aspectos generales de genetica, la estructura de acidos nucleicos,cromosomas y el proceso de replicacion

1. Contenido
INTRODUCCION A LA GENÉTICA ........................................................................ 3
ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS..................................... 4
Enzimas que intervienen en la replicación del DNA .............................................. 15
Cromosomas......................................................................................................... 16
MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES...................................................... 17
PROCESAMIENTO DE LOS RNAm ...................................................................... 17
LOS GENES ESTÁN EN LOS CROMOSOMAS................................................... 18
GENOMA Y MITOSIS ........................................................................................... 20
REPLICACION DEL DNA...................................................................................... 23
MUTACIONES ...................................................................................................... 27

2. NUCLEOTIDO FUNCION
GTP
Guanosina 5’-fosfato. Es un nucleótido
que actúa como un ligando de las
proteínas como molecula precursora
GDP
Es el producto de la desfosforilación del
GTP por parte de las GTPasas.
Su función principal es en el proceso de
las proteínas G, implicadas en la
transducción de señales
GMPc
Es derivado cíclico del nucleótido GTP,
generado por mediación de la enzima
guanilato ciclasa (conocido también
como guanililciclasa) y participa como
segundo mensajero en las rutas de
transducción de señales celulares
TTP
Es uno de los cuatro nucleótidos
trifosfato que se utilizan en la síntesis
de DNA en la célula
En el laboratorio es usado por la ADN
ligasa para crear extremos
protuberantes durante un experimento
de clonación
TMP
Químicamente es un éster del ácido
fosfórico con un nucleósido de timidina.
La timidina monofosfato es
indispensable para la división celular
UTP
Esta molécula se encuentra en todos
los seres vivos, en los que su principal
papel metabólico es servir de sustrato
para la síntesis del RNA durante la
transcripción.
También puede ser utilizado como
fuente de energía, así como también
sirve de sustrato en varias reacciones
metabólicas.
UDP
Nucleótido que, al estar unido a otras
moléculas, las activan formando
moléculas de UPD-sustrato.
Factor de importancia en la
glucogénesis
UMP
Nucleótido que sirve como
intermediario para la formación del
CMP
ATP
Nucleótido de importancia fundamental
como principal transportador de energía
química en todos los organismos vivos.

3. Es también necesario para la síntesis
de ARN como molécula precursora. El
ATP está compuesto por adenosina y
tres grupos fosfato
ADP
Es un regulador de la actividad de
numerosas enzimas implicadas en el
metabolismo energético. Cuando se
encuentra una elevada concentración
en la célula indica un agotamiento
energético en la misma.
AMP
Molécula “mensajera” que regula
señales emitidas por factores de
crecimiento extracelulares a rutas
metabólicas celulares.
CTP
Es una molécula altamente energética,
como el ATP, pero su papel en el
organismo es más específico que el de
este.
Es utilizado como una coenzima en
reacciones metabólicas como la
síntesis de glicerofosfolípidos y
glucosilación de proteínas
CMP
Es uno de los componentes de ARN,
lugar donde se parea con guanosina
monofosfato
INTRODUCCION A LA GENÉTICA
¿QUÉ ES LA GENETICA?
La genética se dedica al estudio de la naturaleza en la información genética, en
aspectos como:
 Organización
 Función
 Transmisión
 Evolución
Ramas de la genética:
 Genética del desarrollo: estudia como los genes son regulados para formar
un organismo completo a partir de una célula inicial.
 Genética molecular: estudia la composición molecular del ADN, su
replicación y función de los genes
 Genética cuantitativa: Estudia cómo influyen los genes en el fenotipo

4.  Genética de poblaciones: Estudia el comportamiento de los genes en
poblaciones y cómo influye en la evolución de las especies.
 Genética clásica o mendeliana: Se encarga del estudio de la herencia de los
caracteres
La genética clásica se encarga de funciones como prevención de las enfermedades,
como el caso de la diabetes, que se relacionan con la herencia
Fenotipo:
Constituye los rasgos observables de un individuo, tales como la altura, el color de
los ojos, y el grupo sanguíneo. La contribución genética al fenotipo se le denomina
genotipo.
Genotipo:
Es la colección de genes de un individuo. El genotipo se expresa cuando la
información codificada en el DNA de los genes se utiliza para fabricar proteínas y
moléculas de RNA
AREAS DE APLICACIÓN DE LA GENÉTICA
Biotecnología
Bioinformática
Microbiología
Biología molecular
ESTRUCTURA QUÍMICA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Gen:
Es la unidad física básica de la herencia.
Los genes se transmiten de los padres a la descendencia y contienen la información
necesaria para precisar sus rasgos. Los genes están dispuestos, uno tras otro, en
estructuras llamadas cromosomas.
Cromosoma:
Un cromosoma contiene una única molécula larga de ADN, sólo una parte de la cual
corresponde a un gen individual.

5. DNA:
Es el nombre quimico de la molécula que contiene la información genética en todos
los seres vivos. La molécula de DNA consiste en dos cadenas que se enrollan entre
ellas para formar una estructura de doble hélice.
RNA:
Es una molécula similar al DNA, pero es de cadena sencilla. Hay diferentes tipos de
ARN en la célula:
ARNm. ARNr, ARNt, etc.
Bases nitrogenadas:
Las dos cadenas de la hélice que conforma el DNA se mantienen unidas tanto por
enlaces de hidrógeno entre las bases purina y pirimidina de las moléculas lineales
respectivas.
También se unen mediante interacciones de Van der Waals e hidrofóbicas entre
los pares de bases adyacentes apilados.
Enlaces de hidrogeno:
ADENINA Y TIMINA dos puentes de hidrógeno
GUANINA CON CITOSINA tres puentes de hidrógeno
PURINAS
PIRIMIDINAS

6. NUCLEÓTIDO VS NUCLEÓSIDO
Al unirse con un grupo fosfato, un nucleósido se transforma en un nucleótido.
Nucleósido: sin grupos fosfato
Nucleótido: con grupos fosfato (puede ser mono, di o tri fosfatado)
FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS
 Factores alostéricos: pueden ser una enzima o tener otra función
 Constituyen el DNA y el RNA
 Son de utilidad como corriente de energía (ATP, GTP, etc.)
 Componentes de coenzimas (coA, NAD, FAD)
 Sirven de mediadores, como en el proceso de segundos mensajeros
 Portadores de intermediarios activados en diversas rutas metabólicas
Principales tipos de RNA
RNAm copia información del DNA y la transporta a los ribosomas
RNAr Asocia a proteínas y forma los ribosomas
RNAt Se une a los aminoácidos para formar proteínas en los ribosomas
El sitio catalítico de los ribosomas se encuentra en el RNAr

7. Biosíntesis de Purina a partir de la ribosa 5-fosfato y ATP

8. Conversión de IMP en AMP y GMP

9. Control de los índices de la biosíntesis de novo de nucleótido purina
Las reacciones 1 y 2 son catalizadas por la PRPP sintasa y por la PRPP glutamil
aminotransferasa, respectivamente. Las líneas continuas representan el flujo
químico

10. Regulación de la conversión de IMP en nucleótidos adenosina y nucleótidos
guanosina
Las líneas continuas representan el flujo quimico. Las líneas discontinuas
representan asas de retroacción positiva (+) y las líneas (-) representan asas de
retroacción negativas.

12. Vía Biosintética para nucleótidos pirimidina

13. Catabolismo de las pirimidinas

14. Formación de ácido úrico de nucleósidos purina por la vía de las bases
purina hipoxantina, xantina y guanina

15. Enzimas que intervienen en la replicación del DNA
Aunque las enzimas que más intervienen en la replicación del DNA son las DNA
polimerasas. Catalizan los enlaces fosfodiester entre desoxirribonucleotidos,
añadiendo el nucleótido complementario al de la cadena molde. Necesitan una
cadena de DNA que les sirve de molde a la que irán añadiendo los nucleótidos
correspondientes, dejando los nucleótidos correspondientes, dejando los
nucleótidos correspondientes, dejando siempre el grupo 3’-OH libre al que se le
añadirán más desoxirribonucleótidos.
DNA polimerasas de las procariotas:
DNA polimerasa I:
 Elimina el RNA cebador
 Repara errores de la síntesis del DNA
 Rellena con desoxirribonucleótidos el hueco que ocupaban los
ribonucleótidos del RNA cebador
DNA polimerasa II:
Repara pequeñas roturas en las cadenas de DNA (corrigiendo estos errores)
DNA polimerasa III:
Añade el desoxirronucleótido adecuado, complementario, al de la cadena que le
sirve de molde, en sentido 5’ 3’
DNA polimerasas de eucariotas son:
DNA polimerasa alfa y DNA polimerasa delta:
Controlan directamente la replicación
DNA polimerasa beta:
Su función es la de corregir errores
DNA polimerasa gamma:
Controla la replicación del DNA mitocondrial y plastidial

16. Otras enzimas importantes en la replicación del DNA son:
 Primasas (RNA polimerasas): sintetizan los nucleótidos del RNA cebador
utilizando como molde una cadena de DNA
 Girasas (topoisomerasas): desenrrollan las cadenas de DNA
 Helicasas: separan las dos cadenas del DNA para que puedan servir de
molde para la síntesis de las nuevas
 Proteínas SSB: mantienen separadas las cadenas (que han separado las
helicasas) durante la replicación para que no vuelvan a unirse
 Nucleasas: Rompen los enlaces fosfodiester entre los nucleótidos, dando
lugar a un “punto de origen” o inicio de replicación
 Ligasas: Unen fragmentos adyacentes mediante enlaces fosfodiester
Cromosomas
Los seres humanos poseen 23 pares de cromosomas
La cromatina consta de moléculas de DNA bicatenario muy largas, y una masa casi
igual de proteínas básicas más bien pequeñas llamadas histonas, así como una
cantidad menor de proteínas no histona.
Proteínas no histona:
 Incluyen enzimas involucradas en replicación y reparación del DNA.
 Las proteínas participantes en la síntesis, procesamiento y transporte hacia
el citoplasma, del RNA
¿Cuál es el propósito de la cromatina?
La cromatina se encarga de condensar el DNA, en especial de las histonas
La cromatina es el material del que están compuestos los cromosomas, es ADN y
proteínas
Las histonas contribuyen de manera importante a todas las transacciones
moleculares dirigidas al DNA
Un gen puede existir en formas alternas, a esto se le denomina alelos
Un gen en eucariotas tiene un solo promotor
Por el contrario, en procariotas, un promotor puede regular varios genes

17. Monocistrónico vs policistrónico
Los eucariotas poseen RNAm monocistrónico, es decir, dan lugar a una proteína
a la vez
Los procariotas poseen RNAm policistrónico, dan lugar a varias proteínas a la
vez
MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES
Zimógeno:
Un zimógeno o proenzima es un precursor enzimático inactivo. No cataliza ninguna
reacción como lo hacen las enzimas. Para activarse, necesita de un cambio
bioquímico en su estructura que la lleve a conformar un centro activo donde pueda
realizar la catálisis.
(una cadena polipeptídica no activa)
Intrones:
Son regiones no codificadoras de proteínas
Exones:
Son las regiones codificadoras de proteínas
Promotor:
Es una secuencia de ADN necesaria para convertir un gen en activado o
desactivado. El proceso de transcripción se inicia en el promotor. Generalmente se
encuentran cerca del comienzo de un gen, el promotor tiene un sitio de unión para
la enzima que se utiliza para hacer una molécula de RNAm
PROCESAMIENTO DE LOS RNAm
Las diferencias entre los procariontes y eucariontes relativos a la maduración del
RNA se centran en el RNAm
El RNAm, además del ajuste, sufre una serie de modificaciones en 5’ y en 3’, que de
forma sucesiva van a ocurrir en el núcleo.
Estas modificaciones son:
 Adición de caperuza (Extremo 5’)
 Poliadenilación (Poli A) en el extremo 3’
 Ajuste de intrones nucleares
 Riboedicion (corrección del RNAm)

18. Endonucleasas:
Son enzimas que catalizan la ruptura de enlaces fosfodiéster en diferentes
regiones ubicadas en el interior de una cadena polinucleotídica.
(de adentro hacia afuera)
Exonucleasas:
Catalizan la escisión de enlaces fosfodiéster en los extremos de las cadenas
(del exterior hacia el interior)
Existen diversos tipos de genes:
Constitutivo o “housekeeping”: gen que codifica para una proteína indispensable
para la función celular. Se expresa en todas o la mayoría de las estirpes celulares.
Posee:
 Niveles de expresión en todas las células
 Se expresan en todas las células, en las condiciones de un mismo organismo
Regulador: Operón. Gen que controla la síntesis de los productores de genes
estructurales distantes, mediante una proteína represora que inhibe al gen operador
Esencial: Aquel gen que al mutar puede provocar un fenotipo letal (provoca un
cambio en el individuo, tal que induce su muerte
Deletero: Al expresarse causa un acortamiento del ciclo biológico, empeoramiento
de la calidad de vida o algún daño al organismo.
LOS GENES ESTÁN EN LOS CROMOSOMAS
El nucleosoma es una estructura que constituye la unidad fundamental de la
cromatina, que es la forma de organización del DNA en las células eucariontas.
El octámero está formado por dos moléculas de cada una de las histonas:
Histonas H1: las menos estrechamente unidas a la cromatina, se eliminan con
facilidad con una solución salina, tras lo cual la cromatina se hace más soluble
Histonas H3 y H4: forman una tetrámero que contiene dos moléculas de cada una
(H3- H4)2

19. ¿Qué es un cromosoma?
Es un paquete ordenado de DNA en el núcleo de la célula. Tenemos 22 pares de
cromosomas somáticas y un par de cromosomas sexuales, X, Y
tiene 4 morfologías:
 Metacéntricos: centrómero exactamente
a la mitad, los brazos son del mismo
tamaño
 Submetacéntricos: Brazos cortos, brazos
largos
 Acrocéntricos: Brazos cortos (más
cortos)
 Telocéntrico: Los cortos son
prácticamente casi inexistentes, por lo que
se considera que solo tienen brazos largos
¿Qué es el cariotipo?
Es el análisis de los números de cromosomas de un organismo

20. PROCARIOTAS EUCARIOTAS
DNA circular El DNA es lineal
Posee un nucleoide Posee un núcleo
No hay histonas Hay histonas
Los cromosomas están anclados a la
membrana
Los cromosomas están libres en el
núcleo
DNA monocatenario DNA bicatenario
GENOMA Y MITOSIS
¿Qué es el genoma?
 El genoma es el total de genes de una célula.
 Es el conjunto completo de información de DNA de un organismo
 Tiene la información necesaria para la formación de síntesis de proteínas y
RNA
Genoma de procariotas y eucariotas:
Los procariotas solo poseen un genoma: el genoma nuclear
Los eucariotas poseen dos genomas: el genoma nuclear y el genoma mitocondrial

21. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA HUMANO
FASES DE LA DIVISION CELULAR

22. FASES DE LA DIVISIÓN CELULAR
El ciclo celular es la serie de eventos que suceden en una célula en división. Se
reconocen dos etapas:
1. Mitosis. División del núcleo en dos núcleos hijos y división del citoplasma
2. Interfase. Durante la cual la célula crece y el ADN se duplica
La mitosis se divide en cuatro etapas:
1. Profase. Los cromosomas pasan a la forma compacta de transporte. La
envoltura nuclear se fracciona y los nucléolos desaparecen, se dispersan en
el citoplasma en forma de ribosomas
 Prometafase. El huso mitótico comienza a capturar y a organizar los
cromosomas. Los cromosomas terminan la condensación, por lo que están
muy compactos. El huso mitótico crece más y algunos de los microtúbulos
empiezan a “capturar” cromosomas
2. Metafase. El huso ha capturado todos los cromosomas y los ha alineado en
el centro de la célula, listo para dividirse. Los cromosomas se alinean, los
cinetocoros de cada cromosoma deben unirse a los microtúbulos de los polos
opuestos del huso.
3. Anafase. Las cromátidas hermanas se separan una de la otra y son jaladas
hacia los polos opuestos de la célula. Los microtúbulos no unidos a los
cromosomas se elongan y empujan para separar los polos y hacer más larga
a la célula. Microtúbulos y cinetocoros jalan los cromosomas hacia los polos

23. 4. Telofase. La célula casi ha terminado de dividirse y comienza a restablecer
sus estructuras normales mientras ocurre la citocinesis (la división del
contenido de la célula). El huso mitótico se descompone en sus componentes
básicos. Se forman dos nuevos núcleos, uno para cada conjunto de
cromosomas. Las membranas nucleares y nucléolos reaparecen. Los
cromosomas se descondensan y vuelven a su forma “fibrosa”.
REPLICACION DEL DNA
El DNA tiene ciertas características:
 Es semiconservativa
 Ordenada
 Secuencial
 Uni o bidireccional. Una hebra va de 3’ a 5’ y la otra de 5’ a 3’
 Son antiparalelas
 Requiere de un molde y un cebador (hebra adelantada)
 Es discontinua. Una hebra se sintetiza en fragmentos de RNA y DNA
(fragmentos de Okazaki)
 Utiliza sustratos activados (dNTPs)
SITIO ORI Y SITIO TER

24. *para unirse, las bases deben estar trifosfatadas
*DNA polimerasa coloca los nucleótidos
*DNA ligasa une los nucleótidos ya colocados
Estructura de una horquilla de replicación

25. Mecanismo de acción de la replicación en la
hebra retardada
DNA polimerasa se une al nuevo cebador de RNA e
inicia un fragmento de okazaki
La DNA polimerasa termina el fragmento de DNA
Cebador de DNA utilizado es eliminado y
reemplazado por DNA
La unión de las hendiduras es mediada por DNA
ligasa a la cadena en crecimiento
Se utiliza ATP, se libera pirofosfato y
posteriormente se libera AMPc
Proteínas SSB (procariotas) / Proteínas RPA (eucariotas)
 Impiden que la hebra forme superestructuras, para ello se unen a ambas
hebras
 Son monómeros de proteínas que se unen a la cadena sencilla de DNA
 Posee dos dominios, uno A y uno B. La unión cooperativa de la proteína
estira una región de la cadena.
Helicasa provoca la ruptura de los enlaces de H+ del DNA
Topoisomerasa Relaja el superenrrollamiento cuando se separan las dos
cadenas
Topoisomerasa I une los grupos –OH con los grupos fosfato. Forma los enlaces
fosfo-tirosina
Los dos extremos de la doble hélice del DNA pueden girar con respecto uno al
otro, disipando la tensión acumulada.

26. Los orígenes son metilados completamente, lo que los hace competentes para su
iniciación

27. INDICE MITÓTICO
En un tejido en crecimiento o en un cultivo celular, las células proliferantes no son
sincrónicas, no se encuentran en la misma fase. Si miramos al microscopio óptico
observamos que hay células en todos los estadios posibles del ciclo celular.
Una primera aproximación de la medida del ciclo celular puede hacerse contando
un determinado número de células (por ejemplo 1000) y viendo cuantas de ellas
están en mitosis.
Esto es lo que se denomina índice mitótico: el número de células en mitosis dividido
por el número total de células contadas.
De igual forma se puede estimar cada uno de los índices de fase, si contamos por
ejemplo 100 células en mitosis, los cuatro índices de fase (profase, metafase,
anafase y telofase) se calcularían como el número de células en esa fase dividido
por el total de células en mitosis contadas (en este caso 100)
El cálculo de los índices mitótico y de cada una de las fases, no nos da una medida
del ciclo de división celular, sino simplemente una relación entre lo que duran cada
una de las fases.
MUTACIONES
Las causas de la variabilidad genética son:
 Mutaciones. (fuente primaria)
 Recombinación. (fuente secundaria)
Mutación:
Es cualquier cambio heredable en el material hereditario que no puede explicarse
mediante segregación o recombinación

28. Tipos de mutaciones