. UNIDADE 8 XENÉTICA MOLECULAR. ESQUEMA DA UNIDADE -O ADN como portador da información xenética: -Experimento de Griffith -Expermento de Avery, McLeod.

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1 . UNIDADE 8 XENÉTICA MOLECULAR

2 ESQUEMA DA UNIDADE -O ADN como portador da información xenética: -Experimento de Griffith -Expermento de Avery, McLeod y McCarthy -Expermento de Hersey y Chase -Dogma central da bioloxia molecular -Replicación -Procariotas e Eucariotas -Corrección de erros -Transcripción -Procariotas e Eucariotas -Código xenético -Traducción -Procariotas e Eucariotas

3 O ADN COMO PORTADOR DA INFORMACIÓN XENÉTICA - Todas as células do organismo a mesma cantidade de ADN - Canto máis complexo o organismo máis ADN posue - Luz uv de 360nm + mutación + afecta ADN - Células reproductoras mitad ADN - Proteínas parecidas en especies diferentes

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5 Esquema de los resultados de Avery, McLeod y McCarthy (1944) Esquema de los resultados de Avery, McLeod y McCarthy (1944) Fotografía de Oswald Avery trabajando en su laboratorio Fotografía de Oswald Avery trabajando en su laboratorio

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7 ACTIVIDADE

8 REPLICACIÓN - 1 soa vez no ciclo celular, na fase S - Características: - semiconservativa - bidireccional - discontinua - se transcribe á vez

9 MESELSON Y STAHL (1957) semiconservativa

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11 BIDIRECCIONAL

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16 R. EN PROCARIOTAS

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19 R. EN EUCARIOTAS

20 LAS ADN POLIMERASAS EUCARIÓTICAS Las ADN polimerasas eucarióticas tienen una diferencia interesante con las ADN polimerasas de E. coli, ya que se utilizan dos polimerasas diferentes una para sintetizar la hélice conductora y otra para producir la hélice retardada. La ADN polimerasa α sintetiza la hélice retardada mientras que la ADN polimerasa δ sintetiza la hélice conductora. En la siguiente tabla se resumen las polimerasas de mamíferos: ENZIMAFUNCIÓN ADN Pol α Síntesis Hélice retardada. Síntesis del cebador: 10 bases de ADN y 25 de ARN. ADN Pol δ Síntesis de la Hélice conductora. ADN Pol ε Polimerización de las Piezas de Okazaki. ADN Pol β Unión de los fragmentos de Okazaki ( de aproximadamente 250 pb). ADN Pol γ Síntesis ADN mitocondrial.

21 Las principales características de las ADN Polimerasas de E.coli, se pueden resumir en la siguiente tabla: ADN Pol I ADN Pol II ADN Pol III Estructura PM (dalton) Constitución Nº Polimerasas/célula 109.000Monómero400 90.000MonómeroDesconocido 900.000 Multímero asimétrico 10-20 Actividad/Función Polimeras 5'-3' /Elongación Exonucleasa 3'- 5'/Correctora Exonucleasa 5'- 3'/Reparación SISISI SISINO SISINO La ADN Pol III y la ADN Pol I son las enzimas que intervienen directamente en la replicación del ADN de E. coli. La ADN Pol I tiene un papel reparador, retira los cebadores con su actividad exonucleasa 5'- 3' y rellena el hueco con su actividad polimerrasa 5'- 3'. A la ADN Pol II se la asigna exclusivamente una función reparadora, pero la muchas de sus características y el papel que juega en la replicación del ADN, si es que juega alguno, son desconocidas. La ADN Pol III es la enzima que realiza la mayoría de la replicación del ADN, el corazón catalítico del enzima lo constituyen las subunidades a (encargada de la polimerización), e (realiza la función correctora de pruebas) y q (¿ensamblaje de las subunidades?). Realmente, el complejo enzimático que lleva a cabo la replicación es un multímero denominado Holoenzima de ADN Pol III que posee muchas cadenas o subunidades polipeptídicas. Este multímero es realmente un dímero asimétrico, una mitad del dímero se encarga de sintetizar la hélice retardada y la otra mitad sintetiza la hélice conductora. La subunidad t interviene en la unión del dímero, el complejo g-d produce la unión al ADN molde y la subunidad b sujeta el enzima al ADN.

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23 CORRECCIÓN DE ERRORES

24 DNA pol DNA pol PCR

25 7. El termociclador Es una máquina que se puede programar para obtener resultados a diferentes temperaturas y tiempos, según se desee. Una vez que los reactivos son introducidos, la reacción se desarrolla sin ninguna intervención manual.

26 www.slic2.wsu.edu:82/.../pages/Chap10.html

27 TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS promotor secuencias consenso secuencias intensificadoras finalización rho dependiente y rho independiente

28 TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS

29 MADURACIÓN ARNm

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32 CÓDIGO XENÉTICO

33 Características código Salvo excepciones: El código genético mitocondrial es la única excepción a la universalidad del código, de manera que en algunos organismos los aminoácidos determinados por el mismo triplete o codón son diferentes en el núcleo y en la mitocondria, estas excepciones son evidencia de la evolución, no de diseño. Características código - Tripletes - degenerado=sinonimia - universal Salvo excepciones: El código genético mitocondrial es la única excepción a la universalidad del código, de manera que en algunos organismos los aminoácidos determinados por el mismo triplete o codón son diferentes en el núcleo y en la mitocondria, estas excepciones son evidencia de la evolución, no de diseño. OrganismoCodón Significado en Código Nuclear Significado en Código Mitocondrial TodosUGAFINTrp LevaduraCUXLeuThr DrosophilaAGAArgSer Humano, bovinoAGA, AGCArgFIN Humano, bovinoAUAIleMet (iniciación) RatónAUU, AUC, AUAIleMet (iniciación)

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35 Experimentos confección código - Severo ochoa y Grunbreg-Manago: polinucleótido fosforilasa

36 CÓDIGO XENÉTICO

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38 MARCOS DE LECTURA

39 BIOSINTESIS PROTEICA CONSTA DE 3 PASOS: 1- ACTIVACIÓN DOS AMINOÁCIDOS 2- TRADUCCIÓN 3- MADURACION DA PROTEÍNA

40 1- Activación del RNA t Aminoacil-ARNt-sintetasa

41 2- TRADUCCIÓN I INICIACIÓN

42 TRADUCCIÓN II ELONGACIÓN

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45 TRADUCCIÓN III FINALIZACIÓN

46 3- MADURACION DE LA PROTEÍNA

47 MECANISMOS DE CONTROL DA EXPRESIÓN XÉNICA

48 Niveles de regulación de la expresión génica ADN Transcritos primarios de ADN ARNm ARNm inactivo Proteína Proteína inactiva NÚCLEOCITOPLASMA 1. Control transcripcional 2. Control del procesamiento del ARN 3. Control del transporte del ARN 4. Control traduccional 6. Control de la actividad proteica 5. Control de la degradación de los ARNm

49 Control transcripcional: conceptos básicos  Promotor : Secuencia de nucleótidos del ADN en la que se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción  Caja TATA : Secuencia unos 30 pares de bases arriba del sitio de inicio de la transcripción  Elemento promotor ascendente (UPE): Secuencia de 8-12 pares de bases, a corta distancia arriba del sitio de unión para ARN polimerasa  Elemento intensificador o facilitador : Secuencia a miles de bases del promotor que es capaz de aumentar la rapidez de la transcripción

50 Control transcripcional: comparación de elementos promotores procariontes - eucariontes

51 Otros mecanismos de regulación: organización de la cromatina

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53 OPERÓN LACTOSA

54 OPERÓN TRIPTÓFANO

55 MECANISMO DE CONTROL EN EUCARIOTAS

56 Cuando el dogma no se cumple: el caso de virus y priones Normalmente, el dogma de la biología se cumple en los organismos más diversos, que guardan su información genética en forma de ADN, utilizan el ARN como intermediario y las proteínas como estructuras o maquinaria enzimática. Algunos virus y priones, sin embargo, rompen un poco este esquema. 1.Virus 2.Proteínas que se autorreplican: priones Virus Ciertos virus, como el de la inmunodeficiencia humana (VIH), guardan su información genética en forma de ARN y la duplican utilizando ADN (con la ayuda de enzimas denominadas transcriptasas reversas). Cuando estos agentes se introducen en una célula huésped convierten su ARN, de cadena simple, en ADN, de cadena doble, y este segmento se inserta en el genoma de la célula. El ADN modificado es transcripto por enzimas celulares y luego es traducido. Las proteínas generadas junto con el ARN viral, se ensamblan y forman una nueva partícula viral capaz de infectar nuevas células. El descubrimiento de estas enzimas capaces de sintetizar ADN a partir de ARN ha conducido a cuestionar el dogma central. Este postulado ha sido revisado ya que la información no fluye de manera unidireccional sino de forma bidireccional. Entonces, el dogma actualizado sería el que se muestra la figura 2.

57 Figura 2. Dogma de la biología molecular “actualizado”. La información es bidireccional ya que las proteínas influyen en la expresión de genes (pero no pueden convertirse en ADN). Existen otros tipos de virus, como el virus Junín o de la fiebre hemorrágica argentina, cuyo genoma también está formado por ARN, en lugar de ADN. Estos son capaces de duplicar su ARN sin ADN como intermediario. ¿Cómo? Utilizando una proteína viral –la ARN polimerasa– que sintetiza ARN y usa ARN como molde. Tanto las moléculas originarias como las sintetizadas por la polimerasa son utilizadas como molde para la traducción de proteínas virales. Además, la misma ARN polimerasa es responsable de la replicación y transcripción del genoma viral. Proteínas que se autorreplican: priones Además existen determinados tipos de proteínas que son capaces de “autoperpetuarse”. Estas proteínas, denominadas priones o PrP (Proteína de Prión), cambian de manera anómala su conformación o estructura. No se conoce el motivo por el cual las proteínas adquieren dicha estructura, pero lo cierto es que el cambio les permite no sólo formar cúmulos proteicos sino que pueden “contagiar” a sus pares normales (las proteínas del mismo tipo cuya estructura es correcta) y convertirlas en defectuosas. Por lo tanto, los priones son proteínas anómalas capaces de generar en el huésped otras como ellas, a partir sus pares normales. Esto de alguna manera sería una “replicación” de proteínas, teniendo en cuenta que en realidad lo que se replica es una estructura tridimensional a partir de una proteína normal (sintetizada por los mecanismos conocidos). La proteína PrP es la responsable del mal de la vaca loca (encefalopatía espongiforme bovina) y de enfermedades similares en humanos y ovejas. Esta proteína se localiza en la membrana de las neuronas, y cuando adquiere la conformación defectuosa “contagia” a otras células propagando la anomalía. Esta proteína con estructura diferente puede “contagiar” a las proteínas de un humano que coma carne procedente de un animal enfermo.