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El dna

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El dna

  1. 1. Capítulo 12: DNA: el transportista de la información genética Prof. Carol V. López Morales B-204 c_lopez_pr@yahoo.com
  2. 2. Objetivos• Resumir la evidencia acumulada durante los ’40 y los ’50 que demuestra que el ADN es el material genético.• Conocer la estructura del ADN según propuesta por Watson y Crick.• Conocer como los nucleótidos están enlazados en el ADN.• Ilustrar como las hebras del ADN se orientan en la doble hélice.• Conocer las reglas de apareamiento de bases y describir como bases complementarias se aparean.• Resumir como el ADN se replica e identificar algunos principios únicos en el proceso.• Conocer los niveles de organización del ADN.
  3. 3. Historia del ADN• La mayoría de los biólogos pensaban hasta ~1940 que las proteínas llevaban la información hereditaria – Muy complejas – Gran variedad• Según los científicos iban aprendiendo más acerca del rol central de las proteínas en la estructura celular y en el metabolismo, se considero a estas como los principales candidatos que constituían el material genético.
  4. 4. Historia del DNA• En los años 1930-1940 la mayoría de los genetistas prestaban poca atención al DNA, convencidos de que el material genético lo eran las proteínas.• Ellos consideraban la complejidad y variabilidad de las proteínas. – Proteínas formadas por la combinación de 20 aminoácidos vs los nucleótidos formados solo por la combinación de 4 bases nitrogenadas
  5. 5. Experimentos hechos por Frederick Griffith• Medico británico• Hizo estudios utilizando cepas bacterianas de pneumococcus (Streptococcus pneumoniae). – Una cepa que formaba colonias lisas en un medio de crecimiento sólido (smooth “S”), exhibía virulencia. – Una cepa que formaba colonias rugosas en un medio de crecimiento sólido (rough “R”), no exhibía virulencia.
  6. 6. Experimentos de Griffith:• Griffith buscaba una vacuna para la pneumonía, utilizando ratones como organimso experimental.• Si la cepa bacteriana “S” era inyectada en los ratones, estos morían• Si la cepa “R” era inyectada, los ratones vivían• Si la cepa “S” era tratada con calor e inyectada,los ratones vivían• Si se combinaba la cepa S tratada con calor y la R, y la mezca era inyectada los ratones morían
  7. 7. Experiment 1 Experiment 2 Experiment 3 Experiment 4 R cells and heat- R cells S cells Heat-killed killed S cells injected injected S cells injected injected Mouse lives Mouse dies Mouse lives Mouse dies Fig. 12-1, p. 264
  8. 8. Transformación• Ocurría Transformación: las bacterias R adquirían algo de las bacterias S muertas: un “principio transformador” (molécula) de algún tipo que cambiaba las bacterias R a bacterias S
  9. 9. DNA: El Principio Transformador• 1944: Avery, Macleod y McCarty identificaron el factor transformador de Griffith como el DNA• Ellos trataron células R con ADN purificado de células S.• Las células R adquirieron el AND• Las células R se transformaron en células S• En la actualidad considerado como el primer indicio de que el ADN guardaba la información genética; pero la idea no era popular en la época
  10. 10. Experimentos de Hershey y Chase• 1952-Alfred Hershey y Marta Chase realizaron una serie de experimentos en la reproducción de los virus que infectan bacterias:• bacteriofagos o fagos• Solamente el materialgenético de los fagosentra a la bacteria
  11. 11. Hershey-Chase: 1944• Marcaron los cápsidos con 35S y el ADN con 32P• Permitieron que los bacteriófagos se adherieran y luego los desprendieron utilizando una licuadora y centrifugaron para separar los cápsidos de las células bacterianas
  12. 12. Hershey- Chase• Hallaron que el 35S se hallaba en el sobrenadante (cápsidos virales); el 32P se hallaba en el “pellet” bacteriano• Mostró convincentemente que el ADN era el material genético
  13. 13. KEY EXPERIMENT:The Hershey–Chase Experiments
  14. 14. Estructura del ADN• Descubierta en 1953 por Watson & Crick• Usando los datos de difracción de rayos X de Rosalind Franlkin deducen la estructura molecular del ADN• Describen el ADN como una molécula helicoidal, formada por dos hebras de nucleótidos unidas por enlaces de hidrógeno entre bases nitrogenadas
  15. 15. Rosalind Franklin• Franklin had already produced X-ray crystallographic films of DNA patterns when Watson and Crick began to pursue the problem of DNA structure Fig. 12-5, p. 268
  16. 16. RESEARCH METHOD:How X-Ray Diffraction Works
  17. 17. James Watson and Francis Crick• Watson and Crick’s DNA model consisted of two polynucleotide chains arranged in a coiled double helix• The sugar–phosphate backbones of the two chains form the outside of the helix Fig. 12-7, p. 269
  18. 18. Ácidos Nucleicos• Son los responsables de cargar y transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente.• Hay dos tipos: DNA y RNA• Los ácidos nucleicos son un polímero de nucleótidos unidos entre sí por enlaces fosfodiésteres
  19. 19. Nucleótidos• Un nucleótido es una pequeña molécula orgánica que consta de : – Un azúcar – Un grupo fosfato – Una base nitrogenada• Un acido nucleico: es un polímero o cadena de nucleótidos donde el azúcar de un nucleótido esta unido con el grupo fosfato del siguiente.
  20. 20. • Los monómeros de los ácidos nucleicos se conocen como "nucleótidos".
  21. 21. Pirimidinas Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U)(a) Pyrimidines. The three major pyrimidine bases found innucleotides are cytosine, thymine (in DNA only), and uracil (inRNA only). Fig. 3-23a, p. 68
  22. 22. Purinas Adenine (A) Guanine (G)(b) Purines. The two major purine bases found in nucleotides areadenine and guanine. Fig. 3-23b, p. 68
  23. 23. adenine (A) thymine (T) base with a base with a3 phosphate double ring single ringgroups structure structure sugar guanine (G) cytosine (C)(deoxyribose) base with a base with a double ring single ring structure structure Fig. 3-21, p. 48
  24. 24. Ácidos nucleicos• DNA: – Sus dos pares de bases complementarias son: • A=T, C=G 24
  25. 25. Ácidos Nucleicos• El nucleótido es el monómero de los ácidos nucleicos y está compuesto por: – Pentosa o azúcar de 5 carbonos (ribosa en RNA o 2’ desoxiribosa en DNA) – Grupo fosfato: da carga negativa o característica de ácido a la molécula – Base nitrogenada: • Compuesto orgánico en forma de anillo, químicamente actúa como una base y tiene a nitrógeno como elemento fundamental – Purinas: guanina, adenina – Pirimidinas: citosina, timina, uracilo 25
  26. 26. Ácidos nucleicos• DNA: – Esta molécula es responsable de almacenar la información hereditaria en la secuencia de las bases nitrogenadas – Poseen enlaces covalentes de tipo fosfodiésteres • Se forman entre la azúcar de un nucleótido y el grupo fosfato del nucleótido adyacente • Esto permite la formación de una hebra coherente y continua
  27. 27. Doble hélice del DNA
  28. 28. Repaso de laestructura del ADN• El ADN está unido por enlaces fosfodiester entre azúcares adyacentes• Los grupos fosfato se encuentran enlazados a los carbonos 5 y 3‘ de los azúcares• La hebra adyacente es antiparalela; se encuentra en la orientación opuesta• Ambas hebras se encuentran unidas por enlaces de hidrógeno entre bases nitrogenadas
  29. 29. Estructura del ADN Puentes de H
  30. 30. Nucleotide Uracil AdeninePhosphodiesterlinkage Cytosine Guanine Fig. 3-24, p. 69
  31. 31. Hebras antiparalelas del DNAMartes, 15 de Mayo de 2012 32
  32. 32. Regla de Chargaff• Erwin Chargaff encontró una relación entre las bases de DNA• Chargaff ’s rules – En una molécula doble de DNA, el número de purinas es igual al número de pirimidinas. – El numero de adeninas es igual a el número de timinas (A = T), y el numero de guanina es igual al numero de citosinas (G = C)
  33. 33. Replicación del DNA• Durante la fase S de la interfase, el DNA contenido en el núcleo se duplica o replica – Hacer copias fieles y exactas de todo el material génico• La replicación comienza en regiones específicas de la molécula llamadas orígenes de replicación o replicones• Enzimas como la helicasa separan los enlaces de hidrógenos que son débiles y abren la doble cadena, exponiéndola – Es entonces que cada banda existente actúa como un molde para la síntesis de una nueva banda
  34. 34. Replicación del DNA• Este proceso es catalizado principalmente por la enzima polimerasa de DNA, aunque no es la única
  35. 35. Replicación del ADN• 1957 – Messelson y Stahl demuestran que la replicación es semiconservativa• Esto significa que la nueva molécula de ADN está compuesta de una hebra de la molécula original y una hebra nueva
  36. 36. Replicación semiconservativa del DNA
  37. 37. Replicación del ADN• El complejo de replicación se enlaza a una secuencia de bases específicas conocida como origen de replicación• La enzima helicasa separa las hebras de ADN y las mismas se mantienen separadas por proteínas que desestabilizan la doble hélice . La replicación comienza en el tenedor de replicación
  38. 38. Replicación del ADN• Los nucleótidos se añaden al terminal 3’ únicamente• Las hebras resultantes se alargan en direcciones opuestas• La hebra continua (líder) se alarga hacia el tenedor• La hebra discontinua se alarga en contra del tenedor• Los “primers” de ARN (en rojo) son añadidos por la enzima primasa• La elongación procede de manera continua en la hebra líder
  39. 39. Hebra Discontinua• Según el tenedor se agranda las hebras van creciendo• La adición de nucleótidos en la hebra discontinua ocurre en fragmentos de 100-2000 bases llamados fragmentos de Okazaki.
  40. 40. Uniendo la Hebra Discontinua• Los “primers” de ARN son removidos de la hebra discontinua• Los fragmentos de Okazaki son unidos por la enzima ADN ligasa
  41. 41. Resumen Proceso de Replicación
  42. 42. Replicación del DNA• Durante la replicación del DNA se forma un tenedor de replicación – La polimerasa de DNA añade nucleótidos trifosfatados complementarios a un terminal 3’ libre solamente • Según la base que esté presente en la hebra molde, la polimerasa de DNA pondrá la que es complementaria – Si la base en la hebra molde es C, la enzima pondrá G y viceversa – Si la base en la hebra molde es A, la enzima pondrá T y viceversa• La replicación se lleva a cabo de dos maneras distintas: – La hebra líder (5’ a 3’) se sintetiza de manera continua – La hebra discontinua (3’ a 5’) se sintetiza en pequeños fragmentos, llamados fragmentos de Okazaki, que luego son unidos por la enzima DNA ligasa
  43. 43. Reparación de errores en el DNA
  44. 44. Reparación de errores en el DNA• Las polimerasas de DNA pueden reparar los errores que se presentan durante el proceso de replicación – Ellas pueden remover o sustituir la o las base(s) que: • hayan sido introducidas equivocadamente en la hebra nueva • estén dañadas – Las polimerasas tienen capacidades especiales de ser “editoras o correctoras”, aumentando así lo fidedigno del proceso de replicación – Otros mecanismos actúan juntamente con las polimerasas para reparar estos errores
  45. 45. Otros Mecanismos de reparación• Mismatch repair • Enzimas especiales reconocen los nucleótidos pareados incorrectamente y los remueven• Nucleotide excision repair • Utilizado para reparar (DNA deforme) causado por la radiación ultravioleta del sol o por daños químicos • Una nucleasa corta el segmento de ADN dañado; la ADN polimerasa añade los nucleótidos correctos y una AND ligasa une los fragmentos
  46. 46. Nucleotide Excision Repairof Damaged DNA

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