Biología Molecular

ÍNDICE Funciones del material genético 1.3 Estructura del DNA Modelo de la doble hélice. 1.4 Organización de cromosomas procarióticos. 1.5 Organización de cromosomas eucarióticos. Resultados de aprendizaje. Errores más frecuentes.

RESULTADOS DE APRENDIZAJE Comprender como se determinó la naturaleza química y estructura del DNA, a través del análisis de experimentos científicos y el “modelo de la doble hélice”. Dominar las características químicas, estrusctuarles y funcionales del “modelo de la doble hélice” para el DNA. Conocer las diferentes conformaciones que adoptan los genomas de bacterias y otros organismos.

ERRORES MAS FRECUENTES Confundir la nomenclatura de los componentes moleculares del DNA. Confundir la terminología de la molécula de DNA (orientación/direccionalidad; complementaridad; antiparalelismo). No comprender la existencia de diferentes tipos y conformaciones de genomas. No dar importancia a las dimensiones de las moléculas de DNA.

INTRODUCCIÓN El DNA es la macromolécula que regula la expresión genética, y por lo tanto, controla todas las funciones celulares. Además de regular la expresión celular, el DNA Es la responsable de almacenar la información genética; es capaz de autorreplicarse.

Johann Friedrich Miescher 1871 Aisló del núcleo de las células de pus una sustancia ácida rica en fósforo que llamó "nucleína".. Johann Friedrich Miescher 1872 Aisló de la cabeza de los espermas del salmón un compuesto que denominó "protamina" y que resultó ser una sustancia ácida y otra básica. Robert Feulgen 1914 Describió un método para revelar por tinción el DNA, basado en el colorante fucsina. P.A. Levene 1920 Analizó los componentes del DNA. cuatro bases nitrogenadas: citosina, timina, adenina, y guanina; el azúcar desoxirribosa; y un grupo fosfato. Frederick Griffith 1928 Transformación del pneumococo.. Griffith postuló la existencia de un factor de transformación como responsable de este fenómeno. Historia del DNA

Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty 1940 Revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de transformación era el DNA Erwin Chargaff 1950 Demostró que las proporciones de las bases nitrogenadas eran diferentes en los distintos organismos, aunque seguían algunas reglas. Maurice Wilkins y Rosalind Franklin Principios años 50 Realizaron los primeros estudios físicos con el DNA mediante la técnica de difracción de rayos X Francis Crick, James Watson 1953 Propusieron su Modelo de estructura para el DNA conocido con el nombre de Modelo de la Doble Hélice.

Biopolímero de elevado peso molecular, formado por subunidades estructurales o monómeros, denominados nucleótidos. La hidrólisis completa del DNA genera tres tipos de componentes: Azúcar Bases nitrogenadas Acido fosfórico Estructura química del DNA

Pentosa, 2-desoxi-D-ribosa, se derivada de una ribosa compuesta de cinco átomos de carbono. Acido fosfórico Componentes químicos del DNA

Bases nitrogenadas. Compuestos orgánicos cíclicos, incluyen dos o más átomos de nitrógeno. Existen cinco bases nitrogenadas principales, se clasifican en dos grupos: Bases púricas : Adenina (A) y la guanina (G) Bases pirimidínicas : Timina (T), citosina (C) y Uracilo (U). Componentes químicos del DNA

Enlace  -glucosídico Enlace diéster Puentes de hidrógeno Enlaces en las moléculas del DNA

Nucleósido = Unión de una pentosa con una base nitrogenada., mediante un enlace  -glucosídico. C-1´de la pentosa y el N-9 de la base púrica ( G y A). C-1´de la pentosa y el N-1 de la base pirimidínica (C y T). Enlace  -glucosídico

Nucleótido = Unión del nucleósido con el ácido fosfórico a través de un enlace de tipo éste, grupo OH del carbono 5’ de la pentosa y el ácido fosfórico. Enlace diéster Los nucleótidos monofosfato de cada cadena se unen por enlaces tipo diester

Base Nitrogenada NucleósidoNucleótido AdeninaAdenosina Adenosin mono, di o tri fosfato GuaninaGuanidina Guanidin mono, di o tri fosfato CitosinaCitidina Citosin mono, di o tri fosfato TiminaTimidina Timidin mono, di o tri fosfato UraciloUridina Uridin mono, di o tri fosfato Nomenclatura del DNA

La proporción de Adenina es igual a la de Timina.A = T. La relación entre Adenina y Timina es igual a la unidad.A/T = 1 La proporción de Guanina es igual a la de Citosina.G= C. La relación entre Guanina y Citosina es igual a la unidad.G/C=1 La proporción de bases púricas (A+G) es igual a la de las bases pirimidínicas (T+C). (A+G) = (T + C). La relación entre (A+G) y (T+C) es igual a la unidad.(A+G)/(T+C)=1 La proporción entre (A+T) y (G+C) es característica de cada organismo. Los ácidos nucleicos no son la repetición monótona de un tetranucleótido. REGLAS DE CHARGAFF

Las dos cadenas del DNA dúplex se unen por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas enfrentadas (A/T y G/C). La complementaridad de bases permite que con el orden de bases de una de las cadenas, automáticamente se predice el el orden de bases en la otra. Puentes de hidrógeno

Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria. Estructura molecular del DNA

Es la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos. Estructura primaria

Estructura secundaria Interacción entre diferentes elementos de la molécula; por ejemplo, la complementarid ad de bases y el antiparalelismo.

Los espacios entre los giros que forman la hélice crean dos surcos de diferente amplitud, un surco amplio llamado surco mayor y uno mas estrecho denominado surco menor que rodean en espiral la superficie externa de la doble hélice. DNA dúplex

Estructura Terciaria Conformación tridimensional de la molécula. Modelo de la doble hélice postulado por Watson y Crick.

Estructura Terciaria

Conformaciones del DNA

DNA-B: en disolución, 92% de humedad relativa, se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica se corresponde con el modelo de la Doble Hélice. DNA-A: con 75% de humedad, presenta 11 pares de bases por giro completo y 23 A de diámetro. DNA-C: con 66% de humedad, se obtiene en presencia de iones Li, muestra 9+1/3 pares de bases por giro completo y 19 A de diámetro. DNA-Z: doble hélice levogira (enrollamiento a izquierdas), 12 pares de bases por giro completo, 18 A de diámetro, se observa en segmentos de con secuencias alternantes de bases púricas y pirimidínicas (GCGCGC), debido a la conformación alternante de los residuos azúcar-fosfato sigue un curso en zig-zag. Conformaciones del DNA

DNA Triplex (DNA-H)

Flowering plant Birds Mammals Reptiles Amphibians Bony fish Cartilaginous fish Echinoderms Crustaceans Insects Mollusks Worms Molds Algae Fungi Gram positive bacteria Gram negative bacteria Mycoplasma Contenido de DNA en diferentes sistemas biológicos Pares de bases

En eucariontes el empaquetamiento es muy complejo y compacto, necesita la presencia de proteínas, histonas y otras de naturaleza básica. La cromatina es la unión de DNA y proteinas; tiene diferentes niveles de organización: Nucleosoma Collar de perlas Fibra cromatínica Bucles radiales Cromosoma Genomas eucarióticos

Se encuentra como un solo cromosoma, molécula circular de DNA Dúplex. El tamaño varia según la especie bacteriana de 0,1 x 10 9 a 8 x 10 9 daltones. La bacteria más estudiada es Escherichia coli, su DNA mide  de longitud y tiene pares de nucleótidos MATERIAL GENÉTICO EN BACTERIAS

Localizado en el nucleoide. No rodeado por membrana. No contiene histonas. Condensado y ordenado (“supercoiled” o superenrrollado).

No todos los organismos vivos tienen como material hereditario DNA de doble hélice. Existen otras conformaciones y niveles de organización del genoma que se encuentran en otros sistemas biológicos pero que cumplen las mismas características funcionales necesarias para su existencia. CONFORMACIONES QUE ADOPTA EL DNA EN DIFERENTES SISTEMAS BIOLÓGICOS.

MATERIAL GENÉTICO EN PLÁSMIDOS

Se localizan en bacterias. Son moléculas de DNA circular, extracromosomales. de pequeño tamaño que generalmente se encuentran libres en el citoplasma. Llevan información genética, se replican de manera autónoma y pasan a las células hijas. Algunos de ellos pueden integrarse en el cromosoma. MATERIAL GENÉTICO EN PLÁSMIDOS

Tipo de Molécula Tipo de Hélice Tipo de virus según huésped. Lineal Sencilla Fago Animal Vegetal Doble Fago Animal Vegetal CircularSencillaVegetal Tipo de Molécula Tipo de Hélice Tipo de virus según huésped. Circular Sencilla Fago Animal DobleAnimal LinealDobleFago RNA MATERIAL GENÉTICO EN VIRUS DNA

Tipos de genomas virales

Tienen una cápside poliédrica, contiene en su interior una molécula de DNA circular de hélice sencilla con nucleotidos. Cuando infecta a E. coli pasa por una forma replicativa dúuplex, formándose una molécula circular doble hélice. virus ØX174 Partículas de ØX174 ADN de ØX174

Material hereditario RNA lineal de una sóla hélice. posee sólo 3569 ribonucleotidos. Algunas secuencias son palindrómicas, lo que permite la aparición de horquillas o regiones de ARN doble hélice. Bacteriofago MS2 Partículas del virus MS2 Autoapareamiento gen proteína cápside

Virus con DNA Dúplex circular Poxvirus (viruela) Partículas del virus SV40 DNA de SV40 Herpetovirus (Herpes) Poxvirus Iridovirus (peste porcina)

Virus con RNA Myxovirus (Gripe) Picornavirus (Polio) Partícula viral y esquema deTogavirus

Virus con RNA-DNA Retrovirus Retrovirus/VIH Partícula virus SIDA Retrovirus: Sarcoma de Rous (Pollo)

Por su atención: ¡¡Gracias!!

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