CODIGO GENETICO Integrantes: Burgos Pinedo, Karina Rojas Llanos, Aldo Chester Vasquez Viena, Lleril Valeria.

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1 CODIGO GENETICO Integrantes: Burgos Pinedo, Karina Rojas Llanos, Aldo Chester Vasquez Viena, Lleril Valeria

2 ¿ QUÉ ES EL CÓDIGO GENÉTICO ? Es la regla de correspondencia entre la serie de nucleótidos en que se basa un ácido nucleico y las series de aminoácidos en que base una proteína. En otras palabras es el diccionario que permite traducir la información genética a estructuras de proteínas. Cada tres nucleótidos de la cadena (cada triplete), forman una unidad funcional llamada codón, y su combinación constituye los genes. El código genético consta de 64 combinaciones posibles, es decir, 4³ (4 bases nitrogenadas; 1 triplete), de las cuales 61 codifican aminoácidos y 3 codifican termino de cadena.

3 L A FUNCIÓN DEL ADN ¿Por qué es tan importante que los cromosomas pasen de la célula madre a las células hijas? Los cromosomas están formados por genes, los segmentos de ADN que son las unidades de la herencia. Los genes controlan características como: Color del pelo Tipo de sangre Color de la piel Color de los ojos

4 L A ESTRUCTURA DEL ADN En 1953, James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin propusieron un modelo para la estructura del ADN. Se compone de unidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar de 5 carbonos llamada desoxirribosa y una base nitrogenada.

5 L A ESTRUCTURA DEL ADN Los nucleótidos están unidos por enlaces entre el grupo fosfato de un nucleótido y el azúcar del siguiente nucleótido. Se forma una larga cadena de nucleótidos enlazados del fosfato al azúcar. Las bases nitrogenadas se extienden hacia dentro desde la cadena azúcar-fosfato. En el ADN hay 4 bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).

6 Una molécula de ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos unidas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Las cadenas de nucleótidos forman una espiral alrededor de un centro común. La forma espiral de la molécula es una doble hélice. La estructura del ADN

7 Los puentes de hidrógeno son específicos entre las bases: La adenina siempre forma 2 enlaces con la timina. La citosina siempre forma 3 enlaces con la guanina. Por ello, la sucesión de bases de una cadena de nucleótidos determina la sucesión de bases en la otra cadena. Son complementarias. Este apareamiento de bases nitrogenadas es la base de la replicación del ADN. L A ESTRUCTURA DEL ADN

8 REPLICACION DEL DNA

9 EXISTEN TRES POSIBLES MODELOS DE REPLICACIÓN.  Semiconservadora (modelo correcto). En cada una de las moléculas hijas se conserva una de las cadenas originales.  Conservadora. Se sintetiza una molécula totalmente nueva, copia de la original.  Dispersora, o dispersante. Las cadenas hijas constan de fragmentos de la cadena antigua y fragmentos de la nueva.

10 F ORMAS ALTERNATIVAS DE REPLICACIÓN DEL DNA.

11 REPLICACIÓN DEL DNA. El proceso de replicación de DNA es el mecanismo que permite al DNA duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica). Esta duplicación del material genético se produce de acuerdo con un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del DNA original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del DNA original.

12 El DNA se replica desenrollando la hélice y rompiendo los puentes de hidrógeno entre las hebras complementarias.

13 CARACTERÍSTICAS GENERALES.

14 ORIGEN DE REPLICACIÓN. La replicación comienza en sitios específicos conocidos como “origen de replicación”. Los orígenes de replicación son los puntos fijos que están a partir de los cuales se lleva cabo la replicación, que avanza de forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla. Procariontes: Un origen de replicación. Eucariontes: Múltiples orígenes de replicación.

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16 BIDIRECCIONALIDAD. A partir de cada origen se sintetizan las dos cadenas en ambos sentidos. Esto ocurre en la mayoría de los organismos, pero se dan excepciones en algunos procariontes debido a que los mecanismos de replicación que tienen lugar dependen de la propia estructura de su material hereditario (si el DNA es circular, lineal, bicatenario o monocatenario). Replicación bidireccional en bacteria con DNA circular.

17 SECUENCIALIDAD. o Sueoka y Yoshikawa (1963) realizaron estudios genéticos de complementación de mutaciones que permitieron determinar que desde los orígenes la replicación avanza de forma secuencial. o Las dos hebras nuevas se van alargando progresivamente, por adición secuencial de nucleótidos.

18 DISCONTINUA. La replicación siempre se produce en sentido 5' → 3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del DNA. Esto planteó un problema, y es que las cadenas tienen que crecer simultáneamente a pesar de que son antiparalelas, es decir, que cada cadena tiene el extremo 5' enfrentado con el extremo 3' de la otra cadena. Por ello, una de las cadenas debería ser sintetizada en dirección 3' → 5'.

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20 DNA P OLIMERASAS. Dichas enzimas catalizan la síntesis de las nuevas cadenas añadiendo nucleótidos sobre la cadena molde. La enzima copia la cadena de nucleótidos de forma complementaria para dar a cada célula hija una copia del ADN durante la replicación. Modo en que operan: En cada horquilla de replicación, la ADN polimerasa y otras enzimas sintetizan dos nuevas cadenas de DNA que son complementarias respecto a las 2 cadenas originales. De esta forma, la ADN polimerasa sintetiza el esqueleto de azúcar-fosfato de la cadena hija.

21 Además de participar en la elongación, desempeñan una función correctora y reparadora gracias a su actividad exonucleasa 3', que les confiere la capacidad de degradar el ADN partiendo de un extremo de éste.

22 TRANSFERENCIA DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA: TRANSCRIPCIÓN

23 Se denomina transcripción al proceso de trasvase de información, contenida en el ADN, a una molécula de ARN. Constituye el primer paso en la expresión de los genes y mediante esta ruta se sintetizan todos los tipos de ARN que existen en las células. A primera vista, las cadenas de ARN y ADN pueden parecer similares, con un grupo OH en la posición 2´de la pentosa y la sustitución de la T por U como únicas diferencias. Sin embargo, al contrario del ADN, la mayoría de los ARN son de cadena sencilla. Estas cadenas se pliegan sobre sí mismas, dando lugar a una diversidad estructural mucho más amplia que la observada en el ADN, gracias a la cual el ARN es capaz de asumir una amplia variedad de funciones celulares.

24 EL PROCESO CONSTA DE TRES FASES: INICIACIÓN, ELONGACIÓN Y TERMINACIÓN.

25 INICIACIÓN.

26 Para que pueda formarse la horquilla de replicación es necesario que las dos cadenas se separen para sintetizar el cebador y el DNA de la cadena de nueva síntesis. Para ello el ADN debe desenrollarse y el punto de partida viene determinado por una secuencia específica de nucleótidos conocida como origen de replicación en la que hay gran cantidad de T y A.

27 Esta secuencia es reconocida por proteínas iniciadoras que controlan este proceso y enzimas conocidas como helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno de forma que una vez unidas las proteínas iniciadoras al DNA provocan el desenrollamiento de estas regiones.

28 Para iniciar la replicación se requieren las helicasas y es así como tas contribuyen a la formación del origen de replicación.

29 U NA VEZ ABIERTA LA CADENA DE DNA SE UNEN OTRAS PROTEÍNAS Y ENZIMAS ADICIONALES : Proteínas SSB: encargadas de la estabilización del ADN monocatenario, impiden que el ADN se renaturalice o forme de nuevo la doble hélice, de manera que pueda servir de molde.

30 Las topoisomerasas evitan que se retuerzan y formen superenrrollamientos cortando una o ambas cadenas de DNA reponiéndolos.

31 ELONGACIÓN.

32 En el siguiente paso, la holoenzima DNA Pol III cataliza la síntesis de las nuevas cadenas añadiendo nucleótidos sobre el molde. La DNA polimerasa sintetiza las nuevas cadenas, complementarias a cada una de las cadenas primitivas. Esta síntesis se da bidireccionalmente desde cada origen, con dos horquillas de replicación que avanzan en sentido opuesto.

33 Se sintetiza el DNA en sentido 5’→ 3’ partiendo de un ARN cebador – molécula formada por nucleótidos de ARN catalizados por ARN primasas que contiene un grupo 3'hidroxilo libre que forma pares de bases con una hebra molde complementaria y actúa como punto de inicio para la adición de nucleótidos con el fin de copiar la hebra molde.

34 I NICIO DE LA SÍNTESIS DE DNA CON UN CEBADOR.

35 TERMINACIÓN.

36 o Cuando una DNA polimerasa hace contacto con el extremo de otro fragmento de Okazaki contiguo, el ARN cebador de este es eliminado y otra enzima, la DNA ligasa conecta los dos fragmentos de Okazaki de DNA recién sintetizado. o Una vez que se han juntado todos se completa la doble hélice de ADN.

37 Síntesis de cebadores, unión de fragmentos de Okazaki y eliminación de los cebadores.

38 FIN DE LA REPLICACIÓN. La Replicación termina cuando la secuencia de bases nitrogenadas corresponden a un triplete AUG que indica una pausa en la replicación y hasta ese punto se codifica la proteína, para dar paso a la traducción.

39 RESUMEN. La replicación es el proceso mediante el cual, a partir de una molécula de DNA progenitora, se sintetiza una nueva, originándose así dos moléculas de DNA hijas, de secuencia idéntica a la del DNA original. Esta constituida por tres pasos: Iniciación: -DNA doble cadena debe abrirse. -Ocurre desenrollamiento. Elongación: -Copia simultánea de ambas cadenas. - Replicación en dirección 5’ → 3’. Terminación: -Se completa la doble hélice de DNA y se da una pausa en la replicación.

40 E NZIMAS QUE INTERVIENEN EN LA R EPLICACIÓN. EnzimaAcciónFunción en la célula. DNA Polimerasa IAñade nucleótidos a la molécula de DNA en formación. Remueve cebadores de RNA. Llena huecos en el DNA, para reparación. Remueve los cebadores de RNA. DNA Polimerasa IIIAñade nucleótidos a la molécula de DNA en formación. Revisa y corrige la secuencia. Replica DNA. DNA girasa (topoisomerasa II) Promueve el superenrrollamiento. Mantiene la compactación del DNA. DNA helicasaSe une al DNA cerca de la horquilla de replicación. Promueve la separación de las hebras de DNA. Topoisomerasa IRelaja el DNA superenrrollado. Mantiene el nivel adecuado de enrollamiento. PrimasaHace cadenas pequeñas de RNA usando DNA como molde. Necesaria para que la DNA polimerasa replique la hebra “retrasada”.

41 ARN POLIMERASAS El descubrimiento de la ADNp y su dependencia de un molde de ADN fue un estímulo para la búsqueda de una enzima que sintetizase ARN complementario de un molde de ADN. Hacia 1960, cuatro grupos de investigación independientes habían detectado una enzima en extractos celulares capaz de formar un polímero de ARN a partir de ribonucleótidos 5´-trifosfato. Investigaciones posteriores con la ARN polimerasa (ARNp) purificada de E. coli contribuyeron a definir las propiedades fundamentales de la transcripción. La ARNp realiza múltiples funciones en la transcripción: Busca en el ADN los puntos de iniciación, también llamados secuencias promotoras o, simplemente, promotores. Desenrolla una parte de la doble hélice del ADN para producir un molde de ADN de una sola hebra. Selecciona el ribonucleótido trifosfato correcto y cataliza la formación del enlace fosfodiéster. Este proceso se repite tantas veces como la enzima se desplace unidireccionalmente a lo largo del molde de ADN. A este respecto, la ARNp es totalmente procesiva: una única molécula de ARNp realiza la transcripción desde el inicio hasta el final. Detecta las señales de terminación que indican dónde finaliza la transcripción. Interacciona con las proteínas activadoras y represoras (factores de transcripción) que modulan en un amplio intervalo la velocidad de transcripción.

42 La química de la síntesis del ARN tiene mucho en común con la síntesis de ADN. La ARNp elonga una cadena de ARN por adición de ribonucleótidos al extremo 3´- OH de la cadena y sintetiza el ARN en dirección 5´→3´. El 3´-OH actúa como nucleófilo, atacando el fosfato  del ribonucleótido trifosfato entrante y liberando pirofosfato (Figura 2). La reacción global es: (NMP)n + NTP → (NMP)n+1 + PPi ARN ARN alargado

43 La ARNp requiere ADN para su actividad, siendo más activa con un molde de ADN bicatenario. La hebra molde es copiada en la dirección 3´→5´ (antiparalela a la nueva cadena de ARN) al igual que en al replicación. Cada nucleótido en el ARN recién formado es seleccionado según las interacciones de apareamiento de bases de Watson y Crick; en este caso los residuos de uridilato se insertan en el ARN para aparearse con residuos adenilato del ADN molde. La geometría de los pares de bases también puede jugar un papel en la selección de las bases, tal y como hemos visto en la replicación. A diferencia de la ADNp, la ARNp no necesita un cebador para iniciar la síntesis. El grupo 5´-trifosfato del primer residuo de una cadena de nueva síntesis no es cortado para liberar PPi, sino que se mantiene intacto durante toda la transcripción. La ARNp dependiente de ADN de E. coli es una enzima compleja y de gran tamaño formada por 6 subunidades de 5 tipos distintos (  2  ´  ). El núcleo de la enzima está constituido por  2  ´  y presenta la actividad catalítica. La subunidad  se une transitoriamente al núcleo y dirige a la enzima hacia sitios específicos de unión en el ADN (promotores), participa en la iniciación de la síntesis y luego se disocia del resto de la enzima. Estas 6 subunidades contituyen la holoenzima ARNp. (Figura 3 y Tabla 1) Tabla 1. Composición de subunidades de la ARN polimerasa de E. coli

44 Las ARNp carecen de actividad exonucleasa 3´→5´correctora de pruebas. En consecuencia, durante la transcripción se produce un error por cada 104 o 105 ribonucleótidos incorporados en el ARN. Dado que de un solo gen se producen muchas copias de ARN y que todos los ARN son finalmente degradados y reemplazados, un error en una molécula de ARN tiene menos consecuencias para la célula que un error en la información permanente almacenada en el ADN.

45 El proceso de síntesis de ARN o TRANSCRIPCIÓN, consiste en hacer una copia complementaria de un trozo de ADN. El ARN se diferencia estructuralmente del ADN en el azúcar, que es la ribosa y en una base, el uracilo, que reemplaza a la timina. Además el ARN es una cadena sencilla. Síntesis de ARN (Transcripción)

46 En una primera etapa, una enzima, la ARN-polimerasa se asocia a una región del ADN, denominada promotor, la enzima pasa de una configuración cerrada a abierta, y desenrolla una vuelta de hélice, permitiendo la polimerización del ARN a partir de una de las hebras de ADN que se utiliza como patrón.

47 La ARN-polimerasa, se desplaza por la hebra patrón, insertando nucleótidos de ARN, siguiendo la complementariedad de bases, así Secuencia de ADN: 3'... TACGCT...5' Secuencia de ARNm: 5'...AUGCGA...3'

48 Cuando se ha copiado toda la hebra, al final del proceso, la cadena de ARN queda libre y el ADN se cierra de nuevo, por apareamiento de sus cadenas complementarias. De esta forma, las instrucciones genéticas copiadas o transcritas al ARN están listas para salir al citoplasma.

49 EL MECANISMO DE LA TRANSPIRACIÓN La sudoración le permite al cuerpo regular su temperatura. La sudoración es controlada desde un centro en las regiones preóptica y anterior del hipotálamo en el cerebro, donde las neuronas termosensibles se encuentran. La función de calor-regulación del hipotálamo también se ve afectada por los aportes de los receptores de la temperatura en la piel. La lta temperatura de la piel reduce el punto de ajuste hipotalámico de la sudoración y aumenta la ganancia del sistema de retroalimentación del hipotálamo en respuesta a las variaciones en la temperatura central. El proceso de sudoración disminuye la temperatura del núcleo, mientras que el proceso de evaporación disminuye la temperatura de la superficie.

50 GRACIAS!!