14 El ADN portador del mensaje genético ESQUEMA NOTICIA INICIAL RECURSOS

Noticia inicial Secuenciado por primera vez el genoma del anfioxo Diario de la Ciencia Secuenciado por primera vez el genoma del anfioxo El anfioxo o lanceta (Branchiostoma floridae) es un invertebrado marino que ha centrado durante siglos el interés de gran número de científicos, ya que su ADN contiene la clave para entender la evolución genética de los vertebrados y del propio genoma humano. Un consorcio internacional, en el que han participado dos españoles, ha publicado el pasado mes de junio de 2008 un trabajo en el que se ha presentado, en primicia científica, el genoma completo del anfioxo. Este invertebrado, del que existen 29 especies en las costas de todo el planeta, tiene un genoma y un patrón corporal primitivo, con cualidades intermedias entre los invertebrados y los vertebrados, por lo que conocer su genoma es fundamental para reconstruir el camino evolutivo que han seguido estos dos grupos y explicar el origen del genoma humano. Los expertos han identificado 17 grupos ancestrales de fragmentos de genoma que están conservados entre el actual anfioxo y el genoma de los vertebrados después de 500 millones de años de evolución biológica. Según uno de los autores del estudio, el catedrático Jordi García-Fernández, «el anfioxo tiene un rol privilegiado en la evolución de los vertebrados y su ADN puede utilizarse como modelo de laboratorio para entender mejor la biología y la salud humanas y los mecanismos moleculares que causan patologías, además de testar y estudiar la función de moléculas de interés biomédico y buscar nuevas estrategias terapéuticas en diversas enfermedades humanas».

El ADN portador del mensaje genético Esquema El ADN portador del mensaje genético El ADN como material genético La expresión del mensaje genético El código genético La duplicación del ADN Transcripción en procariotas La traducción. Biosíntesis de proteínas Síntesis de nuevas cadenas de ADN Transcripción en eucariotas El mecanismo de duplicación del ADN en procariotas La regulación de la expresión génica El mecanismo de duplicación del ADN en eucariotas

Recursos para la explicación de la unidad El ADN como material genético La duplicación del ADN Síntesis de nuevas cadenas de ADN El mecanismo de duplicación del ADN en procariotas El mecanismo de duplicación del ADN en eucariotas La expresión del mensaje genético El código genético Transcripción en procariotas Transcripción en eucariotas La traducción. Biosíntesis de proteínas La regulación de la expresión génica

Experimento de Griffith El ADN como material genético Experimento de Griffith Cepas R muertas Mezcla de cepas S muertas y cepas R vivas Cepas S vivas Cepas R vivas Cepas S vivas

Hipótesis semiconservativa Hipótesis conservativa La duplicación del ADN Hipótesis semiconservativa Hipótesis conservativa Hipótesis dispersiva Cadena antigua Cadena nueva VER EXPERIMENTO DE MESELSON Y STAHL

Experimento de Meselson y Stahl VOLVER La duplicación del ADN Experimento de Meselson y Stahl Medio N15 Medio N14 ADN N14 ADN N14-15 ADN N15 ADN inicial ADN después de la 1.ª duplicación ADN después de la 2.ª duplicación ADN después de la 3.ª duplicación

Polimerización de nucleótidos por la ADN-polimerasa Síntesis de nuevas cadenas de ADN VER EXPERIMENTO DE CAIRNS Polimerización de nucleótidos por la ADN-polimerasa ADN patrón Nucleótidos Mg2+ ADN cebador ADN polimerasa

Síntesis de nuevas cadenas de ADN VER HORQUILLAS Y FRAGMENTOS DE OKAZAKI VOLVER Síntesis de nuevas cadenas de ADN Formas observadas Interpretación 1.ª generación 2.ª generación A los 5 minutos A los 12 minutos Punto de crecimiento Hélice de la 2.ª generación Hélice de la 1.ª generación A los 28 minutos A los 48 minutos Punto de crecimiento Origen

Síntesis de nuevas cadenas de ADN VOLVER Síntesis de nuevas cadenas de ADN Horquillas observadas 5’ 3’ 5’ 3’ Ninguna polimerasa añade nucleótidos en estos puntos Punto de inicio 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ Origen de replicación Crecimiento continuo Crecimiento discontinuo 5’ 3’ 5’ 3’ Fragmentos de Okazaki

El mecanismo de duplicación del ADN en procariotas Origen de la replicación Iniciación VER FOTOGRAFÍAS DE ADN Burbuja de replicación ADN pol III Proteínas estabilizadoras Hebra conductora Helicasa Hebra retardada Elongación Horquilla de replicación Primasa ADN pol I ADN-ligasa ADN pol III Dirección general de la replicación

El mecanismo de duplicación del ADN en eucariotas Hebra conductora Origen de la replicación Origen de la replicación Hebra retardada Horquilla de replicación Hebra retardada Burbujas de replicación Nucleosomas Hebra conductora Nuevos nucleosomas

El mecanismo de duplicación del ADN en eucariotas VOLVER El mecanismo de duplicación del ADN en eucariotas ADN de E. coli ADN de Drosophila

Transcripción inversa La expresión del mensaje genético Las secuencias de ADN que pueden moverse a diferentes partes del genoma de una célula se conocen como transposones o «genes saltarines». Fueron descubiertos por Bárbara McClintock, por lo que recibió el premio Nobel en 1983. ADN ARNm Proteína Transcripción Transcripción inversa Duplicación Traducción

ARN transcrito completo Transcripción en procariotas LA LUPA AMPLÍA LA IMAGEN Promotor 5’ 3’ ARN-polimerasa ARN Iniciación Elongación Finalización ARN transcrito completo

ARN transcrito completo Transcripción en procariotas Promotor 5’ 3’ ARN-polimerasa ARN Iniciación Elongación Finalización ARN transcrito completo

Unidad de transcripción Transcripción en eucariotas Promotor Unidad de transcripción 5’ 3’ Iniciación 3’ 5’ ARN ARN-polimerasa 5’ 3’ 3’ 5’ m7-Gppp Capucha 5' Elongación 5’ 3’ 3’ 5’ CONTINUAR m7-Gppp

ARN heterogéneo nuclear Transcripción en eucariotas 5’ 3’ Finalización 3’ 5’ PoliA-polimerasa m7-Gppp Capucha 5' OH ARN heterogéneo nuclear Cola de poli-A m7-Gppp Capucha 5' OH CONTINUAR

Transcripción en eucariotas 5’ 3’ Maduración Exón 1 Intrón Exón 2 Proteína RNPpn Espliceosoma 5’ 3’ Intrón Exón 1 Exón 2 ARNm 5’ 3’

El código genético

Activación de los aminoácidos La traducción. Biosíntesis de proteínas VER ESTRUCTURA DEL AMINOACIL-ARNt Activación de los aminoácidos ARNt Aminoacil-ARNt Aminoacil-ARNt-sintetasa CONTINUAR

Iniciación de la síntesis La traducción. Biosíntesis de proteínas VER COMPLEJO RIBOSOMAL Iniciación de la síntesis 3’ U 5’ A C Metionina 5’ A U 3’ G ARNt iniciador E A GDP GTP 3’ 3’ 5’ 5’ Subunidad menor CONTINUAR

Elongación de la cadena polipeptídica La traducción. Biosíntesis de proteínas Elongación de la cadena polipeptídica Aminoácido El aminoácido se traslada al otro ARNt Se libera el ARNt que ha cedido el aminoácido Enlace peptídico ARNt Anticodón GDP GDP GTP GTP 3’ 3’ 3’ 3’ 5’ 5’ 5’ 5’ Complementariedad entre codón y anticodón CONTINUAR

Finalización de la síntesis La traducción. Biosíntesis de proteínas Finalización de la síntesis Polipéptido libre Último ARNt 3’ 3’ 5’ 5’ Factor de liberación El codón de finalización puede ser UAA, UAG o UGA Separación del ARNm y las subunidades ribosómicas

Funcionamiento del operón lac En presencia de lactosa La regulación de la expresión génica VER CONTROL POR AMPc Funcionamiento del operón lac El represor controla los genes estructurales En estado normal Gen regulador del operón ARN-polimerasa Zona promotora ARNm Represor Zona operadora Los genes estructurales pueden codificar proteínas En presencia de lactosa Gen estructural de la galactosidasa ARNm Gen estructural de la permeasa Inductor asociado al represor ARNm Gen estructural de la transacetilasa Inductor que bloquea al represor Galactosidasa Permeasa Transacetilasa

La regulación de la expresión génica VOLVER La regulación de la expresión génica ARN-polimerasa AMPc Gen regulador Gen 1 Gen 2 Gen 3 P O CAP Promotor Operador

La traducción. Biosíntesis de proteínas VOLVER La traducción. Biosíntesis de proteínas COOH NH2 CH2 OH H C Aminoácido Aminoácido (serina) ARNt Anticodón ARNt Anticodón U C G

Cadena polipeptídica en formación VOLVER La traducción. Biosíntesis de proteínas Cadena polipeptídica en formación Aminoácido ARNt Aminoacil-ARNt Subunidad mayor Anticodón 3’ 5’ ARNm Subunidad menor