Genética molecular. Autoduplicación del ADN

1. GENÉTICA MOLECULAR
(AUTODUPLICACION DEL ADN (1)
http://www.johnkyrk.com/index.esp.html
http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm#Okazaki

2. La herencia. Genética molecular
•La replicación del ADN.

3. Observaciones
•Comentar que de todos los modelos propuestos para explicar la
replicación del ADN (dispersivo, conservativo y
semiconservativo), el experimento de Meselson y Stahl demostró
que el ADN se replica según el modelo semiconservativo.
• Explicar de forma muy simplificada el mecanismo general de la
replicación. Mencionar brevemente las encimas implicadas: ADN
polimerasas (no es necesario que se aprendan los distintos tipos
de ADN polimerasas), helicasas, topoisomerasas, ligasas.
Referirse brevemente a los fragmentos de Okazaki.

4. Semiconservativo Conservativo Dispersivo

5. Modelo Conservativo
•Proponía que el ADN de doble hélice, servía de
molde para una nueva y completa molécula de
DNA.

6. Modelo Dispersivo
•Los segmentos de cada una de las hebras se
conservan produciendo moléculas de doble
hebra con fragmentos viejos (del molde) y
fragmentos nuevos.

7. Modelo Semiconservativo
•Cada una de las hebras sirve de molde para la
nueva molécula, resultando dos moléculas
idénticas entre sí mismas e idénticas a la
molécula parental.

10. Teoría semiconservativa
http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_meselson_stahl.swf

11. Muchos orígenes de replicación en Drosophylla melanogaster

12. Esquema con múltiples orígenes de replicación

13. Hebra
molde
Hebra
hija
Extremo 3’
pirofosfato
Enlace de un nuevo desoxiribonucleósido
trifosfato
Extremo 5’

14. DNA Replication

15. Hebra molde
Hebra molde
Hebra líder
Hebra líder
Hebra retardada
Hebra retardada
EL ADN es la molécula que permite perpetuar la vida:
REPLICACIÓN DEL ADN
EL ADN es la molécula que permite perpetuar la vida:
REPLICACIÓN DEL ADN

16. Proteínas principales en la replicación
del ADN
•Topoisomerasas
•Helicasas
•Girasas (tipo de topoisomerasas)
•SSB (single strand DNA-binding protein)
•Primasas
•ADN polimerasas
•Ligasas

17. Desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN
Ori C
Proteínas
específicas
La helicasa rompe los
enlaces de hidrógeno
entre las bases y abre la
doble hélice
Proteínas SSB
Helicasa
Topoisomerasa
Girasa
Evitan las tensiones debidas a un superenrrollamiento
Impiden que el ADN
se vuelva a enrollar
Las proteínas
específicas se
unen al punto
de iniciación
Burbuja
de
replicación

18. Topoisomerasas
Superenrrolamiento en ADN doble hélice circular

19. http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Animaciones/supernrollamto%20y%20topoisomerasas%20lhngr.mov
http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Tema2.htm

20. 3’
5’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
3’
La ADN polimerasa necesita un
fragmento de ARN (cebador o
primer) con el extremo 3’ libre
para iniciar la síntesis.
La ADN polimerasa cataliza la síntesis de una cadena en el
sentido 5’→ 3’ uniendo cada nuevo nucleótido complementario
del extremo 3’.
Una de las hebras se
sintetiza de modo contínuo.
Es la conductora o lider.
La otra hebra se sintetiza de modo
discontinuo formándose fragmentos que
se unirán más tarde. Es la retardada.

21. •Descubrieron unos polinucleótidos de entre
1000 y 2000 nucleótidos en células procariotas,
en eucariotas son entre 100 y 200 nucleótidos.
Reiji Okazaki / Tsuneko Okazaki(1968)

22. Replicación de ADNReplicación de ADN

24. Horquilla de replicación ADN
http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_dna_replication.swf
http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_dna_replication_fork.swf
http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/replic/replic7.html

25. Replicación
•Las ADN polimerasas requieren como sustrato
el extremo 3’ hidroxilo libre de una base
apareada para catalizar la unión de otro
nucleótido.

•Se requiere de primers o iniciadores que en la
mayoría de los casos son de ARN, y son
sintetizados por primasas.

27. Esquema Círculo rodante

28. http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_bidirectionl_replicatn.swf
Esquema Método Theta

29. Figure 6.16
ReplicaciónReplicación círculo rodante círculo rodante
(plásmidos en Gram +, (plásmidos en Gram +,
algunos virus)algunos virus)
orígen de replicación bidireccional orígen de replicación bidireccional
(cromosoma y plásmidos en Gram -)(cromosoma y plásmidos en Gram -)

30. ADN reparadora

31. •En procariotas el enzima ADN polimerasa incorpora 1000 bases/minuto
(se autoduplica entre 20 y 40 minutos).
•El enzima ADN polimerasa, en eucariotas, incorpora 50 bases/minuto, por
eso necesita muchos puntos de iniciación.

32. 5’
3’
5’
3’
L a replicación del ADN en eucariotas es muy parecida
a la de los procariotas, salvo en algunas diferencias:
La replicación se inicia simultáneamente en varios puntos del cromosoma llamados replicones.
Existen cinco tipos de ADN polimerasas.
Las histonas se sintetizan durante la replicación. Junto al ADN formarán el nucleosoma. Las
nuevas histonas se incorporan a la hebra retardada y las viejas en la conductora.
Cuando se elimina el último
cebador, la ADN polimerasa
no podrá rellenar el hueco,
al no poder sintetizar en
dirección 3’ - 5’.
5’
5’
5’
3’
5’3’
5’
Cebador Último cebador
T
e
l
ó
m
e
r
o
Eliminación
de cebadores
Debido a esto el extremo del
cromosoma (telómero) se va
acortando cada vez que la
célula se divide. Esto se
asocia al envejecimiento y
muerte celular.
La ADN polimerasa polimeriza
desde el extremo 3’ libre
Hebra más corta
5’

33. TELÓMEROS
Los telómeros son los extremos de los cromosomas. Son regiones de ADN
no codificante, altamente repetitivas, cuya función principal es la estabilidad
estructural de los cromosomas en las células eucariotas, la división celular y
el tiempo de vida de las estirpes celulares.

34. •Están localizados en los extremos de los cromosomas.
•Sin los telómeros, los cromosomas son inestables y
pueden combinarse con otros cromosomas para formar
cromosomas dicéntricos o anillos.
•Protegen al cromosoma de la degradación.
•Permiten la replicación completa de cada cromosoma.
•Posicionan a los cromosomas dentro del núcleo.
•Sus secuencias tienen estructura y función propias.
•Tienen unas 6-10 kilobases, y consisten de unas 250 –
1500 repeticiones de una secuencia rica en G, en los
vertebrados es TTAGGG.
•http://www.ucm.es/info/genetica/grupod/Replicacion/Replicacion.htm#Telomeros

TELÓMEROS

35. Estructura básica del telómero

36. Telomerasa
•Ribonucleoproteína (enzima) específica de los
telómeros.
•Tiene actividad transcriptasa inversa.
•Añade unidades sencillas de la repetición a los
extremos de los telómeros previniendo el
acortamiento de los cromosomas.
•Las mayoría de las células somáticas normales
del ser humano son TELOMERASA-NEGATIVAS.

37. http://www.youtube.com/watch?v=AJNoTmWsE0s&feature=player_embedded

Acción de la telomerasa

38. APOPTOSIS
Existen dos tipos de muerte celular:
la apoptosis, que sigue un programa,
y la necrosis, que es accidental.
La muerte celular programada
-neologismo creado a partir
del griego antiguo
“apóptōsis”, “caída” en el
sentido de algo que se
desprende de algo, como por
ejemplo la caída de la hojas
de los árboles:
 πό (apó), “desde” o “a
ἀ
partir de”
 πτωσις, (ptōsis) “caída”
http://www.plataformasinc.es/index.php/esl/Noticias/Muerte-entre-las-celulas

39. fig.cox.miami.edu/.../255/255hist/255history.htm

40. Cell undergoing
apoptosis



www.portfolio.mvm.ed.ac.uk/.../apoptosis.html

41. Una célula-T (anaranjada) matando a una célula cancerígena (malva)
Dr Andrejs Liepins/Science Photo Library
www.sciencemuseum.org.uk/.../lifecycle/172.asp

43. cancerquest.org/index.cfm?page=383
http://www.cancerquest.org/index.cfm?page=3102 en castellano
Proceso de apoptosis (video)

44. Célula tumoral en cultivo (MET) mostrando los signos típicos de apoptosis:
•Condensación masiva de cromatina.
•Citoplasma condensado con orgánulos intactos.
•Burbujas o vesículas periféricas.
•Ausencia de inflamación.
www.med.upenn.edu/bmcrc/morph/gallery.shtml?F...

45. http://retina.umh.es/docencia/confsvivos/temas/apoptosis/apoptosis.html

46. Necrosis / Apoptosis
•Aparentemente, la necrosis comienza con una
incapacidad de la célula para mantener la
homeostasis, lo que conlleva la entrada de agua
e iones extracelulares.

•El término apoptosis se usa como sinónimo de
muerte celular programada o suicidio celular. La
célula es parte activa en su propia muerte y es
crucial para la homeostasis de todos los
organismos pluricelulares.

47. GENOMA
El genoma es todo el material genético contenido
en las células de un organismo.
Por lo general, al hablar de genoma en los seres
eucarióticos nos referimos sólo al ADN contenido en el
núcleo, organizado en cromosomas.
En el caso de los seres humanos, el genoma nuclear
tiene 3.000 millones de pares de bases, lo que incluye
dos copias complementarias del genoma haploide de
1.500 millones de pb.

48. El genoma humano fue declarado
Patrimonio de la Humanidad
por la UNESCO
(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization)
1997

49. •Fue anunciado consecutivamente en China, Japón,
Francia, Alemania, el Reino Unido y Estados Unidos.
•Para conseguir este hito, que corona un siglo de
investigación biológica, el proyecto público internacional
y el privado de la empresa estadounidense PE Celera
Genomics abandonaron la pugna que mantenían y
decidieron anunciarlo conjuntamente en la Casa Blanca,
en una ceremonia presidida por el presidente Bill Clinton
•El Proyecto Genoma Humano comenzó en 1990 en los
Estados Unidos con un presupuesto de 375.000
millones de pesetas y un plazo de 15 años, con el
objetivo de analizar molecularmente la herencia genética
humana.
•Se trata de realizar mapas de cada uno de los
cromosomas humanos. Implica dividir los cromosomas
en pequeños fragmentos que puedan ser caracterizados
y posteriormente ordenados en el cromosoma
http://www.arrakis.es/~ibrabida/igpgh.html

50. Mapas genéticos

51. GEN
•Desde el punto de vista mendeliano
(unidad de la herencia)
•Desde el punto de vista molecular (unidad
de transcripción)

52. Desde el punto de vista molecular
(unidad de transcripción)
•Un gen es una secuencia lineal de nucleótidos en la molécula
de ADN, que contiene la información necesaria para la
síntesis de una macromolécula con función celular específica.
•La mayoría de los genes codifican proteínas

•Otros genes no son traducidos a proteína sino que cumplen
su función en forma de ARN.
•Algunos genes han sufrido procesos de mutación u otros
fenómenos de reorganización y han dejado de ser
funcionales, pero persisten en los genomas de los seres
vivos. Al dejar de tener función, se denominan pseudogenes.