genetica i tue 2016 [modo de compatibilidad]i+tue+... · que incluye el “ cromosoma” y los...
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GENTICA BACTERIANA
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Gentica microbiana: qu son los genes cmo se replican cmo se transmite la informacin a generaciones posteriores o entre microorganismos cmo la expresin de sus informacindetermina las caractersticas particulares de un organismo.
La informacin gentica contenida en una clula procariota: La informacin gentica contenida en una clula procariota: genoma. genoma. que incluye el que incluye el cromosoma y los plsmidoscromosoma y los plsmidos
Los genes: Los genes: son segmentos de DNA que codifican productos son segmentos de DNA que codifican productos funcionales y que estn contenidos en los cromosomasfuncionales y que estn contenidos en los cromosomas
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Cromosoma procaritico:Cromosoma procaritico:
nica hebra de DNA bicatenario nica hebra de DNA bicatenario HaploidesHaploidesCircular y covalentemente cerradoCircular y covalentemente cerradoSuperenrollamiento negativoSuperenrollamiento negativoTransporta toda la informacin gentica Transporta toda la informacin gentica necesaria para todas las estructuras y necesaria para todas las estructuras y funciones de la clulafunciones de la clulaE. coliE. coli: casi 5000 kpb de DNA : casi 5000 kpb de DNA No posee envoltura nuclearNo posee envoltura nuclearNo posee envoltura nuclearNo posee envoltura nuclear
Cromosoma eucaritico:Cromosoma eucaritico:
DNA bicatenario linealDNA bicatenario linealMltiples cromosoma (Mltiples cromosoma (S. cereviseaeS. cereviseae: 8 p): 8 p)Poseen histonas (nucleosoma)Poseen histonas (nucleosoma)Ncleo con envoltura nuclearNcleo con envoltura nuclearDiploides Diploides
Tomado de Brock. Microbiologa de los microorganismos. 12Tomado de Brock. Microbiologa de los microorganismos. 12 edicinedicin
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Gen: unidad de la herencia, segmento de DNA que especifica una protena, a travs del RNAm, un tRNA, un rRNA, o cualquier otro RNA
no codificante. Es responsable de:
- las caractersticas estructurales y metablicas de un organismo- la transmisin de estas caractersticas de una generacin a otra.
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Genoma: conjunto de genes contenidos en una clula en un virus
Genotipo: constitucin gnica precisa de una clula.Fenotipo: caractersticas observables tanto morfolgicas como
fisiolgicas
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Gen: DNA: acido desoxirribonucleico Secuencias de bases:
Purinas: adenina y guaninaPirimidinas: timina y citosina
Solo se transcribe una de las dos cadenas
RNAm: codifica para uno mas protenas
tRNA y rRNA: actan en la sntesis de protenas, no codifican
informacin gentica para la informacin gentica para la fabricacin de stas.
Cada grupo de tres bases de una molcula de RNAm codifica un solo
aminocido, este triplete: codn
El cdigo gentico se traduce por el sistema de sntesis de protenas: ribosomas (protenas y rRNA),
tRNA y factores de transduccin
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casi totalmente secuencias casi totalmente secuencias
ProcariotasProcariotas EucariotasEucariotas
101055 -- 101066 pbpb
Haploide Haploide
1 cromosoma circular1 cromosoma circularBorrelia burgdorferiBorrelia burgdorferi : 1 lineal, : 1 lineal, Rhodobacter sphaeroides:Rhodobacter sphaeroides: 2 circulares2 circulares
101077 101099 pbpb
Haploide Haploide -- diploidediploide
familias multignicas y familias multignicas y
varios cromosomas linealesvarios cromosomas linealesSaccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae 16, 16, Giardia lamblia Giardia lamblia 44
casi totalmente secuencias casi totalmente secuencias codificadoras y de regulacincodificadoras y de regulacin
transcripcintranscripcin--traduccin traduccin acopladasacopladas
Algunos genes organizados en Algunos genes organizados en operones:operones: ARN policistrnicoARN policistrnico
familias multignicas y familias multignicas y secuencias redundantessecuencias redundantes
regulacin en etapas de regulacin en etapas de maduracin de ARNmmaduracin de ARNm
Ausencia de intronesAusencia de intrones Presencia de intronesPresencia de intrones
Unidades de transcripcin simplesUnidades de transcripcin simples
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En procariotasEn procariotas. transcripcin. transcripcin--traduccin traduccin
acopladasacopladas. ausencia de intrones. ausencia de intrones
Expresin gnica se regula Expresin gnica se regula principalmente en la principalmente en la
transcripcin.transcripcin.transcripcin.transcripcin.
En procariotas: a partir de una En procariotas: a partir de una molcula de DNA se transcriben molcula de DNA se transcriben
muchas molculas de RNAm muchas molculas de RNAm diferentes. Un solo RNAm lleva diferentes. Un solo RNAm lleva la informacin de varios genes, la informacin de varios genes, mas de una regin codificadoramas de una regin codificadora
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Estructura del ADN
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Estructura del ADN
Tamao de una molcula de DNA: E. coli:4.640.000 pb 4.640 kpb 4,64 Mpb
(1000pb 1kpb kb)
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Estructura secundaria, repeticiones invertidas y estructuras tallo bucle:
Es habitual en el DNA y RNA
Las repeticiones invertidas en el ADN son sitios de unin
frecuentes para protenas frecuentes para protenas especificas de unin al ADN que regulan la transcripcin.
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Superenrollamiento del DNA:El DNA de doble cadena es retorcido an
ms.
Topoisomerasas clase I: cortan una sola hebra de DNA, elimina el
superenrollamiento adicional en el DNA, lo relaja
Topoisomerasas clase II: cortan ambas hebra de DNA e introduce
superenrrollamiento negativo en el DNA.
Superenrollamiento: para empaquetar el DNA en el interior de la clula
Relajacin: es necesaria para la replicacin y la transcripcin.
Para evitar que todo el cromosoma bacteriano se relaje cada vez que se realiza una muesca, se organiza en dominios de superenrollamiento,
estabilizado por protenas de unin especificas.
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En bacterias: DNA girasa (topoisomerasas clase II) : introduce superenrollamiento negativo en el DNA.
Algunos antibiticos inhiben la topoisomerasas clase II
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Principios
B
Principios Bsicos de la replicacin del DNA Principios Bsicos de la replicacin del DNA Principios Bsicos de la replicacin del DNA Principios Bsicos de la replicacin del DNA
Cadena parentalCadena parentalCadena parentalCadena parentalBaciso
Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena complementariacomplementariacomplementariacomplementaria
Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena Nueva cadena complementariacomplementariacomplementariacomplementaria
Replicacin semiconservativaReplicacin semiconservativaReplicacin semiconservativaReplicacin semiconservativa
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-La adicin de un nucletido requiere de un grupo hidroxilo libre en el extremo 3.
-El 5-trifosfato de desoxinuclesido se incorpora al 3- hidroxilo de nucletido anterior
-Replicacin procede siempre del extremo fosfato 5 al extremo con el hidroxilo 3.
-DNA polimerasas sintetizan DNA en -DNA polimerasas sintetizan DNA en direccin 5 3 y aaden nucletidos a un grupo 3 ya existente.
-Cebador: molcula de ac. nucleico a la cual la enzima pueda aadir un nucletido. Fragmento corto de RNA, sintetizado por la primasa.
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Horquilla de replicacin: zona de DNA desenrrollado por la DNA helicasa Protena de unin a cadena sencilla: estabiliza el DNA monocatenario.
En procariotas existe un solo punto donde puede iniciarse, origen de la replicacin, secuencia especifica de DNA de 250 bases reconocida por protenas especificas de iniciacin:- Dna A, Dna B (helicasa), DnaC - Dna A, Dna B (helicasa), DnaC (protena cargadora de la helicasa).Se cargan dos helicasa, cada una en direcciones opuestas, dos primasas y dos DNA polimerasas. La replicacin se inicia en las dos cadenas sencillas. Cadena avanzadaCadena retrasada: no hay 3OH libre. Mltiples cebadores de RNA. Fragmentos de Okasaki.
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DNA pol III Dna E: aade desoxirribonucletidos hasta alcanzar el DNA sintetizado
previamente.
DNA pol I: sintetiza DNA, es exonucleasa 5----3, que elimina el exonucleasa 5----3, que elimina el
cebador.
DNA ligasa: sella la muesca entre un 5 PO4 y 3OH.
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El mtodo (theta): dos puntos de crecimiento
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Parada de replicacin: las dos horquillas de replicacin chocan cuando los dos crculos de DNA estn completos. Secuencias Ter reconocidas por protenas llamada Tus que bloquean el avance,Topoisomerasa IV; separa las dos molculas de DNA entrelazadas para que se divida en cada clula hija (Protena Fts)
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Modelo actual de la replicacin en Modelo actual de la replicacin en E. coli E. coli (Replisoma)(Replisoma)
LasLas topoisomerasastopoisomerasas reducereduce lala tensintensinproducidaproducida enen elel desenrollamientodesenrollamiento dede lalahlicehlice (DNA(DNA girasagirasa TopoiTopoi II)II)
LaLa helicasahelicasa abreabre yy lala primasaprimasa cebaceba(primosoma)(primosoma)
LasLas protenasprotenas dede uninunin aa ADNADNmantienenmantienen lala estabilidadestabilidad deldel ADNADNsimplesimple hebrahebra
HoloenzimaHoloenzima:: dosdos DNADNA PolPol IIIIII
conectadasconectadas porpor unun dmerodmeroconectadasconectadas porpor unun dmerodmero
LaLa polimerasapolimerasa enen lala hebrahebra conductoraconductorasintetizasintetiza unauna hebrahebra continuacontinua
LaLa polimerasapolimerasa enen lala hebrahebra retrasadaretrasada sesemuevemueve enen lala direccindireccin opuestaopuesta:: sintetizasintetizaelel ADNADN enen fragmentosfragmentos dede OkazakiOkazaki
AlAl completarcompletar cadacada fragmentofragmento sese disociadisociadeldel ADNADN peropero sese mantienemantiene elel complejocomplejoenzimticoenzimtico parapara hacerhacer lala sntesissntesis dede ununnuevonuevo fragmentofragmento..
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Correccin de errores en la replicacin del DNA:
Pol I y Pol III: poseen actividad exonucleasa 3----------5 que elimina un nuclesido equivocado.
Pol I : poseen actividad exonucleasa 5---------- 3 que elimina e cebador.
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RNA: contiene ribosa y uracilo. Monocatenario
Otras clases de RNA: implicados en regulacin
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RNA polimerasa no necesita de cebadores. Holoenzima RNA pol: cinco subunidades Nucleo: sintetiza RNAFactor sigma : reconoce el sitio en el DNA para el comienzo de la sntesis de RNA.
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Dentro de la secuencia del promotor existen secuencias
mas cortas y altamente conservadas que son
reconocidas por el mismo factor Sigma : Secuencias factor Sigma : Secuencias
consenso. Estas se sitan antes del inicio de la transcripcin:Regin -10: caja Pribnow
Regin -35.La cadena que se transcribe es la de abajo (verde claro)
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Alternativos
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Las repeticiones invertidas en el DNA transcripto forman una
estructura tallo bucle que termina la transcripcin cuando va
seguida de una serie de uracilos
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Unidad de transcripcin: unidades que comienzan en el sitiode inicio y de
terminacin enlazadas en el cromosoma. Algunas poseen un solo gen, pero otras dos mas genes que
se cotranscriben.
La mayora de los genes codifican para protenas, pero otros codifican RNA que no se transcibe: rRNA y tRNA. Los procariotas tienen rRNA 16S,
rRNA 23S y rRNA 5S.
Existen agrupaciones que contienen un Existen agrupaciones que contienen un gen para cada rRNA y se
cotrancriben.
En procariotas, los mRNA son degradados rpidamente por
ribonucleasas, mientras que los rRNA y tRNA no por su estructura altamente plegada, REGULACION.
El ensamblaje en un opern de genes relacionados permite su regulacin de forma coordinada por una regin
especifica anterior al opern. Operador o centro de unin del
activador
Un grupo de genes relacionados entre si y que se cotranscriben a la vez a partir
de un solo promotor para generar un slo mRNA
policistrnico: OPERON
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Cdigo gentico: correspondencia de cada triplete de tres bases del mRNA, codn, codifica un aminocido especifico.
Cdigo degenerado: muchos aminocidos estn codificados por mas de un codn.
43: 64
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Un codn del mRNA es reconocido por el apareamiento especfico de sus bases con una secuencia complementaria de tres bases llamada anticodn en los
tRNA.
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Transduccin: Codones de parada o codones sin sentido: no codifican
ningn aa, indican el final de la traduccin: UAA,UAG yUGA
Codon de inicio: AUG. Fundamental comenzar en el
nucletido correcto o pauta 0.
La fidelidad del la pauta de lectura correcta depende de las
Transduccin:
correcta depende de las interacciones entre mRNA y rRNA, y del ribosoma que reconoce un
AUG especfico en el mRNA como codn de inicio con la ayuda de
una secuencia situada antes en el mRNA: Secuencia de Shine-
Dalgarno
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tRNA: es especifico tanto para el codn como para su aa correspondiente y son puestos en contacto por enzimas especificas: aminoacil-tRNA-sintetasas
Cadena sencilla y estructura secundaria. 73 y 93 nucletidos de extensin
Regiones doble cadena y bases inusuales
Parte variable: anticodon
Transduccin:
Otras partes interaccionan con: rRNA, componentes proteicos del ribosoma, protenas de transduccin no ribosmicas y con la aminoacil-tRNA-sintetasas
En el extremo 3 o brazo aceptor tienen tres nucletidos desapareados: CCA aadidos por la nucleotidil- transferasa terminal. El aa se une covalentemente a la adenosina e incorporado a la cadena polipeptdica.
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Reconocimiento de los t RNA:Contactos entre sec. nucleotdicas especficas en el brazo aceptor y bucle D del tRNA y aa especficos de la sintetasa. Adems el anticodon con su sec. especifica
Activacin y carga:AA + ATP------------- aminoacil-AMP+P-P Permanece unido a la sintetasa hasta que choca con el tRNA
Transduccin:
aminoacil-AMP + tRNA ---------aminoacil-tRNA + AMP
P-P es escindido por una pirofosfatasa
Como se utiliza un ATP y se forma un AMP se necesitan un total de dos enlaces fosfatos para cargar un tRNA con un aa.
El aminoacil-tRNA abandona la sintetasa y viaja a ribosoma donde se sintetiza el polipptido.
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Formados por rRNA, protenas ribosomales y protenas no ribosmicas. 70S
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Iniciacin: Se forma el complejo de iniciacin: 30S, mRNA, tRNA de formilmetionina y prot. de iniciacin: IF1,2 y 3. GTP. Luego 50S. 70 S funcionalSec. De Shine Dalgarno: sec de 3 a 9 nucleti. antes del codn de inicio del mRNA que ayuda a unirlo al ribosoma. Se encuentra en el 5mRNA y es complementario con el 3 del rRNA 16S, lo que permite la transduccin de mRNA policistrnico, por reconocimiento de cada codn de iniciacin. Unin de un formilmetionil-tRNA iniciador al codn de inicio AUG.Elongacin, traslocacin y terminacin:mRNA se desliza unido al 30S.La 50S interacciona con el Trna.
Transduccin:
La 50S interacciona con el Trna.Sitio A (SA): aceptor, se une el nuevo tRNA cargado por factores de elongacin proteicos (EF-Tu)Sitio P (SP): pptido, el tRNA sujeta al pptido en crecimiento.Prot. no ribosmicas factores de elongacin: EF-Tu y EFTs.GTP.Formacin del enlace pptidico. El tRNA que sujeta al pptido se trasloca del SA al SP, dejando el SA (EF-G y GTP). El ribosoma avanza tres nucletidos y expone un nuevo codn, empujando el tRNA ahora vaco al Sitio E.Finalizacin: cuando se alcanza el codn de parada por medio de factores de liberacin.
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La traduccin de varios ribosomas y un solo mRNA: Polisoma.Aumenta la velocidad y eficiencia de la transduccin