Genes y genoma

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La presentacion de nuestra profesora Monica.

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Genes y genoma

  1. 1. Dogma central de la biología molecular<br />Mónica L. Giraldo R.<br />2010<br />Diapositivas modificadas de <br />Alberts, Johnson,Lewis, et al Molecular Biologyofthecell<br />Fifthedition. Garland Science. 2008. <br />
  2. 2. La información hereditaria determina las características de un organismo completo <br />
  3. 3. El ADN es la molécula que emplean todas las células<br /> para almacenar su información genética:<br />Genomas basados en ADN<br />
  4. 4. Experimento Avery-McLeod-McCarty<br />Factor transformante<br />Inyeccion<br />Raton muere<br />Bacterias encapsuladas vivas<br />
  5. 5. Bacterias no encapsuladas vivas<br />Raton vive<br />
  6. 6. calor<br />Bacterias<br />encapsuladas <br />vivas<br />Bacterias<br />encapsuladas <br />muertas<br />Raton vive<br />
  7. 7. Bacteria virulenta muerta por calor<br />Bacterias <br />no encapsuladas <br />vivas<br />Mezcla de bacetrias<br />Virulentes muertas y <br />bacterias <br />no encapsuladas <br />vivas<br />Raton muere<br />
  8. 8. Bacteria no virulenta viva<br />DNA aislado de bacteria virulenta <br />Muerta por calor<br />TRNSFORMACION<br />Bacterias <br />no virulentas<br />Bacterias <br />Virulentas<br />encapsuladas<br />Raton muere<br />
  9. 9. Experimento de la licuadora<br />Hershey Chase<br />32P<br />35S<br />Cubierta no radioactiva<br />Cubierta radioactiva<br />bacteriófago<br />DNA no radioactivo<br />DNA radioactivo<br />Celula <br />bacteriana<br />inyeccion<br />
  10. 10. Agitación<br />en licuadora<br />
  11. 11. Separación<br />por<br />centrifugación<br />No radioactivo<br />radioactivo<br />radioactivo<br />No radioactivo<br />El ADN es el material genético<br />
  12. 12. Patrón de difracción de rayos X del ADN<br />
  13. 13. Uso educativo. Prohibida su venta<br />Reglas de Chargaff<br />El ADN es la molécula portadora del código genético<br />El código genético es el mismo en todas las especies<br />La secuencia de bases del ADN varía entre especies<br />La secuencia de bases del ADN es igual en todos los tejidos de una especie<br />La secuencia de bases del ADN se mantiene estable en un organismo<br />La el contenido de A es igual al contenido de T y <br />el contenido de C es igual al contenido de G, de forma que <br />A+G=T+C (la suma de las purinas es igual al de las pirimidinas)<br />
  14. 14. Uso educativo. Prohibida su venta<br />
  15. 15. Uso educativo. Prohibida su venta<br />El ADN esunahélicedoble<br />Complementariayantiparalela.<br />El contenido de A igual a T <br />y el contenido de C igual a G<br />
  16. 16. En los eucariotes el ADN se encuentra en el núcleo<br />
  17. 17.
  18. 18.
  19. 19.
  20. 20. Configuración de la membrana nuclear<br />
  21. 21.
  22. 22.
  23. 23. El NPC (complejo de poro nuclear) está constituido por nucleoporinas<br />
  24. 24.
  25. 25. Existe un tráfico bidireccional de moléculas entre el núcleo y el citosol<br />
  26. 26. Ran GTPasa y transporte por el complejo de poro nuclear<br />
  27. 27. Ran GTPasa define la direccionalidad del transporte<br />
  28. 28. Los nucleótidos son la unidad constitutiva del ADN<br />
  29. 29. La cadena simple de ADN está constituida por nucleótidos con enlaces fosfodiester<br />
  30. 30. La síntesis de la cadena de ADN se realiza a partir de un molde<br />
  31. 31. El ADN es una hélice de <br />doble cadena<br />Complementaria y <br />antiparalela<br />
  32. 32.
  33. 33.
  34. 34.
  35. 35. La información genética se copia por REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA del ADN<br />
  36. 36. El dogma central de <br />La biología molecular<br />Implica que la información<br />Genética se TRANSCRIBE<br /> desde el ADN a ARN y <br />Se TRADUCE a proteínas <br />
  37. 37. El ADN sirve como molde para la síntesis de ARN<br />
  38. 38. Existe una estrecha relación entre las proteínas y los ácidos nucleicos<br />
  39. 39.
  40. 40.
  41. 41. El ADN de los eucariotes se empaca en grupos de cromosomas<br />
  42. 42. El cariotipo permite<br />Visualizar el patrón <br />De bandas de los <br />Cromosomas en mitosis<br />
  43. 43. Información general<br />El DNA eucariote se empaca en cromosomas<br />44 cromosomas somáticos 2 cromosomas sexuales<br />Un cromosoma corresponde a DNA lineal y proteínas: cromatina<br />Cada cromosoma es portador de múltiples genes<br />Gen es la unidad funcional de la herencia: <br />Es un segmento de DNA que contiene la información <br />para sintetizar una proteína específica o un RNA funcional<br />
  44. 44. La secuencia de nucleótidos en el ADN determina el genoma <br />
  45. 45. Estadísticas del genoma humano<br />Tamaño: 3,2 x 109 pares de nucleótidos<br />Número de genes: aproximadamente 25,000<br />Gen más grande: 2,4 x 106 pares de nucleótidos<br />Tamaño promedio de los genes: 27,000 pares de nucleótidos<br />Menor número de exones por gen: 1<br />Mayor número de exones por gen: 178<br />Promedio de exones por gen: 10,4<br />Exón más grande: 17,106 pares de nucleótidos<br />Tamaño promedio de los exones: 145 pares de nucleótidos<br />Número de seudogenes: Más de 20,000<br />DNA en exones: 1,5%<br />DNA en secuencias altamente conservadas: 3,5%<br />DNA en secuencias altamente repetitivas: 50% <br />
  46. 46.
  47. 47. Genomas de organismos diferentes están relacionados<br />
  48. 48. Comparación de tamaños de genomas<br />
  49. 49. Los cromosomas tienen diferente formas durante el ciclo de vida de una célula<br />
  50. 50. Cromosoma interfásico<br />Cromosoma mitótico<br />
  51. 51. El AND de un cromosoma lineal requiere varias regiones para la replicación<br />
  52. 52. El ADN tiene secuencias funcionales de nucleótidos para la duplicación de los cromosomas<br />Origen de replicación: <br />secuencias de ADN donde se inicia la duplicación <br />Centrómero: <br />Secuencia de ADN que permite unir el ADN duplicado <br />Y garantizar su segregación equitativa en las células hijas <br />El kinetocoro es una proteína que une los cromosomas <br />duplicados al huso mitótico<br />Telómeros: <br />secuencias de ADN en los extremos del cromosoma<br />
  53. 53. Los nucleosomas son la unidad estructural básica del cromosoma<br />Cromatina de núcleo interfásico<br />Cromatina experimentalmente descondensada<br />
  54. 54. El ADN está altamente condensando en los cromosomas<br />Los cromosomas eucariotes están <br />formados por cromatina<br />La cromatina es ADN asociado a proteínas (Histonas y no histonas)<br />Las histonas se encargan del empaquetamiento inicial del cromosoma: Nucleosoma<br />Cada nucleosoma está formado por ocho histonas (H2A, H2B, H3, H4) y <br />Una cadena de ADN de 147 pares de nucleótidos<br />El octámero de histonasforma un centro proteico alrededor del cual se empaqueta el ADN<br />Los nucleosomas están separados entre sí por ≅200 pares de nucleótidos<br />En el genoma humano hay ≅30 millones de nucleosomas<br />
  55. 55. Formación del <br />Octámero de<br />histonas<br />
  56. 56.
  57. 57. Algunos aminoácidos de las histonas tienen modificaciones covalentes<br />
  58. 58. La modificación de los nucleosomas origina un “CÓDIGO DE HISTONAS”<br />
  59. 59. Código de histonas<br />Modificaciones covalentes reversibles de las histonas<br />Mono, di, trimetilación de lisinas (metiltransferasas/demetilasas)<br />Acetilación de lisinas (acetiltransferasas/deacetilasas)<br />Combinaciones específicas de las modificaciones marcan cada nucleosoma<br />Proteínas lectoras del código de histonas regulan funciones de la cromatina<br />La hererocromatinaes cromatina altamente condensada<br />La heterocromatina se localiza principalmente en centrómero y telómeros, pero<br />Hay heterocromatina dispersa. <br />Generalmente, la heterocromatina implica silenciamiento de genes.<br />La Eucromatina es cromatina menos condensada y corresponde al resto <br />
  60. 60. Organización <br />Estructural <br />Del <br />Nucleosoma<br />
  61. 61. La formación de<br />Tetranucleosomas<br />Contribuye al<br />Empaquetamiento de<br />La cromatina<br />(fibras de 30nm)<br />
  62. 62.
  63. 63.
  64. 64. Algunas regiones de la cromatina se descondensan para que los genes se expresen<br />
  65. 65. La cromatina puede moverse a sitios específicos del núcleo <br />para modificar la expresión génica<br />
  66. 66. Cambios en la localización nuclear de la cromatina dependientes de la expresión génica<br />
  67. 67. La cromatina es una estructura dinámica<br />
  68. 68. <ul><li>Los cromosomas mitóticos están formados por cromatina en estado condensado
  69. 69. El ADN replicado se separa para producir cromátides hermanas que se mantienen</li></ul>unidas en el centrómero<br />
  70. 70. Ciclo celular<br />La única manera de obtener una célula nueva es duplicar una célula que ya existe<br />Proliferación de <br />fibroblastos en cultivo<br />
  71. 71. Ciclo celular<br />
  72. 72. Síntesis de ADN<br />10-12hr<br />Mitosis (división nuclear)<br />Citokinesis (división celular<br />1hr<br />
  73. 73. Mitosis (Profase)<br />Replicación de cromosomas. Dos copias de cada cromosoma<br />Cromátides hermanas asociadas, condensadas<br />Ensamblaje del huso mitótico por fuera del núcleo<br />
  74. 74. Mitosis (Prometafase)<br />Fragmentación de la membrana nuclear<br />Asociación de los cromosomas al kinetocoro<br />Movimiento activo de los cromosomas<br />
  75. 75. Mitosis (Metafase)<br />Alineación de cromosomas en el eje ecuatorial del huso mitótico<br />Direccionamiento de cromátides hermanas hacia los polos opuestos del kinetocoro<br />
  76. 76. Mitosis (Anafase)<br />Separación de cromátides hermanas <br />Acortamiento de microtúbulos del kinetocoro<br />Se inicia la segregación de los cromosomas<br />
  77. 77. Mitosis (Telofase)<br />Llegada de los dos grupos de cromosomas hermanos a los polos<br />Ensamblaje de una envoltura nuclear en torno a cada grupo de cromosomas hermanos<br />Inicia la división del citoplasma a partir del anillo contráctil <br />
  78. 78. Mitosis (citokinesis)<br />División del citoplasma por el anillo contráctil de filamentos actina-miosina<br />Separación de las células hijas con núcleo independiente<br />
  79. 79.
  80. 80.
  81. 81.
  82. 82. El ciclo celular tiene fases de control interno y externo<br />
  83. 83. Control del<br />Ciclo celular<br />
  84. 84. S<br />M<br />G2<br />G1<br />G0<br />6-12 h<br />DNA 2n<br />6-8 h<br />DNA 2n-4n<br />3-4 h<br />DNA 4n<br />1 h<br />DNA 2n x 2<br />Fin <br />mitosis<br />Inicio<br />ciclo<br />Inicio<br />Síntesis<br />DNA<br />Inicio<br />mitosis<br />Fin <br />Síntesis<br />DNA<br />Control<br />Para<br />división<br />Control<br />Integridad<br />DNA<br />Control<br />DNA<br />No replicado<br />
  85. 85. Complejo ciclinaCdk de control del ciclo celular<br />Ciclina G1/S: activa Cdk al final de G1. Promueve el inicio del ciclo celular.<br />Ciclina S: Estimula la duplicación de los cromosomas<br />Ciclina M: estimula la entrada en mitosis desde G2/M<br />
  86. 86. Las Proteína kinasas dependientes de ciclina regulan le ciclo celular<br />
  87. 87. Cromosoma mitótico<br />
  88. 88. La meiosis es una forma de división celular involucrada en la reproducción sexual<br />Células somáticas: Diploides<br />Gametos: Haploides<br />El ciclo reproductivo finaliza con la formación del zigoto <br />Con potencial para formar un individuo nuevo<br />La meiosis comienza con un ciclo de duplicación de los cromosomas: Fase S meiosis<br />Luego ocurren dos ciclos de segregación de cromosomas:<br /> Meiosis I Segrega cromosomas cromosomas homólogos<br />Meiosis II: Segrega las cromátides hermanas de cada cromosoma<br />El producto final es la formación de cuatro células haploides<br />
  89. 89.
  90. 90. Regulación del ciclo celular<br />Mitógenos: estimulan la división celula por inducción de la actividad de G1/S-Cdk<br />Factor de crecimiento derivado de plaquetas<br />Factor de crecimiento epidérmico<br />eritopoyetina<br />Factor de crecimiento de colonias granulocitos y macrófagos<br />Activación de la vía Ras<br />
  91. 91.
  92. 92. Control del ciclo celular<br />Factores de crecimiento: Estimulan el crecimiento celular<br />Factor de crecimineto de nervios<br />
  93. 93. Inhibición del ciclo celular dependiente de densidad<br />
  94. 94. En las células cancerosas se pierde el control de la inhibición del ciclo por contacto<br />
  95. 95.
  96. 96. Control del ciclo celular<br />Factores de supervivencia: Suprimen las señales de apoptosis<br />
  97. 97. Deprivación de <br />factores de crecimiento<br />Daño del DNA<br />p53<br />Activación de <br />receptores de muerte<br />Señales de muerte celular<br />BCL2<br />Activación de proteasas<br />Activación de <br />endocucleasas<br />Cambios celulares<br />Reorganización del <br />citoesqueleto<br />Fagocitosis<br />
  98. 98. Daños en el DNA inhiben el ciclo celular<br />

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