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Estructura y función del ADN
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¿Qué es un gen?§ Es una secuencia de nucleótidos en la
molécula de ADN, equivalente a una unidadde transcripción.
§ Contiene la información, a partir de la cual sesintetiza un polipéptido, una enzima, un ácidoribonucleico: mensajero, de transferencia oribosomal.
§ En el genoma humano la mayoría de losgenes son únicos y se expresan en formaindependiente. Los genes segregan cuandoocurre la meiosis.
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DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÌA MOLECULAR
Hebra molde
Transcripción
Traducción
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Naturaleza del material hereditario.
Los ácidos nucleicos y sus componentes
Los ácidos nucleicos son macromoléculas conestructura de polímero lineal, donde los monómeros sonnucleótidos. Cada nucleótido está formado por un azúcarpentosa, un fosfato y una base nitrogenada. Las basespueden ser purinas (de doble anillo), como la Adenina yla Guanina...
ADENINA (A) GUANINA (G)
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También pueden ser pirimidinas, de anillosencillo, como la timina y la citosina, en elADN; y la citosina y el uracilo en el ARN
TIMINA (T) URACILO (U) CITOSINA (C)
12
3 45
6
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Pentosa del ADN: Desoxirribosa
ATENCIÒN: Unhidrógeno en laposición 2’
3’
5’
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Desoxirribunucleótido
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La molécula de ADN es una doble héliceantiparalela (Watson y Crick 1953)
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Fosfatos vanunidos al azúcaren el C-5’ y el C-3’
Hebrasantiparalelas
Punta 3’ librePunta 5’ libre
ACIDOS NUCLEICOS
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La función codificante del ADN estádeterminada por la secuencia de sus
nucleótidos (bases)
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Hebra molde
Hebra líder
Hebra retardada
EL ADN es la molécula que permite perpetuar la vida:REPLICACIÓN DEL ADN
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Replicación
§ Las ADN polimerasas requieren comosustrato la punta 3’ hidroxilo libre deuna base apareada para catalizar launión de otro nucleótido.§ El OH libre se une al 5’a-fosfórico del
deoxinucleósido 5’ trifosfato,liberándose un pirofosfato inorgánico
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ADN polimerasas, ligasas….§ ADN polimerasas de alta fidelidad dirigidas
por ADN: dos de ellas replican loscromosomas, (a) específica para la hebraretardada porque tiene una subunidad primasa,(d) líder y elongación de la hebra retardada,otras dos reparan el ADN (b y e), y una de ellasreplica y repara el ADN mitocondrial (g).§ d,e,g : tienen actividad 3’ - 5’ exonucleasa§ d y e : tienen actividad de reparación del ADN
de tipo excisión de nucleótidos y de bases.
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ADN-polimerasas…..§ ADN polimerasas propensas a errores dirigidas
por ADN: un grupo grande que replica con muy bajafidelidad. La tasa de error de la polimerasa i (iota) es20.000 veces mayor que la de e. Se expresan encantidades altas en el sistema inmune, implicadas enla hipermutabilidad en linfocitos B y T.
§ ADN polimerasas dirigidas por ARN: usan comomolde una hebra de ARN: transcriptasas reversas.
§ Ej: Actividad polimerasa en la enzima telomerasa(Tert) que replica la parte final de los extremoslineales de los cromosomas.Transcriptasa reversa endógena, que ocasionalmentepuede convertir ARN en ADNc e integrarlo al genoma.
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Proteinas principales replicación§ Topoisomerasas: rompen una hebra y la tensión del
enrrollamiento de la hélice se relaja§ Helicasas: completan el desenrrollamiento§ ADN polimerasas: complejos agregados de
diferentes proteínas.§ Primasas: sintetizan los iniciadores de ARN que se
necesitan para iniciar la replicación§ Ligasas: sellan las lagunas dejadas por las
ribonucleasas cuando remueven los primers, catalizanla unión fosfodiester entre nucleótidos adyacentes.
§ Proteinas de unión a la hebra sencilla del ADN:estabilizan la horquilla de replicación.
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Estructura tridimensional de una helicasa: un hexámero conseis sitios de enlace al ATP. La hidrólisis secuencial deestos ATPs permite el desenrrollamiento de la doble hélice.
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La ADN polimerasa
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Síntesis del primer de ARN por una primasa
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En eucariontes losfragmentosde Okasaki tienen 200nucleótidos,los primers unos 10.Los iniciadores de ARN seeliminan mediante unaARNasaespecífica que reconocedobleshélices híbridas ARN-ADNLa laguna es llenada por unapolimerasa y la uniónfinalmentees realizada por una ligasa
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La ligasa acopla la hidrólisis de un ATP para hacermás favorable la reacción de unión entre el fosfato y elhidroxilo libre, liberando al final un AMP.
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Efecto de las proteínas de enlace con la hebra sencilla del ADN
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Estructura de las proteinas de enlace a la hebra sencillaModelo de la proteína humana
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Horquilla de replicación en los mamíferos: Dos polimerasasdiferentes en la hebra retardada, primero empieza la pol asintetizando el primer de ARN algo del ADN porque tiene unasubunidad primasa, luego sigue trabajando la pol d en laelongación del fragmento
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Reparación del ADN
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Tipos de daño al ADNMecanismos endógenos:1. Pérdida de bases tipo purinas por ruptura
espontánea del enlace con el azúcar5000/día/célula humana
2. Deaminación espontánea de citosinas yadeninas produce uracilo e hipoxantina
3. Moléculas con oxígenos reactivos atacan losanillos de las bases nitrogenadas
4. La ADN polimerasa puede incorporar basesequivocadas en la replicación
5. Errores en la replicación o recombinaciónprovocan fracturas en el ADN