Dogma central de la biología molecularMónica L. Giraldo R.2010Diapositivas modificadas de Alberts, Johnson,Lewis, et al Molecular BiologyofthecellFifthedition. Garland Science. 2008.
La información hereditaria determina las características de un organismo completo
El ADN  es la molécula que emplean todas las células para almacenar su información genética:Genomas basados en ADN
Experimento Avery-McLeod-McCartyFactor transformanteInyeccionRaton muereBacterias encapsuladas vivas
Bacterias no encapsuladas vivasRaton vive
calorBacteriasencapsuladas vivasBacteriasencapsuladas muertasRaton vive
Bacteria virulenta muerta por calorBacterias no encapsuladas vivasMezcla de bacetriasVirulentes muertas y bacterias no encapsuladas vivasRaton muere
Bacteria no virulenta vivaDNA aislado de bacteria virulenta Muerta por calorTRNSFORMACIONBacterias no virulentasBacterias VirulentasencapsuladasRaton muere
Experimento de la  licuadoraHershey Chase32P35SCubierta no radioactivaCubierta radioactivabacteriófagoDNA no radioactivoDNA radioactivoCelula bacterianainyeccion
Agitaciónen licuadora
SeparaciónporcentrifugaciónNo radioactivoradioactivoradioactivoNo radioactivoEl ADN es el material genético
Patrón de difracción de rayos X del ADN
Uso educativo. Prohibida su ventaReglas de ChargaffEl ADN es la molécula portadora del código genéticoEl código genético es el mismo en todas las especiesLa secuencia de bases del ADN varía entre especiesLa secuencia de bases del ADN es igual en todos los tejidos de una especieLa secuencia de bases del ADN se mantiene estable en un organismoLa el contenido de A es igual al contenido de T y el contenido de C es igual al contenido de G, de forma que A+G=T+C (la suma de las purinas es igual al de las pirimidinas)
Uso educativo. Prohibida su venta
Uso educativo. Prohibida su ventaEl ADN esunahélicedobleComplementariayantiparalela.El contenido de A igual a T y el contenido de C igual a G
En los eucariotes el ADN se encuentra en el núcleo
Configuración de la membrana nuclear
El NPC (complejo de poro nuclear) está constituido por nucleoporinas
Existe un tráfico bidireccional de moléculas entre el núcleo y el citosol
Ran GTPasa y transporte por el complejo de poro nuclear
Ran GTPasa define la direccionalidad del transporte
Los nucleótidos son la unidad constitutiva del ADN
La cadena simple de ADN está constituida por nucleótidos con enlaces fosfodiester
La síntesis de la cadena de ADN se realiza a partir de un molde
El ADN es una hélice de doble cadenaComplementaria y antiparalela
La información genética se copia por REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA del ADN
El dogma central de La biología molecularImplica que la informaciónGenética se TRANSCRIBE desde el ADN a ARN y Se TRADUCE a proteínas
El ADN sirve como molde para la síntesis de ARN
Existe una estrecha relación entre las proteínas y los ácidos nucleicos
El ADN de los eucariotes se empaca en grupos de cromosomas
El cariotipo permiteVisualizar el patrón De bandas de los Cromosomas en mitosis
Información generalEl DNA eucariote se empaca en cromosomas44 cromosomas somáticos 2 cromosomas sexualesUn cromosoma corresponde a DNA lineal y proteínas: cromatinaCada cromosoma es portador de múltiples genesGen es la unidad funcional de la herencia: Es un segmento de DNA que contiene la información para sintetizar una proteína específica o un RNA funcional
La secuencia de nucleótidos en el ADN determina el genoma
Estadísticas del genoma humanoTamaño: 3,2 x 109 pares de nucleótidosNúmero de genes: aproximadamente 25,000Gen más grande: 2,4 x 106 pares de nucleótidosTamaño promedio de los genes: 27,000 pares de nucleótidosMenor número de exones por gen: 1Mayor número de exones por gen: 178Promedio de exones por gen: 10,4Exón más grande: 17,106 pares de nucleótidosTamaño promedio de los exones: 145 pares de nucleótidosNúmero de seudogenes: Más de 20,000DNA en exones: 1,5%DNA en secuencias altamente conservadas: 3,5%DNA en secuencias altamente repetitivas: 50%
Genomas de organismos diferentes están relacionados
Comparación de tamaños de genomas
Los cromosomas tienen diferente formas durante el ciclo de vida de una célula
Cromosoma interfásicoCromosoma mitótico
El AND de un cromosoma lineal requiere varias regiones para la replicación
El ADN tiene secuencias funcionales de nucleótidos para la duplicación de los cromosomasOrigen de replicación: secuencias de ADN donde se inicia la duplicación Centrómero: Secuencia de ADN que permite unir el ADN duplicado Y garantizar su segregación equitativa en las células hijas El kinetocoro es una proteína que une los cromosomas duplicados al huso mitóticoTelómeros: secuencias de ADN en los extremos del cromosoma
Los nucleosomas son la unidad estructural básica del cromosomaCromatina de núcleo interfásicoCromatina experimentalmente descondensada
El ADN está altamente condensando en los cromosomasLos cromosomas eucariotes están formados por cromatinaLa cromatina es ADN asociado a proteínas (Histonas y no histonas)Las histonas se encargan del empaquetamiento inicial del cromosoma: NucleosomaCada nucleosoma está formado por ocho histonas (H2A, H2B, H3, H4) y Una cadena de ADN de 147 pares de nucleótidosEl octámero de histonasforma un centro proteico alrededor del cual se empaqueta el ADNLos nucleosomas están separados entre sí por ≅200 pares de nucleótidosEn el genoma humano hay ≅30 millones de nucleosomas
Formación del Octámero dehistonas
Algunos aminoácidos de las histonas tienen modificaciones covalentes
La modificación de los nucleosomas origina un “CÓDIGO DE HISTONAS”
Código de histonasModificaciones covalentes reversibles de las histonasMono, di, trimetilación de lisinas (metiltransferasas/demetilasas)Acetilación de lisinas (acetiltransferasas/deacetilasas)Combinaciones específicas de las modificaciones marcan cada nucleosomaProteínas lectoras del código de histonas regulan funciones de la cromatinaLa hererocromatinaes cromatina altamente condensadaLa heterocromatina se localiza principalmente en centrómero y telómeros, peroHay heterocromatina dispersa. Generalmente, la heterocromatina implica silenciamiento de genes.La Eucromatina es cromatina menos condensada y corresponde al resto
Organización Estructural Del Nucleosoma
La formación deTetranucleosomasContribuye alEmpaquetamiento deLa cromatina(fibras de 30nm)
Algunas regiones  de la cromatina se descondensan para que los genes se expresen
La cromatina puede moverse a sitios específicos del núcleo para modificar la expresión génica
Cambios en la localización nuclear de la cromatina dependientes de la expresión génica
La cromatina es una estructura dinámica
Los cromosomas mitóticos están formados por cromatina en estado condensado
El ADN replicado se separa para producir cromátides hermanas que se mantienenunidas en el centrómero
Ciclo celularLa única manera de obtener una célula nueva es duplicar una célula que ya existeProliferación de fibroblastos en cultivo
Ciclo celular
Síntesis de ADN10-12hrMitosis (división nuclear)Citokinesis (división celular1hr
Mitosis (Profase)Replicación de cromosomas. Dos copias de cada cromosomaCromátides hermanas asociadas, condensadasEnsamblaje del huso mitótico por fuera del núcleo
Mitosis (Prometafase)Fragmentación de la membrana nuclearAsociación de los cromosomas al kinetocoroMovimiento activo de los cromosomas
Mitosis (Metafase)Alineación de cromosomas en el eje ecuatorial del huso mitóticoDireccionamiento de cromátides hermanas hacia los polos opuestos del kinetocoro
Mitosis (Anafase)Separación de cromátides hermanas Acortamiento de microtúbulos del kinetocoroSe inicia la segregación de los cromosomas
Mitosis (Telofase)Llegada de los dos grupos de cromosomas hermanos a los polosEnsamblaje de una envoltura nuclear en torno a cada grupo de cromosomas hermanosInicia la división del citoplasma a partir del anillo contráctil
Mitosis (citokinesis)División del citoplasma por el anillo contráctil de filamentos actina-miosinaSeparación de las células hijas con núcleo independiente
El ciclo celular tiene fases de control interno y externo
Control delCiclo celular
SMG2G1G06-12 hDNA 2n6-8 hDNA 2n-4n3-4 hDNA 4n1 hDNA 2n x 2Fin mitosisIniciocicloInicioSíntesisDNAIniciomitosisFin SíntesisDNAControlParadivisiónControlIntegridadDNAControlDNANo replicado
Complejo ciclinaCdk de control del ciclo celularCiclina G1/S: activa Cdk al final de G1. Promueve el inicio del ciclo celular.Ciclina S: Estimula la duplicación de los cromosomasCiclina M: estimula la entrada en mitosis desde G2/M
Las Proteína kinasas dependientes de ciclina regulan le ciclo celular
Cromosoma mitótico
La meiosis es una forma de división celular involucrada en la reproducción sexualCélulas somáticas: DiploidesGametos: HaploidesEl ciclo reproductivo finaliza con la formación del zigoto Con potencial para formar un individuo nuevoLa meiosis comienza con un ciclo de duplicación de los cromosomas: Fase S meiosisLuego ocurren dos ciclos de segregación de cromosomas: Meiosis I Segrega cromosomas cromosomas homólogosMeiosis II: Segrega las cromátides hermanas de cada cromosomaEl producto final es la formación de cuatro células haploides
Regulación del ciclo celularMitógenos: estimulan la división celula por inducción de la actividad de G1/S-CdkFactor de crecimiento derivado de plaquetasFactor de crecimiento epidérmicoeritopoyetinaFactor de crecimiento de colonias granulocitos y macrófagosActivación de la vía Ras
Control del ciclo celularFactores de crecimiento: Estimulan el crecimiento celularFactor de crecimineto de nervios
Inhibición del ciclo celular dependiente de densidad
En las células cancerosas se pierde el control de la inhibición del ciclo por contacto
Control del ciclo celularFactores de supervivencia: Suprimen las señales de apoptosis
Deprivación de factores de crecimientoDaño del DNAp53Activación de receptores de muerteSeñales de muerte celularBCL2Activación de proteasasActivación de endocucleasasCambios celularesReorganización del citoesqueletoFagocitosis

Genes y genoma

  • 1.
    Dogma central dela biología molecularMónica L. Giraldo R.2010Diapositivas modificadas de Alberts, Johnson,Lewis, et al Molecular BiologyofthecellFifthedition. Garland Science. 2008.
  • 2.
    La información hereditariadetermina las características de un organismo completo
  • 3.
    El ADN es la molécula que emplean todas las células para almacenar su información genética:Genomas basados en ADN
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
    Bacteria virulenta muertapor calorBacterias no encapsuladas vivasMezcla de bacetriasVirulentes muertas y bacterias no encapsuladas vivasRaton muere
  • 8.
    Bacteria no virulentavivaDNA aislado de bacteria virulenta Muerta por calorTRNSFORMACIONBacterias no virulentasBacterias VirulentasencapsuladasRaton muere
  • 9.
    Experimento de la licuadoraHershey Chase32P35SCubierta no radioactivaCubierta radioactivabacteriófagoDNA no radioactivoDNA radioactivoCelula bacterianainyeccion
  • 10.
  • 11.
  • 12.
    Patrón de difracciónde rayos X del ADN
  • 13.
    Uso educativo. Prohibidasu ventaReglas de ChargaffEl ADN es la molécula portadora del código genéticoEl código genético es el mismo en todas las especiesLa secuencia de bases del ADN varía entre especiesLa secuencia de bases del ADN es igual en todos los tejidos de una especieLa secuencia de bases del ADN se mantiene estable en un organismoLa el contenido de A es igual al contenido de T y el contenido de C es igual al contenido de G, de forma que A+G=T+C (la suma de las purinas es igual al de las pirimidinas)
  • 14.
  • 15.
    Uso educativo. Prohibidasu ventaEl ADN esunahélicedobleComplementariayantiparalela.El contenido de A igual a T y el contenido de C igual a G
  • 16.
    En los eucariotesel ADN se encuentra en el núcleo
  • 20.
    Configuración de lamembrana nuclear
  • 23.
    El NPC (complejode poro nuclear) está constituido por nucleoporinas
  • 25.
    Existe un tráficobidireccional de moléculas entre el núcleo y el citosol
  • 26.
    Ran GTPasa ytransporte por el complejo de poro nuclear
  • 27.
    Ran GTPasa definela direccionalidad del transporte
  • 28.
    Los nucleótidos sonla unidad constitutiva del ADN
  • 29.
    La cadena simplede ADN está constituida por nucleótidos con enlaces fosfodiester
  • 30.
    La síntesis dela cadena de ADN se realiza a partir de un molde
  • 31.
    El ADN esuna hélice de doble cadenaComplementaria y antiparalela
  • 35.
    La información genéticase copia por REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA del ADN
  • 36.
    El dogma centralde La biología molecularImplica que la informaciónGenética se TRANSCRIBE desde el ADN a ARN y Se TRADUCE a proteínas
  • 37.
    El ADN sirvecomo molde para la síntesis de ARN
  • 38.
    Existe una estrecharelación entre las proteínas y los ácidos nucleicos
  • 41.
    El ADN delos eucariotes se empaca en grupos de cromosomas
  • 42.
    El cariotipo permiteVisualizarel patrón De bandas de los Cromosomas en mitosis
  • 43.
    Información generalEl DNAeucariote se empaca en cromosomas44 cromosomas somáticos 2 cromosomas sexualesUn cromosoma corresponde a DNA lineal y proteínas: cromatinaCada cromosoma es portador de múltiples genesGen es la unidad funcional de la herencia: Es un segmento de DNA que contiene la información para sintetizar una proteína específica o un RNA funcional
  • 44.
    La secuencia denucleótidos en el ADN determina el genoma
  • 45.
    Estadísticas del genomahumanoTamaño: 3,2 x 109 pares de nucleótidosNúmero de genes: aproximadamente 25,000Gen más grande: 2,4 x 106 pares de nucleótidosTamaño promedio de los genes: 27,000 pares de nucleótidosMenor número de exones por gen: 1Mayor número de exones por gen: 178Promedio de exones por gen: 10,4Exón más grande: 17,106 pares de nucleótidosTamaño promedio de los exones: 145 pares de nucleótidosNúmero de seudogenes: Más de 20,000DNA en exones: 1,5%DNA en secuencias altamente conservadas: 3,5%DNA en secuencias altamente repetitivas: 50%
  • 47.
    Genomas de organismosdiferentes están relacionados
  • 48.
  • 49.
    Los cromosomas tienendiferente formas durante el ciclo de vida de una célula
  • 50.
  • 51.
    El AND deun cromosoma lineal requiere varias regiones para la replicación
  • 52.
    El ADN tienesecuencias funcionales de nucleótidos para la duplicación de los cromosomasOrigen de replicación: secuencias de ADN donde se inicia la duplicación Centrómero: Secuencia de ADN que permite unir el ADN duplicado Y garantizar su segregación equitativa en las células hijas El kinetocoro es una proteína que une los cromosomas duplicados al huso mitóticoTelómeros: secuencias de ADN en los extremos del cromosoma
  • 53.
    Los nucleosomas sonla unidad estructural básica del cromosomaCromatina de núcleo interfásicoCromatina experimentalmente descondensada
  • 54.
    El ADN estáaltamente condensando en los cromosomasLos cromosomas eucariotes están formados por cromatinaLa cromatina es ADN asociado a proteínas (Histonas y no histonas)Las histonas se encargan del empaquetamiento inicial del cromosoma: NucleosomaCada nucleosoma está formado por ocho histonas (H2A, H2B, H3, H4) y Una cadena de ADN de 147 pares de nucleótidosEl octámero de histonasforma un centro proteico alrededor del cual se empaqueta el ADNLos nucleosomas están separados entre sí por ≅200 pares de nucleótidosEn el genoma humano hay ≅30 millones de nucleosomas
  • 55.
  • 57.
    Algunos aminoácidos delas histonas tienen modificaciones covalentes
  • 58.
    La modificación delos nucleosomas origina un “CÓDIGO DE HISTONAS”
  • 59.
    Código de histonasModificacionescovalentes reversibles de las histonasMono, di, trimetilación de lisinas (metiltransferasas/demetilasas)Acetilación de lisinas (acetiltransferasas/deacetilasas)Combinaciones específicas de las modificaciones marcan cada nucleosomaProteínas lectoras del código de histonas regulan funciones de la cromatinaLa hererocromatinaes cromatina altamente condensadaLa heterocromatina se localiza principalmente en centrómero y telómeros, peroHay heterocromatina dispersa. Generalmente, la heterocromatina implica silenciamiento de genes.La Eucromatina es cromatina menos condensada y corresponde al resto
  • 60.
  • 61.
    La formación deTetranucleosomasContribuyealEmpaquetamiento deLa cromatina(fibras de 30nm)
  • 64.
    Algunas regiones de la cromatina se descondensan para que los genes se expresen
  • 65.
    La cromatina puedemoverse a sitios específicos del núcleo para modificar la expresión génica
  • 66.
    Cambios en lalocalización nuclear de la cromatina dependientes de la expresión génica
  • 67.
    La cromatina esuna estructura dinámica
  • 68.
    Los cromosomas mitóticosestán formados por cromatina en estado condensado
  • 69.
    El ADN replicadose separa para producir cromátides hermanas que se mantienenunidas en el centrómero
  • 70.
    Ciclo celularLa únicamanera de obtener una célula nueva es duplicar una célula que ya existeProliferación de fibroblastos en cultivo
  • 71.
  • 72.
    Síntesis de ADN10-12hrMitosis(división nuclear)Citokinesis (división celular1hr
  • 73.
    Mitosis (Profase)Replicación decromosomas. Dos copias de cada cromosomaCromátides hermanas asociadas, condensadasEnsamblaje del huso mitótico por fuera del núcleo
  • 74.
    Mitosis (Prometafase)Fragmentación dela membrana nuclearAsociación de los cromosomas al kinetocoroMovimiento activo de los cromosomas
  • 75.
    Mitosis (Metafase)Alineación decromosomas en el eje ecuatorial del huso mitóticoDireccionamiento de cromátides hermanas hacia los polos opuestos del kinetocoro
  • 76.
    Mitosis (Anafase)Separación decromátides hermanas Acortamiento de microtúbulos del kinetocoroSe inicia la segregación de los cromosomas
  • 77.
    Mitosis (Telofase)Llegada delos dos grupos de cromosomas hermanos a los polosEnsamblaje de una envoltura nuclear en torno a cada grupo de cromosomas hermanosInicia la división del citoplasma a partir del anillo contráctil
  • 78.
    Mitosis (citokinesis)División delcitoplasma por el anillo contráctil de filamentos actina-miosinaSeparación de las células hijas con núcleo independiente
  • 82.
    El ciclo celulartiene fases de control interno y externo
  • 83.
  • 84.
    SMG2G1G06-12 hDNA 2n6-8hDNA 2n-4n3-4 hDNA 4n1 hDNA 2n x 2Fin mitosisIniciocicloInicioSíntesisDNAIniciomitosisFin SíntesisDNAControlParadivisiónControlIntegridadDNAControlDNANo replicado
  • 85.
    Complejo ciclinaCdk decontrol del ciclo celularCiclina G1/S: activa Cdk al final de G1. Promueve el inicio del ciclo celular.Ciclina S: Estimula la duplicación de los cromosomasCiclina M: estimula la entrada en mitosis desde G2/M
  • 86.
    Las Proteína kinasasdependientes de ciclina regulan le ciclo celular
  • 87.
  • 88.
    La meiosis esuna forma de división celular involucrada en la reproducción sexualCélulas somáticas: DiploidesGametos: HaploidesEl ciclo reproductivo finaliza con la formación del zigoto Con potencial para formar un individuo nuevoLa meiosis comienza con un ciclo de duplicación de los cromosomas: Fase S meiosisLuego ocurren dos ciclos de segregación de cromosomas: Meiosis I Segrega cromosomas cromosomas homólogosMeiosis II: Segrega las cromátides hermanas de cada cromosomaEl producto final es la formación de cuatro células haploides
  • 90.
    Regulación del ciclocelularMitógenos: estimulan la división celula por inducción de la actividad de G1/S-CdkFactor de crecimiento derivado de plaquetasFactor de crecimiento epidérmicoeritopoyetinaFactor de crecimiento de colonias granulocitos y macrófagosActivación de la vía Ras
  • 92.
    Control del ciclocelularFactores de crecimiento: Estimulan el crecimiento celularFactor de crecimineto de nervios
  • 93.
    Inhibición del ciclocelular dependiente de densidad
  • 94.
    En las célulascancerosas se pierde el control de la inhibición del ciclo por contacto
  • 96.
    Control del ciclocelularFactores de supervivencia: Suprimen las señales de apoptosis
  • 97.
    Deprivación de factoresde crecimientoDaño del DNAp53Activación de receptores de muerteSeñales de muerte celularBCL2Activación de proteasasActivación de endocucleasasCambios celularesReorganización del citoesqueletoFagocitosis