introducción a la genética y la biología molecular

Introducción a la genética y la biología molecular

Dr. Manel Vera Rodríguez([email protected])

CURSO de VERANO 2009:LA BIOINFORMÁTICA COMO PUENTE ENTRE LA GENÉTICA Y

SUS APLICACIONES INDUSTRIALES Y BIOMÉDICAS

Breve historia de la genética:

• 1865: G.J. Mendel presenta sus experimentos con guisantes que muestran los principios de la herencia• 1888: W. Waldeyer acuña el término de cromosoma• 1900: H. de Vries, C. Correns y E. von Tschermak redescubren la leyes de Mendel• 1905: Bateson da el nombre de genética a la disciplina• 1908: Hardy y Weinberg formulan el principio de la genética de poblaciones• 1910: Morgan descubre la mutación white (ojo blanco) y la herencia ligada al sexo en Drosophila• 1941: G.W. Beadle & E.L. Tatum proponen el concepto 1gen-1enzima• 1944: Avery demuestra que el ADN es el material hereditario• 1953: Watson y F. Crick describen la estructura en doble hélice del ADN• 1958: M.S. Meselson y F.W. Stahl demuestran que la replicación del ADN es semiconservativa• 1968: Okazaky y colaboradores demuestran la síntesis discontínua de la cadena retardada de ADN• 1974: R.D. Kornberg describe la estructura de la cromatina (nucleosomas)• 1978: W. Gilbert acuña los términos intrón y exón• 1986: Saiki, K.B. Mullis y colaboradores describen la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR)• 1990: Empieza el proyecto Genoma Humano• 1995: Primer organismo unicelular secuenciado: Haemophilus influenzae • 1996-1997: I. Wilmut y K. Campbell clonan el primer mamífero (oveja Dolly) Historia de la genética

http://dna50anys.uab.es/dna50anys/imatges/Hitos.swf

Qué es el ADN?

Definición:

El Ácido DesoxiriboNucleico (ADN) es el portador de la información genética en las células, compuesto por dos cadenas complementarias de nucleótidos enrolladas en una doble hélice, capaz de autorreplicarse y de dirigir la síntesis de ARN.

DNA (nomenclatura inglesa): DeoxiriboNucleic Acid

La estructura del ADN• El monómero del ADN es un nucleótido.• Los nucleótidos están formados por un azúcar

(desoxi-ribosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato.

• Los componentes del nucleótido están unidos por fuertes enlaces covalentes (fosfodiester).

• Las bases son purinas (Guanina y Adenina) y pirimidinas (Citosina y Timina).

• La estructura del ADN está formada por 2 cadenas complementarias.

• Las 2 cadenas están orientadas en direcciones opuestas, quedando en cada una un extremo 5’ (fosfato) y un extremo 3’ (hidroxilo).

• La unión entre las 2 cadenas se realiza mediante enlaces de hidrógeno entre 2 bases (1 de cada cadena), formando un “par de bases”.

• La Adenina se une siempre a la Timina mediante 2 enlaces. La Guanina se une siempre a la Citosina mediante 3 enlaces.

• Los grupos hidroxilo libres del fosfato son los que dan una fuerte carga eléctrica negativa y el carácter ácido a la molécula

• La molécula de ADN se enrrolla en la forma de una doble hélice.

• Por cada 10 pares de bases, la molécula gira 360º. La estructura recuerda a una escalera de caracol.

La estructura del ADNEstructura del ADN

http://www.johnkyrk.com/DNAanatomy.esp.html

Genes y Genomas• Un gen es un fragmento de ADN que

contiene la información necesaria (en forma de secuencia de bases) para codificar la síntesis de una proteína o un ARN. Podemos considerar a un gen como una unidad de información.

• No todo el material genético de un organismo está organizado en genes. Existe ADN no codificante. En las células humanas solamente el 3% del ADN da lugar a la síntesis de proteínas

• El genoma de un organismo es el conjunto de material genético que contienen sus células.

• El virus más pequeño contiene poco más de 4.000 pares de bases. Una bacteria contiene como media 5.106 pares de bases (5.000 Kb o 5 Mb) (2 m de longitud).

• Como norma general las bacterias (células procariotas) contienen una sola molécula de ADN circular, mientras que las células eucarióticas (animales y vegetales) contienen varias moléculas de ADN lineal organizadas en cromosomas.

• Una célula humana contiene 3.000 Mb distribuidas en 46 cromosomas. Cada cromosoma contiene una molécula lineal de ADN.

Tamaño de los genomas

Tamaño Genoma

Organismo (pares de bases)

Fago λ 5×104

Escherichia coli 4×106

Levadura 2×107

Caenorhabditis elegans 8×107

Drosophila melanogaster 2×108

Humano 3×109

Tamaño de los genomas

Organización del material genético

• El material genético de las células procarióticas se organiza habitualmente en 1 sólo cromosoma que contiene una molécula de ADN circular.

• El material genético de las células eucarióticas se organiza en cromosomas. Cada uno está formado por una mólecula de ADN en doble hélice lineal asociado a proteínas básicas (histonas) formando la cromatina.

Estructura del cromosoma eucariota

http://www.johnkyrk.com/chromosomestructure.esp.html

MitosisDefinición: División celular caracterizada por la replicación de los cromosomas y la formación de dos núcleos hijos idénticos entre sí (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas. Tiene cuatro fases:

Mitosis

Animación Mitosis

http://www.johnkyrk.com/mitosis.esp.html

CariotipoDefinición: ordenamiento de los cromosomas de una célula metafásica de acuerdo a su tamaño y morfología.

Cariotipo humano:2n= 46 (Diploide= doble dotación cromosómica, cromosomas por pares)23 pares de cromosomas homólogos

A: Metacéntricos grandes

B: Submetacéntricos grandes

C: Submetacéntricos medianos

D: Acrocéntricos medianos

E: Submetacéntricos pequeños

F: Metacéntricos pequeños

G: Acrocéntricos pequeños

Par sexual

CariotipoEl cariotipo es característico de cada especie

Qué es el ARN?

Definición:

El Ácido RiboNucleico (ARN) se distingue del ADN por la presencia del azúcar ribosa y la pirimidina Uracilo; incluye ARN mensajero (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosómico (ARNr). También es el material genético de muchos virus, llamados retrovirus.

RNA (nomenclatura inglesa): RiboNucleic Acid

Estructura del ARN• El ARN (ácido ribonucleico) contiene

ribosa en lugar de desoxi-ribosa.• Está formado por las mismas bases

nitrogenadas, excepto la Timina que se sustituye por Uracilo.

• El Uracilo es también complementario de la Adenina.

• A diferencia del ADN está formado por una única cadena de nucleótidos.

• La longitud de la cadena es mucho menor que en el ADN.

• Se pueden formar enlaces entre bases complementarias dentro de la misma cadena, lo que origina estructuras tridimensionales complejas.

Tipos de ARNTIPO ABUN-

DANCIANº BASES FUNCION

ARNrRibosómico

80% 120-3500Estructura de los ribosomas

ARNtTransferencia

15% 75Transporte de aminoácidos

ARNmMensajero

5% variableSíntesis de proteínas

Dogma fundamental de la biología molecular

Replicación

Transcripción Traducción

Transcripción inversa(retrovirus)

Cómo es el flujo de información genética en los seres vivos.

Tres procesos fundamentales:

ADN ARN PROTEÍNAS

De los genes a las proteínas

La replicación del ADN


Conservativa

Semiconservativa

Dispersiva

Esquema Experimentos Meselson y Stahl (1958)

• Catalizada por una ADN-polimerasa que añade nucleótidos al extremo 3’-OH de la cadena naciente (sentido polimerización= 5’ a 3’).

• La ADN-polimerasa necesita un cebador de ARN.

• Los nucleótidos se añaden por emparejamiento complementario con las bases de la cadena molde.

• Los sustratos, desoxi-ribonucleótido trifosfato (dNTP) se hidrolizan al añadirse, liberando energía para la síntesis del ADN.

• Existen diversas proteínas que colaboran en la replicación.

DNA pol

ARN cebador


http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.esp.html

• La síntesis del ARNm la realiza una ARN polimerasa en dirección 5’--> 3’.

• Los ribonucleótidos se añaden por emparejamiento complementario con las bases de la cadena molde de ADN.

• La presencia de Adenina en el ADN determina la adición de un Uracilo en el ARN.

Garret & Grisham. Biochemistry 2ª ed. Saunders College Publishing

Transcripción

TranscripciónEucariotas Procariotas (bacterias)

Características generales de la transcripción

Cada gen codifica proteínas y por ende, cada molécula de mRNA transcrita, codifica un único polipéptido: mRNA monocistrónicoLa transcripción y la traducción son procesos secuenciales que ocurren en el núcleo y el citoplasma, respectivamente

Una única molécula de mRNA puede codificar varios polipéptidos: mRNA policistrónicoLa traducción y la transcripción ocurren en forma acoplada en el mismo (único) compartimento celular

RNA polimerasas involucradas

Hay 3 polimerasas diferentes: -RNA polimerasa I: precursor del rRNA que formará las subunidades de los ribosomas (28S, 5,8S y 18S). - RNA polimerasa II: mRNA y algunos snRNA. - RNA polimerasa III: tRNA, un tipo de rRNA (5S) y una variedad de RNA pequeños

Hay una sola RNA polimerasa que cataliza la biosíntesis de los tres tipos de RNA:mRNA, tRNA y rRNA

Secuencias reguladoras de la transcripción

Hay múltiples regiones de control. Algunas secuencias están cerca del sitio de inicio (caja TATA) y otras más distantes

Hay 2 secuencias (denominadas secuencias consenso) a -10 y -35 pares de bases desde el sitio de inicio de la transcripción

A partir de Curtis, Barnes, Schnek & Massarini. Biología. 7ª ed. Editorial Médica Panamericana

La transcripción en procariotas• Los genes que codifican proteínas involucradas en la misma

ruta metabólica suelen presentarse agrupados en el cromosoma, formando operones, lo que permite la expresión coordinada.

• Una región reguladora adyacente al operón, determina su transcripción- es el “operador”.

• Proteínas reguladoras funcionan con los operadores, para controlar la transcripción de los genes.

La transcripción en eucariotas• La Cromatina limita el acceso de las proteínas reguladoras a los

promotores.• Existen factores proteicos que deben reorganizar la cromatina. • Las RNA polimerasas I, II y III transcriben rRNA, mRNA y tRNA,

respectivamente.• Las 3 polimerasas interaccionan con los promotores a través de los

“factores de transcripción”.• La “TATA box” (TATAAA) es un promotor “consenso”.• Los factores de transcripción reconocen secuencias promotoras

específicas e inician la transcripción (algunos factores se unen a secuencias específicas en la región codificante del gen).

• Además de promotores, los genes eucariotas tienen “enhancers”, o “upstream activation sequences”.


Estructura del gen eucariota• Los genes eucariotas están

divididos en exones (se traducen a aminoácidos) e intrones (no codificantes).

• Ejemplos: El gen de la actina tiene un intrón de 309-pb que separa los primeros 3 aminoácidos de los restantes 350.

• El gen del colágeno pro-alpha-2 del pollo, mide 40-kb, con 51 exones que suman sólo 5 kb.

• Los exones suelen medir entre 45 y 249 bases.

• El mecanismo por el que se escinden los intrones y por el que se unen los exones, es complejo y muy preciso (“RNA- splicing”)

Estructura del gen eucariota


Transcripción y maduración RNAm

Maduración RNAm en eucariotas

http://www.johnkyrk.com/DNAtranscription.esp.html

http://www.johnkyrk.com/DNAtranscription.esp.html

Traducción del mensaje genético

• La información contenida en la secuencia de bases del ADN es trasladada o traducida a una secuencia de aminoácidos en una proteína, a través del ARN que actúa como intermediario


Alanina Ala A

Arginina Arg R

Asparragina Asn N

Aspártico Asp D

Cisteína Cys C

Fenilalanina Phe F

Glicina Gly G

Glutámico Glu E

Glutamina Gln Q

Histidina His H

Isoleucina Ile I

Leucina Leu L

Lisina Lys K

Metionina Met M

Prolina Pro P

Serina Ser S

Tirosina Tyr Y

Treonina Thr T

Triptófano Trp W

Valina Val V

Aminoácidos que forman las proteínas

Las proteínas

No polar Polar Alcalino Ácido

http://www.johnkyrk.com/aminoacid.esp.html

Alanina Ala A

Arginina Arg R

Asparragina Asn N

Aspártico Asp D

Cisteína Cys C

Fenilalanina Phe F

Glicina Gly G

Glutámico Glu E

Glutamina Gln Q

Histidina His H

Isoleucina Ile I

Leucina Leu L

Lisina Lys K

Metionina Met M

Prolina Pro P

Serina Ser S

Tirosina Tyr Y

Treonina Thr T

Triptófano Trp W

Valina Val V

Aminoácidos que forman las proteínas

Las proteínas

No polar Polar Alcalino ÁcidoAa esenciales(obtenidos de la dieta)

http://www.johnkyrk.com/aminoacid.esp.html

• La síntesis transcurre desde el extremo N-terminal al extremo C-terminal.

• Los ribosomas leen el ARNm en la dirección 5’--3’.

• La traducción tiene lugar en polirribosomas o polisomas. Hay más de un ribosoma traduciendo cada ARNm simultáneamente.

• La elongación de la cadena proteica tiene lugar por adición secuencial de aminoácidos al extremo C-terminal.

• El ARNt tiene en el extremo 3’ el lugar de unión del aa, y en uno de sus bucles el anticodón complementario al codón del ARNm


Síntesis de proteínas

Síntesis de proteínasInitiation

http://www.johnkyrk.com/DNAtranslation.esp.html

El código genético• Cada aminoácido está

codificado por una secuencia de 3 nucleótidos en el ARNm llamada codón.

• Las combinaciones de las 4 bases tomadas de 3 en 3 originan 64 posibles permutaciones.

• Puesto que solamente existen 20 aminoácidos formando parte de las proteínas, el código es redundante o degenerado: existen codones sinónimos.

• Existe además un codón que marca el inicio de una proteína y 3 codones que marcan el fin.

ORIGIN (Ribonucleasa pancreática bovina) 1 ggcagaaact gccttctctc tctcagacat caaactagag acccaggttt ctccagggga 61 gtgcggtcat catggctctg aagtccctgg tcctgttgtc gctgttggtc ctggtgctgc 121 tgctggtgcg ggtccagcct tccctgggca aggaaactgc agcagccaag tttgagcggc 181 agcacatgga ctccagcact tccgctgcca gcagctccaa ctactgtaac cagatgatga 241 agagccggaa cctgaccaaa gatcgatgca agccagtgaa cacctttgtg cacgagtccc 301 tggctgatgt ccaggccgtg tgctcccaga aaaatgttgc ctgcaagaat gggcagacca 361 attgctacca gagctactcc accatgagca tcaccgactg ccgtgagacc ggcagctcca 421 agtaccccaa ctgtgcctac aagaccaccc aggcgaataa acacatcatt gtggcttgtg 481 agggaaaccc gtacgtgcca gtccactttg atgcttcagt gtaggtctct acctaaggcc 541 agagcagcaa gatgcaccac ttcatcacaa aggcacctgc ctctcccctc atgtttcctt 601 gtcctggggg caatagctca agttagttag ggctcttatc tctgcgcacc ttaccagaaa 661 cacacacaca ggattccctg gcatgaaagc aataactcaa gctagttaag tcttctatcc 721 aacccacact tgctcccctg gcctgagtct tgcccctggt ggtttggggg gtgaggagtg 781 ggttgtgagg tgggacctgt gttaaccaaa tcactgcttc tttcaataaa catacttgca 841 accacctgaa aaaaaaaaaa aaaa//

El código genético

ORIGIN (Ribonucleasa pancreática bovina) 1 ggcagaaact gccttctctc tctcagacat caaactagag acccaggttt ctccagggga 61 gtgcggtcat catggctctg aagtccctgg tcctgttgtc gctgttggtc ctggtgctgc 121 tgctggtgcg ggtccagcct tccctgggca aggaaactgc agcagccaag tttgagcggc 181 agcacatgga ctccagcact tccgctgcca gcagctccaa ctactgtaac cagatgatga 241 agagccggaa cctgaccaaa gatcgatgca agccagtgaa cacctttgtg cacgagtccc 301 tggctgatgt ccaggccgtg tgctcccaga aaaatgttgc ctgcaagaat gggcagacca 361 attgctacca gagctactcc accatgagca tcaccgactg ccgtgagacc ggcagctcca 421 agtaccccaa ctgtgcctac aagaccaccc aggcgaataa acacatcatt gtggcttgtg 481 agggaaaccc gtacgtgcca gtccactttg atgcttcagt gtaggtctct acctaaggcc 541 agagcagcaa gatgcaccac ttcatcacaa aggcacctgc ctctcccctc atgtttcctt 601 gtcctggggg caatagctca agttagttag ggctcttatc tctgcgcacc ttaccagaaa 661 cacacacaca ggattccctg gcatgaaagc aataactcaa gctagttaag tcttctatcc 721 aacccacact tgctcccctg gcctgagtct tgcccctggt ggtttggggg gtgaggagtg 781 ggttgtgagg tgggacctgt gttaaccaaa tcactgcttc tttcaataaa catacttgca 841 accacctgaa aaaaaaaaaa aaaa//

CDS 72..524 /gene="RNASE1" /note="ribonuclease A (pancreatic)" /codon_start=1 /product="ribonuclease" /protein_id="NP_001014408.2" /db_xref="GI:68299789" /db_xref="GeneID:282340" /translation="MALKSLVLLSLLVLVLLLVRVQPSLGKETAAAKFERQHMDSSTS AASSSNYCNQMMKSRNLTKDRCKPVNTFVHESLADVQAVCSQKNVACKNGQTNCYQSY STMSITDCRETGSSKYPNCAYKTTQANKHIIVACEGNPYVPVHFDASV"



3 N- ile leu phe arg val ile arg pro ... thr arg asn phe thr ... arg -C2 N- tyr phe ile ser ser asn ser thr leu asn ala lys leu his leu thr -C 1 N- leu phe tyr phe glu ... phe asp leu lys arg glu thr ser leu asn -C

-1 C- ... lys ile glu leu leu glu val lys phe ala phe ser ... lys val -N-2 C- ile lys asn arg thr ile arg gly ... val arg phe lys val ... arg -N -3 C- asn ... lys ser thr asn ser arg leu arg ser val glu ser leu ser -N

pautas de lectura(ORF’s)

pautas de lectura(ORF’s)

DNA5’- TTATTTTATTTCGAGTAATTCGACCTTAAACGCGAAACTTCACTTAAC –3’3’- AATAAAATAAAGCTCATTAAGCTGGAATTTGCGCTTTGAAGTGAATTG –5’

sentido de lectura para la secuencia de la cadena superior

sentido de lectura para la secuencia de la cadena inferior

(ORF’s: Open Reading Frame, pauta abierta de lectura)

Mutaciones

Variabilidad genética

Las mutaciones son el proceso principal para crear variabilidad genética.

Definición: Cambios entre los individuos para un determinado gen o carácter. Si existen diferentes variantes de un mismo gen, se dice que es “polimórfico”, si no hay variabilidad el gen es “monomórfico”.

Variabilidad genética

SNPs• Los SNPs o “polimorfismos de nucleótido único” son

variaciones de la secuencia de bases de una región del genoma, que afectan a un único nucleótido.

• Para ser considerado un SNP debe ocurrir en al menos un 1% de la población.

• Los SNPs proporcionan el 90% de la variación genética humana y ocurren cada 100 o 300 bases a lo largo de todo el genoma (tanto en regiones codificantes como no codificantes).

• 2 de cada 3 SNPs corresponden a la sustitución de C por T.• Una gran parte no tienen efecto alguno sobre las

funciones celulares, pero algunos pueden producir alteraciones o cambios diversos.

SNPs y Haplotipos

• Un determinado número de SNPs en una región concreta, crea un haplotipo (diferentes secuencias que puede tener un fragmento concreto de ADN).

Cada haplotipo contiene SNPs característicos.Cada haplotipo contiene SNPs característicos.

Mapa de Haplotipos (Hap Map): mapa de los haplotipos y Mapa de Haplotipos (Hap Map): mapa de los haplotipos y los SNPs que los caracterizan.los SNPs que los caracterizan.

Está permitiendo la identificación de genes y variaciones Está permitiendo la identificación de genes y variaciones que afectan a la salud humana.que afectan a la salud humana.

Haplotipos

[ 1 1111111112 2222222223 3333333334 4444444445 5555555556 6666666667 7777777778 ][ 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 ]#ATcs1 ATTTTTCAGC TATGTACAAT AACAATTGTT GTACCTTGCT AACCCAATGT TATACTACAT CTATGTATAA TATTACATAT#ATcs2 ATTTTTCAGC TATGTACAAT AACAATTGTC GTACCTTGCT AACCCAATGT TATACTACAT CTATGTATAA TATTACATAT#ATcs3 ATTTTTCAGC TATGTACAAT AACAATTGTT GTACCTTGCT AACCCAATAT TATACTACAT CTATGTATAA TATTACATAT#ATcs4 ATTTTTCAGC TATGTACAAT AACAATTGTT GTACCTTGCT AACCCAATGT TATACTACAT CTATGTATAG TATTACATAT

[ 1 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 ][ 8888888889 9999999990 0000000001 1111111112 2222222223 3333333334 4444444445 5555555556 ][ 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 ]#ATcs1 TATGTATTTA CCCATATATA TAATATAGCA TG-TGAGTAG TACATCATAT GTATTATCAA CATTAGTGAA TTTAACCCCT#ATcs2 TATGTATTTA CCCATATATA TAATATAGCA TG-TGAGTAG TACATCATAT GTATTATCAA CATTAGTGAA CTTAACCCCT#ATcs3 TATGTATTTA CCCATATATA TAATATAGCA TGATGAGTAG TACATCATAT GTATTATCAA CATTAGTGAA TTTAACCCCT#ATcs4 TATGTATTTA CCCATATATA TAATATAGCA TG-TGAGTAG TACATCATAT GTATTATCAA CATTAGTGAA TTTAACCCCT

Haplotipos

[ 1 1111111112 2222222223 3333333334 4444444445 5555555556 6666666667 7777777778 ][ 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 ]#ATcs1 ATTTTTCAGC TATGTACAAT AACAATTGTT GTACCTTGCT AACCCAATGT TATACTACAT CTATGTATAA TATTACATAT#ATcs2 .......... .......... .........C .......... .......... .......... .......... ..........#ATcs3 .......... .......... .......... .......... ........A. .......... .......... ..........#ATcs4 .......... .......... .......... .......... .......... .......... .........G ..........

[ 1 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 1111111111 ][ 8888888889 9999999990 0000000001 1111111112 2222222223 3333333334 4444444445 5555555556 ][ 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 1234567890 ]#ATcs1 TATGTATTTA CCCATATATA TAATATAGCA TG-TGAGTAG TACATCATAT GTATTATCAA CATTAGTGAA TTTAACCCCT#ATcs2 .......... .......... .......... ..-....... .......... .......... .......... C.........#ATcs3 .......... .......... .......... ..A....... .......... .......... .......... ..........#ATcs4 .......... .......... .......... ..-....... .......... .......... .......... ..........

Haplotipos y variabilidad• La variación de la secuencia de bases en un gen determinado

puede cambiar la proteína codificada por ese gen.

Microsatélites• Los microsatélites son secuencias de ADN no codificante

con motivos repetidos en tándem (entre 1-6 pares de bases) repartidas por todo el genoma

• Normalmente son marcadores codominantes y neutrales y son utilizados en estudios de genética de poblaciones y en análisis de parentesco

Microsatélites

• Fallos de la polimerasa (Slipped-strand mispairing)

Formación de microsatélites:

• Inestabilidad del acoplamiento de las dos cadenas en individuos heterocigotos (mutaciones más frecuentes cuando la diferencia de tamaño entre las cadenas es más elevada)

Microsatélites

Homocigoto(378/378)

Homocigoto(376/376)

Homocigoto(378/378)

Heterocigoto(376/378)

Variabilidad genética: Definiciones

• Gen: Todo segmento de ADN que se encuentra a continuación de un promotor y que puede ser transcrito por una ARN polimerasa y originar un ARN funcional (ARNm, ARNr, ARNt, ARNsn, ribozima u otros tipos de ARN)

• Alelo: Cada una de las formas diferentes de un gen. Los alelos ocupan la misma posición (locus) en los cromosomas homólogos.

• Locus: La posición de un gen en un cromosoma; para cualquier locus dado puede haber varios alelos posibles

Variabilidad genética: alelos

¿Cómo podemos detectar la variabilidad genética

del ADN en el laboratorio?

PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa)

Principio: Se basa en la metodología de la replicación. Se utilizan cebadores o primers que flanquean la región de interés y son necesarios para que la ADN polimerasa actúe. Realizándose múltiples ciclos de replicación, conseguimos una amplificación exponencial del producto.


Principio: Se basa en la metodología de la replicación. Se utilizan cebadores o primers que flanquean la región de interés y son necesarios para que la ADN polimerasa actúe. Realizándose múltiples ciclos de replicación, conseguimos una amplificación exponencial del producto.Consiste en tres pasos:- Desnaturalización del ADN molde a 95ºC


Principio: Se basa en la metodología de la replicación. Se utilizan cebadores o primers que flanquean la región de interés y son necesarios para que la ADN polimerasa actúe. Realizándose múltiples ciclos de replicación, conseguimos una amplificación exponencial del producto.Consiste en tres pasos:- Desnaturalización del ADN molde a 95ºC- Hibridación o annealing del cebador con ADN molde a Ta idónea


Principio: Se basa en la metodología de la replicación. Se utilizan cebadores o primers que flanquean la región de interés y son necesarios para que la ADN polimerasa actúe. Realizándose múltiples ciclos de replicación, conseguimos una amplificación exponencial del producto.Consiste en tres pasos:- Desnaturalización del ADN molde a 95ºC- Hibridación o annealing del cebador con ADN molde a Ta idónea- Extensión mediante actuación de la ADN polimerasa a 72ºC

Animación PCR

http://www.dnalc.org/ddnalc/resources/pcr.html

Secuenciación (Sanger) • La secuenciación de DNA usando el método de Sanger (1977)

emplea 2’3’-dideoxinucleótidos trifosfatados además de los normales 2’-deoxinucleótido trifosfatado

• Ya que los 2’3’-dideoxinucleótidos trifosfato carecen del grupo 3’ hidroxilo, y la polimerización del DNA ocurre solo en la dirección 3’, cada vez que un 2’3’-dideoxinucleótido trifosfato es incorporado la extención se detiene

H

P

O

OH

OH

HO

O

O

CH2

NH2

N

N N

N

Azucar

BaseFosfato

3’

5’

2’

1’4’

2’-deoxinucleótido monofosfato

Secuenciación (Sanger) • La secuenciación de DNA usando el método de Sanger (1977)

emplea 2’3’-dideoxinucleótidos trifosfatados además de los normales 2’-deoxinucleótido trifosfatado

• Ya que los 2’3’-dideoxinucleótidos trifosfato carecen del grupo 3’ hidroxilo, y la polimerización del DNA ocurre solo en la dirección 3’, cada vez que un 2’3’-dideoxinucleótido trifosfato es incorporado la extención se detiene

H

P

O

OH

H

HO

O

O

CH2

NH2

N

N N

N

Azucar

BaseFosfato

3’

5’

2’

1’4’2’3’-dideoxinucleótido monofosfato

Secuenciación

Secuenciación Fragmentos de ADN marcados fluorescentemente migran a través del capilar

Fragmentos de ADN pasan a través del láser y detector óptico

Electroforesiscapilar

Secuenciación

Insertar cromatogramas

Cromatograma

introducción a la genética y la biología molecular

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