biologia molecular

1. ADN
•Replicación del ADN
Una de las características más notables del ADN es
su capacidad de replicarse. Vale decir que el ADN
es capaz de formar copias de sí mismo. El proceso
de autoduplicación del ADN se lleva a cabo en el
período S del ciclo celular. Esta etapa es un paso
previo obligado para realizar la división celular en la
etapa M de mencionado ciclo. Los genes deben
poseer tres funciones principales, como portadores
del material hereditario:

2. Deben ser capaces, por medio de una replicación
fiel, de transmitir la información genética de
generación en generación.
 Deben contener la información necesaria para sintetizar todas las
proteínas
fundamentales para permitir el normal desarrollo de la célula.
 Deben aceptar cambios ocasionales como forma de evolución, es decir,
deber aceptar la capacidad de mutar.
La replicación permite que el ADN sea capaz de cumplir con las funciones
anteriormente mencionadas. La réplica del material hereditario es un
producto directo de este proceso; la información para la síntesis de las
proteínas está asegurada por medio de la replicación y los errores en la
replicación posibilitan y generan cambios que pueden llevar a la evolución.
Figura N° 3: Replicación
Semiconservativa del ADN.
Obsérvese en la figura que las
cadenas del ADN parental se
conservan y pasan a formar
parte de las cadenas hijas.
En el esquema, las cadenas
nuevas se visualizan en
negrita.

3. La replicación del ADN es Semiconservativa, puesto que las dos
cadenas del ADN sirven de patrón para la síntesis de las nuevas
cadenas. Cada doble hélice hija, producto del proceso de
autoduplicación, tendrá una cadena recién sintetizada (nueva) y otra
cadena que, con anterioridad, formaba parte de la molécula parental.
La replicación se llevará a cabo en el núcleo de la célula eucariota, e
intervendrán una dotación de enzimas que se encargarán de abrir la
doble hélice, incorporar los nucleótidos y disminuir la tensión que se
genere por delante de ella.

4. Una vez que se comprobó que el ADN era el material hereditario y se
descifró su estructura, lo que quedaba era determinar como el ADN
copiaba su información y como la misma se expresaba en el fenotipo.
Matthew Meselson y Franklin W. Stahl diseñaron el experimento para
determinar el método de la replicación del ADN. Tres modelos de
replicación era plausibles.
1. En la replicación semiconservativa se originan dos moléculas de
ADN, cada una de ellas compuesta de una hebra de el ADN original y
de una hebra complementaria nueva. En otras palabras el ADN se
forma de una hebra vieja y otra nueva. Es decir que las hebras
existentes sirven de molde complementario a las nuevas.

6. 2. Replicación conservativa durante la cual se produciría un ADN
completamente nuevo durante la replicación.

7. 3. La replicación dispersiva implicaría la ruptura de las hebras de
origen durante la replicación que, de alguna manera se reordenarían
en una molécula con una mezcla de fragmentos nuevos y viejos en cada
hebra de ADN.

8. Enzimologia de la replicacion
Con el fin de esclarecer el proceso de replicación, describiremos primero
todas las enzimas que intervienen y luego desarrollaremos el proceso en
su conjunto.
 ADN polimerasa: Es la principal enzima de este proceso. Ella es capaz
de sintetizar nuevas cadenas de ADN , a partir de una hebra patrón y las
unidades estructurales correspondientes (desoxirribonucleótidos).
Los desoxirribonucleótidos, para ser incorporados por esta, deben estar
trifosfatados. Es decir que se necesitarán dATPs, dGTPs, dTTPs y dCTPs,
para poder sintetizar las nuevas cadenas de ADN.
Otra de las características principales de esta enzima, es que polimerizará
los nucleótidos en la dirección 5´a 3´. Como consecuencia de esto, la
dirección en la cual leera la cadena patrón de ADN será de 3´a 5´ .

9. Un rasgo a tener en cuenta es que la ADN polimerasa NO puede iniciar su
síntesis sin la existencia de un cebador de ARN.
No solamente polimeriza los nucleótidos, sino que se ha comprobado que
es capaz de corregir los posibles errores que se cometan durante la auto
duplicación.
Helicasas: Son las enzimas encargadas de separar las dos hebras del
ADN. Estas enzimas son responsables de la ruptura de las uniones puente
de Hidrógeno que se establecen entre las bases de las dos cadenas del
ADN. Para poder separar las dos hebras del ADN se necesitará energía,
que es obtenida de la hidrólisis del ATP. Por cada dos pares de bases que
separan, se gastan dos moléculas de ATP.

10. Proteínas estabilizadoras de la cadena: Una vez que las cadenas
del ADN son separadas, la estabilidad de las mismas disminuye
considerablemente. El ADN tiende a reasociarse y, son estas proteínas
quienes impiden que el ADN vuelva a su conformación inicial. Su
presencia es fundamental para mantener las cadenas estiradas.
Topoisomerasas: Al producirse la duplicación, el ADN adquiere cierto
grado de superenrollamiento. Imaginemos que la molécula de ADN es
como una bandita elástica, a la cual le conferimos vueltas alrededor de su
eje longitudinal. Si ahora tomamos uno de sus extremos y separamos
cada una de sus partes veremos que, por delante de donde se produce la
separación, la bandita adquirirá una mayor tensión, plegándose sobre sí
misma. Lo mismo ocurre con la molécula de ADN, si la Helicasa separa
las cadenas delante de donde se está produciendo la replicación
aumentará, en forma más que considerable, la tensión de la molécula.
Para evitar esto, las topoisomerasas cortan la doble hélice, rotan el ADN y
vuelven a unirlo, evitando así que aumente la tensión por delante de la
horquilla de replicación. En consecuencia, encontraremos a las
Topoisomerasas por delante del lugar donde se está produciendo la
duplicación.

11. ARN polimerasa o Primasa: Esta enzima es la que sintetiza el
cebador, un primordio de ARN necesario para que la ADN polimerasa
pueda iniciar la síntesis de las nuevas cadenas. El cebador es una
pequeña porción de ARN de 10 a 12
ribonucleótidos de largo que se mantendrá unido a la cadena de ADN
molde hasta que sea removido.

12. DNA POLIMERASAS EUCARIOTICAS

14. ORIGENES DE LA REPLICACION
La principal diferencia de la replicación de bacterias con
la replicación de eucariontes radica en que los
eucariontes poseen muchos orígenes de replicación,
probablemente debido a la enorme cantidad de ADN
que poseen y a que su material hereditario en la
inmensa mayoría de los casos esta repartido en varias
moléculas de ADN distintas o varios cromosomas. Por
tanto, los eucariontes tienen en cada cromosoma
muchos orígenes de replicación, y como consecuencia,
muchos replicones (unidades de replicación).

17. DIRECCIÓN DE SÍNTESIS 5' - 3', BIDIRECCIONAL
• Las ADN polimerasas de E.coli (las enzimas
encargadas de sintetizar ADN) solamente saben
sintetizar ADN en la dirección 5' - 3'. Es decir,
solamente son capaces de añadir nucleótidos al
extremo 3' OH de otro nucleótido trifosfato. Las ADN
polimerasas necesitan un extremo 3' OH al que
añadir nucleótidos trifosfato para comenzar la
síntesis de ADN.

18. • La replicación del ADN en E. coli es bidireccional, ya
que a partir de un punto de origen progresa en dos
direcciones opuestas, existiendo dos puntos de
crecimiento (PC) u horquillas de replicación. Cuando
se mira solamente una de las horquillas de
replicación, una de las hélices se sintetiza de forma
continua, la hélice conductora (también llamada
hélice líder), mientras que la otra hélice se sintetiza de
manera discontinua, hélice retardada (también
llamada hélice retrasada), a base de fragmentos
cortos. Si se observan simultáneamente las dos
horquillas de replicación, a un lado del origen la hélice
de nueva síntesis se polimeriza de forma continua,
mientras que al otro lado del origen se polimeriza de
forma discontinua.

19. Para demostrar que la replicación es bidireccional se
pueden realizar experimentos que se denominan de
pulso y caza, en los que la célula es expuesta durante
un breve periodo de tiempo en un medio con timidina
tritiada TH3 (pulso) y después se pasa a un medio con
timidina no radiactiva (fría) en exceso (caza).
Posteriormente se extiende el ADN se un portaobjetos y
después se realiza una autorradiografía.

20. REPLICACION DE LOS TELOMEROS

23. Telomerasa
La telomerasa es una enzima formada por un
complejo proteina-acido ribonucleico con
actividad polimerasa que es producida en células
germinales embrionarias que permite el
alargamiento de los telómeros. Encargada de
restituir la longitud del telomeros, haciendo
copias de la secuencia TTAGGG.
La telomerasa es reprimida en las células
somáticas maduras después del nacimiento, que
producen un acortamiento del telómero después
de cada división celular.

24. Telomerasa
Puede desempeñar un papel en la formación, mantenimiento y
renovación de los telómeros y en los procesos tales como el
envejecimiento y el cáncer, y a la cuestión del uso de agentes
antitelomerasa como fármacos antitumorales.
Actúa como transcriptasa inversa telomerasa; invierte el curso
normal (ADN..>ARN) y va del ARN al ADN, trascribiendo el
ARN a ADN. Recientes estudios con esta enzima han
demostrado que células bañadas en una solución de esta
sustancia tienen la capacidad de seguir reproduciéndose
indefinidamente. Es decir anula el proceso de envejecimiento
y muerte celular.

25. Telomerasa
Esto podría traducirse a tratamientos con telomerasa
que evitarían por completo la muerte tanto celular,
como del individuo, es decir, seria el fármaco que
otorgaría la inmortalidad, salvo por un contratiempo: Al
ser administrada telomerasa en seres pluricelulares
complejos como los humanos o animales, la célula
empieza a dividirse indefinidamente, es decir, crea un
tumor maligno que se divide a gran velocidad, y,
teniendo en cuenta que evita el envejecimiento pero no
los demás males, provocaría la muerte por cáncer.

26. MUTACIONES
Las mutaciones fueron descritas por
primera vez en 1901 por uno de los
redescubridores Mendel, el botánico
holandés Hugo De Vries.
Son alteraciones del genotipo o
constitucion genetica del individuo

27. Tipos de mutaciones
Cambio de Base: Se producen al cambiar en una posición un par
de bases por otro (son las bases nitrogenadas las que distinguen los
nucleótidos de una cadena).
•Transiciones: cuando un par de bases es sustituido por su
alternativa del mismo tipo.
• Purina por purina y pirimidina por pirimidina
•Transversiones: cuando un par de bases es sustituida por otra
del otro tipo.
•Purina por pirimidina y pirimidina por purina
Puntuales y Pseudopuntuales

29. Desfases (Cambio en el numero)
• Delecion:En la secuencia de nucleótidos se pierde
uno y la cadena se acorta en una unidad.

30. Insercion:Dentro de la secuencia del ADN se introducen
nucleótidos adicionales, interpuestos entre los que ya
había, alargándose correspondientemente la cadena.

31. Mutaciones Cromosomicas
• Deleciones
• Duplicaciones
• Inversiones
• Translocaciones

33. MUTAGENOS
un mutágeno es un agente físico o químico que
altera o cambia la información genética (usualmente
ADN) de un organismo y ello incrementa la
frecuencia de mutaciones por encima del nivel
natural.

34. Tipos de mutágenos
Los mutágenos se clasifican de acuerdo al tipo de
medio del que provienen.Los más frecuentes son :
Mutágenos biológicos
Son aquellos que se encuentran en el
ambiente y mutan a lo largo de millones de
años.Suelen ser organismos de tamaño muy
minúsculo,como bacterias,virus,hongos,etc.

35. Mutágenos químicos
Son compuestos o elementos químicos los cuales
pueden alterar rápidamente la estructura genética de
los organismos vivientes,como los fármacos,las
drogas,etc.
Mutágenos físicos
Son los más dañinos,ya que originan mutaciones
peligrosas en los seres vivos,como enfermedades
hereditarias y enfermedades congénitas.Figuran
entre ellos la radiación ultravioleta y la radiación
nuclear.

36. Naturaleza de los mutágenos
Los mutágenos son usualmente compuestos químicos o
radiación ionizante y pueden ser divididos dentro de
diferente categorías de acuerdo a su efecto en la replicación
del ADN.
Algunos mutágenos actuan como base análoga y se
insertan en la cadena de ADN durante la replicación en lugar
de los sustratos.
Algunos reaccionan con el ADN causando cambios
estructurales que llevan a un copiado erróneo de la
secuencia en la cadena cuando el ADN es replicado.
Otros lo hacen indirectamente al causar que las celulas
sinteticen químicos que tiene un efecto mutagénico directo.
La prueba de Ames es un recurso para determinar cuan
mutagénico puede ser un agente.

37. Reparacion del DNA
La reparacion del DNA
es un proceso
constante en la
Celula, escencial para
su supervivencia ya
que protege al
genoma de daños y
mutaciones dañinas.
La única característica que diferencia el genoma de D.
radiodurans es su estructura circular. Se ha propuesto
que tiene relación con el mecanismo de reparación del
DNA. (S. Levin-Zaidman)

45. METILACION DEL DNA

46. METILACION DEL DNA