Buenos días, hoy en locos por la biología vamos a comentar el ADN como material genético y la Genética aplicada: Ingeniería genética y mutaciones.
Las funciones de los genes son: almacenamiento y conservación de la información genética, además de la transmisión, expresión y regulación de genes.
F.Crick enunció el dogma de la biología molecular:
Los seres vivos necesitan reproducirse debido a eso duplica el material genético del progenitor.
Replicación del ADN en bacterias:
La información genética contenida en el ADN se transcribe en forma de ARN y se traduce en proteínas.
La replicación del ADN es semiconservativa.
hay tres hipótesis-> CONSERVATIVA, DISPERSIVA, SEMICONSERVATIVA.
Duplicación del ADN:
En procariotas: tres etapas
-> INICIACIÓN:
El punto de inicicación se unen a proteínas, las galicadas rompen enlaces de hidrógeno y doble hélice se abre.
Cuando la hélice abre se produce un desenrollamiento. Topoisomerasas rompe y suelda la hélice de ADN.
Las proteínas SSB evitan el enrollamiento. Queda libre la hebra que lleva las bases accesibles para otras moléculas. El origen de la realización -> horquillas replicación -> sintetizan nuevas hebras de ADN -> replicación bidireccional.
-> ELONGACIÓN:
Se sintetiza una nueva hebra de ADN en sentido 5´-3´sobre cada hebra de doble hélice original.
Intervienen ADN polimerasas cuya función es la actividad polimerasa y la actividad exonucleasa.
La cadena 3´-5´es leida por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas. En la cadena 5´-3´ no puede ser leida directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos ( Fragmentos de Okazi) que crecen en el sentido 5´-3´y que más tarde se unen , gracias a la ADN ligasa . Esta es la hebra retardada,llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta.
-> CORRECCIÓN DE ERRORES:
En la duplicación se producen errores-> ADN polimerasa I actúa la exonucleasa que elimina nucleótidos mal apareados.
Replicación en las eucariotas:
Parecida a procariotas salvo diferencias:
Cromosomas-> moléculas de ADN muy largas para abreviar procesos de replicación.
5 tipos de ADN polimerasas-> se reparten tareas de elongación y corrección de errores.
ADN-> asociado a estonas durante la replicación se duplican y tiene más ADN nucleosoma.
Proceso de replicación del ADN va completándose-> llega al extremo del cromosoma telómeros, se va acortando cada vez que la célula se divide->muerte celular.
Fragmentos de Okazaki, más pequeños en el periodo de replicación de 6 u 8 horas.
Transcripción: síntesis del ARN:
Se da en el interior del núcleo, necesita-> cadena de ADN que actúe como molde
Enzimas
Ribonucleótidos trifosfato de A, G, C y U.
Proceso de transcripción de eucariotas:
Tras ella la maduración del ARN. Características que no están en procariotas:
3 tipos de ARN-polimerasa, genes fragmentados, ADN asociado a histonas ->nucleosomas.
Etapas: Iniciación-> la ARN polimerasa II reconoce una señal de inicio y se une a un cofactor que permite su unión a una región del ADN llamada promotor, la cual posee una secuenciaa TATA ó CAAT . Todo el conjunto se denomina complejo de iniciación de la transcripción-
Elongación-> la ARN polimerasa recorre la hebra de ADN hacia su extremo 5´ sintetizando una hebra de ARNm en dirección 5´-3´, al ir añadiendo ribonucleótidos
Terminación-> la ARN polimerasa reconoce en el ADN unas señales de terminación que indican el final , el ADN vuelve a su forma normal y el ARNm queda libre.
-Procariotas : la señal de terminación es una secuencia de bases palindrómicas , formada por G y C seguidas de T , que origina un ARN en bucle
-Eucariotas : Una enzima corta el fragmento de ARN que lleva la información para sintetizar la proteína . La señal de corte es AAUAA , al final se añade en el extremo 3´una cola poli-A.
Maduración del ARN
-> En procariotas:
El ARNm puede ser directamente traducido, se forma una proteína funcional.
Cuando se transcribe el ADN que codifica ARNt y ARNr se forma una larga cadena de ARN que tiene copias de ARNr o ARNt-> transcrito primario, ARNt y ARNn
-> En eucariotas:
La maduración es más compleja, genes fragmentados-> intrones y expones.
Intrones: Secuencia de bases que se transcriben, no se traducen
Exones: Secuencias que se transcriben y se traducen.
El ARN transcrito -> Maduración, eliminación de intrones y unión de eones-> splicing, requiere una enzima ribonucleoproteína pequeña nuclear, ARNm en condiciones de salir al núcleo.
fuente: google
Traducción: expresión del mensaje genético
Se necesita: Ribosomas donde se realiza, aminoácidos, ARNm, ARNr, ARNt, enzimas y energía, factores proteicos y nucleótidos trifosfatos.
La traducción se realiza en los ribosomas, orgánulos citoplasmáticos formados por dos unidades.
En el ribosoma se distingue tres lugares diferentes de unión a los ARNt el centro P, el centro A y el centro E.
fuente: google
Activación de los aminoácidos:
Consiste en la unión de un aminoácido con el ARNt que lo responde, interviene Aminoacil-ARNt-sintetasa.
Aminoácido + ATP+ Enzima+ ARNt-> Aminoacil-ARNt-sintetasa+ Ppi+AMP+Enzima
Síntesis de proteínas:
Igual para procariotas y eucariotas.
-> Iniciación cadena proteica: se inicia cuando se unen en un punto subunidad pequeña ribosoma y ARNm, codón iniciador.
Entra en el ARNt lleva unido -> N- fermilmetionina (proc) y Metionina (euc) y las proteínas inician la síntesis de ambas.
Subunidad pequeña ribosoma+ ARNm + Primer Aminoacil-ARNt-> complejo iniciación.
->Elongación: alargamiento cadena proteica.
Inicio: Segundo Aminoacil - ARNt entra en ribosoma.
Formación enlace peptídico -> aminoácido ocupa sitio P y nuevo aminoácido ocupa sitio A.
El 2º ARNt queda unido al dipéptido formado y codón complementario-> traslocación ribosoma, queda el sitio A libre, otro Aminoacil ARNt se puede incorporar al sitio A.
-> Terminación: cadena proteica, cuando ribosoma llega a un lugar del ARNm y se encuentra codón terminación y no reconocida por ARNt y si por factores liberación naturaleza proteica y se sitúa en el sitio A.
Teoría de un gen-una enzima:
La falta de una enzima bloquea metabolismo-> mutantes pueden unir si se les añade al medio la enzima.Conclusión-> genes responsables de la producción de enzimas , controlan sustancias y características de los organismos.Gen -> fragmento de ADN determina la síntesis de moléculas de ARN o de una proteína.
Código genético:
Es la clave que relaciona la secuencia de bases del ADN o ARN en la secuencia de aa en proteínas. Características -> universal-> excepciones: mitocondria y protozoos.
Disposición lineal, existe codón de iniciación AUG, tres terminaciones-> UAG, UAA, UGA.
Código degenerado.
fuente: google
Regulación de las acción de los genes: hipótesis del operanón
Modelo de la regulación expresión genética en procariotas-> modelo del operón.
Se compone -> promotor, genes estructurales, operador, gen regulador.
Para ver mecanismo de acción genes-> regulación de activación operón Lac bacteria Escherichia Coli. Los operones reprimibles.
Operon lac:
La ß-galactosidasa rompe en la lactosa el enlace O-glucosídico entre la galactosa y la glucosa . Si no hay lactosa en el medio, el gen represor se une al operador y no se puede leer ; pero si añadimos lactosa al medio, al cabo de unos pocos minutos los niveles de ß-galactosidasa suben hasta alcanzar las 5000 moléculas por célula aproximadamente y de esta manera no se une al operador. Aparecen además otras dos enzimas: la ß-galactósido-permeasa que facilita la absorción de la lactosa a través de la membrana plasmática de la célula y la ß-galactósido-transacetilasa, necesaria para el metabolismo de la lactosa.
fuente: google
ESQUEMAS:
Ingeniería genética:
Técnicas de información genética: son técnicas para manipular ADN, su objetivo-> clonación
-> Enzimas de restricción.
-> Vectores de clonación. ( Plásmidos , fagos, cósmidos)
-> Tecnología del ADN complementario.
-> Reacción en cadena de la polimerasa.
La ingeniería genética y la terapia de enfermedades humana. Aplicaciones de la ingeniería genética: hay en humanos numerosas enfermedades de carácter hereditario, sin identificar genes responsables.
-> Producción de proteínas terapéuticas ( insulina, hormona de crecimiento , interferir , factores VIII de la coagulación).
-> Producción de enzimas ( industria alimentaria, producción detergentes)
-> Producción de vacunas : se inyectan proteínas que actuarán como proteínas.
-> Terapia genética: corregir enfermedad de origen genético introduciendo genes ( Ter. células germinales y Ter. células somáticas).
Ingeniería genética y la producción agrícola y animal:
-> Producción agrícola : obtener plantas resistentes herbicidas, plantas resistentes a insectos, plantas resistentes a heladas, sequía, y mejorar carácter nutritivas.
-> Producción animal: no se han aprobado ningún animal transgénico para consumo humano
se ha llevado a cabo en peces
La clonación de seres vivos: obención de organismos genéticamente idénticos, originados por reproducción asexual a partir de una única célula.
-> Clonación plantas: continua, células totipotentes
-> Clonación animales: a partir células embrionarias y clonación terapéutica y reproductiva.
-> Clonación terapaeútica: objetivo tratar enfermedades y regenerar tejidos.
-> Células madre embrionarias y adultas: ( totipotentes, pluripotentes, multipotentes) para curar enfermedades terapia celular.
-> Anticuerpos monoclonales: producidos en el laboratorio ( clonaciones genes, identificación y aislamiento proteínas.
-> Riesgos: ( biosanitario, bioético, biotecnológico).
Proyecto genoma humano:
Objetivos :
-> Situar genes y marcadores moleculares en mapas genéticos.
->Caracterizar y localizar ADN clonado.
-> Secuenciar fragmentos de ADN y obtener secuencia genómica.
Características:
-> Humano posee 20000 a 25000 genes codificantes de proteínas.
-> ADN no codificante- ADN basura , se cree que regula la expresión diferenciando genes.
Aplicaciones:
-> Encontrar cura para enfermedades incurables (sida).
-> Detección de enfermedades genéticas.
-> Determinación predisposición de una persona a contraer alguna enfermedad.
-> Determinar paternidades.
-> Tratamientos para enfermedades graves.
-> Conocer raíz genética de enfermedades hereditarias para tratamientos.
-> Identificar genes de enfermedades hereditarias y lograr nacimientos libres de estas enfermedades.
-> Detención de genes enfermos en adultos y reemplazar por sanos y no enfermar.
-> Averiguar a enfermedades que es propenso, subir expectativa de vida 10 años.
Riesgos e implicaciones éticas de la ingeniería genética:
->Comité Int. de Bioética ( evita aspectos del progreso tecnológico que puede atentar dignidad humana).
-> Criterios : límites por motivos ( ecológicos, sanitarios, éticos y morales, sociales, políticos).
Mutaciones:
Las mutaciones son alteraciones del material genético que se pueden clasificar según el tipo de células a las que afecte en somáticas o germinales, según la extensión del material genético afectado en génicas, cromosómicas y genómicas , según su efecto en perjudiciales , neutras y beneficiosas y por último según su origen , al azar y provocadas por agentes mutagénicos.
Mutaciones genéticas-> producen alteraciones en las secuencias de nucleótidos de un gen.
-> Sustitución de pares de bases ( transiciones y transversiones).
-> Pérdida o inserción de nucleótidos ( adiciones genéticas o inserciones , delaciones génicas).
Causas:
->Errores de lectura ( cambios tautoméricos , cambios de fase).
-> Lesiones fortuitas ( despurinización , desanimación, damero de timina).
-> Transposiciones: cambios de lugar de los segmentos de ADN.
Sistemas de reparación M.G: ( reparación con escisión del ADN , reparación sin escisión del ADN, sistema SOS.
Mutaciones cromosómicas-> provocan alteraciones en la estructura de los cromosomas. Estas se pueden dar por una delección, duplicación, translocación, inversión .
-> Detección M.C ( bandeo cromosómico , estudiando emparejamiento cromosomas homólogos durante Meiosis).
-> Efecto fenotipo M.C estucturales ( elecciones y duplicaciones)-> efectos fenitípicos.
( Inversiones y traslocaciones) -> no salen tener efecto fenotípico .
-> Importancia evolutiva M.C estructurales ( duplicación importancia evolutiva) , ( inversiones y translocaciones)-> asociados a evolución.
Mutaciones genómicas-> hay dos tipos ( euploidías y aneuploidías).
-> Euploidías: son alteraciones en el número completo de cromosomas de un organismo. Pueden ser monopolice o polipoide ( autopoliploidía, alopoliploidía).
-> Aneuploidías: son cambios en el número de cromosomas, pueden ser monosomías (falta cromosoma) y trisomías ( cromosoma extra). Tienen efectos fenotípicos ( Síndrome Down, Síndrome Edwards)
Agentes mutágenos: altera o daña la composición y estructura del ADN.
-Mutágenos físicos: radiaciones no ionizantes y radiaciones ionizantes.
-Mutágenos químicos: modificaciones bases nitrogenadas, sustitución de una base por otra análoga e intercalación de moléculas.
Cáncer: se produce cuando un grupo de células no responde a controles de proliferación y diferenciación celulares y se reproduce aceleradamente.
Causas génicas :
Alteraciones de mecanismos de control , conceptos:
Protooncogenes, Antionocogenes , Oncoogenes-> Pueden actuar de tres vías : Adquisición de genes alterados, pérdida de antioncogenes y bloqueo de la apoptosis.
Producido por virus:
Virus oncogénicos, poseen uno o más genes que inducen a la transformación de células normales en cancerosas.
Producido por sustancias químicas o radiaciones:
Sustancias anticancerígenas ( frutas, verduras, aceite de oliva, pescado azul).
-> Sustancias carbonizadas producen cáncer , Elementos radiactivos y tabaco.
Características :
-> Evolución parte de la variabilidad de la descendencia (selección natural)
-> Variabilidad genética debido a Mutación-> reconstrucción genética
-> Evolucionan las poblaciones gracias a cambios en las frecuencias génicas
-> Cambian la frecuencia génica debido -> selección natural, mutaciones, migraciones y deriva genética.
-> La especificación requiere aislamiento de poblaciones
Hay tres teorías alternativas-> Neutralista, Simbiogénesis y Equilibrio puntuado.
