Bases moleculares de_la_herencia

1. PROCESOS GENETICOS
BASICOS
2012
Crecimiento y Desarrollo
PARTE I

2. Genética en medicina: objetivos
• Conocer el riesgo de transmitir o no las
enfermedades genéticas
• Orientar sobre acciones preventivas o de
tratamiento
• A nivel comunitario se ocupan del
diagnostico, seguimiento, recopilación de
datos, y su evaluación.
• Para profesionales y publico en general
debe ser un servicio educativo

3. CROMATINA
ADN
Proteínas Histónicas
+ ARN
ADN ARN
Ácidos NucleicosÁcidos Nucleicos
Cadenas
POLINUCLEOTÍDICAS
Adenina ( A ), Timina ( T )Adenina ( A ), Timina ( T )
Guanina ( G ), Citosina ( C )Guanina ( G ), Citosina ( C ) Adenina ( A ),Adenina ( A ), UraciloUracilo ( U ),( U ),
Guanina ( G ), Citosina ( C )Guanina ( G ), Citosina ( C )
Desoxirribosa
Ribosa
1’
2’
H

4. 5´…CAG...3´5´…CAG...3´
Orientación de las cadenas de ADNOrientación de las cadenas de ADN
Unión
fosfodiester
Base
1’

5. Apareamiento de Bases Nitrogenadas
• ¿QUE ES COMPLEMENTARIEDAD?
ADENINA
GUANINA
CITOSINA
TIMINA

6. Estructura del ADNEstructura del ADN
 Molécula bicatenariaMolécula bicatenaria
 Antiparalela oAntiparalela o
sentido contrariosentido contrario
 ComplementariaComplementaria
¿Cuáles son las características de la estructura del ADN?

7. ¿Como es la Organización del ADN en
el Núcleo Celular?
H2AH2A
H2BH2B
H3H3
H4H4
ADNADN ProteínasProteínas
HistónicasHistónicas CromatinaCromatina++
OctámeroOctámero
H1H1
2 H2A2 H2A
2 H2B2 H2B
2 H32 H3
2 H42 H4
Nucleosoma
(8 moléculas de histonas +
146 a 200 bases de ADN)
ADN
puente
ADN
H2A, H2B, H3 y H4 forman el cuerpo
donde se enrolla 200 pb de ADN
H1 es la histona ligante

8. Nucleosoma
Pequeña región del
ADN doble hélice
Cromatina como
cuentas de collar
compuestas por los
nucleosomas
Fibra de cromatina
de 30 nm compuesta
por los nucleosomas
empaquetados en
forma helicoidal
Sección de
cromosoma en forma
extendida
Sección
condensada de
cromosoma
Cromosoma
metafásico entero
Solenoide
Loops o bucles
Super Hélice empieza la
MITOSISMITOSIS se
condensa
enormemente.
En interfase la
cromatina se
desenrolla y
dispersa por el
núcleo
cuando
Entre cada nucleosoma
se encuentra un
segmento separador
de 20 a 60 pb
100.000 pb
Empaquetamiento del ADN

9. ¿Cómo se define un gen?
Tradicionalmente, un gen
se ha
definido como un
segmento de
ADN que codifica para un
polipéptido o para una
molécula
funcional de ARN.
Recientemente, los nuevos
descubrimientos han alterado
radicalmente esta visión, para
adoptar una definición más vaga.
De acuerdo con ello, “un gen es
una secuencia de ADN que es
esencial para especificar una
función determinada”. Para llevar
a cabo su función el gen no necesita
ser traducido a proteína (genes de
los ARNr, ARNt) y a veces ni siquiera
necesita ser transcripto (regulan)
GEN

10. ¿Cómo es la estructura modelo de un gen
eucariota?
Región
regula-
toria
ESQUEMATIZACION DEL GEN
Otra secuencia
regulatoria fuera de
la secuencia del gen
Otra secuencia
regulatoria fuera de
la secuencia del gen
ADNRegión
regulatoria Región estructural
Región estructural
Sitio de inicio de
la trascripción
(nucleotido+1)
5´
3´
3´
5´

11. Detalle de la estructura de un gen eucariota
ESQUEMATIZACION DEL GEN
caat tata intron intronexon exon exon
5´UTR 3´UTR
Sitio de inicio de
la trascripción
(nucleotido+1)
Promotor Región estructural
Región codificante
Primeras tres bases (ATG) que
codificarán para el codón de
iniciación
Ultimas tres bases TGA ó TAA ó TAG que
codificarán para uno de los 3 posibles
codones de terminación o STOP.
Región
regula-
toria
Región estructural

12. • Proceso Semiconservativo
(conserva 1 cadena madre)
• Bidireccional ( síntesis a partir de
cada origen apertura y para cada
lado)
• El ADN se debe desenrrollar
REPLICACIÓN DEL ADN: Características

13. Enzimas de la Replicación
del ADN
Helicasa: separa la doble
hélice parental, rompe
puentes de hidrogeno
Proteínas de union que
estabilizan el ADN simple
cadena
ADN polimerasa III o delta
Agrega los nucleótidos para
formar la cadena nueva
Ligasa: une los Fragmentos de
Okazaki
Primasa: ADN POLIMERASA I
ALFA PRIMASA agrega un
cebador corto polimeriza
una corta cadena de
ribonucleótidos llamado
cebador o primer para que
actúe luego la ADN
POLIMERASA III DELTA
Exonucleasa: remueve
el cebador de ARN e
inserta las bases correctas

14. ENZIMAS QUE PARTICIPAN
Las ADN polimerasas solo pueden agregar nuevos
nucleótidos en los extremos 3’ del polinucleotido y las
cadenas son antiparalelas
Esto determina que una se sintetice de manera continua o
adelantada y la otra de manera discontinua o retardada ya
que su síntesis es en tramos llamados
FRAGMENTOS DE OKAZAKI
ADN POLIMERASA III O DELTA agrega desoxinucleotidos,
realiza la unión fosfodiester entre el oxidrilo (OH-) del carbono 3’ del
nucleótido preexistente y el grupo trifosfato del nucleótido entrante, de
manera que cuando queda unido a la cadena esta en condición
monofosfato

15. • Proceso Semiconservativo
• Bidireccional
• El ADN se debe
desenrrollar
• Existen múltiples orígenes
de replicación
REPLICACIÓN DEL ADN: Características
Cadena nacienteCadena naciente
CebadorCebador
ADN moldeADN molde
Progresión de laProgresión de la
horquilla moviéndosehorquilla moviéndose
en las dos direccionesen las dos direcciones
Horquilla deHorquilla de
replicaciónreplicación
Horquilla deHorquilla de
replicaciónreplicación
Orígenes de
Replicación

16. Las PROTEINAS DE UNION previenen que se vuelvan a unir las hebras.
Replicación
La HELICASA se une a secuencias de ADN llamadas Orígenes de Replicación y
separa las cadenas de ADN.
5’
3’
5’
3’
La PRIMASA agrega fragmentos cortos de ARN complementarios al ADN, un cebador.
3’5’
5’3’Helicasa
Proteínas de unión
PRIMASA

17. Replicación
Dirección de
Replicación
5’3’
5’
3’
5’
3’
3’5’
La ADN polimerasa agrega nucleótidos
ADN polimerasa
Chequea las bases que agrega y corrige los errores.
La síntesis de la cadena conductora se realiza en dirección 5’ a 3’.

18. Replicación
3’5’ 5’
5’3’
5’
3’
3’
5’
3’
Dirección de
Replicación
Okazaki fragment
La síntesis de la cadena conductora se realiza en dirección 5’ a 3’.
La síntesis de la cadena retrasada produce segmentos de ADN en
dirección 5’ a 3’ llamados Fragmentos de Okazaki.
Cadena conductora
Cadena retrasada
3’
5’
3’
5`
5’
5’ 3’
3’

19. Replicación
5’
5’
3’ 3’
5’
3’
5’ 3’
5’
3’
3’
5’
La EXONUCLEASA remueve los cebadores de ARN.
EXONUCLEASA
HELICASA
DNA Polimerasa
Cebador o primer
Cebador

20. Replicación
La Polimerasa I rellena el espacio vacío donde habia nucleotidos
de ARN, luego que el cebador es degradado
La Ligasa realiza las uniones entre el azucar y los fosfatos de los
fragmentos adyacentes.
3’
5’
3’
5’ 3’
5’
3’
3’
5’
La LIGASA realiza las uniones entre el azucar y los fosfatos de los
fragmentos adyacentes.
DNA pol I y
LIGASA

21. REPLICACIÓN DEL ADN EN PROCARIOTAS
• ADN Circular
• Orígen de replicación único (Ori C)
• Fragmentos de Okazaki de 1000-2000
pb

22. REPLICACIÓN DEL ADN EN EUCARIOTAS
• ADN lineal y mayor tamaño
• Múltiples orígenes de replicación (tiempo mas breve)
• Apertura de la doble hélice por acción de la Helicasa (=)
• Bidireccional (=)
• ARN Primasa: cebador (=)
• Fragmentos de Okazaki más cortos: 40-300 pb
• ADN unido a Histonas
• Telómeros

23. TRANSCRIPCION
• La ARN polimerasa: cataliza la adición de
ribonucleotidos, al extremo 3” OH. Se mueve en
dirección 3” 5” a lo largo de la cadena molde de
ADN.
• La ARN pol NO necesita de un cebador para iniciar
la síntesis
• La ARN pol NO corrige errores, pero los errores no
son heredables porque solo afectan la síntesis de
proteínas
Es un proceso en el que utilizando ADN como
molde la ARN pol sintetiza una hebra de ARN

24. ARN polimerasas
• En eucariontes hay 3 RNA pol que catalizan
la síntesis:
• La ARN pol I sintetiza los RNAr (excepto 5s)
• La ARN pol II los RNAm y los que forman las
pequeñas ribonucleoproteinas nucleares
(snRNP).
• La ARN pol III de RNA transfer, RNAr (5s) y
RNA pequeños.
Sintetizan una nueva cadena de ribonucleótidos con
dirección 5” 3”. La cadena ARNm es antiparalela

25. Factores que participan en la transcripción
Son moléculas criticas porque aseguran que los genes se expresen en la
célula correcta, en el tiempo y cantidad apropiada, dependiendo de los
requerimientos del organismo.
El TFIID con la TBP se une a las secuencias TATA, luego se une TFIIB
seguido de la ARN polimerasa II unida a TFIIF. TFIIE y TFIIH se unen al
complejo.
TFIID
TFIIB
ARNpol lITFIIF +
TBP
TFIIA
ATP+
FTIIH
En presencia de ATP, el factor TFIIH fosforila la ARN pol para que inicie la
transcripción.

26. TRANSCRIPCION (T)
• El PROMOTOR en eucariontes es una región de 30
nucleótidos “río abajo” del nucleótido en el que comienza
la transcripción y hay una secuencia conocida como
5’TATAAAA3’ que determina en forma precisa donde se
inicia la Transcripción
• Al codón de inicio (ATG) se unen ciertos factores de
transcripción denominados TATA binding protein (TBP o
proteina de union al TATA)
• La transcripción comienza en el sitio de inicio localizado
al comienzo de la región 5’UTR (Unidad
Transcripcional no traducible) continua por los exones
e intrones y finaliza en el 3’ UTR. Es decir se realiza en
sentido 5’ a 3’, en este proceso la T se reemplaza por
U.
En cada evento de transcripción solo 1 de las 2
cadenas del ADN se transcribe, nunca las 2

27. PROCESAMIENTO del ARNm
• Los Transcriptos primarios son modificados antes de salir al
citoplasma
1- Adicion del CAP: que es un nucleótido modificado
(la G es metilada o capping) y se añade al extremo 5’.
Este casquete es imprescindible para la unión del
mRNA al ribosoma y protege al mRNA de la
degradación.
Secuencia río arriba

28. Procesamiento de ARNm
• Luego otra polimerasa agrega RIBONUCLEOTIDOS de A entre
200 a 250 que dan estabilidad hacia 3’ (son los que permanecen
luego del splicing porque son necesarios para la interacción con los
ribosomas durante la traducción)
2- POLIADENILACION: en el extremo 3’ del mRNA hay
una SECUENCIA SEÑAL (AAUAAA) a la que se unen
factores específicos y la poli A polimerasa estimula la
escisión en un sitio ubicado 10 a 35 nucleótidos hacia el
extremo 3’ de la señal

29. Procesamiento del ARNm
Al ARNm inmaduro se le unen pequeñas
partículas de rnRNA nucleares asociadas con
proteínas snRNPs(Particulas-proteinas
ribonucleares pequeñas). Estas se unen a
secuencias cortas entre los intrones y los
exones. Luego se unen mas proteínas y
forman un gran complejo con el RNA que se
llama SPLICEOSOMA (solo en eucariotas)
3- Corte y empalme o Splicing
Los rnRNP contienen ARN
de unos 250 nt y que se
asemejan a pequeños
ribosomas. Se van formando
partículas de 20 nm en las que
unos 500 nt envuelven un
complejo proteico de unas 8
proteínas diferentes.
Estos complejos asemejan a los
nucleosomas del ADN.

30. Tipos de splicing de los ARNs
EMPALME ALTERNATIVO
Un transcripto primario puede ser procesado por
splicing en mas de 1 forma porque 1 o varios
exones son eliminados junto con intrones en
forma alternativa
Permite obtener RNAm diferentes a partir de un RNAm
inmaduro original
Que dan
Polipéptidos con distintas funciones

31. Participantes en la Traducción
• RIBOSOMAS son partículas
de ARNr asociado a 50 proteínas
• RNAt (80 nucleótidos)La unión
de cada molécula de ARNt a su
aa depende de las aminoacil-ARNt sintetasas
(existen 20) y siempre termina en
5’-CCA-3’ al que se une el aa especifico.
Asa
anticodón
Asa T
interactua
con
subUmayor
Asa D

32. A) INICIACION DE LA SINTESIS
• La Subunidad menor se acopla al ARNm cerca de su
extremo 5’, luego el ARN t aparea su anticodón UAC
con el codón de inicio AUG del ARNm
• Se agregan FACTORES DE INICIACION y la energía
para este paso la suministra la hidrólisis del GTP
GTP con factor
de elongación
Subuniidad menor
del ribosoma
A) Iniciación
Ribosoma entero
Disociación de los
factores de iniciación
Disociación
de los FI

33. B) ELONGACION del polipéptido
• El sitio P esta ocupado por un RNAt con una cadena polipeptídica
en crecimiento y el sitio A será ocupado transitoriamente por
aminoacil-ARNt unido previamente con Factor de elongación que
en su forma activa esta unida al GTP y al aparearse el con el ARNm
se dispara la hidrólisis del GTP por lo cual están unidos un periodo
corto.
.
. Peptidiltransferasa
El ribosoma se trasloca un codón a lo
largo de la cadena de mRNA y el 2do
ARNt se transfiere de la posición A a P
El primer RNAt se desplaza hacia el
sitio E y se libera.
La PEPTIDILTRANSFERASA se encuentra en la subunidad
mayor del ribosoma cataliza un enlace peptídico ente los 2 aa.
Por eso el ribosoma es una gran Ribozima

34. C) TERMINACION DE LA SINTESIS
• Al final de ARNm se encuentran 1 CODONES DE
TERMINACION UAG, UAA o UGA para los cuales no
existe ningún ARNt que tenga el anticodón para
aparearlos de manera que no entra ninguno al sitio A
• Existen FACTORES DE LIBERACION que se unen a los
codones de terminación
• Tiene actividad peptidiltransferasa: hace
que el polipéptido se separe del RNAt
• La CADENA POLIPEPTIDICA se
desprende
• Las dos subunidades se separan
.