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Evolucion
El documento aborda la estructura del ADN y sus componentes básicos, los nucleótidos, así como el modelo de doble hélice propuesto por Watson y Crick en 1953. También se discuten los procesos de replicación, transcripción y traducción, explicando cómo se codifican las proteínas a partir de la secuencia de nucleótidos en el ADN. Se menciona la importancia de las polimerasas y las diferencias entre la regulación genética en procariotas y eucariotas.
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Evolucion
- 1. Prof. Fabián OrtizLic. Químico - U.D. INSTITUCION EDUCATIVA CIUDAD DE ASIS AREA DE : CIENCIAS NATURALES BIOLOGIA
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- 3. Compuesto de 4moléculas básicas: nucleótidos Idénticas excepto en la base nitrogenada Cada nucleótido: grupo fosfato, azúcar desoxiribosa, 1 de 4 bases Bases: Adenina, Guanina, Citosina, Timina
- 4. Adenina y Guanina:Purinas Citosina y Timina: Pirimidinas
- 5. Watson y Crickla descifraron en 1953 Basados en hallazgos de otras personas: Cristalografía de rayos X de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins Datos de Chargaff %A = %T and %G = %C % Purina = % Pirimidina (A + G = C + T) antes de conocer estructura de doble hélice En humanos: A = 30.9% C = 19.8% T = 29.4% G = 19.9%
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- 7. Clave: poner azúcary grupo fosfato en cadena lateral y las bases nitrogenadas hacia adentro Bases complementarias A-T G-C Sólo unión purina-pirimidina podía explicar diámetro observado con rayos X Enlace de Hidrógeno
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- 10. Premio Nobel 1962:Watson, Crick y Wilkins Libro: „La doble hélice“ de James Watson Rosalind Franklin James Watson y Francis Crick Maurice Wilkins
- 11. Artículo en Nature:“ No ha escapado a nuestra atención que el emparejamiento específico que hemos postulado sugiere de inmediato la posibilidad de un mecanismo de copia para el material genético “
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- 13. ADN polimerasa nopuede iniciar síntesis de novo Necesita imprimador de ADN o ARN (sintetizado por primasa) Síntesis de nueva cadena: 5‘-3‘
- 14. Se agregan dNTPsal extremo 3’ de la cadena. 5’ 5’ 3’ 3’ OH PP Choice of dNTPs: G-C ; A-T 5’ a 3’ 5’PPP 3’OH
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- 17. Replicación de ADNinicia en orígenes de replicación en procariotas y eucariotas Eucariotas hay múltiples orígenes: unos 30 000 en el genoma humano Cada origen genera dos horquillas de replicación (que se mueven en direcciones opuestas)
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- 19. Algunas polimerasas (notodas) corrigen errores Cuando se detecta error en ADN recién sintetizado la polimerasa se devuelve un pb en dirección 3‘-5‘ La actividad exonucleasa de la enzima permite eliminar la base incorrecta Seguidamente la polimerasa reinserta la base correcta
- 20. 5 en procariotasPor lo menos 15 en eucariotas
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- 22. Enzyme (I) relative activity 80% (III) (II) 10-15% 2-15% Location function Nuclear priming of both strands Nuclear elongation of both strands Nuclear repair & replication Nuclear repair Mitochondrial replication 3’-5’ exonuc. No Yes Yes No Yes PRIMASE REPLICASE
- 23. Proofreading reduce drásticamentela cantidad de errores en la replicación Enzyme Synthetic domain Proofreading domain Error rate - proof. + proof. DNA pol I aa 200-600 N-terminal 10 -5 5 x10 -7 DNA pol III subunit subunit 7 x10 -6 5 x10 -9 T4 DNA pol C-terminal N-terminal 5 x10 -5 10 -7 Rev. transcrip. none 10 -5
- 24. En cuanto sedeterminó la estructura del ADN fue aparente que la estructura de las proteínas debe estar codificada en la secuencia de nucleótidos del ADN 20 aminoácidos codificados por los codones compuestos por combinaciones de 4 nucleótidos Posibilidades: Codón de 1 nucleótido: 4 posibles aminoácidos Codón de 2 nucleótidos: 16 posibles aminoácidos Codón de 3 nucleótidos: 64 posibles aminoácidos
- 25. El codón debetener por lo menos 3 nucleótidos En 1961 Francis Crick, Sidney Brenner y colaboradores demostraron experimentalmente que los codones consisten de tres nucleótidos Exceso de codones en relación con el número de aminoácidos El código es degenerado (redundante) : algunos aminoácidos están especificados por más de un codón Ej: AT T ATG Metionina AT C AT A Isoleucina
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- 27. Transferencia de informacióny codificación son prácticamente iguales en todos los organismos Excepción: ADN mitocondrial Algunos protozoarios El aparato de traducción es el mismo en un amplio rango de organismos (facilita técnicas de ADN recombinante)
- 28. Secuencia de proteínava dirección amino-carboxilo
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- 30. Simple banda 3de las bases son las mismas En lugar de timina, tiene uracilo Azúcar es ribosa ARNm, ARNt, ARNr
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- 33. Secuencia templete deADN va de 3’ a 5’ ARNm es complementario a secuencia templete Secuencia ARNm determina los aa (código genético) Secuencia ARNm corresponde a la secuencia no-templete Por convención se reporta en la literatura la secuencia no-templete de ADN (5’ a 3’) por ser la que corresponde al ARNm y por lo tanto a los aa
- 34. 3‘ TAC TTG GAC TTG GCC GAA CTG 5‘ ADN AUG AAC CUG AAC CGG CUU GAC ARNm Proteína Met Asp Leu Asn Arg Leu Asp Inserción AUG AA G CCU GAA CCG GCU UGA ARNm Proteína Met Lys Pro Glu Pro Ala Stop
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- 38. Procariotas Eucariotas Genesagrupados en operones Genes no agrupados en operones ARNm pueden ser policistrónicos ARNm monocistrónicos Transcripción y traducción están Transcripción y traducción no acopladas acopladas
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- 42. Sitio en queARN polimerasa inicia la transcripción: +1 Corriente abajo: hacia 3‘ (basado en ARN o ADN no templete) Corriente arriba: hacia 5‘ Corriente abajo del sitio de inicio: signo positivo Corriente arriba del sitio de inicio: signo negativo
- 43. Procariotas: s ólo una Eucariotas tienen 3: I, II y III Tipo II transcribe genes nucleares que codifican para prote í nas Tipo I transcribe ARNr Tipo III para ARNt
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- 46. Elementos basales: secuenciacorta de pirimidinas (iniciador) y la caja TATA, posici ó n alrededor de – 25. Elementos de control corriente arriba entre – 50 y – 200. Incluyen caja CAAT y caja GC. Todos genes requieren por lo menos uno, pero no hay patr ó n com ú n
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- 49. UUUU Después desecuencia de ARN autocomplementaria que forma horquilla
- 50. -Factores de “capping” Factores de “splicing” (no todas las enzimas pero inician proceso) Factores de poliadenilación
- 51. Factores de especificidadalteran especificidad de ARN polimerasa por un promotor Represores se unen a secuencias no codificantes en el ADN, impidiendo el progreso de la ARN polimerasa a lo largo del gen Activadores aumentan interacción entre ARN polimerasa y el promotor, facilitando expresión del gen. En procariotas, represores y activadores se unen a regiones llamadas operadores usualmente ubicados cerca del promotor
- 52. En eucariotas, regulaciónde la transcripción es por interacciones entre FT. Permite diff espaciales y temporales en expresión. Eucariotas usan también enhancers: regiones de ADN que hacen un loop de vuelta al promotor.
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- 54. Genes eucariotas presentaninterrupciones Interrupciones: Intrones Segmentos que llegan a ser parte del ARNm (casi siempre codificantes): Exones
- 55. El transcrito primarioes procesado por splicing Elimina los intrones y une los exones Ejempo: Gen de la distrofina tiene 74 intrones ARNm
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- 58. Existen exones nocodificantes (no traducidos). Error pensar que exon siempre es codificante Regiones no traducidas (5’, 3’, exones nc) son importantes para traducción eficiente Existen ARN completos nc
- 59. Desarrollado por Gilberten Exones corresponden a dominios proteicos Sistema modular
- 60. A partir delmismo transcrito inicial se obtienen diferentes ARNm 60% de genes humanos con splicing alternativo Explica bajo n ú mero de genes Consecuencias b ú squeda de mutaciones
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- 69. ARNm : 5’-C G C -3’
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- 71. Bacterias: 30-40 ARNt con diff anticodones Plantas y animales: 50 ARNt diff Pero hay 61 codones que codifican aa
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- 75. Polipéptido se liberaARNt se separa Factor de liberación se une a sitio A Produce disociación de subunidades del ribosoma
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- 78. Reconocimiento AUG iniciadorgracias a secuencia de Kozak
- 79. Gen: la secuenciacompleta de ácidos nucleicos necearia para la síntesis de un producto génico funcional (proteína o ARN) Incluye todas las secuencias requeridas para la síntesis de un transcrito
Notas del editor
- #42 Figure 6-21. Summary of the steps leading from gene to protein in eucaryotes and bacteria. The final level of a protein in the cell depends on the efficiency of each step and on the rates of degradation of the RNA and protein molecules. (A) In eucaryotic cells the RNA molecule produced by transcription alone (sometimes referred to as the primary transcript) would contain both coding (exon) and noncoding (intron) sequences. Before it can be translated into protein, the two ends of the RNA are modified, the introns are removed by an enzymatically catalyzed RNA splicing reaction, and the resulting mRNA is transported from the nucleus to the cytoplasm. Although these steps are depicted as occurring one at a time, in a sequence, in reality they are coupled and different steps can occur simultaneously. For example, the RNA cap is added and splicing typically begins before transcription has been completed. Because of this coupling, complete primary RNA transcripts do not typically exist in the cell. (B) In procaryotes the production of mRNA molecules is much simpler. The 5 end of an mRNA molecule is produced by the initiation of transcription by RNA polymerase, and the 3 end is produced by the termination of transcription. Since procaryotic cells lack a nucleus, transcription and translation take place in a common compartment. In fact, translation of a bacterial mRNA often begins before its synthesis has been completed . 真核生物やバクテリアの遺伝子から蛋白への過程の要約 細胞内の蛋白の最終的なレベルは各段階の効率と RNA や蛋白の分解割合に依存している。 (A) 真核細胞では転写のみで作られる RNA 分子は（時に、 primary RNA, （第一次 RNA ）とよばれる )coding （アミノ酸になるコード (exon 、エクソン ) と noncoding （アミノ酸のコードをもたない (intron, イントロン ) の配列を含んでいる。蛋白に翻訳（ translation) される前はこの RNA の両端は修飾され、イントロンは酵素的に触媒された RNA-splicing( 切断）反応により除去される。結果として出来た RNA は核から細胞質へ移動する。これらの段階は連なって一時に一つ起きるように描かれているが、実際はそれらは組み合わされ異なる段階が同時的に起きることができる。
- #45 Figure 8-42. The common origin of bacterial and eucaryotic RNA polymerases. Amino acid sequence similarities between the b' subunit of E. coli RNA polymerase and the largest subunit of eucaryotic RNA polymerase II are among the comparisons that reveal a common evolutionary origin for the bacterial and eucaryotic enzymes. The b' subunit is thought to bind to DNA. The regions of the sequence shown as green bars are more than 70% identical between yeast and Drosophila and more than 40% identical between Drosophila and E. coli . A uniquely eucaryotic sequence (of seven amino acid residues) is repeated 26 times at the carboxyl terminus of the yeast subunit and more than 40 times in the Drosophila subunit (indicated here by green circles ); these repeats are phosphorylated as part of the process that starts an RNA chain in eucaryotes (see Figure9-30 ). (After A.L. Greenleaf et al., in RNA Polymerase and the Regulation of Transcription [W.S. Reznikoff et al., eds.], pp. 459-464. New York: Elsevier, 1987.)
- #50 Figure 6-4. Start and stop signals for RNA synthesis by a bacterial RNA polymerase. Here, the lower strand of DNA is the template strand, whereas the upper strand corresponds in sequence to the RNA that is made (note the substitution of U in RNA for T in DNA). (A) The polymerase begins transcribing at the start site. Two short sequences ( shaded red ), about -35 and -10 nucleotides from the start, determine where the polymerase binds; close relatives of these two hexanucleotide sequences, properly spaced from each other, specify the promoter for most E. coli genes. (B) A stop (termination) signal. The E. coli RNA polymerase stops when it synthesizes a run of U residues ( shaded blue ) from a complementary run of A residues on the template strand, provided that it has just synthesized a self-complementary RNA nucleotide sequence ( shaded green ), which rapidly forms a hairpin helix that is crucial for stopping transcription. The sequence of nucleotides in the self-complementary region can vary widely. Pribnow box:AT-rich region, about 7 bp long, central to prokaryotic promoters at about position –10 from the initiation site. Palindrome sequence: nucleotide sequence that is identical to its complementary strand when each is read in ths same (5-3) chemical direction. aagctt ttcgaa
- #51 Figure 6-23. The "RNA factory" concept for eucaryotic RNA polymerase II. Not only does the polymerase transcribe DNA into RNA, but it also carries pre-mRNA-processing proteins on its tail, which are then transferred to the nascent RNA at the appropriate time. There are many RNA-processing enzymes, and not all travel with the polymerase. For RNA splicing, for example, only a few critical components are carried on the tail; once transferred to an RNA molecule, they serve as a nucleation site for the remaining components. The RNA-processing proteins first bind to the RNA polymerase tail when it is phosphorylated late in the process of transcription initiation (see Figure 6-16 ). Once RNA polymerase II finishes transcribing, it is released from DNA, the phosphates on its tail are removed by soluble phosphatases, and it can reinitiate transcription. Only this dephosphorylated form of RNA polymerase II is competent to start RNA synthesis at a promoter.
- #62 Figure 6-27. Alternative splicing of the a-tropomyosin gene from rat. a-tropomyosin is a coiled-coil protein (see Figure 3-11 ) that regulates contraction in muscle cells. The primary transcript can be spliced in different ways, as indicated in the figure, to produce distinct mRNAs, which then give rise to variant proteins. Some of the splicing patterns are specific for certain types of cells. For example, the a-tropomyosin made in striated muscle is different from that made from the same gene in smooth muscle. The arrowheads in the top part of the figure demark the sites where cleavage and poly-A addition can occur.
- #63 Figure 7-90. Negative and positive control of alternative RNA splicing. (A) Negative control, in which a repressor protein binds to the primary RNA transcript in tissue 2, thereby preventing the splicing machinery from removing an intron sequence. (B) Positive control, in which the splicing machinery is unable to efficiently remove a particular intron sequence without assistance from an activator protein.
- #73 Figure 11.14. The ribosome binding site for bacterial translation. In Escherichia coli , the ribosome binding site has the consensus sequence 5 -AGGAGGU-3 and is located between 3 and 10 nucleotides upstream of the initiation codon. Shine Dalgarno sequence The ribosome binding site upstream of an Escherichia coli gene
- #74 Subunidad pequenna ribosoma y ARNt iniciador para iniciación
- #76 Cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación (en este ejemplo UGA), el polipéptido se escinde del último tRNA y el tRNA se desprende del sitio P. El sitio A es ocupado por un factor de liberación que produce la disociación de las dos subunidades del ribosoma.