GENTICA 2 BACHILLERATO 2007 2008 PROFESORA LOLA ESCRIBANO
GENÉTICA 2º BACHILLERATO 2007 – 2008 PROFESORA: LOLA ESCRIBANO
GENÉTICA MOLECULAR • El ADN PORTADOR DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
EXPERIMENTO DE GRIFFIT
LOS GENES ESTÁN EN LOS CROMOSOMAS • GEN= UNIDAD GENÉTICA
HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL ADN Haz clik sobre el dibujo y podrás ver una serie de animaciones en diez diapositivas que muestran la historia del descubrimiento de la estructura del ADN, los caminos que se abrieron con dicho descubrimiento y una breve explicación del mecanismo de replicación
DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR • UN GEN = UNA ENZIMA O PROTEÍNA • UN GEN = UN POLIPÉPTIDO
DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR ADN ARN 1 1: TRANCRIPCIÓN 2: TRADUCCIÓN POLIPÉPTIDO 2
ESTRUCTURA DE UN GEN EUCARIOTA
LO QUE REALMENTE SE EXPRESA
LA TRANSCRIPCIÓN SE REALIZA EN SENTIDO 5´ 3´
Transcripción del ARNm
MADURACIÓN DEL ARN
UBICACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN
TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS
TRADUCCIÓN O SÍNTESIS DE PROTEÍNAS MOLÉCULAS QUE INTERVIENEN ARNm ARNt
TRADUCCIÓN ACTIVACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS
TRADUCCIÓN O SÍNTESIS DE PROTEÍNAS Subunidad menor del ribosoma 5’ P A AAAAAA 3’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG UAC Codón Anticodón ARNt ARNm M et (i) 1 er aminoácido
TRADUCCIÓN Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido 2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln se le llama región aminoacil (A). Subunidad menor del ribosoma P A AAAAAA 3’ 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG UAC GUU M et (i) Gl n
Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera. P A ARNm 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG GUU UA C Gl n- M et AAAAAA 3’
Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa 3 P A ARNm 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG GUU Gl n- M et AAAAAA 3’
Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys). P A ARNm 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG GUU ACG Gl n- M Cy et s AAAAAA 3’
Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys). P A ARNm 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG GUU ACG Cy s- Gl n- M et AAAAAA 3’
Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu). P A ARNm 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG ACG GU U Cy (i) s- Gl n- M et AAAAAA 3’
Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARNt 3 -Cys. Glu-Met en la región peptidil del ribosoma. P A ARNm 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG ACG Cy s- Gl n- M et AAAAAA 3’
Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina. P A ARNm AAAAAA 3’ 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG ACG AAU Cy s -G ln- M et Leu
Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A). P A ARNm 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG ACG AAU Cy Le u s-G ln-M et AAAAAA 3’
Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación del ARNt de la leucina. El ARNm se desplaza a la 5ª posición ARNm P A AAAAAA 3’ 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG AAU AC G Le u-C ys- Gln -M et
Elongación XII: Entrada del ARNt de la leucina, el 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg). ARNm P A AAAAAA 3’ 5’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG AAU GCU Le u-C ys- Gln -M et Arg
Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop. P ARNm A 5’ AAAAAA 3’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG GCU U A A Arg-Leu-Cys-Gln-Met
TRADUCCIÓN Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm. P ARNm A 5’ AAAAAA 3’ AUG CAA UGC UUA CGA UAG GCU U A A Arg-Leu-Cys-Gln-Met
Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma. ARNm AAAAAA 3’ 5’ A U G C A A U G C U U A C G A U A G (i)
TRADUCCIÓN CÓDIGO GENÉTICO
TRANSCRIBE Y TRADUCE UN GEN Ejercicios interactivos • http: //learn. genetics. utah. edu/es/units/basi cs/transcribe/ (en esta página encontrarás un ejercicio para fabricar tu propia proteína y una nociones básicas con animaciones de ADN, genes, herencia que están en inglés pero se entienden muy bien)
TRADUCCIÓN POLIRRIBOSOMA O POLISOMA • POLISOMA CON SIETE RIBOSOMAS POLISOMAS EN EL HIALOPLASMA CELULAR
¿CÓMO SE REGULA LA EXPRESIÓN GÉNICA? • EN PROCARIOTAS: – OPERÓN : CONTROL NEGATIVO – AMPc: CONTROL POSITIVO
OPERÓN LAC Regulación del operón LAC en E. coli. Si no hay lactosa el represor está en su forma activa, y los genes estructurales no se transcribe, con lo que la célula no tendrá los enzimas para metabolizarla. Operón LAC Regulador Operador Gen x Gen y Gen a ARNm Si no hay lactosa los Genes no se transcriben Represor activo
Regulación del operón LAC en E. coli. Si hay lactosa, esta se une al represor y lo inactiva. El operador, al estar libre, desencadena la transcripción de los genes estructurales, con lo que se sintetizarán las enzimas necesarias para metabolizar la lactosa. Cuando haya desaparecido la lactosa el represor volverá a su estado Operón LAC activo y dejarán de transcribirse los genes x, y y a. Operón LAC Regulador Operador Gen x Gen y Gen a ARNm Transcripción Represor Traducción Represor inactivo Lactosa Enzimas para metabolizar la lactosa
Regulación del operón de la vía del triptófano E. coli. Si no hay triptófano el represor está en su forma inactiva. Los genes estructurales de la vía del triptófano se transcribe y se traducen, con lo que se sintetiza el triptófano necesario para la célula. Operón reprimible Regulador Operador Gen a Gen b Gen c ARNm enzimas Represor inactivo Vía metabólica del triptófano
…. . cuando ya hay suficiente triptófano
Regulación del operón de la vía del triptófago en E. coli. Cuando hay demasiado triptófano, este se une al represor y lo activa. El represor se une al operador, inactivándolo. Los genes a, b y c no se transcriben ni se traducen, con lo que la vía de síntesis del triptófano se paraliza. Lo que asegura que no se sintetice una cantidad excesiva de triptófano. Operón reprimible Regulador Operador Gen a Gen b Gen c ARNm enzimas Represor inactivo Vía metabólica del triptófano Represor activo triptófano
¿CÓMO SE REGULA LA EXPRESIÓN GÉNICA? EN EUCARIOTAS: – ESTADO DE LA CROMATINA: EL ADN FUERTEMENTE CONDENSADO NO SE EXPRES MIENTRAS QUE EL MENOS EMPAQUETADO SE TRANSQUIBEN MAS FÁCILMENTE – HORMONAS: • HORMONAS LIPÍDICAS: ATRAVIESAN LA MEMBRANA SE DIRIGEN AL NÚCLEO SE UNEN AL ADN E INDUCEN LA TRADUCCIÓN • HORMONAS PROTÉICAS: POR SU GRAN TAMAÑO NO ATRAVIESAN LA MEMBRANA, SE UNEN A RECEPTORES DE MEMBRANA INDUCIENDO LA FORMACIÓN DE AMPc QUE SE DIRIGE AL NÚCLEO DONDE SE UNIRÁ A PROTEÍNAS REGULADORAS DE LA TRANSCRIPCIÓN
DUPLICACIÓN DEL ADN • HIPÓTESIS: Conservativa Semiconservativa Dispersiva
EXPERIMENTO DE MESELSON Y STAHL
HORQUILLAS DE REPLICACIÓN HORQUILLAS VISTAS A TRAVÉS DE UN M. E.
COMIENZO DE LA REPLICACIÓN
DUPLICACIÓN SI EL SENTIDO DE LA DUPLICACIÓN ES 5´ 3´……. …. . ¿CÓMO SE COMPIAN LAS DOS HEBRAS? 5´ 3´ 3´ 3´ 5´ 5´ 3´ 5´
DUPLICACIÓN SOLUCIÓN DEL PROBLEMA A MEDIDA QUE LA ESTA HEBRA HÉLICE SE VASE COPIA DE FORMA ABRIENDO CONTÍNUA ESTA EN SENTIDO 5´ 3´ HEBRA SE SIGUE COPIANDO DE FORMA CONTÍNUA SIMULTANEMENTE LA ADNpol ESTA HEBRAQUE SE SE DUPLICARÁ A MEDIDA ABRE LA DEDE ELIMINARÁ LOS FRAGMENTOS FORMA DISCONTINUA. LA ARNpol HÉLICE SESUSTITUIRÁ VAN A FORMAR ARN Y LOS POR SINTETIZA UN FRAGMENTO DEADN. ARN FRAGMENTOS QUE POSTERIORMENTE LA ADN ligasa QUE UTILIZARÁ COMO LA CONTENDRÁN ARN YPRIMER ADNDE ADN UNIRÁ LOS FRAGMENTOS ADNpol (FRAGMENTOS DE OKAZAKI) RESULTANTES LIGASA ADNpol 3´ARN NUEVO ARN 5´ SEGUNDO FRAGMENTO DE OKAZAKI 3´ 5´ 5´ PRIMER FRAGMENTO DE OKAZAKI CONTÍNUA O HEBRA CONDUCTORA HEBRA DISCONTÍNUA O RETARDADA LOLA ESCRIBANO
DUPLICACIÓN A MEDIDA QUE LA HÉLICE SE DUPLICA SE VA UNIENDO A HISTONAS PARA FORMAR LA CROMATINA HEBRA CONDUCTORA HISTONA HEBRA RETARDADA
MUTACIONES EN DROSOPHILA MELANOGASTER (MOSCA DEL VINAGRE)
MUTACIONES DEFINICIÓN Y CLASES
MUTACIÓNES GÉNICAS
MUTACIONES GÉNICAS ADN original A T C G A A C C G T T G C A T A G C T T G G C A A C G T C G Agente físico o químico A T C G A A C C G T T G C A T A G C T T G G A A A C G T ADN con mutación génica C G
MUTACIONES GÉNICAS TRANSICIONES Y TRANSVERSIONES
EJEMPLO DE MUTACIÓN GÉNICA: ALBINISMO
MUTACIONES GÉNICAS ADICIONES Y DELECCIONES
MUTACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES
MUTACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES DELECCIÓN DUPLICACIÓN TRASLOCACIÓN RECÍPROCA INVERSIÓN INSERCIÓN
MUTACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES CROMOSOMA 16 NORMAL CROMOSOMA 16 CON DELECCIÓN
MUTACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES CROMOSOMA 10 NORMAL CON INVERSIÓN
MUTACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES SÍNDROME DEL GRITO DE GATO. CRI DU CHAT, DELECCIÓN DE PARTE DE UN BRAZO DEL CROMOSOMA 5
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS NIÑA CON SÍNDROME DE DOWN
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS UNA DE LAS ALTERACIONES DEL SÍNDROME DE PATAU: EL LABIO LEPORINO Y POLIDACTILIA
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS NIÑO CON SÍNDROME DE EDWARS
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS
MUTACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS O GENÓMICAS GÓNADAS POCO DESARROLLADAS Y ASPECTO AFEMINADO
EL CÁNCER CÉLULAS TUMORALES
EL CÁNCER
EL CÁNCER
CÁNCER PREVENCIÓN
CÁNCER DE PULMÓN PULMONES DE UN FUMADOR AL LADO DE LOS DE UN NO FUMADOR
CÁNCER DE PIEL a MELANOMAS: b LUNAR NORMAL MELANOMA DE IRIS LUNAR ATÍPICO: MELANOMA ENde LA NARIZ borde desigual, mas 5 mm, mezca de colores. Riesgo de melanoma Cáncer de piel, aparecen colores nuevos (a); los bordes se hacen irregulares (b) o agranda (c). Un melanoma es un cáncer potencialmentes mortal ALBINO CON MELANOMAS c
INGENIERÍA GENÉTICA
INGENIERÍA GENÉTICA PCR FASES DE LA PCR • Desnaturalización: consiste en separar las dos hebras de ADN. Para ello, esta etapa se realiza a una temperatura superior a la temperatura de fusión. Es una fase corta, que dura entre 30 y 120 segundos. • Hibridación, o templado: se induce a un enfriamiento brusco de la mezcla, lo que genera la unión de los cebadores con las hebras de ADN. Esta fase dura entre 10 y 120 segundos y se realiza a una temperatura entre 37 y 65ºC. • Replicación, o elongación, o polimerización: es la fase en la que el ADN se amplifica. Dura entre uno y tres segundos, a una temperatura de unos 75º C. La replicación de esa secuencia se realiza en sentido 5' → 3'. Termina cuando lee toda la hebra molde, o hasta que empieza el siguiente ciclo.
UTILIDAD DE LA PCR (… ENTRE OTRAS…)
INGENIERÍA GENÉTICA TRANSFERENCIA DE GENES MEDIANTE PLÁSMIDOS
INGENIERÍA GENÉTICA TRANSFERENCIA DE GENES MEDIANTE PLÁSMIDOS CREAN EXTREMOS COHESIVOS
INGENIERÍA GENÉTICA Y ENFERMEDADES
INGENIERÍA GENÉTICA EN HUMANOS
INGENIERÍA GENÉTICA Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA TÉCNICAS: - PLÁSMIDOS - MICROINYECCIÓN El organismo resultante será un ser TRANSGÉNICO - MICROBALAS Balas de metal impregnadas de ADN
INGENIERÍA GENÉTICA Y PRODUCCIÓN AGRÍCOLA
INGENIERÍA GENÉTICA EN ANIMALES
INGIENERÍA GENÉTICA RIESCOS
PROYECTO GENOMA HUMANO • • • El Proyecto Genoma Humano (PGH) (Human Genome Project en inglés) consiste en determinar las posiciones relativas de todos los nucleótidos (o pares de bases) e identificar los 20. 000 a 25. 000 genes presentes en él. El proyecto, dotado con 3. 000 millones de dólares, fue fundado en 1990 por el Departamento de Energía y los Institutos de la Salud de los Estados Unidos, con un plazo de realización de 15 años. Debido a la amplia colaboración internacional, a los avances en el campo de la genómica (especialmente, en el análisis de secuenciación), así como los avances en la tecnología informática, un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2003 (anunciado conjuntamente por el presidente Bill Clinton y el primer ministro británico Tony Blair el 26 de junio, 2003), dos años antes de lo planeado. El Genoma Humano es la secuencia completa de ADN de un ser humano. . El genoma humano está compuesto por aproximadamente entre 25000 y 30000 genes distintos, unos son genes reguladores, otros genes codifican proteinas; si bien la secuencia codificante de proteínas supone menos de un 1, 5% de la secuencia.
PROYECTO GENOMA HUMANPO • El conocimiento de la secuencia completa del genoma humano es una potente herramienta para la investigación en biomedicina y genética clínica, potenciando el avance en el conocimiento de la patogenia de enfermedades poco conocidas, en el desarrollo de nuevos tratamientos y de mejores diagnósticos. En la actualidad la ciencia de la genómica está aun bastante lejos de poder plantear seriamente los problemas éticos, sociales y jurídicos que sin embargo están siendo ya ampliamente debatidos. Por ejemplo, hipotéticamente el conocimiento del genoma humano podría facilitar la realización de prácticas eugenésicas, de selección sistemática de embriones, la discriminación laboral o en la suscripción de seguros de vida, basada en la diferente predisposición a padecer ciertas enfermedades, etc. Esto exige una exhaustiva regulación legislativa relativa al uso del conocimiento del genoma humano, pero no debería suponer un impedimento al avance en dicho conocimiento, que es en sí mismo inocuo.
PROYECTO GENOMA HUMANO • El trabajo de interpretación del genoma no ha hecho nada más que empezar. Los beneficios de conocer e interpretar el genoma se esperan fructíferos en los campos de la medicina y de la biotecnología, eventualmente conduciendo a tratamientos o curas de cáncer, Enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades. • En un nivel más filosófico, el análisis de semejanzas entre secuencias de ADN de diferentes organismos abre un nuevo camino en el campo de la evolución. En muchos casos, preguntas que permanecían sin respuesta pueden ser ahora estudiadas o contestadas en términos de biología molecular. • El año 2003 marca dos hitos en la historia de la genómica – La finalización de la secuencia del genoma humano – El 50 aniversario del descubrimiento de la doble hélice del ADN Uno de los objetivos del PGH desde su inicio fue la creación de un programa que analizara sus implicaciones éticas, legales y sociales: el ELSI (siglas de Ethical, Legal and Social Implications). Actualmente, pese a que la Human Genoma Organization (HUGO) intenta coordinar diferentes programas de investigación de dieciocho paises, predomina la descoordinación y no siempre se sabe la línea de investigación de determinados grupos. Las legislaciones estatales van bastante atrasadas respeto a los resultados obtenidos y a los intereses de las multinacionales que han hecho sus inversiones.
CLONACIÓN • TRANSFERENCIA NUCLEAR OVEJA A SE ESTRAE UNA CÉLULA DEL ANIMAL QUE SE QUIERE CLONAR SE EXTRAE EL NÚCLEO SE INTRODUCE EL NÚCLEO EN EL ÓVULO SE INPLANTA EL ÓVULO EN UNA MADRE PORTADORA OVEJA B OVEJA C SE EXTRAE UN ÓVULO NO FECUNDADO SE ELIMINA EL NÚCLEO DOLLY, CLON DE LA OVEJA A
CLONACIÓN CÉLULAS MADRE EN TRANSPLANTES
FIN
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