La síntesis de proteínas: No entra

Tipos de mutaciones génicas: No entra

Errores metabólicos: No entra

Regulación de la expresión génica: No entra

Bases moleculares de la herencia

La genética molecular:• Ha dado sentido al factor hereditario mendeliano• Ha esclarecido el nexo de unión entre genotipo y fenotipo

•Almacenamiento•Transmisión•Expresión

La naturaleza del material hereditario

Un poco de historia

El gen debería ser algo que almacenara información, se pudiera copiar y pudiera experimentar cierta capacidad de cambio

•Primer candidato: proteínas•Principios del siglo XX (Griffith): factor transformante•1944. Avery, MacLeod y McCartey: ADN→factor transformante•Chargaff: equivalencia 1:1•Wilkins: análisis cristalográfico del ADN

Ácido desoxirribonucleico (ADN)

• Secuencia de nucleótidos (fosfodiester) en dos cadenas (doble hélice)

• Espiral: azúcares y grupos fosfatos; Interior: bases nitrogenadas

• Unión entre cadenas: puentes de hidrógeno

• Púricas: Adenina y Guanina

• Pirimidínicas: Citosina, Timina-Uracilo

BASES

ComplementariedadAdenina

Timina (uracilo)

Citosina

Guanina

Timina (uracilo)

Adenina

Guanina

Citosina

Complementariedad entre cadenas

Complementariedad entre bases

La complementariedad es la base de la equivalencia 1:1

Duplicación del ADN• La complentariedad de las bases hace posible la duplicación

del ADN• La replicación del ADN es semiconservativa (Meselson y Stahl,

1958)

Duplicación del ADN y actividad enzimática

• Complejo enzimático de duplicación (ADN polimerasa)• Principio de complementariedad• Múltiples sitios de inicio de replicación en eucariotas

La expresión génica: información en acción

• Relación herencia-metabolismo• Hipótesis un gen, una enzima: el gen es la

secuencia de nucleótidos del ADN que codifica la naturaleza y el orden de los aminoácidos de una enzima. Polipéptidos. Genes estructurales

Crick (1970): dogma central de la Biología. Flujo de la información

ADN al servicio de la división celular→replicación

ADN al servicio de la síntesis de proteínas→expresión génica

Ampliación del dogma central de la Biología

Algunos virus transportan la información genética en forma de ARN y expresan sus genes haciendo copias de ADN o traduciendo directamente un polipéptido

Dogma central de la Biología

La Transcripción

El ADN no sale del núcleo

Cuando hay que fabricar un polipéptido se crea una copia en forma de ARN, este proceso se llama transcripción

El ARN contribuye a sintetizar las proteínas en los ribosomas

• Proceso catalizado por la enzima ARN polimerasa

• Región promotor del ADN (T,A). Separación de hebras de ADN. ARN polimerasa. Principio de complementariedad (en ARN: U por T). Dirección 5’→3’. Región secuencia de fin. Reactuación de la ARN polimerasa

• No todas las secuencias de nucleótidos del ADN codifican polipéptidos: ARNr, ARNt

Maduración del ARN

• En eucariotas: modificación del ARNm una vez sintetizado

• Transcrito primario: intrones (no codificantes) y exones (codificantes)

• Maduración: proceso de corte y empalme→ARNm maduro que codifica un polipéptido

• El ARNr y ARNt, también sufren maduración

El código genético• ¿Cómo codifica la secuencia de nucleótidos del ADN o del

ARNm la secuencia de aminoácidos de un polipétido? Código genético

• Símil del alfabeto y el lenguaje

• El “alfabeto” del código genético está constituido por cuatro “letras”: A, C, T/U y G. Las “palabras” (aminoácidos), por las combinaciones entre bases. El “lenguaje” (polipéptidos), por las combinaciones entre palabras (aminoácidos)

• Son combinaciones de cuatro bases, tomadas de tres en tres, las que codifican los veinte aminoácidos. Cada una de esas combinaciones constituye un triplete (ADN) o codón (ARNm)

El triplete (ADN) y el codón (ARNm)

• Cada combinación de tres bases (codón) codifica un aminoácido

• Algunos codones codifican órdenes exactas de comienzo y fin de la traducción de un polipéptido

Alanina

Asparagina

Aspartato

Cisteina

Glutamato

Fenialanina

Glicina

Histidina

Isoleucina

Lisina

Leucina

Metionina

Asparagina

Prolina

Glutamato

Arginina

Serina

Treonina

Valina

Triptofano

Tirosina

Propiedades del código genético

• Es redundante: algunos aminoácidos vienen codificados por más de un codón

• No existe la superposición: un nucleótido no puede pertenecer a más de un codón

• La lectura es lineal y continua: se inicia en AUG y se lee de tres en tres hasta un codón de término

• Es universal: todos los seres vivos utilizan el mismo código. Parentesco

Traducción

• Proceso por el cual se sintetiza en forma de secuencia de aminoácidos la información existente en los codones del ARNm atendiendo a las reglas del código genético

• Tiene lugar en los ribosomas

• ARNt: ácido ribonucleico con una estructura tridimensional concreta que lleva asociado un aminoácido en su extremo carboxilo y presenta un anticodón complementario al codón del ARNm

La mutación: motor de la evolución

Variaciones al azar, perjudiciales y beneficiosas, del material genético que se producen durante los procesos de replicación y que se transmiten a la siguiente generación

Cambio permanente del material genético no debido a la segregación independiente de los cromosomas o a la recombinación producida durante la meiosis

Fuentes de mutación:

• La propia replicación del ADN

• Agentes mutágenos

• Radiaciones electromagnéticas (ionizantes y no ionizantes)

• Agentes químicos (ácido nitroso)

Tipos de mutaciones:

Genómicas. Cromosomas completos

Génicas. Un solo gen

Cromosómicas. Varios genes en un cromosoma

• Células afectadas:– Sexuales. Importancia evolutiva– Somáticas (mutación somática). Importancia

ontogenética. Envejecimiento

Organización del ADN: el cromosoma eucariótico

• El ADN es una larga molécula constituida por pares de bases que se encuentra organizada tridimensionalmente para ocupar un espacio dentro del núcleo celular

• La organización del ADN varía en función del grado de condensación. El máximo nivel de condensación lo manifiesta durante la metafase en forma de cromosomas. El mínimo nivel durante la interfase en forma de cromatina

El nucleosoma• Unidad básica de condensación del ADN (146 PB). Cuentas

de rosario

• Unión del ADN a proteínas estructurales de la familia de las histonas

La fibra de 30 nm• Siguiente nivel de organización del material hereditario

• Mayor grado de condensación

• Menor espacio ocupado

Niveles superiores de organización

ADN

Nucleosomas

Fibras 30 nm

Cromatinamás condensada

Cromosomametafásico

Estados de condensaciónde la cromatina

La cromatina presenta estados heterogéneos de compactación del ADN relacionados con el grado de expresión génica:

• Eucromatina: empaquetamiento menor

• Heterocromatina: más condensada

Repetitividad en el ADNEn la secuenciación de la molécula de ADN, existen diferentes grados de repetitividad de secuencias concretas de pares de bases:

• 10%. ADN altamente repetitivo: secuencias muy cortas que se repiten millones de veces. Aparentemente no se transcriben. Centrómeros y telómeros

• 20%. ADN moderadamente repetitivo: secuencias más largas que se repiten miles de veces. Transcripción (ARNr, anticuerpos, etc) y no transcripción

• 70%. ADN único o escasamente repetitivo. Codifican genes estructurales. Intrones. Exones: secuencias reguladoras (regulación de la expresión génica)