La información genética

Presentación del tema: "La información genética"— Transcripción de la presentación:

1 La información genética

2 1.- Composición de los ácidos nucleicos
Biomoléculas encargadas de ALMACENAR, TRANSMITIR y EXPRESAR la información genética Tipos: ADN y ARN Constituidas por NUCLEÓTIDOS (base nitrogenada + azúcar pentosa + ácido fosfórico) Del ARN: RIBONUCLEÓTIDOS Del ADN: DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS

3 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Químicamente, los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por la unión de unidades más sencillas, los NUCLEÓTIDOS. T Nucleótido Grupo fosfato Glúcido Base nitrogenada A C A – Adenina C – Citosina G – Guanina T – Timina U – Uracilo Bases nitrogenadas G Polinucleótido

4 TIPOS DE ÁCIDO NUCLEICO
Hay dos tipos de ácido nucleico: ● el ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO o ADN, ● el ÁCIDO RIBONUCLEICO o ARN. Todas los organismos contienen en sus células los dos tipos de ácido nucleico. ADN ARN Tipo de cadena Cadena DOBLE, enrollada Cadena SIMPLE, no sobre sí misma en espiral. necesariamente enrollada en espiral. Azúcar DESOXIRRIBOSA. RIBOSA. Bases Adenina, Timina, Citosina y Adenina, Citosina, Guanina nitrogenadas Guanina. y la Timina se sustituye por URACILO.

5 Comparación DNA - RNA

6 Estructuralmente esta formado por una sola cadena de nucleótidos.
ÁCIDO RIBONUCLEICO o ARN ARN (Ácido ribonucleico) A U A – Adenina G – Guanina C – Citosina U – Uracilo G C Ribosa El ARN participa en la expresión de la información contenida en el ADN mediante la síntesis de proteínas, que son las que regulan la mayoría de los procesos vitales de un organismo. En las célula eucariotas el ARN se localiza en el núcleo y en el citoplasma. Estructuralmente esta formado por una sola cadena de nucleótidos.

7 Tipos de ARN ARN transferente ARN mensajero Se une a aminoácidos para formar proteínas en los ribosomas Copia información del AND y la transporta hasta los ribosomas ARNm ARNt ARN ribosomico Se asocia a proteínas y forma los ribosomas ARNr

8 ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO o ADN
En el ADN está contenida toda la información genética necesaria para el funcionamiento y desarrollo de un ser vivo. ADN (Ácido desoxirribonucleico) A T A – Adenina G – Guanina C – Citosina T – Timina G C Desoxirribosa

9 Una mañana de marzo, dos jóvenes científicos, Francis Crick y James Watson anunciaron que habían conseguido revelar la estructura del ADN. Este descubrimiento, que revolucionó el mundo de la biología, fue anunciado en 1953, pero había empezado unos años antes. En 1951 Watson, se instaló en Cambridge para compartir con Crick, la aventura de determinar la estructura del ADN. En este momento, la única tecnología disponible para visualizar la estructura de grandes moléculas era la difracción de rayos X, que consistía en algo parecido a radiografiar una molécula. Paralelamente, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins realizaban estudios cristalográficos de difracción de rayos X sobre moléculas de ADN. En 1952 Rosalind Franklin obtuvo una fotografía de difracción por rayos X que reveló la estructura helicoidal de la molécula de ADN. Wilkins, sin el consentimiento de Franklin, hizo llegar la fotografía a Watson y Crick. Esa imagen constituyó uno de los datos definitivos que les llevó a pensar la estructura del ADN. Rosalind Franklin murió en 1958, a los 37 años de edad, víctima de un cáncer. Cuatro años después, Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología por sus aportaciones al descubrimiento de la estructura del ADN. La aportación de R. Franklin a este descubrimiento no fue reconocida ni en vida ni de manera póstuma, aunque poco a poco la historia comienza a reconocer su labor. Watson y Crick Molecula de ADN Rosalind Franklin

10 “Hemos encontrado el secreto de la vida”, se escuchó un 28 de Febrero de 1953 en el bar The Eagles, en Inglaterra. 

11 El modelo de Watson y Crick
El ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos, enrolladas alrededor de un eje imaginario, formando una doble hélice de 2 nm de diámetro. 2 nm de diámetro Dos cadenas de nucleótidos Enrollamiento hacia la derecha El enrollamiento de las cadenas es dextrógiro, es decir, hacia la derecha. Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior de la doble hélice y el esqueleto de azucar-fosfato hacia el exterior. Bases nitrogenadas Esqueleto de azúcar-fosfato

12 El modelo de Watson y Crick
La distancia entre cada pareja de nucleótidos es de 0,34 nm. Separación entre bases de 0,34 nm Cada vuelta completa de la doble hélice está formada por diez pares de nucleótidos, por lo que la longitud de la vuelta es de 3,4 nm. Vuelta completa cada diez pares de nucleótidos. La longitud de la vuelta es de 3,4 nm Complementariedad entre cadenas Existe complementariedad entre ambas cadenas. La adenina se une a la timina y la guanina a la citosina. Las bases nitrogenadas están enfrentadas formando puentes de hidrógeno entre ellas. Enlaces por puentes de hidrógeno entre bases complementarias

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14 ¿Cómo se codifica la información en el ADN?
La información genética de cada individuo reside en la secuencia de bases de una de las cadenas de su ADN, es decir, en el orden en que se disponen sus nucleótidos. Es un lenguaje cifrado basado en 4 letras (A, G, T y C), escrito a dos renglones, uno contiene la información y el otro es su complementario. Las posibles ordenaciones de estas letras definen diferentes mensajes en el ADN. Ej. De casa: caja, capa, mesa, cosa, rasa, tasa, caso, etc. Cualquier cambio en la secuencia de bases, da lugar a una mutación o cambio en el mensaje codificado, originando la aparición de nuevas características. Estas alteraciones del ADN pueden aparecer por errores al azar durante la replicación o copiado del ADN o pueden ser inducidos por factores ambientales como el tabaco, la radiación ultravioleta o ciertos agentes químicos mutagénicos

15 Así sucede la replicación del ADN
UNIDAD 7 UNIDAD 7 UNIDAD 7 UNIDAD 7 Así sucede la replicación del ADN U Cada cadena sirve de molde. 2 Se obtienen dos cadenas iguales. 3 El ADN se desenrolla. 1 El resultado son dos moléculas hijas idénticas, cada una de las cuales posee una cadena antigua (de la molécula madre) y otra complementaria nueva (recién formada), por lo que se dice que se trata de una replicación semiconservativa

16 ¿CÓMO SE EXPRESA LA INFORMACIÓN GENÉTICA DEL ADN?
Los genes son fragmentos de ADN que contienen la información necesaria para que se manifieste un carácter heredable en un ser vivo. En realidad, lo que hacen es codificar la información para sintetizar una proteína, que será la responsable de la aparición del carácter Las proteínas son biomoléculas muy activas responsables de las funciones celulares y de los rasgos de los individuos (el fenotipo). El conjunto de genes de un individuo es su genotipo, y aunque participa en la manifestación de los caracteres implicados (fenotipo), su acción esta modulada por el ambiente (epigenética) Decimos que un gen se expresa cuando da lugar a la síntesis de la proteína para la que codifica. En cada momento de la célula se expresan unos genes y otros están “silenciados”.

17 La secuencia de aminoácidos de una proteína depende de la secuencia de bases del gen que la codifica. Las proteínas se fabrican en los ribosomas del citoplasma, mientras el ADN permanece en el interior del núcleo, por tanto, se necesitan moléculas intermediarias que colaboren en el proceso de síntesis de proteínas a partir de un gen. Estas moléculas intermediarias son el ARN Primera fase. Transcripción del mensaje codón ARNm Segunda fase. Traducción del mensaje El ARN mensajero llevará las instrucciones del ADN hasta el ribosoma, dónde se sintetizará la proteína que corresponde aminoácido

18 La síntesis de proteínas
ADN Proteínas ARNt Transcripción ARNr ARNm Traducción

19 El proceso de síntesis de una proteína a partir de un gen requiere de dos procesos:
1. TRANSCRIPCIÓN_ Proceso por el que la secuencia de nucleótidos de un gen es copiado a la secuencia de nucleótidos de una molécula de ARN, llamada ARN mensajero, gracias a la complementariedad de bases (cambiando timina por uracilo). El ARNm una vez formado, se separa del ADN, sale del núcleo y se dirige a los ribosomas

20 2. TRADUCCIÓN_ Proceso por el que los ribosomas, usando como molde la secuencia de bases del ARNm colocarán los aminoácidos en el orden concreto especificado, dando lugar a la síntesis de la proteína codificada. Se llama traducción porque comprende el cambio del “lenguaje” de ácidos nucleicos (sucesión de bases) al lenguaje de proteínas (sucesión de aminoácidos).

21 EL CÓDIGO GENÉTICO Es la equivalencia entre la secuencia de bases del ARNm y la secuencia de aminoácidos de la proteína. Cada tres bases del ARNm (codón) corresponde un aminoácido concreto - Hay más codones que aminoácidos, por lo que ciertos aminoácidos vienen codificados por más de un codón - Hay un codón de inicio y tres cocones de finalización de la síntesis de la proteína - Es un código Universal (esta propiedad es fundamental para el desarrollo de la biotecnología) Secuencia de bases de una cadena de ADN TAC GCT AGC GGT ACC TAG CGG Transcripción (núcleo) Secuencia de bases del ARNm AUG CGA UCG CCA UGG AUC GCC Traducción (rib. del citoplasma) Secuencia de aminoácidos de la proteína Met - Arg – Ser – Pro – Trp – Ile - Ala

22 Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el ARNm se desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les une entonces el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met). Subunidad menor del ribosoma P A 5’ AAAAAAAAAAA 3’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C Codón Anticodón ARNt ARNm Met 1er aminoácido

23 Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln se le llama región aminoacil (A). Subunidad menor del ribosoma P A AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C Gln G U U Met (i)

24 Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la metionina (Met) y el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln). P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G U A C G U U Gln-Met

25 Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.
P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G U U U A C Gln-Met

26 Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa3 P A ARNm AAAAAAAAAAA 5’ 3’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G G U U Gln-Met

27 Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys). P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G G U U A C G Cys Gln-Met

28 Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys).
P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G G U U A C G Cys-Gln-Met

29 Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu).
P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G G U U Cys-Gln-Met (i)

30 Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G Cys-Gln-Met

31 Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina.
P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G A A U Cys-Gln-Met Leu

32 Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A).
P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A C G A A U Leu Cys-Gln-Met

33 Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación del ARNt de la leucina. El ARNm se desplaza a la 5ª posición P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A A U A C G Leu-Cys-Gln-Met

34 Elongación XII: Entrada del ARNt de la leucina, el 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg).
P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U G C U U A C G A U A G A A U G C U Leu-Cys-Gln-Met Arg

35 Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G C U A A U Arg-Leu-Cys-Gln-Met

36 Finalización I: Liberación del péptido o proteína
Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm. P A ARNm AAAAAAAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G G C U A A U Arg-Leu-Cys-Gln-Met

37 Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma.
3’ 5’ AAAAAAAAAAA A U G C A A U G C U U A C G A U A G

38 Dogma central de la Biología
El esquema de este “dogma” ha sido encontrado repetidamente y se considera una regla general (salvo en los retrovirus) Proteína

39 Watson y Crick