Cdigo gentico ADN y ARN Los cido nuclicos

Código genético, ADN y ARN

Los ácido nucléicos (ADN y. ARN) llevan información y la transforman en proteínas. Las proteínas controlan la química de un ser vivo

Los descubridores de la estructura de doble hélice del ADN, James Watson y Francis Crick, en 1953. Fueron galardonados con el Premio Nóbel en Medicina y Fisiología en 1962.

Rosalind Franklin El trabajo de difracción con rayos X de Rosalind Franklin fue fundamental en el desarrollo del modelo del ADN. Franklin murió sin saber que los resultados de sus estudios habían sido informalmente comunicados a Watson y Crick por M. Wilkins. Ellos fueron galardonados con el Premio Nóbel en 1962. Rosalind Franklin murió de cáncer en 1958 a la edad de 37 años, posiblemente a causa de los rayos X usados en sus investigaciones. Sin embargo aunque Watson, Crick y Wilson luego dieron crédito a la contribución de Rosalind Franklin, ésta nunca fue nominada o premiada con el Nóbel pues ya había muerto, y el Premio Nóbel nunca es póstumo.

James Watson, en 2003, cuando se dio por terminado el Proyecto Genoma Humano, que él dirigió y consiste en determinar las posiciones relativas de todos los nucleótidos e identificar los 20. 000 a 25. 000 genes presentes en los 23 pares de cromosomas del ser humano.

Micropelícula sobre ADN y el Proyecto Genoma Humano http: //www. pbs. org/wgbh/nova/programs/ht/qt/2809_01. html http: //www. pbs. org/wgbh/nova/programs/ht/qt/2809_q 100_02. html

El ADN: estructura y replicación • El ADN es un polímero (de cadena doble) de nucleótidos. • ¿Qué es un nucleótido? :

Bases nitrogenadas de los nucleótidos que forman los ácidos nucléicos

azúcar de los ácidos nucléicos:

Estructura molecular del ADN

La molécula de ADN tiene la capacidad única de REPLICARSE. Esto es, sacar una copia de sí misma que puede ser transmitida a la descendencia. La replicación se da en el núcleo, antes de la división celular http: //www. youtube. com/watch? v=qy 8 dk 5 i. S 1 f 0&feature=related Juego de simulación de replicación de DNA http: //nobelprize. org/medicine/educational/dna_double_helix/index. html

Replicación del ADN (ácido desoxirribonucléico)

Replicación del ADN: los nuclétidos sueltos en el núcleo se adhieren al lugar indicado: G-C, T-A

Replicación del ADN: es semiconservativa = se forman dos dobles cadenas idénticas a la original, pero en cada una se conserva una cadena antigua

La replicación del ADN es catalizada por diferentes enzimas

Videos didácticos sobre el proceso y enzimas que participan: HTTP: //WWW. YOUTUBE. COM/WATCH? V=TEV 62 ZRM 2 P 0&FEATURE= RELATED EL ANTERIOR EN ESPAÑOL: HTTP: //WWW. YOUTUBE. COM/WATCH? V=-EGKRYDQEHQ HTTP: //WWW. YOUTUBE. COM/WATCH? V=WKXGWGN_DGU&FEATUR E=RELATED

La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación. Los nucleósidos solo pueden adicionarse por el extremo 3´ La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de forma continua en la hebra adelantada y de forma discontínua en la hebra rezagada (donde se producen los fragmentos de Okazaki). El proceso de la replicación se puede dividir en 3 fases: iniciación, elongación y terminación.

Iniciación de la replicación • La enzima helicasa se desplaza a lo largo del ADN en dirección a la horquilla de replicación, es decir, en dirección 5' → 3' en la hebra rezagada y 3' → 5' en la hebra adelantada, rompiendo los puentes de hidrógeno que mantienen unida la doble hélice

Elongación • La ADN polimerasa comienza a añadir nucleótidos. Así, durante la síntesis, en cada horquilla de replicación se van formando dos copias nuevas de ADN, pero debido a la unidireccionalidad de la actividad polimerasa la replicación sólo puede ser continua en la hebra adelantada [En la hebra rezagada es discontinua, dando lugar a los fragmentos de Okazaki, que son pegados por la enzima ligasa] • La terminación del proceso se da cuando se llega a un triplete de nucleótidos TAC , que corresponde a AUG que significa “stop” en el ARNm (pero esto lo entenderá en los slides de la transcripción que están más adelante)

Comparación de la estructura del ADN y ARN Ver video http: //www. youtube. com/watch? v= -Q_Lvzdkexo&feature=related

Comparación entre ADN y ARN ADN ARN • Dos cadenas de nucleótidos formando una doble hélice • Azúcar de 5 carbonos • Azúcar: desoxirribosa • Una sola cadena • bases: A, C, G, T Adenina, Citocina, Guanina, Timina. • bases: A, C, G, U (el Uracilo reemplaza a la Timina) • función: información de generación en generación (replicación) • función: síntesis proteica (transcripción y traducción) • Azúcar de 5 carbonos • Azúcar: ribosa

ADN y ARN (acido ribonucleico) tienen algunas diferencias:

Interacción entre ADN y ARN: el ARN mensajero (ARNm) copia o “transcribe” la información de un trozo de ADN, y lleva este “mensaje” al organelo celular que “traduce” y compone una proteína con los aminoácidos en la secuencia que indica el mensaje. http: //www. biology. eku. edu/RITCHISO/301 notes 1. htm

Tipos de ARN: m. ARN El ARN mensajero • Copia o transcribe la información del ADN del núcleo. • Saca la información al citoplasma y la lleva al ribosoma • La información va en tripletes de nucleótidos llamados codones

CODÓN = tres nucleótidos que significan un aminoácido determinado El codón TCA del ADN en el ARN mensajero se convierte en AGU que significa agregar el aminoácido Serrina (Ser) a la secuencia de aminoácidos de la nueva proteína que se formará Ver animación: http: //biomodel. uah. es/model 4/dnacode. htm

Transcripción • http: //www. youtube. com/watch? v=983 lhh 2 0 r. GY

Tipos de ARN: r. ARN ribosomal • Constituye el organelo llamado ribosoma • Allí se traduce o se sintetiza la nueva proteína en base a la información del m. ARN, y con la ayuda del t. ARN

Tipos de ARN: t. ARN de transferencia • Su función es llevar aminoácidos al ribosoma para la síntesis de la nueva proteína. • En un extremo lleva un anticodón para identificar al codón del respectivo aminoácido

Cómo los anticodones del t. ARN identifican al respectivo codón en el m. ARN

El t. ARN (ARN de transferencia) tiene tres nucleótidos (anticodòn) que identifican al respectivo codòn, y asì anexar el aminoàcido que transportan al ribosoma, para formar o sintetizar una proteìna

¿Cómo adquiere su estructura funcional una molécula de t. RNA? VIDEO: http: //www. hhmi. org/biointeractive/media/rnafold-lg. wmv

El CÓDIGO GENÉTICO

El código genético: es el significado de la información del ADN: Cada tres nucleótidos codifican a un aminoácido distinto, para formar la nueva proteína Pelìculas introductorias sobre síntesis protéica: https: //www. youtube. com/watch? v=g. G 7 u. Csk UOr. A https: //www. youtube. com/watch? v=h 5 m. Jb. P 2 3 Buo

El código genético • La secuencia de bases del ARNm es usada por el ribosoma como plantilla para ensamblar la secuencia de aminoácidos que formarán el polipéptido (proteína). • El proceso se llama TRADUCCIÓN, y el “diccionario” de traducción es el código genético. • Las “palabras” del código son los codones, que son tripletes del bases del m. ARN. Ej: UUU, CAG, UGA. • Hay 64 codones posibles, y cada codón corresponde a uno o más aminoácidos. Por ejemplo, el codón UUU corresponde al aminoácido Fenilalanina.

El código genético • Como solo hay 20 aminácidos posibles, algunos son codificados por varios codones distintos. Por ejemplo, el aminoácido Isoleucaina es codificado por tres codones distintos: AUU, AUC, AUA. (ver tabla en siguientes slides) • Por el hecho de que varios codones pueden corresponder a un solo aminoácido, el código genético es llamado “degenerado” • El código genético es “universal”, pues es idéntico para todos los seres vivos, desde las bacterias hasta el hombre. Esto tiene implicaciones en la ingeniería genética entre especies.

El código genético • Hay algunas raras excepciones a la “universalidad” del código genético: algunos codones de “stop” son usados para codificar aminoácidos especiales. • La traducción se realiza en los ribosomas, que están hechos de r. ARN y se encuentran en el citoplasma de la célula.

Transcripción • El m. ARN se forma en el proceso llamado transcripción. • El m. ARN “transcribe” o copia la información de la secuencia de bases del una de las cadenas del ADN del núcleo, y lo saca al citoplasma. • Hay que recordar que en el m. ARN la base uracilo está presente en vez de la timina. Por lo tanto al ir copiando el mensaje, las bases se aparean así: U-A, A-T, C-G, G-C

Transcripción • La cadena de ADN tiene una cadena con “sentido”, o sea con información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína, y la otra cadena, que es complementaria, es “sin sentido”. El m. ARN copia la cadena “sin sentido”, siendo así un réplica de la cadena “con sentido” que lleva el orden de la secuencia de aminoácidos

Transcripción • El proceso de transcripción empieza cuando la enzima ARN polimerasa se adhiere a un sitio llamado promotor en el ADN. • Sitio promotor determina qué cadena se va a transcribir. • La ARN polimerasa abre la doble cadena, y cataliza la formación de enlaces covalentes entre los nucleótidos del nuevo m. ARN que se está formando.

Los 20 aminoácidos en español y sus abreviaturas.

1* Base U Segunda base U C A G 3* Base UUU UCU UAU UGU U UUC UUA UUG CUU C CUA CUG AUU A AUC Phe Leu Leu Ile AUA Ile UCC UCA UCG CCU CCC CCA CCG ACU ACC ACA AUG Met ACG GUU G GUC GUA GUG Val GCU GCC GCA GCG Ser Pro Thr Ala UAC UAA UAG CAU CAC CAA CAG AAU AAC AAA AAG GAU GAC GAA GAG Tyr Stop His Gln Asn Lys Asp Glu UGC Cys C UGA Stop A UGG Trp G CGU U CGC CGA CGG AGU AGC AGA AGG GGU GGC GGA GGG Arg Ser Arg Gly C A G U C A G

http: //cabronio. blogspot. com/2008/08/codones-y-animocidos. html

Traducción • El mensaje es llevado en la misma molécula de m. ARN hacia el ribosoma (r. ARN) para ser “traducido”. • El resultado de esa “traducción” es la formación o síntesis de la nueva proteína con una secuencia de aminoácidos dada por el orden de los codones del m. ARN. • El t. ARN transporta aminoácidos específicos para esta síntesis.

Síntesis de proteínas

Síntesis de proteínas

Síntesis de proteínas

replicación, transcripción y traducción http: //www. johnkyrk. com/DNAanatomy. html

Traducción y síntesis proteica con Mario Bros HTTP: //WWW. YOUTUBE. COM/WATCH? V=ZPLNDZKBRPC

Mutación de sustitución del aminoácido “ácido glutámico” por “valina”, produce la Anemia Falciforme http: //recursostic. educacion. es/secundaria/edad/4 esobiologia/4 quincena 7_contenidos_6 a. htm

http: //imperiodelaciencia. wordpress. com/2012/03/07/lasbiomoleculas-cambian-parte-ii-mutaciones-puntuales-lo-buenolo-malo-y-lo-interesante/ En los humanos hay una enfermedad genética muy grave y en muchos casos letal llamada “anemia falciforme”, que consiste en que, en lugar de tener los eritrocitos con su característica forma de disco muy flexible, presentan una forma de hoz bastante rígida, lo cual los hace ser mucho menos aptos para desplazarse por los vasos sanguíneos, llegando a producir obstrucciones con demasiada frecuencia. Los estudios científicos han encontrado que la causa de esta terrible enfermedad es que los glóbulos rojos tienen una hemoglobina mutada, llamada hemoglobina S, que forma aglomeraciones que le dan esta forma peculiar a las células.

Juego de transcripción y traducción • Genetic Science Learning Center. "Transcribe y traduce un Gen. " Learn. Genetics 15 October 2012 http: //learn. genetics. utah. edu/es/units/basi cs/transcribe/

Ejercicio: Dada la siguiente cadena de ADN que acaba de ser abierta por la enzima helicasa: TACTACGGCATAGAGTCGATTGCGAAT a) Construir su cadena complementaria del ARNm b) Construir la proteína resultante de la traducción de ese ARNm, utilizando el código genético. (Tener en cuenta la tabla con los codones del ARNm y los respectivos aminoácidos)

Aplicación para producir múltiples copias de ADN • La polimerasa Taq es un tipo de ADN polimerasa termoestable, nombrada de esta forma debido a que es producida por la Acheobacteria Thermus aquaticus (Taq). • Esta enzima es utilizada en las técnicas de PCR (reacción en cadena de la polimerasa), un método que se utiliza para amplificar secuencias cortas de ADN.

1. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR: polymerase chain reaction) • La PCR es una técnica que permite que a partir de cantidades pequeñas de ADN se puedan hacer millones de copias. De esta forma se puede tener una cantidad suficiente de ADN para poder realizar un análisis y elaborar un “perfil de ADN”. • Por ejemplo, en la escena de un crimen, se pueden obtener una pequeña cantidad de células. Usando la técnica PCR, los forenses pueden multiplicar copias del ADN y en unas horas tener suficiente material para hacer una electroforesis en gel. • Video: http: //www. youtube. com/watch? v=e. Ecy 9 k_Ks. DI

PCR • Este proceso se lleva a cabo en un equipo llamado termociclador. Este aparato realiza los ciclos en los tiempos y temperaturas programadas de forma exacta.

PCR • El proceso de la PCR (polymerase chain reaction) es generalmente el primer paso para la creación de un perfil de ADN. Este proceso puede multipilcar pequeñas cantidades de ADN en unos minutos. • 1 o. Se agrega una enzima especial: ADN polimerasa estable al calor. Esta enzima se une al ADN y permite su replicación. • 2 do. La muestra de ADN se calienta a 93º C, luego se enfría y se vuelve a recalentar. Cada recalentamiento duplica el número de copias. Después de retpetir este proceso 30 veces se obtiene suficiente ADN para su análisis. http: //science. howstuffworks. com/dna-profiling 1. htm

PCR • La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se usa para copiar y amplificar cantidades mínimas de ADN.

Electroforesis en gel • En la electroforesis en gel los fragmentos de ADN se desplazan en un campo eléctrico y se separan en función de su tamaño. • Se usan enzimas para cortar un filamento de ADN en fragmentos de diferentes tamaños y propiedades. Luego estos fragmentos son separados usando una gel expuesto a un campo eléctrico. Los fragmentos se moverán según su tamaño y carga, dejando un rastro que puede compararse con el de fragmentos de otros individuos.

http: //science. howstuffworks. com/dna-profiling 1. htm

• La corriente eléctrica hace que los trozos se muevan hacia el extremo positivo (en este caso, hacia abajo) • Los segmentos más grandes se quedan cerca del origen, y los pequeños avanzan más hacia el extremo.

Pruebas con ADN • http: //learn. genetics. utah. edu/content/labs/ gel/forensics/ • laboratorio virtual de electroforesis: • http: //learn. genetics. utah. edu/content/labs/ gel/

Comparación de perfiles de ADN: ¿Quién es el padre de ese niño?

Aplicación: Producción de insulina humana en bacterias • La posibilidad de insertar trozos de ADN de una ser vivo en otro, es una prueba de la “universalidad” del código genético.

Transferencia de genes • El uso de E. coli en la aplicación de técnicas genéticas está bien documentado. La mayor parte de su ADN se encuentra en un cromosoma circular, aunque también posee plásmidos (cadenas circulares más pequeñas de ADN). • Estos plásmidos pueden ser extraídos y cortados con enzimas de restricción (endonucleasas) en determinadas secuencias diana. Los fragmentos de ADN de otro organismo también pueden ser cortados por la misma enzima de restricción, pudiendo añadirse posteriormente estos fragmentos al plásmido abierto y volver a cerrar el mismo mediante la acción de una ligasa. • Los plásmidos recombinantes formados pueden ser introducidos en nuevas células huésped y clonados.

FIN