Este documento describe los conceptos fundamentales de la herencia genética, incluyendo que el ADN es el material genético, la estructura de doble hélice del ADN propuesta por Watson y Crick, y los mecanismos de replicación del ADN. Explica cómo la información genética está codificada en la secuencia de nucleótidos del ADN y cómo el ADN se replica de manera semiconservativa a través de la enzima ADN polimerasa. También resume brevemente cómo la PCR utiliza la ADN polimerasa para multiplicar segmentos específ

1. Universidad Técnica Particular de
Loja
Las bases químicas de la herencia:
El ADN y su replicación
Bq. Paola Dalgo
26-27 Noviembre-2014

2. Temática
La química de la herencia
El material genético: ¿ ADN o proteína?
La estructura de ADN: Un polímero de nucleótidos
¿Cómo está contenida la información en la molécula de
ADN?
Modelo de Watson y Crick
Mecanismos de replicación
La ADN polimerasa como herramienta de
multiplicación: PCR

4. La química de la Herencia
El material genético: ¿ADN o proteínas?
• El ADN fue aislado por primera vez en 1869: Friedrich Miescher,
“nucleína” / ácido nucleico / acido desoxirribonucleico ADN
• Kossel, concluyó que los ácidos nucleicos tenía azucar, pero no
supo precisar cuál.
• El cromosoma eucarionte contenía ADN y proteínas en cantidades
aproximadamente iguales
Proteínas ADN
Más complejas
Polímeros de
aminoácidos
20 tipos diferentes
Polímero de 4 tipos de
nucleótidos

5. La química de la Herencia
Pistas de ADN
Experimento de Griffith
Algo se
había
transmitido
El fenómeno se llamo
transformación y el
agente transmitido:
factor transformador

6. La química de la Herencia
Reivindicación del ADN
Experimento de Alfred Hershey y Martha
Chase
Bacteriófagos
Max Delbruck-Salvador Luria
• Fácil de mantener en
el laboratorio
• Célula estallaba y
liberaba un centena de
virus
• La información
genética viral que
dirige la síntesis de
nuevos virus dentro de
la célula bacteriana
debía estar en
proteínas o en el ADN

7. La química de la Herencia
La estructura de ADN: Un polímero de nucleótidos

8. La química de la Herencia
¿Cómo está contenida la información en
la molécula de ADN?
¿De qué manera está codificada la información en el ADN?:
Develada por Watson y Crick
Llevar una gran cantidad de
información genética de
célula madre a célula hija y de
generación en generación
Producir una copia de sí
mismo previo a cada división
celular con gran precisión
Ser químicamente estable
Ser capaz de cambiar o
mutar, los errores de copia
también deben ser
transmitidos , sin esa
capacidad no habría variación
genética a lo largo de la vida.

9. El modelo de Watson y Crick
• La molécua de ADN era muy
grande, larga y delgada y estaba
compuesta por nucleótidos que
contenían las bases nitrogenadas:
adenina, guanina,timina, citosina.
• Los nucleótidos estaban
esamblados en unidades repetidas
de cuatro nucleótidos.
• La molécula de ADN podía tener
forma de hélice
• Fotografía de ADN por difracción de
rayos x (Rosalin Franklin)
• Los datos de Chargaff (A=T, C=G)
Doble hélice

10. Los nucleótidos podían acoplarse
en cualquier orden .
Miles de nucleótidos
Cada grupo fosfato está unido a
una azúcar en la posición 5´ y al
otro en la posición 3´
Las purinas y pirimidinas no pueden
aparearse entre sí.
A – T formando dos puentes de hidrógeno
G – C formando tres puentes de hidrógeno
Orden y secuencia
Dirección
Complementarieda
d

11. Estabilidad
• Los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas
• La interacción con moléculas de agua en los surcos del ADN
• La atracción hidrófoba entre las bases de los nucleótidos de una
misma cadena, conocida como interacción por apilamiento.
Antiparalelismo y
Complementariedad de bases

12. La química de la Herencia
Evidencia Adicional
Alfred Mirky, demostró que todas las células
somáticas de una especie dada contienen
cantidades aproximadamente iguales de ADN y
que los gametos contienen precisamente la mitad
de ADN que las células somáticas.
Erwin Chargaff, halló que las
proporciones de las cuatro bases
nitrogenadas en una misma
especie son constantes, pero
varía de especie a especie
ADN

14. El mecanismo de replicación del
ADN
Una propiedad esencial del material
genético es su capacidad para hacer
copias exactas de sí mismo.
Watson y Crick propusieron una REPLICACIÓN
SEMICOSERVATIVA,
¿Satisfacía el
modelo de
Watson y Crick?

15. La replicación es un proceso que ocurre sólo una vez e
cada generación celular, en las eucariontes en la fase S.
La iniciación
Origen de replicación, requiere de proteínas iniciadoras y diferentes
enzimas
Secuencia de inicio, cebador o primer, que permita que la ADN
polimerasa prolongue la cadena
Enzimas y otras proteínas de la replicación
Las helicasas
Rompen los puentes de H que
unen as bases complementarias,
abren las hélices en el origen de
replicación.

16. Topoisomerasas Rompen y reconectan las
cadenas de la hélice,
permitiendo que giren y
se alivie la tensión
causada por la apertura
de la hélice durante la
duplicación.
Las proteínas de unión a la
cadena simple
Se unen a la cadena de la
doble hélices una vez
separadas evitando que se
desestabilicen
La RNA primasa Sintetiza el cebador de ARN
La ADN polimerasa III Sintetiza la nueva cadena
complementaria de ADN
La ADN polimerasa I Coloca nucleótidos e ADN
donde había nucleótidos de
ARN luego de que el
cebador es degradado.
La ADN ligasa Une todos los fragmentos

18. La replicación avanza en forma bidireccional, a través de
una estructura que se conoce como horquilla de replicación
Dirección de la replicación

19. Cuando se analizaron las primeras ADN
polimerasas se comprobó que las nuevas
cadenas se sintetizaban solamente en dirección
5’- 3’.
Reiji Okasaki , encontró que la cadena 3’-5’ se
sintetizaba de manera discontinua, como una
serie de fragmentos, cada uno de los cuales es
sintetizado en dirección 5’-3’.
La síntesis de los fragmentos que forman la
cadena rezagada, se los conoce como
fragmentos de Okasaki que requieren múltiples
cebadores.

20. Tanto en procariontes como en eucariontes, la
replicación tiene tres propiedades importantes:
• Es semiconservativa
• Comienza en uno o varios sitios específicos
• Es bidireccional

21. Telómeros y Telomerasas
Los cromosomas de las célula
eucariontes contienen en sus
extremos una secuencia fija y
repetida de nucleótidos
denominada telómero (TTAGGG)
que se repite alrededor de 2.500
veces
Surge un problema ya que en los
extremos del cromosoma, el
cebador no puede ser sustituido
por ADN , por tal razón en cada
ciclo de replicación los extremos
de los cromosomas se acortan

22. Corrección de errores
Es necesario que la información se conserve .
Muchos cambios son transitorios ya que son reparados.
La ADN polimerasa se equivoca en 1 de cada 105 nucleótidos que
sintetiza
Reparación coduplicativa , por exonucleasa de restricción 3’-5’
Reparación por escisión
Mecanismo de salvataje

23. La ADN polimerasa como herramienta de multiplicación:
PCR
PCR: Reacción en cadena de la
polimerasa