Fundamentos de la biologia molecular
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Herencia
Mendeliana
CARLOS
PACHUCHO
Base física de la herencia
Gregor Mendel y sus
experimentos
Los secretos del éxito de sus
experimentos:
•Elegir el organismo correcto para el
trabajo
•Planear y ejecutar correctamente el
experimento.
•Analizar los datos en la forma
adecuada.
Autopolinización y polinización
cruzada
Características individuales
Rasgos
Primer generación (F1)
Segunda generación (F2)
Rasgos múltiples
Leyes de Mendel: Primera ley
Segunda ley
Tercera Ley
Anomalías genéticas
Humanas
Anomalías genéticas en
cromosomas sexuales
Fundamentes de la biología
molecular
Herencia, genes y
ADN
“toda célula provino de otra
célula”
GEOVANNA COBO
Genes y cromosomas
Los principios básicos fueron deducidos porGregor Mendel a partir de un experimentocon guisantes para descubrir las reglasgenerales de la transmisión de los patronesgenéticos y asumió que cada carácter estadado por un par de factores heredadosllamado genes.
A principios del siglo pasado las alteracionesgenéticas fueron identificadas. Hay genescuyas mutaciones se heredan de formaindependiente y otros juntos comocaracterísticas emparejadas.
El número de grupos de genes ligadosequivale al número de cromosomas.
Genes y enzimas
La identificación y localización
cromosómica de los genes que controlan
una características observable fueron los
principales estudios en la enfermedad
hereditaria humana fenilcetonuria
(relacionado con enzimas)
Consiste en la deficiencia de una enzima
para catalizar una reacción metabolica en
el metabolismo de una aminoácido
llevando a la conclusión de que los genes
especifican la síntesis de enzimas.
Los genes codifican la síntesis
de una enzima única.
La simulación
muestra una doble
hélice de ADN -
verde y púrpura-,
siendo separada
por un enzima
helicasa -amarilla-.
Identificación del ADN como el
material genético
Los cromosomas poseen proteínas
además de ADN, e inicialmente se creyó
que los genes eran proteínas.
Se realizaron experimentes definiendo el
papel del ADN.
Cuando un virus afecta a una célula
es preciso que el ADN viral penetrara
en la células pero no en las proteínas,
ara que el virus se replicara, además
las partículas de las virales hijas se
transmiten el ADN del virus progenitor
y no de proteínas por lo que concluye
que el ADN es el material genético.
Estructura del ADN
El ADN es un polímero compuestos de cuatro nucleótidos, dos purinas- guanina y adenina-y dos pirimidinas- citosina y timina- unidas a azucares fosforilados.
La principal característica del ADN tratada es el esqueleto de azúcar-fosfato en el exterior de la molécula.
Las bases del interior forman puentes de hidrógenos entre purinas y pirimidinas de cadenas opuestas emparejando A con T y G con C.
Cada hebra contiene información necesaria para especificar las secuencias de bases de la otra.
Replicación del ADN
Es un proceso de división celular.
Se propuso que la dos hebras de ADN
se podían ser parar servir como
moldes para la síntesis de nuevas
hebras complementarias cuya
secuencia seria dictada en el
emparejamiento de bases.
Es semiconservativa ya que se
conserva la hebra de ADN progenitor
que fue usado como molde.
Colinealidad entre genes y proteínas
Papel del ARN mensajero
Código genético
Virus ARN y transcripción inversa
BELEN PIMENTEL
Las proteínaspolímeros de 20 aminoácidos
El ADN es un polímero de nucleótidos
Azúcar
Grupo fosfato
Base nitrogenada (A, C, G y T) cuyo orden especifica la información genética.
Los genes determinan la estructura de las proteínas, que son las que dirigen el metabolismo celular a través de su acción como enzimas;
Relación directa entre una anomalía genética y una alteración en la secuencia de aminoácidos de una proteína.
El orden de nucleótidos en el ADN especifica el orden de aminoácidos de las proteínas
ADN
polimerasa
ADN
ARN
polimerasa
Apareamiento de
bases entre ADN
y ARN
Síntesis de
Mensajero
Ribosómico
Transferenci
a
TRANSCRIPCIÓN
ARN
mensajero
Ribosomas
(ARN
ribosómico)
ARN de
transferencia
Alineación de
aminoácidos
Proteína
TRADUCCIÓN
ARN, actúa como transmisor de la información genética del ADN al citoplasma
El flujo de la información genética se conoce como dogma central, enunciado que afirma que la información genética se transmite del ADN al ARN, y después del ARN a la proteína.
La secuencia de nucleótidos del ARN mensajero se traduce a la secuencia de aminoácidos de una proteína por ARN de transferencia
Se puede transferir la información contenida en una secuencia nucleotida de cuatro elementos a la secuencia de 20 aminoácidos de las proteínas
64 codones
61 Codones de codificación
3 codones stop
Modos de transferencia de información genética
Dogma central
Transcripción inversa
Replicación de los
retrovirus
ADN genómico
humano
DETECCIÓN DE ÁCIDOS
NUCLEICOS Y PROTEÍNAS
XIMENA ORTEGA
AMPLIFICACIÓN DE ADN
REACCIÓN EN CADENA DE LA
POLIMERASA (PCR)
método para conseguir un gran numero de
fragmentos de material genético a partir de
una molécula única de ADN
PCR se lleva a cabo en in vitro
Cebadores van iniciar la síntesis de ADN de
un punto deseado, son oligosacaridos
Polimerasa Taq ( Thermus aquaticus)
ciclos de enfriamiento y calentamiento llamados termocicladores
PCR permite la amplificación y clonación de cualquier segmento de ADN para el pueda diseñarse cebadores
HIBRIDACION DE ACIDOS
NUCLEICOS
La clave para le detención de secuencias especificadas del ácidos nucleicos es el apareamiento de bases entre hebras complementarias del ARN o ADN
Transferencia Southern
Utilizada para la detección de genes específicos de ADN celular
Transferencia Northern
Utilizada para la detección de ARN
Microarrays de ADN Permite el análisis simultaneo de
miles de genes
Consiste en lamina de cristal o membrana sobre la que se imprimen los oligonucleótidos o fragmentos de ADNc
Hibridación in situ
La hibridación de ácidos nucleídos para detectar secuencias
de ADN o ARN homologas en cromosomas o células
intactas
Puede emplearse para detectar ARNm específicos en
distintos tipos celulares de un tejido
Analiza la hibridación de sondas radioactivas o fluorescentes
por medio de microscopio
Sondas de anticuerpos de
proteínas La detención de proteínas especificas
Anticuerpos ocupan el lugar de la sonda de ácidos nucleícos como reactantes reaccionan en modo selectivo
Transferencia Western◦ las proteínas precedentes de los extractos
celulares son separadas por electroforesis en gel según su tamaño, las proteínas se separan por técnica electroforesis en gel de SDS-POLIACRILAMIDA
inmunoprecipitacion
Los anticuerpos son utilizado para
aislar las proteínas contra las que
reaccionan
Para detectar interacciones proteína -
proteína en el interior de la célula
mediante co-inmunoprecipitación de
dos proteínas que interaccionan
VIH
El genoma del retrovirus se replica a través de un proceso único.
La enzima transcriptasa reversa convierte el RNA genómico en un DNA de doble hebra denominado provirus.
La enzima integrasa incorpora el virus al genoma celular.
Las 3 clases de retrovirus humanos son:
oncornavirus, lentivirus y espumavirus. Están
integrados por virus RNA cubiertos con una
envoltura de composición muy similar a la
membrana celular.
Virus del VIH Lentivirus
Propiedades del virus
Virión Esférico de 80 a 100 nm de diámetro, centro cilíndrico
Genoma RNA de cadena sencilla, lineal, de sentido positivo, 9 a 10 Kb,
genoma más complejo que el de los retrovirus oncógenos, contiene
hasta 6 genes adicionales de replicación.
Proteínas La glicoproteína de la envoltura sufre variación antigénica; los
viriones contienen la enzima transcriptasa inversa; se requiere una
proteasa para la producción de virus infectante.
Envoltura Presente
Replicación La transcriptasa inversa elabora copias del DNA del RNA genómico;
el provirus del DNA es la plantilla para el RNA viral.
Maduración Las partículas geman a través de la membrana plasmática.
Características
notables
Infectan las células del sistema inmunitario
Causan enfermedad crónica levemente progresiva.
El grupo incluye el agente causal del SIDA.
Estructura
Genoma del Virus El genoma del retrovirus tiene una cabeza en el extremo 5’ y
una cola de poliadenina en el extremo 3’.
El genoma se compone de tres genes principales:
Gag: antígeno especifico de grupo, proteínas de capside y unión de ácidos nucleicos.
Pol: polimerasa, proteasa e integrasa
Env: envoltura, glucoproteinas.
En cada extremo encontramos secuencias repetidas terminales (LTR)
Replicación del VIH 1.- La replicación comienza con la unión de las glucoproteinas
viricas de la envoltura del virus a la superficie de la celula
diana. “linfocitos CD4”
Replicación del VIH 2.- Se introduce el virus al citoplasma del linfocito CD4. Se
libera las dos hebras de ARN viral y se separan las 3
enzimas de replicación que son: La transcriptas inversa, la
integrasa y la proteasa.
Replicación del VIH 3.-La transcriptasa inversa empieza la transcripción inversa
del ARN viral, esta posee dos puntos catalíticos que son: el
sitio activo de RNAsa H y el sitio activo de la polimerasa;
aquí la única cadena de ARN viral es transcrita en una doble
hélice ARN-ADN
RNAsa H
polimerasa
Replicación del VIH
4.- El sitio activo RNAasa H separa la cadena
ARN-ADN y la polimerza se encarga de formar
una doble cadena ADN-ADN con la información
viral
Replicación del VIH
5.- La integrasa se encarga de preparar los
extremos 5’ y 3’ para introducir la cadena de ADN
al núcleo de la célula y posteriormente al genoma
de la célula diana.
Replicación del VIH
6.-Una vez integrado comienza la fase tardía, y el ADN vírico
es transcrito como un gen celular por parte de la polimerasa
de ARN II de la célula anfitriona. La transcripción del genoma
produce un ARNm que contiene las secuencias gag, gag-pol
o env.
Replicación del VIH
7.- Se sintetizan los componentes de un nuevo virus y son
procesados por la proteasa viral quien se encarga de cortar
proteínas largas en proteínas mas cortas ; paso
indispensable para crear virus mas infecciosos.
Replicación del VIH
Más tarde las enzimas de replicación, las proteínas
infecciosas formadas, el ARN viral y las glucoproteinas
virales de reconocimiento se unen para formar el nuevo virus
infeccioso por medio del proceso de Gemación que es la
expulsión del virus por la membrana plasmática de la célula
anfitriona
Efectos inmunológicos de la
infección Progresiva pérdida del número de células T
CD4+ en sangre periférica y en tejido linfoide
Fallos en la proliferación y en la producción de citocinas en respuesta a antígenos comúnmente encontrados y anergia para hipersensibilidad retardada en piel.
Además de la profunda deficiencia inmune, el VIH también induce un estado de activación inmune crónica en las células T CD4+, T CD8+ y monocitos. Este hecho limita la capacidad del huésped para proveer defensas contra patógenos oportunistas.
Enfermedades clínicas
La mayoría de los individuos infectados por VIH acaban presentando sintomatología y la inmensa mayoría sucumbe finalmente a la enfermedad en ausencia de tratamiento.
Aunque es raro existen casos de supervivientes de larga duración.
Los síntomas iniciales tras la infección por VIH (2 a 4 semanas después de la infección) se pueden parecer a los de la gripe o la mononucleosis, con una meningitis o un exantema que aparece hasta 3 meses después de la infección.
Transmisión
La presencia del VIH en sangre, semen y secreciones vaginales de los individuos infectados y el prolongado periodo de infección asintomático son los factores que han favorecido la diseminación de la enfermedad por contacto sexual y contagio con sangre y hemoderivados.
Sin embargo el VIH no se transmite por contacto casual, las manos abrazos, besos, tos, estornudos, picaduras de insectos, agua, alimentos, utensilios, retretes, piscinas o baños públicos.
Fármacos antivirales
Un número creciente de fármacos antivirales
han sido aprobados para el tratamiento por
infección de VIH. Las clases de fármacos
incluyen análogos de nucleosidos inhibidores
de la enzima proteasa viral. Los inhibidores de
la proteasa viral son antivirales potentes,
debido a que la actividad de proteasa es
absolutamente indispensable para la
producción de virus infectante y la enzima viral
es distinta de las proteasas de las células
humanas.
