Este documento resume los principales conceptos y procesos de la genética molecular como la replicación, transcripción y traducción del ADN. Explica las diferencias entre cómo ocurren estos procesos en organismos procariotas versus eucariotas, y describe experimentos clave como los de Griffith y Hershey-Chase que establecieron el papel del ADN como material genético. También resume el código genético y procesos como la retrotranscripción en retrovirus.

1. GENÉTICA MOLECULAR. MUTACIONES. INGENIERÍA GENÉTICA IMÁGENES DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA. BIOLOGÍA 2º DE BACHILLERATO. IES MIGUEL DE CERVANTES. MÓSTOLES. CURSO 2009-10

2. Genética Molecular : El ADN como depositario de la información genética : Experimentos de Griffith (1928) sobre transformación bacteriana. Concepto de gen. Características de los genes en organismos procariotas y eucariotas. Replicación del ADN : Finalidad del proceso e importancia biológica. Etapa del ciclo celular donde tiene lugar. Características del mecanismo de replicación. Enzimas implicados. Etapas de la replicación: Inicio, elongación y terminación. Corrección de errores. Diferencias entre el proceso replicativo en procariotas y en eucariotas. Expresión de la información genética : El Dogma Central de la Biología molecular. Transcripción : Concepto. Localización celular de este proceso en procariotas y eucariotas. Mecanismo y etapas de la transcripción del ARN-m: Iniciación. Elongación. Terminación. Enzimas implicados. Procesamiento o maduración de los ARN-m en eucariotas. Diferencias de la transcripción en eucariotas y procariotas. La retrotranscripción. Concepto. Explicación del proceso en un retrovirus. El código genético : Concepto y características. Traducción : Concepto. Localización celular en procariotas y eucariotas. Función de los distintos ARN y de los ribosomas. Fases del proceso. Iniciación. Elongación. Terminación. Diferencias de la traducción en procariotas y eucariotas.

3. El ADN como depositario de la información genética: Experimentos de Griffith (1928) sobre transformación bacteriana. Concepto de gen. Características de los genes en organismos procariotas y eucariotas. Griffith 1928 Hershey y Chase 1953

4. http://www.dnaftb.org/dnaftb/ DNA for the beginnings DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR

5. Solo un 10% o menos del ADN se emplea para codificar proteínas. El resto con funciones poco conocidas. Las secuencias nucleotídicas que codifican proteínas no suelen ser continuas, teniendo intercaladas otras no codificadoras. Los fragmentos de ADN codificador se llaman exones y los no codificadores intrones. Casi la mitad del ADN es altamente repetitivo, existen secuencias de nucleótidos repetidas miles de veces. Parece tener influencia en la estabilidad de los cromosomas y no lleva información para síntesis. Ej.: la secuencia ACAAACT en Drosophila se repite 12 millones de veces. Todo el ADN se emplea como información para la síntesis de proteínas. El gen codificador de cada proteína se compone de una secuencia continua de nucleótidos. No repetitivo EUCARIOTAS PROCARIOTAS Características de los genes de eucariotas y procariotas

6. Hipótesis sobre la replicación del ADN Experimento de Messelson y Stahl, 1958

7. Esquema general de la horquilla de replicación de E. coli , con indicación expresa de los enzimas y proteínas que intervienen en el proceso

8. - Al ser el ADN lineal se acorta el extremo de las hebras en cada ciclo de replicación al eliminarse el ARN cebador terminal y actúa el enzima telomerasa que fabrica los fragmentos que faltan Al ser el ADN circular no se produce acortamiento porque no existen extremos o telómeros - Los fragmentos de Okazaki son menores en extensión, de unos 100 a 200 nucleótidos Los fragmentos de Okazaki poseen entre 1 000 y 2 000 nucleótidos - Existen numerosos puntos de inicio de la replicación, formándose muchas horquillas de replicación para acelerar el proceso, al poseer mayor cantidad de ADN Un punto de inicio de la replicación u origen de replicación y dos horquillas de replicación - Más tipos de polimerasas diferentes: a, b, d, e, g Se han identificado 3 ADN polimerasas diferentes - El proceso previo al inicio de la replicación requiere el desempaquetamiento de estructuras espaciales más complejas - No es necesario ese desempaquetamiento tan complejo antes de la replicación al tener ADN desnudo y menos replegado EUCARIOTAS PROCARIOTAS Diferencias en la replicación entre procariotas y eucariotas

9. Replicación del ADN La enzima ADN polimerasa lee la cadena molde en sentido 3’  5’ y las nuevas cadenas de ADN en formación crecen en sentido 5’  3’ La reacción de síntesis es : (dNMP) n + dNTP  (dNMP) n+1 + PP i La unión se realizará entre el extremo 3’ libre de la cadena y el 5’ del nuevo nucleótido por medio de enlace fosfodiéster, por tanto, la nueva cadena crece de 5’ a 3’

10. Síntesis de las cadenas complementarias en la horquilla de replicación Izquierda: una de las cadenas puede sintetizarse en antiparalelo con la cadena molde, en dirección a la horquilla, es la cadena o hebra conductora. Derecha: en la otra cadena, a medida que se abre la horquilla, pueden sintetizarse fragmentos en la dirección correcta, llamados fragmentos de Okazaki, y constituyen la hebra retardada.

11. Junio 08. El esquema adjunto corresponde a un importante proceso biol ó gico relacionado con el ADN: a) ¿ Qu é proceso representa? ¿ En qu é fase del ciclo celular se produce? (0,5 puntos). b) ¿ Qu é finalidad tiene este proceso? (0,5 puntos). c) A y B son las cadenas de nueva s í ntesis, indique la denominaci ó n de cada una de ellas. ¿ Qu é representan C y D? (0,5 puntos). d) ¿ Por qu é tiene que producirse la estructura marcada como D? (0,5 puntos).

12. Guión de respuestas :

13. Esquema general de la trascripción en eucariotas

14. Etapas de la transcripción

15. En el proceso de splicing, se eliminan los intrones y luego se empalman los exones.

16. El ARN-m codifica la información correspondiente a una sola cadena polipeptídica (ARN-m monocistrónicos) Muchos ARN-mensajeros contienen información para sintetizar varias proteínas diferentes (son ARN-m policistrónicos) Muchos genes son discontinuos (exones e intrones). El ARN transcrito primario sufre la eliminación de sus intrones en el proceso de maduración Los genes son continuos. Se transcribe el ARN-m sin maduración posterior. Solo maduran los transcritos del ARN-t y ARN-r La trascripción se produce en el núcleo y la traducción en el citoplasma Tiene lugar en el citoplasma y la traducción es casi simultánea Tienen 3 tipos de ARN-polimerasa para sintetizar cada uno de los 3 tipos de ARN Tiene un solo tipo de ARN-polimerasa Eucariotas Procariotas Diferencias en la transcripción entre procariotas y eucariotas

17. Los Retrovirus gracias a la transcriptasa inversa o retrotranscriptasa sintetizan ADN de doble hélice tomando como molde su ARN (transcripción inversa o retrotranscripción) durante el proceso de infección de las células animales en las que penetran. Posteriormente este ADN de doble hélice producido se integra en el ADN de las células huésped. VIH o VIRUS DEL SIDA

20. código genético

21. Septiembre 05. A partir de la siguiente secuencia de bases correspondientes a un fragmento de un gen: 5’… TAT ATA CAA TTT… 3’ 3’… ATA TAT GTT AAA…5’ Indique cuál será la secuencia del ARN mensajero correspondiente a la cadena inferior de este fragmento, indicando su polaridad. (0,5 puntos) Ayudándose de la tabla del código genético, escriba la secuencia de aminoácidos del polipéptido codificado por ese fragmento de gen indicando los extremos amino y carboxilo. (0,5 puntos) Guión de respuestas : Otorgar 0,5 puntos por poner 5’…UAU AUA CAA UUU…3’. Si no pone la polaridad se calificará con 0,25 puntos. Asignar hasta 0,5 puntos por poner N…-Tyr – Ile – Gln – Phe - …C. Si no pone los extremos amino y carboxilo se le calificará solamente con 0,25 puntos.

22. PROCESO DE LA TRADUCCIÓN : Los pasos de la traducción son: 1.- activación de los aminoácidos y 2.- traducción p.d. (iniciación de la síntesis, elongación o alargamiento de la cadena polipeptídica, terminación de la síntesis y asociación de varias cadenas polipeptídicas y a veces de grupos prostéticos). ACTIVACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS

23. Estructura del gen. P: región promotora o promotor; C: región codificadora; T: región terminadora o terminador; E: exones; I: intrones.

26. Actuación de varios ribosomas sobre un mismo ARN-m

27. El ARN-m lleva una metil guanosina trifosfato en el extremo 5’ El ARN-m no tiene ni caperuza ni cola El lugar de transcripción se encuentra separado del de la traducción Traducción y transcripción se realizan en el mismo espacio, el citoplasma ARN-m más estables y monocistrónicos ARN-m menos estables y policistrónicos Primer aminoácido es la metionina El primer aminoácido no es la metionina, es la N-formilmetionina Eucariotas Procariotas Diferencias en la traducción entre procariotas y eucariotas

28. ENLACES : Cuestiones de Selectividad con guión de respuestas. http://www.scribd.com/full/16121430?access_key=key-107uu7j7q7oq00ex5p4r Esquemas de Genética Molecular. http://www.scribd.com/full/15795726?access_key=key-2c78ro6gtt65xhccv1t3 Aula virtual de Biología. http://www.um.es/molecula/dupli.htm Genética Molecular del proyecto Biosfera. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/genetica/index.htm Genética Molecular de la UCM. ht tp://www.ucm.es/info/genetica/grupod/index.htm Proyecto Biológico de la Univ. de Arizona. http://www.biologia.arizona.edu/molecular_bio/molecular_bio.html