Biotecnología II

PROFESORADO EN BIOLOGÍA PARA LA
EDUCACIÓN SECUNDARIA
INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACIÓN PROFESIONAL “LA
MERCED” N° 8.155
MATERIA:
PROFESORA: DANIELA BARRAZA
AÑO: 2013

UNIDAD II
f) Transposición, transducción y transformación
genética.
b) El ADN: estructura y replicación.
c) Síntesis y procesamiento del ARN.
d) Síntesis de Proteínas.
e) Plásmidos y su clasificación.
a) Generalidades sobre genes y expresión génica.

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA
Gen: es un segmento de
ADN que codifica una
proteína (vía ARNm), un
ARNt o un ARNr.

GENÉTICA DE PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS
 En procariotas el genoma esta representado por una única molécula circular de
ADN covalentemente cerrada.

 En eucariotas el genoma esta constituidos por varias piezas lineales de ADN
presente en cromosomas.

ESTRUCTURA DEL ADN
 La información genética para todos los procesos celulares se guarda en
el ADN en forma de secuencia de bases de cadena polinucleotídica.
 La estructura de los nucleótidos consta de una base nitrogenada, un azúcar
desoxirribosa y un grupo fosfato.
 Se trata de una doble hélice de cadenas antiparalelas.
 En esta doble hélice el ADN forma dos surcos, el mayor y el menor.

 Las bases se unen a través de enlace puente hidrogeno según su
complementariedad.

EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA
ESTRUCTURA DEL ADN

SUPERENROLLAMIENTO DEL ADN
 Superenrollamiento positivo, gira en el sentido al que gira la doble hélice.
 Superenrollamiento negativo, gira en el sentido opuesto al que gira la doble
hélice.

SUPERENROLLAMIENTO DEL ADN EN
PROCARIOTAS

SUPERENROLLAMIENTO DEL ADN EN
PROCARIOTAS
 La topoisomerasa II “ADN girasa”, introduce superenrollamiento negativo en el
cromosoma procariótico.
2. Una parte del
circulo se
pliega sobre la
otra
1. Circulo relajado 3. Contacto
entre las dos
regiones de la
hélice.
4. Después de
la acción de la
girasa se
introdujo la
torción
5. ADN
superenrollado
 La topoisomerasa I, tiene la capacidad de eliminar el superenrollamiento.

SUPERENRROLLAMIENTO DEL ADN EN
EUCARIOTAS

ELEMENTOS GENÉTICOS
• CROMOSOMÍCOS
• NO CROMOSOMÍCOS
PLÁSMIDOS
MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS
GÉNOMA VIRICO
ELEMENTO TRANSPONIBLE

ELEMENTOS GENÉTICOS
ELEMENTO DESCRIPCIÓN
PROCARIOTAS
Cromosomas Molécula de ADN bicatenario muy larga, generalmente circular
Plásmido Molécula de ADN bicatenario, extracromosómico, relativamente corto y
generalmente circular
Genoma Vírico Molécula de ADN o ARN de cadena doble o sencilla
Elemento transponible Molécula de ADN bicatenario que se encuentra siempre dentro de otra
molécula de ADN
EUCARIOTAS
Cromosomas Molécula de ADN bicatenario lineal, extremadamente larga
*Plásmido Molécula de ADN bicatenario, extracromosómico, relativamente corto y
generalmente circular
Genoma vírico Molécula de ADN o ARN de cadena doble o sencilla
Mitocondria o Cloroplasto Moléculas de ADN generalmente circulares de longitud intermedia
Elemento transponible Molécula de ADN bicatenario que se encuentra siempre dentro de otra
molécula de ADN

REPLICACIÓN DEL ADN
CARACTERÍSTICAS
 SEMICONSERVATIVA: tras la replicación en la hebra replicada, habrá una
hebra antigua y otra de nueva síntesis
 INICIACIÓN PROCARIOTAS
EUCARIOTAS
Punto de origen único
Múltiples orígenes de
replicación
 COMPLETA: se replica todo el ADN
 LIGADA AL CICLO CELULAR: normalmente se replica cuando se tiene que dividir
 BIDIRECCIONAL: se replica en dirección 5’-3’ en ambas hebras antiparalelas

ADN LIGASA une los fragmentos.
 Desenrollantes: abren la doble hélice y separan ambas cadenas de nucleótidos
formando la burbuja de replicación.
HELICASA rompe los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias
de ambas cadenas de nucleótidos y abre la doble hélice como una cremallera.
TOPOISOMERASA elimina las tensiones producidas por el desenrollamiento
del ADN.
Las proteínas SSB, que no son enzimas, estabilizan las cadenas sencillas de
ADN.
Enzimas que intervienen en la síntesis de las nuevas cadenas de ADN:
PRIMASA es una ARN polimerasa que fabrica el ARN cebador o "primer“.
ADN POLIMERASA III sintetiza nuevos fragmentos de ADN.
ADN POLIMERASA I elimina el ARN cebador y rellena el hueco con ADN.

REPARACIÓN DE LOS ERRORES EN LA
REPLICACIÓN DEL ADN
 Actividad correctora de la ADN polimerasa III por medio de la
actividad exonucleasa 3’-5’
Una base introducida erróneamente en el extremo causa la parada momentánea
de la polimerasa
Esta es la señal de la actividad correctora que elimina la base incorrecta,
incorporando a continuación la base correcta
 Enzimas de CORRECCIÓN POSTREPLICATIVA, tras la replicación revisan si los
nucleótidos de las nuevas cadenas de ADN son los correctos, si detectan alguno
incorrecto lo eliminan y lo sustituyen por el nucleótido adecuado.

ARN
 TIPOS: ARN mensajero (ARNm), ARN de
transferencia (ARNt)y ARN ribosómico (ARNr).
 ARN posee azúcar ribosa, en lugar de
timina posee uracilo como base
complementaria de adenina.
 Excepto en ciertos virus , el ARN no es de
doble cadena.

GENERALIDADES DE LA TRANSCRIPCIÓN
 Es un proceso CONSERVATIVO, el ADN utilizado va a permanecer intacto y se
selecciona la parte de información genética que se transcribe.
 Es un proceso SELECTIVO, se selecciona la parte de información genética que se
transcribe (gen y cadena de ADN con información).
 Es un proceso independiente del ciclo celular.
 Es un proceso UNIDIRECCIONAL, 5’-3’.
 Es un proceso sin posibilidad de corrección de ERRORES.
 Es un proceso realizado por las ARN polimerasas.

ARN POLIMERASAS
PROCARIOTAS
Sintetiza todos los tipos de ARN
HOLOENZIMA, conformada por las subunidades β, β’, α y σ
La subunidad σ tiene la capacidad de reconocer los puntos
de inicio.
EUCARIOTAS
Posee varias ARN polimerasas especializadas en la síntesis de
diferentes tipos de ARN
ARN polimerasa I, transcribe genes que codifican ARNr
ARN polimerasa II, transcribe genes que codifican ARNm
ARN polimerasa I, transcribe genes que codifican ARNt y
el ARN r5s

TERMINACIÓN DE LA TRANCRIPCIÓN

PROCESAMIENTO DEL ARNm
 Interviene un complejo de varias ribonucleoproteínas (ribozimas, llamado
partícula procesadora

PROCESAMIENTO DEL ARNm
 En eucariotas, se producen otras dos etapas de procesamiento únicas.
 Capping, se produce antes que se complete la transcripción, y consiste en la
adición de una guanina metilada al fosfato del extremo 5’.
 En el extremo 3’ del pre ARNm se adiciona una cola de poliA, proceso
denominado poliadenilación y ocurre junto con la terminción.

ACTIVACIÓN DE AMINOÁCIDOS
Aminoácido + ATP Aminoacil-AMP + P-P
Aminoacil + ARNt Aminoacil-ARNt + AMP

TERMINACIÓN
 Ocurre cuando llega a un codón que
no especifica para ningún AA-ARNt
(codón de parada).
 Ningún ARNt se une a un codón de
parada, en su lugar, unas proteínas llamadas
factores de liberación leen la señal
terminadora de la cadena y cortan el
polipéptido, separándolo del ARNt
terminal, liberando así la proteína
completa.

TECNICAS DE GENÉTICA BACTERIANA IN VIVO
 Son procesos naturales por los que se intercambia material genético.
 Aunque es común entre las bacterias, tradicionalmente se ha supuesto
un evento extraordinario entre bacterias y eucariotas multicelulares.
 La transferencia horizontal o lateral de genes es el movimiento de
genes entre individuos de diferentes especies en una misma generación.
 La transferencia horizontal de genes
empieza a considerarse un catalizador
evolutivo de primera magnitud.

TRANSFORMACIÓN, implica ADN donador en estado libre
en el ambiente.
TRANSDUCCIÓN, la transferencia del ADN donador esta
mediada por un virus.
CONJUGACIÓN, la transferencia implica un contacto
célula-célula y la presencia de un plásmido conjugativo en la
célula donadora.

TRANSFORMACIÓN GENÉTICA
 Es un proceso por el que el ADN libre se incorpora en una célula receptora
y lleva a cabo un cambio genético.
 COMPETENCIA, una célula es competente cuando es capaz de tomar una
molécula de ADN y ser transformada (solo algunas cepas son competentes).
 En la naturaleza la competencia esta regulada y hay proteínas especiales
que juegan un papel en el transporte y procesamiento.
 Es un estado que puede durar horas o minutos según la cepa a lo largo del
ciclo celular.

PROTEINAS IMPLICADAS EN LA COMPETENCIA
Proteína de membrana de unión del
ADN
Autolisina de la pared celular.
Varias nucleasas.
 Las células producen y excretan un pequeño peptido durante el
crecimiento y llegan a se competentes a altas concentraciones de este
peptido.

INCORPORACIÓN DE ADN TRANSFORMANTE
1. El ADN transformante se une a la superficie celular por una
proteína de unión al ADN.
2. Tras ser captado por la célula solo una de las cadenas del ADN
bicatenario ingresará a la célula, mientras que la otra será
degradada por una nucleasa.
3. La cadena sencilla dentro de la célula se une a proteínas
especificas que evitan el ataque de nucleasas impidiendo así su
degradación.
4. La cadena sencilla se incorpora al cromosoma a través de
recombinación con regiones homologas del cromosoma bacteriano,
proceso mediado por la proteína RecA.

 Durante un proceso de transformación la célula puede captar
ADN.
 TRANSFECCIÓN, proceso de transformación en el que la célula
puede captar ADN extraído de un virus bacteriano.
 La competencia puede ser inducida artificialmente en bacterias,
mediante un tratamiento frio a elevadas concentraciones de
Calcio.
 ELECTROPORACIÓN, es una técnica en la que las células se
exponen a campos eléctricos pulsados para abrir pequeños poros
en sus membranas, permitiendo así que se dé una
transformación célula-célula.

CICLO DE INFECCIÓN DE UN FAGO

TRANSDUCCIÓN
 El ADN se transfiere de una célula a otra mediante un virus
(fago).
 No todas las bacterias son
transducibles y no todos
los fagos son capaces de
transducir.

TRANSDUCCIÓN GENERALIZADA
 El ADN del huésped (que puede proceder de cualquier parte del
genoma), pasa a formar parte del ADN de la partícula madura
del virus en lugar del genoma del virus.
 PARTICULA DEFECTIVA, se denomina así a las partículas
transductantes ya que no contienen ADN vírico, por lo tanto no
pueden iniciar una infección viral normal.
 PARTICULA TRANDUCTORA: se forma durante una infección
lítica, en donde las enzimas responsables del empaquetamiento
del ADN vírico en el bacteriófago, introducen ADN del
hospedador de forma accidental.
 VIRIONES: es la forma infectiva de un virus; consta de una
molécula de material genético protegido por una cápsula
proteica que lo envuelve .

CONJUGACIÓN
 Es un proceso replicativo, en el que ambas células terminará con
copias del plásmido.
 Es una función codificada por algunos plásmidos denominados
CONJUGATIVOS.

PLÁSMIDOS
 Molécula de ADN bicatenario y circular de tamaño menor a una
veinteava parte del cromosoma, que carece de una forma
extracelular.
 Su replicación esta controlada por la célula.

PLÁSMIDOS
 NUMERO DE COPIAS, el plásmido puede encontrarse en la
célula en bajo numero de copias o un alto numero de copias.
 COMPATIBILIDAD, los plásmidos pueden ser compatibles
entre si y coexistir en una misma célula; o ser incompatibles
por lo tanto no pueden estar presentes en la misma célula.
 EPISOMAS, son plásmidos con capacidad de integrarse en el
cromosoma y bajo tales condiciones su replicación esta bajo el
control del cromosoma.
 FUNCIONES FISIOLOGICAS, RESISTENCIA,
VIRULENCIA.

TRANSPOSICIÓN
 Proceso por el que un gen se mueve de un sitio a otro.
 Acontecimiento poco frecuente en los organismos vivos.
 No todos los genes tienen la capacidad de transponerse, esto
depende de la presencia de elementos genéticos especiales llamados
elementos transponibles.
TRANSPOSONES
SECUENCIAS DE INSERCIÓN (IS)

CARACTERISTICAS DE LOS
ELEMENTOS TRANSPONIBLES
 Llevan genes que codifican para una TRANSPOSASA.
 Repeticiones terminales invertidas en los extremos de su ADN.

SECUENCIAS DE INSEERCIÓN (IS)
 Son el tipo mas simple de elemento transponible y no llevan otra
información genética que la requerida para desplazarse a nuevos
lugares.
 Son segmentos cortos de ADN de unos 1000 nucleótidos de
longitud que pueden insertarse en sitios específicos del
genoma.
 Se encuentran tanto en el cromosoma como en el ADN
plasmídico, así como en bacteriofagos.
 Estos elementos se encuentran dispersos en el cromosoma y su
frecuencia o numero de repeticiones varia entre cepas.
 Se designan con un numero o con designaciones relacionadas
con el organismo en el que fueron identificados por primera vez.

TRANSPOSÓN
 Son mas largos que las IS y llevan genes que en algunos casos
confieren propiedades importantes al organismo que los lleva ,
por ejemplo resistencia a drogas.
 TRANSPOSONES CONJUGATIVOS, tienen genes que les
permiten transferirse de una célula a otra además de moverse de
un sitio a otro del genoma bacteriano.
 TRANPOSONES COMPUESTOS, son estructuras que contienen
un gen dentro de dos IS idénticas.

MECANISMO DE TRANSPOSICIÓN
 Repeticiones invertidas que se encuentran en los extremos.
 Transposasa que reconoce, corta y eventualmente liga el ADN
durante la transposición.

 MUTAGÉNESIS CON ELEMENTOS TRANSPONIBLES, ocurre
cuando el sitio de inserción de un elemento transponible esta
dentro de un gen, por lo que la inserción del tranposón dará la
perdida de la continuidad lineal del gen, originando una
mutación. .
 INTEGRONES, son elementos genéticos que pueden capturar y
expresar genes de otras fuentes.
Posee una enzima integrasa que puede hacer ingresar
casetes génicos.
Los casetes génicos pueden expresarse debido a la
presencia de un promotor en el integron.

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