
4. En que consiste el dogma central de la biología molecular
5. Como se genera la variación ?
16/03/2014
3
Los ácidos nucleícos
• Heteropolímeros lineales no ramificados de nucleótidos
• Unidad monoméricaNUCLEOTIDO
– Fosfato
– Pentosa
– Base Nitrogenada
Nucleósidos y Nucleótidos
– Enlace N-glicosídico
C1 de pentosa- N1 de pirimidina
N9 de purina
– Enlace fosfoéster
Fosfato C5 de pentosa
16/03/2014
4
Componentes de los Nucleótidos
• Pentosas
• Bases Nitrogenadas
Estructura primaria de los ácidos
nucleícos
• Formación de cadenas lineales de nucleótidosEnlace fosfo-di-ester con C3
• Orientación y sentido de la hebra
– Extremos 5´y 3´
– Crecimiento direccional 5´3´
16/03/2014
5
Diferencias estructurales del ADN y el ARN
¿Por qué 2´-dideoxi en el ADN ?
Dos grupos OH en el ARN lo hacen más
susceptible a hidrólisis.
El ADN sin OH en 2´ es más estable a
hidrólisis.
• Por que Timina en el ADN y uracilo en el
ARN?
– La Citosina se deamina
espontáneamente formando Uracilo
– Las enzimas reparadoras reconocen
estas "mutaciones" y reemplazan Us
por Cs
– Si no hubiera Timina (5-metil-U) como
distinguir las U normales de las
resultantes de deaminación?
El modelo del ADN de Watson y Crick
1. Doble hélice
de
2. cadenas
antiparalelas
unidas por
3. apareamiento
de bases
1953
James Watson y Francis Crick
El ADN es una estructura
helical con regularidades
características de 0.34
nm & 3.4 nm.
16/03/2014
6
Estructura secundaria del ADN:
Características Principales• Dos cadenas polinucleotídicas enrolladas
en una doble hélice dextrógira
• Las hebras son antiparalelas
• Los esqueletos azúcar-fosfato en el
exterior de la doble hélice
• Pares de base planares a través de
puentes de hidrógeno, en el centro de la
estructura
A T (2 H)
GC (3 H)
• Pares de base separados 3.4 A. Una
vuelta de hebra (3.4 nm) tiene aprox. 10
pares de base
• La posición de los esqueletos azúcar-
fosfato definen surco mayor y menor.
Pares de base
16/03/2014
7
Bases
estructurales
del ADN como
molécula
informativa
1. ESTABILIDAD
• Esqueleto azúcar-fosfato
– Hidrofílico al exterior de la molécula
– Repulsión electrostática de las cadenas
– Enlaces covalentes de alta energía
– La reacción de disociación debe ser catalizada
• Pares de base
– Core hidrofóbico al interior de la molécula
– Asociación de cadenas por puentes de H (enlaces débiles)
– Apilamiento de bases (van Der Walls)
3. TRASMISIBLE
A la progenie celular y a la siguiente
generación
Replicado con fidelidad
4. VARIABLE
Errores en el proceso de replicación
Base de la variabilidad y sustrato de la
evolución
2. CONTENIDO INFORMATIVO
La información contenida en
secuencia de bases
Información duplicada
16/03/2014
8
Como se preserva y trasmite la información
hereditaria?
Todas las células de un
organismo tienen la
misma información
genética
La replicación del ADN es
un requisito
imprescindible para el
desarrollo y diferenciación
celular.
La estructura del ADN da
una pista del posible
proceso de replicación
Como se preserva y trasmite la información
hereditaria?
Errores en la replicación son el origen de las
enfermedades hereditarias y son causa primaria de
cánceres
La incapacidad de reparar los errores genera patologías.
Mutación: cambio permanente en la secuencia de la
molécula de ácido nucleíco.
16/03/2014
9
Reacción de Síntesis: semiconservativa
La síntesis ocurre en dirección 5´3´
En la síntesis de la nueva
cadena se generan:
• enlaces fosfodiester
(cavalentes)
• puente de H entre las
bases nitrogenadas
Orígenes, burbujas y horquillas de replicación
• La replicación se inicia en sitios particulares (orígenes de replicación)
• Cada origen define un replicón (unidad de replicación independiente)
• A partir de cada origen la replicación avanza bidireccionalmente
• Se forma una burbuja de replicaciónformada por dos horquillas que avanzan en direcciones opuestas
• Necesidad de
cebadores (primers)
para iniciar la
replicación.
16/03/2014
10
La replicación es semiconservativa
• Todas las polimerasas catalizan la elongación de cadena in dirección 5´-3´
• Las dos hebras están orientadas en dirección antiparalela
• Solo una hebra avanza continuamente leyendo una hebra molde en dirección 3´5´
• La hebra complementaria se debe sintetizar en fragmentos discontinuos (fragmentos
de Okazaki)
Organización del material hereditario
• Necesidad de compactación
Volumen limitado
Neutralización de cargas del ADN
• Organización funcional del ADN
mecanismos de segregación en duplicación
accesibilidad de proteínas reguladoras de la expresión génica
16/03/2014
11
El genoma nuclear
humano comprende
46 moléculas de ADN
lineales
El largo sumado de
este ADN es más de
1.5 metros
El diámetro del núcleo
es aprox. 10 nm
El núcleo
Cromatina
La cromatina es un
complejo compuesto por
ADN y proteínas
Eucromatina zonas
menos condensadas
Heterocromatina zonas
más condensadas
Toda la cromatina se
condensa previamente a
la división celular
16/03/2014
12
Forma de máxima compactación de la cromatina
Unidad estructural segregacional de la
información hereditaria
El cromosoma metafásico
Constricción secundariaRegión organizadora nucleolarCon genes ribosomales
Centrómero Constricción primariaSitio de unión de proteínas que forman cinetocoro
Brazos Porciones del cromosoma entre el centrómero y el telómero
Durante la división se visualizan
cromosomas individuales
Los cromosomas metafásicos son
la forma más condensada de la
cromatina
Los cromosomas son herramientas de
segregación del material hereditario
Cuáles son los pasos de compactación?
El ciclo celular
16/03/2014
13
Niveles de compactación
Segregación
Dominios
topológicos
independientes
(Regulación
independiente)
Represor
transcripcional
Neutralización
de cargas
Bibliografía recomendada:Genética en medicina
Thompson y Thompson, 5ª Edición
Nussbaum, McInnes y Willard.
Genética Humana. Fundamentos y aplicaciones en medicina
Solari AJ, Buenos Aires, Ed. Médica Panamericana, 1999.
Bibliografía complementaria:
Introducción a la genética humana
Lisker y Armendáris, El manual moderno, 1994.
Emery´s Genética Médica
R. Mueller e I. Young, Marbán, 2001.
Introducción al análisis genético
Griffiths, Anthony J. F; Miller, Jeffrey H; Suzuki, David T;
Lewontin, Richard C; Gelbart, William M., Madrid; Interamericana/McGraw-Hill; 1995.
Biología molecular de la célula
Bruce Alberts, Barcelona, Ediciones Omega, 4ª ed., 2004.
Introducción a la genética humana
Lisker R, Armendarez S, México, El Manual Moderno, 1990.
Las imágenes incluidas en esta presentación son del dominio público y no se
pretendió violentar ningún derecho de copyright
16/03/2014
14
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=cooper.TOC&depth=2
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mga.TOC
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=iga.TOC
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=gnd.TOC&depth=2
Páginas
web: