material genético
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INFORMACIÓN GENÉTICA Y PROTEÍNASDiego Iriarte León
Biología y Ciencias Naturales
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Objetivos.
Explicar como el ADN es el material que especifica las propiedades hereditarias de cada especie, su conservación y sus cambios evolutivos.
Describir la estructura del ADN.
Distinguir la composición química de los ácidos nucleicos.
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Material genético.El material genético corresponde a una molécula que debe cumplir con tres propiedades:
Capacidad de autoduplicación.
Capacidad de almacenar información.
Capacidad de variar la información.
De las moléculas orgánicas que forman parte de los seres vivos (proteínas, glúcidos, lípidos y los ácidos nucleicos) la única que cumple las propiedades corresponde a los ácidos nucleicos.
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Material genético Células eucariotas
Células procariotas
Virus
ADN
ADN
ARN y ADN
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¿Qué es el ADN?
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es una molécula polimérica formada por unidades básicas (monómeros) llamadas nucleótidos. El ADN contiene la información hereditaria que se transmite de generación en generación.
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Los nucleótidos se encuentran formados por un grupo fosfato, una pentosa y una base nitrogenada.
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El modelo de Watson y CrickESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA DE ADN.
Información conocida
El ADN está formado por nucleótidos.
Cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, una pentosa (desoxirribosa) y una base nitrogenada
Existe una proporción entre las bases nitrogenadas: A=T; C=G.
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Características del modelo de Watson y Crick:
1.Doble hebra polinucleotídica.
2.Posee un dextrogiro alrededor de un eje central.
3.Las hebras son antiparalelas.
4.Posee polaridad determinada por los carbonos 5’ y 3’ de la pentosa.
5.Las hebras son complementarias.
6.En un giro completo se encuentran 10 bp (pares de bases).
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Características. Valores esperados.
Diámetro 20 Å o 2 nm
Ángulo de giro 36º
Longitud del giro 34 Å
Distancia entre bp 0,34 nm
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Dogma central de la Biología Molecular.
E l d o g m a c e n t r a l d e f i n e e l p a r a d i g m a d e l a b i o l o g í a m o l e c u l a r : e l m a t e r i a l g e n é t i c o s e p e r p e t ú a e n e l t i e m p o c o n f i r i e n d o i d e n t i d a d a l a s e s p e c i e s , y e l c ó d i g o q u e c o n t i e n e s e e x p r e s a e n l a b i o s í n t e s i s d e p r o t e í n a s .
S o n t r e s l o s p r o c e s o s r e s p o n s a b l e s d e l a h e r e n c i a d e l a i n f o r m a c i ó n g e n é t i c a :P e r p e t u a c i ó n d e l a i n f o r m a c i ó n g e n é t i c a e i d e n t i d a d d e l a s e s p e c i e s : O c u r r e m e d i a n t e e l m e c a n i s m o d e r e p l i c a c i ó n d e l D N A , q u e p e r m i t e q u e l a m o l é c u l a d e D N A s e a u t o d u p l i q u e g e n e r a n d o c o p i a s i d é n t i c a s .E x p r e s i ó n ó d e c o d i f i c a c i ó n d e l a i n f o r m a c i ó n : O c u r r e e n d o s e t a p a s ,1 . - p r i m e r o u n a t r a n s c r i p c i ó n , g e n e r á n d o s e c o p i a s d e R N A s s c u y a s e c u e n c i a e s i d é n t i c a a u n a d e l a s h e b r a s d e l D N A ; l a s 3 c l a s e s p r i n c i p a l e s d e R N A q u e s e g e n e r a n s o n l o s R N A m e n s a j e r o s ( R N A m ) , R N A d e t r a n s f e r e n c i a ( R N A t ) y R N A r i b o s o m a l e s ( R N A r ) . 2 . - L a o t r a e t a p a e s l a t r a d u c c i ó n , q u e t r a d u c e u n l e n g u a j e c o n t e n i d o e n u n c ó d i g o d e n u c l e ó t i d o s d e l R N A m e n u n p r o d u c t o p o l i p e p t í d i c o q u e e s t á f o r m a d o p o r u n a s e c u e n c i a e s p e c í f i c a d e a m i n o á c i d o s .
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Replicación del ADN.
La replicación es un proceso que permite formar nuevas moléculas a partir de una molécula patrón; otra forma de expresarlo es decir que corresponde a la duplicación de la totalidad de los genes que posee una célula para que pasen en cantidades equitativas a las células hijas.
La replicación asegura la continuidad de la información genética durante el crecimiento y la reparación de tejidos, como también asegurar la herencia genética.
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Replicación.La replicación es proceso semiconservativo, en donde una de las hebras sirve de molde para formar la nueva molécula. El proceso se puede dividir en cinco etapas:
1.Abrir la molécula de ADN.
2.Formar el cebador de ARN.
3.Ensamblado de la hebra complementaria.
4.Remoción del cebador.
5.Unión de los fragmentos de Okazaki.
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Promoter
5! 3!
3! 5!
TATA box Start point
Transcription factors
5! 3!
3! 5!
Several transcription factors
Additional transcription factors
RNA polymerase II Transcription factors
RNA transcript
5! 3!
3! 5! 5!
Transcription initiation complex
Eukaryotic promoters
Template DNA strand
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Elongation Non-template strand of DNA
RNA polymerase
RNA nucleotides
3! end
3!
5!
5!
Newly made RNA
Template strand of DNA
Direction of transcription (“downstream”)
Promoter
5! 3!
RNA polymerase
Start point DNA
Transcription unit
3! 5!
5! 3!
3! 5!
Unwound DNA
RNA tran- script
Template strand of DNA
Initiation
Elongation
Termination
5! 3!
3! 5!
5! 3!
3! 5!
3! 5!
Rewound DNA
RNA transcript
5!
Completed RNA transcript
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5! Protein-coding segment
5! Start codon Stop codon Poly-A tail
Polyadenylation signal
5! 3! Cap UTR UTR
20
5! Exon Intron Exon Intron Exon 3! Pre-mRNA
1 30 31 104 105 146
Coding segment
Introns cut out and exons spliced together
1 146 5! Cap
5! Cap
Poly-A tail
Poly-A tail
5! 3! UTR UTR
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Exon 1 5!
Intron Exon 2
Other proteins Protein snRNA
snRNPs
RNA transcript (pre-mRNA)
Spliceosome
5!
Spliceosome components
Cut-out intron
mRNA
Exon 1 Exon 2 5!
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DNA molecule
Gene 1
Gene 2
Gene 3
DNA strand (template)
3!
TRANSCRIPTION
Codon
mRNA
TRANSLATION
Protein
Amino acid
3! 5!
5!
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P site (Peptidyl-tRNA binding site)
E site (Exit site)
mRNA binding site
A site (Aminoacyl- tRNA binding site)
Large subunit
Small subunit
Schematic model showing binding sites
E P A
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Amino end
mRNA
5!
3!
Growing polypeptide
Next amino acid to be added to polypeptide chain
tRNA
Schematic model with mRNA and tRNA
Computer model of functioning ribosome
5! 3!
E
Codons
Schematic model showing binding sites
Small subunit
Large subunit
A site (Aminoacyl- tRNA binding site)
E site (Exit site)
E P A
mRNA binding site
P site (Peptidyl-tRNA binding site)
Small subunit
Large subunit
Exit tunnel Growing polypeptide tRNA
molecules
E P A
mRNA
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Amino end
mRNA
5!
3!
Growing polypeptide
Next amino acid to be added to polypeptide chain
tRNA
Codons
Schematic model with mRNA and tRNA
E
27
Met
GTP Initiator tRNA
mRNA
5! 3!
mRNA binding site
Small ribosomal subunit
Start codon
P site
5! 3!
Translation initiation complex
E A
Large ribosomal subunit
GDP
Met
28
Met
GTP Initiator tRNA
mRNA
5! 3!
mRNA binding site
Small ribosomal subunit
Start codon
P site
5! 3!
Translation initiation complex
E A
Large ribosomal subunit
GDP
Met
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Release factor
Stop codon (UAG, UAA, or UGA)
5!"
3!"
5!"
3!"
5!"
Free polypeptide
3!"
Cuando el ribosoma alcanza un codón de stop en el mRNA, el sitio A del ribosoma acepta una proteina llamada Factor de liberación del ARNt.
El factor de liberación hdroliza la unión entre el ARNt en el sitio P y el último aminoácido de la cadena de polipéptidos. El polipéptido se libera del ribosoma.
Las dos subunidades y los otros componentes que se mantenian ensamblados, se disocian.
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Polypeptide
tRNA with amino acid attached
Ribosome
tRNA
Anticodon
3! 5!
mRNA
Amino acids
Codons
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Ribosomes
mRNA
This micrograph shows a large polyribosome in a prokaryotic cell (TEM).
An mRNA molecule is generally translated simultaneously by several ribosomes in clusters called polyribosomes.
Incoming ribosomal subunits
Growing polypeptides
End of mRNA (3! end)
Start of mRNA (5! end)
Polyribosome
Completed polypeptides
m 0.1 µ
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Ribosomes
mRNA Signal peptide
Signal- recognition particle (SRP)
SRP receptor protein
CYTOSOL
ER LUMEN Translocation complex
Signal peptide removed
ER membrane
Protein
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