Bolilla 11: Ácidos nucleicos DNA: Características estructurales. REPLICACIÓN del DNA Concepto de mutaciones y mutágenos Flujo de la información genética: Tipos de RNA: mensajeros, ribosomales y de transferencia TRANSCRIPCIÓN: Etapas. Importancia de los procesos de maduración, intrones y exones. TRADUCCION: Características generales de la Síntesis de proteínas Nociones sobre alimentos transgénicos

ADN ARN Péptido o proteína Replicación Transcripción DOGMA CENTRAL Traducción DOGMA CENTRAL DE LA GENETICA

Disposición del ADN en los cromosomas Gen Fragmento de ADN en doble hélice Cromatina enrrollada sobre histonas Cromatina empaquetada en nucleosomas Fragmento de cromosoma extendido Fragmento de cromosoma condensado Cromosoma Cada molécula de ADN se encuentra empaquetada en los cromosomas en una longitud 10.000 veces menor.

EXPRESION DE UN GEN GEN SINTESIS DE PROTEINAS SINTESIS DE ARN RIBOSOMAL SINTESIS DE ARN TRANSFERENCIAL REGULACION DE LA TRANSCRIPCION

ÁCIDOS NUCLEICOS: ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN Clase Teórica Bolilla 9: Acidos Nucleicos ÁCIDOS NUCLEICOS: ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN 1953. Watson, Crick y Wilkins - a-hélice con giro a la derecha. Cadenas complementarias y antiparalelas. Desoxinucleótidos de A, T, G, y C. G-C 50% más fuerte que A-T. 3’ 5’ El Código genético esta dado por la secuencia de las bases

UNIONES ENTRE DESOXINUCLEOTIDOS EN EL ADN Uniones Puente Hidrógeno Esqueleto Azúcar-Fosfato Pares de Bases 3’ 5’ F Az T A C G OH HO Nucleótido

REPLICACIÓN

Proceso de Replicación del ADN ADN de doble cadena original Producto intermediario en la replicación semiconservativa Dos moléculas de ADN de doble cadena hijas

CARACTERISTICAS GENERALES DE LA REPLICACION Semiconservadora. Necesita de una cadena molde de ADN Dirección 5’→ 3’ Las nuevas hebras son antiparalelas: rezagada y continua. Las enzimas que intervienen en la unión de los nucleótidos se denominan ADN polimerasas (I,II,III) Necesita de un cebador, secuencia de ARN Se producen uniones A=T y G C Se lleva a cabo en el núcleo y mitocondrias de células animales y en cloroplastos de células vegetales. =

ENZIMAS Y FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA REPLICACION POLIMERASAS: Unión de nucleótidos - HELICASAS. Separan las cadenas requiriendo ATP. - TOPOISOMERASAS. Eliminan tensiones en la estructura helicoidal del ADN. 4)- PROTEÍNAS DE UNIÓN AL ADN. Estabilizan las cadenas separadas 5)- PRIMASAS Síntesis de Cebadores (fragmentos cortos de ARN) 6)- ADN POLIMERASA I: Elimina los cebadores y los reemplazados por ADN (dNTP). 7) ADN LIGASAS Unión de segmentos de DNA

Sistema ADN replicasa o Replisoma Cada una de las hebras del ADN bicatenario sirve de molde para la síntesis de una cadena nueva Por lo tanto, las moléculas nuevas de ADN estarán constituidas por una cadena nueva y una vieja De allí que este proceso se defina como REPLICACIÓN SEMICONSERVADORA proteínas de unión al ADN Cadena adelantada ADN Polimerasa Topoisomerasa Helicasa Cebador Fragmentos de Okazaki Complejo de reconocimiento del origen (ORC)

Reparación del ADN El mantenimiento de la información contenida en el ADN es vital y requiere que cada célula mantenga un complicado sistema de reparación. El ADN puede ser dañado por diversos agentes ambientales o por procesos espontáneos. Una lesión no reparada del ADN, puede transmitirse a generaciones futuras y se denomina, en general, mutación. La presencia de defectos en genes que codifican las enzimas de reparación del ADN tienen graves efectos.

Estructura del RNA

Tipos de RNA y características específicas RNA ribosomal RNA transferencial RNA mensajero Tipo de ARN Características estructurales Función RNA ribosomal (RNAr) Se asocia con proteínas. Componente estructural de ribosomas RNA transferencial (RNAt) Un RNAt específico para c/aa. (hoja de trébol)- Extremo 3’: CCA Transporte de aa al complejo Ribosoma-RNAm RNA mensajero (RNAm) Transcripto primario. Cola poli-A 3’. Caperuza de 7-metil guanosina 5’. Molde para síntesis de proteína

CARACTERISTICAS DE LA TRANSCRIPCION Requiere de ADN y copia una porción de una de las hebras (gen) Utiliza los ribonucleótidos de A, U, G y C La dirección de la copia es 5´ 3´, hebra molde dirección 3´ 5´ La enzima que cataliza la unión de los ribonucleótidos se denomina ARN polimerasa No requiere cebador La polimerasa se une a secuencias denominadas PROMOTORES (en el DNA) Se transcriben porciones codificantes (exones) y porciones no codificantes (intrones)

PROCESO DE TRANSCRIPCION El ADN se desenrolla y forma una “burbuja de transcripción” Consta de 3 FASES: INICIACION ELONGACION TERMINACION Desenrollamiento del DNA y unión de la POLIMERASA al PROMOTOR Acción de la POLIMERASA (TRANSCRIPCION) Disociación de la POLIMERASA y liberación del ARN transcripto

Modificaciones post-transcripcionales Clase Teórica Bolilla 10 (cont) Síntesis de Proteínas y Alimentos Trnasgénicos Modificaciones post-transcripcionales ARN transcripto primario: AUG Exon 1 Exon 2 Exon 3 Intron 1 Intron 2 UAA Corte y empalme Poliadenilación 5´ CAP ARNm maduro polyA 7-metil Guanosina trifosfato AUG AUG AAAAAAAAA Traducción proteína 1º) Formación casquete CAP y cola Poli A 2º) Eliminación de Intrones 3º) Traslado del RNA m maduro desde el núcleo al citosol 4º) Proceso de Traducción (síntesis de una proteína) 5º) Modificaciones post-traduccionales

Splicing espliciosoma

Maduración del ARNm

CODÓN

Código genético Universal: es idéntico para las AUGCAGUGGAAACUAUAG ARNm codón Met- Gln–Trp—Lys-Leu-stop Universal: es idéntico para las distintas especies anim. y veget. Degenerado: más de un codón codifican para el mismo aa.

BIOSINTESIS DE PROTEINAS TRADUCCION O TRANSDUCCION Ocurre en citoplasma Intervienen 3 ARN diferentes: mRNA, rRNA, tRNA El mRNA es leído en dirección 5´ 3´ La cadena polipéptidica se sintetiza desde el N-terminal al C-terminal. Consta de 4 etapas: 1. Activación de los aminoácidos 2. Iniciación 3. Elongación 4. Terminación y liberación de la cadena polipeptídica

Activación de aminoácidos en procariotas fMet Enz- -AMP +NH3-C-COO- + ATP R Aminoacil-tARN sintetasa Enz-+NH2-C-COO-AMP R Mg++ PPi Complejo Aminoaciladenilato-Enzima R +NH3-C-COO-ARNt + AMP + Enz R Enz-+NH2-C-COO-AMP + ARNt Anticodón UAC Aminoácido Anticodón UAC fMet UAC

ESTRUCTURA DE RNA TRANSFERENCIAL (RNAt) y unión del AMINOACIDO

Traducción de Proteínas. Alargamiento de la cadena peptídica 3’ fMet UAC NH2- A P AUG Complejo de inicio 70S Traducción de Proteínas. Alargamiento de la cadena peptídica 3’ A 5’ P fMet AA2 NH2- AUG UAC 5’ NH2- Codón siguiente Codón de inicio Aminoacil-tARN Translocasa GTP GDP + Pi Anticodón UAC AA2 GTP GDP + Pi NH2- fMet Anticodón UAC AA2 Anticodón UAC AA2 fMet NH2- UAC P AUG P AUG A A 3’ 3’ Peptidil transferasa ribozima Unión del Aminoacil-tARN entrante Formación de Unión peptídica

Modificaciones post-traduccionales de las proteínas Desformilación (eliminación de grupo formilo). Glicosidación (adición de cadenas de oligosacáridos a las proteínas por acción de las glucosil transferasas). Formación de puentes disulfuros -S-S- (entre grupos –SH de cisteínas dentro de la misma cadena o de cadenas diferentes por acción de proteín-disulfuro isomerasa). Fosforilación, Acetilación, Metilación, Etc.

ALIMENTOS TRANGENICOS No sólo se requieren más alimentos, sino también mejores alimentos INGENIERÍA GENÉTICA Técnica del DNA recombinante TRANSGEN Gen extraño presente en el DNA de un organismo

Los OGMs son parte de la solución Aumentar la producción de alimentos - Introducir resistencia a pestes y enfermedades - Introducir tolerancia a temperaturas y sequías - Expandir la producción a suelos marginales Aumentar la calidad nutricional - Compensar deficiencias en vitaminas y micronutrientes - Eliminar compuestos tóxicos: cianuros, glicoalcaloides, etc. Disminuir la degradación del medio ambiente - Introducir caracteres genéticos que requieran baja o mejor utilización de insumos químicos - Promover aplicaciones en biorremediación

Organismos Genéticamente Modificados (OGM) Un OGM es un organismo (vegetal, animal, microorganismo o virus) en el cual se ha introducido información genética precisa y definida en forma deliberada y dirigida a obtener un determinado fenotipo La introducción de dicha información genética no podría haber sido adquirida por ese organismo por si mismo

Tolerancia a herbicidas Esta modalidad engloba a la mayor parte de las plantas transgénicas actuales Ejemplos: maíz, eucalipto, soja, caña de azúcar Un ejemplo cotidiano es la Soja Roundup Ready

Obtención de nuevos productos y alteración de la calidad nutricional La empresa Calgene produjo aceites ricos en ácido esteárico. Se alteró la composición en hidratos de carbono con vistas a la producción de tubérculos de papa, aumento del contenido de almidón y reducción de amilosa En el año 2000 se informó la obtención de arroz genéticamente modificado que produce beta- carotenos, precursor de la vitamina A