cap 11 genetica

Cap.11: Genes: Estructura y Replicación

Prof. Aida L. MéndezBiol 3705

Prof. Aida L. Méndez UPR-Aguadilla 2

Objetivos

Al terminar de discutir este capítulo, el estudiante estará capacitado para:

Describir lo que es un cromosoma, genes y los ácidos nucleicos.

Mencionar la composición y organización del DNA y RNA

Señalar el proceso de replicación del DNA.


Genética

Estudio de estructura y función del genoma de los organismos; estudio de la herencia

El material genético es el responsable de la herencia y entonces se duplicará para que cada célula hija pueda funcionar normalmente

Algunos cambios favorecen evolución

http://rds.yahoo.com/_ylt=A0WTefeX8vxIRxQAvUWJzbkF;_ylu=X3oDMTBwbHAzZHNsBHBvcwM3BHNlYwNzcgR2dGlkA0k5OTlfNzM-/SIG=1jtin10qi/EXP=1224623127/**http://images.search.yahoo.com/images/view?back=http%3A%2F%2Fimages.search.yahoo.com%2Fsearch%2Fimages%3Fp%3DGregory%2BMendel%26fr%3Dyfp-t-501%26toggle%3D1%26cop%3Dmss%26ei%3DUTF-8&w=101&h=132&imgurl=www.terrace.qld.edu.au%2Facademic%2Fscience%2Fyearlevelpages%2Flinks%2Fimages%2Fmendel.jpg&rurl=http%3A%2F%2Fwww.terrace.qld.edu.au%2Facademic%2Fscience%2Fyearlevelpages%2Flinks%2Fgeneticslinks.htm&size=3kB&name=mendel.jpg&p=Gregory+Mendel&type=JPG&oid=5ec19a79f2e5ed8a&no=7&tt=64&sigr=12l9a788d&sigi=12equaffq&sigb=13401gspj


Dogma Central

DNA= almacena información genética, controla procesos celulares

RNA= permite la expresión de la información genética, de manera que enzimas y otras proteinas se puedan manufacturar

Estudio síntesis DNA, RNA y proteínas pertenece a la genética y biología molecular

Dogma central= procesos por el cual DNA RNA- proteinas, información conservada en las formas con vida


Dogma Central

Central Dogma Review


Genoma

Suma total de todo el material genético de la célula, se compone exclusivamente de DNA exepto en virus que puede ser DNA o RNA incluye cromosoma(s) plásmidos (en bacterias y hongos) organelos celulares (mitocondrio y cloroplasto)

Varia en tamaño: virus=4-5 genes


Nucleosoma-eucariota: DNA + histonas


Genes

Unidad de herencia para un rasgo lugar en el cromosoma con información para cierta

función celular segmento de DNA con información para sintetizar

una proteina o molécula de RNA (t,r) Secuencia de nucleótidos que cdifica para un

polipeptido, tRNA, rRNA Mayoria genes procarioticos tienen 4 partes:

promotor, lider ,region codificadora y “trailer”


Estructura Gen Procariota

Prokaryootic Gene Structure Prokaryootic Gene Structure


DNA-Acido Desoxiribonucleico

Macromolécula compuesta por nucleótidos (consiste de 3 partes: fosfato, azúcar y base nitrogenada)

Existen 2 tipos de bases nitrogenadas purinas-tienen 2 anillos(adenina y guanina)] pirimidinas-tienen 1 anillo (citosina y timina)

Enlace fosfato-azucar es fosfodiester (carbonos 3 y 5)


The Organization of DNA in Cells

In all Archaea and most bacteria DNA is a circular double helix

Further twisting results in supercoiled DNA In bacteria the DNA is associated with basic

proteins Help organize the DNA into a coiled chromatin like

structure


DNA Forms

Figure 11.8


DNA

Bases nitrogenadas son complementarias Adenina parea con timina a través de 2 enlaces

de hidrógenos (A=T) Guanina parea con citosina a través de 3

enlaces de H (C= G)

Es una doble banda que corre antiparalela (dirección 5’ - 3’ en un lado y el otro va 3’ - 5’)


DNA

Cadenas se separan por los enlaces de H y cada una sirve de molde o templado para que se sintetice la otra banda. El genoma lleva la clave de cómo será el organismo en el orden preciso de las bases nitrogenadas

Tamaño procariotas: E. coli=1,300 um largo

Eucariota= 46 cromosomas= 1.8 m (1,400 veces mas largo)


DNA

Distancia entre pares de bases= 0.34 nm Cada par de bases rota 36 grados

alrededor cilindro respecto al par adyacente

Hay 10 pares de bases por vuelta en espiral (largo de 3.4 nm)

Helice es hacia lado derecho, rota en contra de manecillas del reloj

Distancia transversal de un lado a otro de la doble helice = 2.0 nm

Rosalind Franklin

ROSALIND ELSIE FRANKLIN

BiologíaInglaterra 1920 - 1958

Rosalind nació en Inglaterra el 25 de julio de 1920.

Rosalind Franklin se graduó de la universidad de

Cambridge en 1941, no sin antes salvar la oposición

paterna.Hizo estudios

fundamentales de microestructuras del carbón y del grafito y este trabajo

fue la base de su doctorado en química física, que

obtuvo en la universidad de Cambridge en 1945.

Rosalind Frnklin murió en Londres el 16 de abril de 1958.


(alfabéticamente)(Biología-Medicina)(Matemáticas-Astronomía)(Física-Química)

Rosalind Franklin

aportación Rosalind Franklin

obtuvo una fotografía de difracción de rayos X que reveló, de manera inconfundible, la estructura helicoidal de la molécula del DNA. Esa imagen, conocida hoy como la famosa fotografía 51, fue un respaldo experimental crucial

Difracción de rayos X


http://www.google.com.pr/imgres?imgurl=http://bioephemera.com/wp-content/uploads/2007/08/photo51.jpg&imgrefurl=http://bioephemera.com/2007/08/12/&h=302&w=297&sz=14&tbnid=l-9fnqwduv3fkM:&tbnh=116&tbnw=114&prev=/images?q=rosalind+franklin&hl=es&usg=__W9gfivyb7MT2rIK8kYa43IIDNRo=&ei=3O_kSqX7DcfR8Qbx5tyIBw&sa=X&oi=image_result&resnum=10&ct=image&ved=0CCQQ9QEwCQ


DNA

Dilucidada por Watson y Crick-1953 Usaron inf. De Otros cientificos

R. Franklin

Recibieron Nobel 1962, Watson,Crick y Wilkins


Eucaryotic DNA Organization

DNA is more highly organized in eucaryotic chromatin where it is associated with histones, small basic proteins

The combination of DNA and proteins is called a nucleosome

Archae DNA structure is similar to that of eucaryotic cells


Replicación DNA

semiconservativa


Bases Nitrogenadas


Flow of Genetic Information in Cells

Figure 11.4


Replicación DNA- duplicación

Incluye más de 30 enzimas, proceso complejo

requiere que el DNA se desdoble separar bandas a través de enlaces de H,

las cuales servirán de templados para la sintesis de bandas nuevas

Esta replicación es semiconservativa- cada banda nueva se compone de 1 nueva y 1 vieja


Banda 5’ 3’

Nucleótidos llegan como trifosfatos y se añaden como monofosfatos


Replicación DNA- procariotas


DNA Replication

in most procaryotes bidirectional from a single

origin of replication Some Archae have more

than one origin

Figure 11.11


Inicio Replicación

2 tenedores replicación salen del lugar replicación (origen) hasta copiar al “replicón” Porción del genoma con el origen es una

unidad

Eucariotas- tenedores de replicación cada 10-100 um


Eucaryotic DNA Replication

eucaryotic DNA is ~1,400 times longer than procaryotic DNA and is linear

many replication forks are used simultaneously with many replicons present

Figure 11.13a


Etapas Replicación DNA

Lugar de inicio-replicón- con una configuración palindrómica

Enzimas: 1.helicasa-desenrosca y separa la doble banda a

través de los enlaces H Velocidad en procariotas = 750-1000 pares de bases (pb)

por segundo, consume ATP Eucariotas = 50-100 pb/sec

2. topoisomerasas-despues helicasas, alteran estruct. DNA temporeramente


Replicación DNA

3. DNA girasa –es topoisomerasa remueve areas supertorcidas en replicación

4.“Single stranded DNA binding protein” – SSBP Mantiene 2 bandas abiertas y separadas

DNA polimerasa III – complejo con 10 proteinas, también hace “proofreading”


Replicación DNA

5. enzima DNA polimerasa III (lado continuo-”leading”, 5’ – 3’)- comienza a colocar nucleótidos siguiendo el templado, ésta cubre el tenedor de replicación y añade nucleótidos en forma de monofosfatos

6. primasa- polimerasa sintetiza RNA primer (cadena corta de nucleotidos-10- de RNA) que se colocan en la iniciación Lado de replicación (3’ – 5’), es discontinuo (“Lagging”,

en fragmentos Comienza con RNA primer (10 nucleotidos) y luego se

sustituyen por DNA


Replicación DNA 7. DNA polimerasa I - remueve RNA

primers usados al inicio de sintesis y los sustituye por DNA (fragmentos Okasaki)- sintetizados por DNA polimerasa III

8. DNA ligasa- une las bandas “lagging”, discontinuas, formando enlaces fosfodiester usando energia de NAD y/o ATP

Proceso complejo, requiere exactitud DNA polimerasa III hace “proof reading”-

eliminar errores


Bacterial DNA Replication

helicases, topoisomerases and DNA polymerase III are part of the replisome

The lagging strand is synthesized in short fragments called Okazaki fragments

A new primer is needed for the synthesis of each Okazaki fragment

Figure 11.16


Replicación DNA


Completion of lagging strand synthesis

Figure 11.18


Replicación DNA


DNA


DNA----> RNA

DNA tiene que descifrarse en procesos de control celular. Lo hace transcribiendo el DNA en RNA que a su vez se traduce en proteinas. Existen exepciones a este principio en los virus.

El contenido genético del organismo es el genotipo y la expresión observable del genotipo es el fenotipo


Comparación DNA-RNA

DNA azúcar-desoxiribosa banda doble bases: timina, citosina,

guanina y adenina

RNA azúcar-ribosa banda sencilla bases: uracil, citosina,

guanina y adenina


Referencias

http://www.cs.uni.edu/~fienup/cs188s05/lectures/lec23_4-12-05.htm

http://www.biologyreference.com/Ce-Co/Control-of-Gene-Expression.html

http://images2.clinicaltools.com/PageReq?id=565:1873

http://www.cs.uni.edu/~fienup/cs188s05/lectures/lec23_4-12-05.htm

http://rds.yahoo.com/_ylt=A0WTbx901vtITiIBCE.jzbkF/SIG=12ptkn9jj/EXP=1224550388/**http://www.biologyreference.com/Ce-Co/Control-of-Gene-Expression.html

http://rds.yahoo.com/_ylt=A0WTbx.d3ftIbyoBgI6jzbkF/SIG=12c3sg8c6/EXP=1224552221/**http://images2.clinicaltools.com/PageReq?id=565:1873

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