Las Moléculas de la Vida
Ascaris megalocephala 2pares de cromosomas Cebolla 16 pares Drosophila 8 pares de cromosomas Hombre 46 pares de cromosomas Perro 78 pares de cromosomasLas unidades básicas de las moléculas de la vida son, el gen y el cromosoma.
¿QUÉ ES UN GEN?
• Un gen es un segmento corto de ADN. Hay aproximadamente 30.000 genes en cada célula del cuerpo humano y la combinación de todos los genes constituye el material hereditario para el cuerpo humano y sus funciones.
• La informacion necesaria para generar las proteinas incuyendo las enzimas son codificadas por genes.
¿Qué es un cromosoma?
• Estructura filiforme (forma o apariencia de hilo) formada por ácidos nucleicos y proteínas • El cromosoma contiene el ácido nucleico,
ADN, que se divide en pequeñas unidades llamadas genes.
• Las células de los individuos de una especie determinada suelen tener un número fijo de cromosomas, que en las plantas y animales superiores se presentan por pares.
Las Moleculas de la vida son los
llamados Acidos Nucleícos
ADN y ARN
Constituidos por:
1) Una base nitrogenada (purina o pirimidina)
2) Un azúcar (pentosa de 5 carbonos) 3) Una molécula de ácido fosfórico
TAREA: Dibujar la estructura de la ribosa y la desoxirribosa
Ácidos Nucleicos
Ácidos nucleicos son de cadena larga:
• (ADN): Ácido
desoxirribonucleico
contiene el material genético de todas las células vivas.
• (ARN): Ácido
ribonucleico contiene el material genético de algunos virus; transfiere la información genética del ADN a las proteínas.
Importancia biológica de los ácidos nucleicos:
• Principalmente se encuentran en el núcleo celular, contienen los genes responsables de los rasgos
biológicos y son capaces de
transmitirlos de una generación a otra. También se encuentran libres en las células.
• Constituyen la base de los
cromosomas y el fundamento de la forma de expresarse la información genética en la síntesis de las
proteínas de cada individuo.
• Pueden sufrir cambios o
mutaciones, lo cual permite la
evolución continua de los seres vivos.
• Su utilización en técnicas para comparar ácidos nucleicos
permiten determinar el parentesco familiar y la investigación.
Ácido
Desoxiribonucleico
(ADN o DNA)
Estructura del ADN
En 1953, James Watson y Francis Crick publicaron
En 1953, James Watson y Francis Crick publicaron
el primer modelo estructural de la molécula de ADN,
el primer modelo estructural de la molécula de ADN,
(Premio Nobel de Medicina en 1962)
• La forma espiral de la molécula es una doble hélice se asemeja a una escalera en espiral. • TAREA; Investigar los aportes de Rosalind Franklin a la estructura ADN.
La estructura del ADN
La estructura del ADN
Los Nucleótidos
• Una molécula de ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos unidas por
puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.
• Las cadenas de nucleótidos forman una espiral
alrededor de un centro común.
• Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar de 5 carbonos llamada
desoxirribosa y una base nitrogenada.
• Los nucleótidos están
unidos por enlaces entre el grupo fosfato de un
nucleótido y el azúcar del siguiente nucleótido
Bases Nitrogenadas
• Con la unión de las bases nitrogenadas se forma una larga cadena de nucleótidos enlazados del fosfato al azúcar.
• Las bases nitrogenadas se extienden hacia dentro desde la cadena azúcar-fosfato. • En el ADN hay 4 bases:
Unidad básica del ADN:
Unidad básica del ADN: nucleótidonucleótido
Los peldaños formados por los nucleótidos son
Los peldaños formados por los nucleótidos son complementarios. complementarios. La posición de una
La posición de una AA en una de las cadenas se corresponde con en una de las cadenas se corresponde con una
una T T en la otra cadenaen la otra cadena......
De igual forma, la posición de una
De igual forma, la posición de una GG en una de las cadenas se en una de las cadenas se corresponde con una
Ácido Ribonucleico
(ARN o RNA)
• ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN O RNA)
Un solo filamento o hilo por lo que tiene una sola hélice.
Es sintetizado o producido por una plantilla o molde de ADN por acción de la enzima RNA polimerasa.
TIPOS DE ARN:
ARN mensajero o ARN(m): lleva las instrucciones para hacer una proteína en particular, desde el ADN en el núcleo hasta los
ribosomas.
ARN de transferencia o ARN (t): lleva los aminoácidos a los
ribosomas, se encuentra en el citoplasma.
ARN ribosomal o ARN (r ): forma parte de los ribosmas
Cuadro comparativo entre el ADN y ARN
Caracteres pentosa DNA Desoxirribosa RNA Ribosa Bases nitrogenadas Adenina, Guanina
Citosina, Timina Adenina, GuaninaCitosina, Uracilo Numero de polinucleotidos 2 1
Función Almacena la información biológica de los seres vivos
Permite la expresión de la información biológica Ubicación Núcleo, mitocondrias,
cromatina, cloroplastos, cromosoma
Núcleo, ribosomas.
La función del ADN
• ¿Por qué es tan importante que los cromosomas pasen de la célula madre a las células hijas?
• Los cromosomas están formados por genes, los segmentos de ADN que son las unidades de la herencia. • Los genes controlan
características como: – Color del pelo – Tipo de sangre – Color de la piel – Color de los ojos
La replicación del ADN
• Es el proceso mediante el cual la molécula de ADN hace copias de sí misma (y, por tanto del cromosoma).
• En el núcleo hay muchos nucleótidos libres que son los bloques de construcción del nuevo ADN .
REPLICACIÓN DEL ADN
Cuando un cromosoma se duplica antes de la mitosis o la meiosis, las dos cadenas hijas de cada hélice se desenrollan. Las enzimas ADN polimerasa recorren cada cadena uniendo nucleótidos libres en cadenas nuevas de ADN.
La secuencia de nucleótidos en cada cadena recientemente formada es complementaria con la secuencia que existía en la cadena original. El resultado es la síntesis de dos hélices dobles, de las cuales cada una consta de una cadena original de ADN más una cadena complementaria recién sintetizada que es copia exacta de la otra cadena origina l. son, por lo tanto, duplicados.
Las dos moléculas hijas de ADN son, por tanto, duplicado de la molécula de ADN original.
MODELO DE REPLICACION DEL DNA PROPUESTO POR WATSON Y CRICK * Replicación semiconservativa * Las dos cadenas de la doble hélice parental se
desenrollan y cada una determina una nueva cadena hija mediante las reglas de emparejamiento de bases
Pasos de la replicación del ADN
• La doble hélice se desdobla de modo que las dos cadenas de nucleótidos quedan paralelas y se rompen los enlaces entre las bases. Las dos cadenas de nucleótidos se separan, empezando en un extremo y abriéndose hasta el otro.
• Cada mitad de la molécula sirve como un molde para la formación de una nueva mitad del ADN. Las bases de los nucleótidos libres se unen con las bases
correspondientes en las dos cadenas de nucleótidos expuestas. La unión
específica de A con T y de C con G, asegura que las copias nuevas de ADN sean copias exactas del original.
LAS PROTEINAS
•Son moléculas complejas
formadas por cientos a miles
de átomos, entre los cuales
siempre hay C, H, O y N.
•Se forman por la unión de
aminoácidos . Existen 20
aminoácidos.
• Los aminoácidos se unen linealmente
formando en general cadenas de 100
a 300 aminoácidos. La unión de dos
aminoácidos forman un dipéptido;
agregando otro se forma un
tripéptido, y la adicción de varios
aminoácidos forma un polipéptido.
Las proteínas siempre son
La síntesis de proteínas es de fundamental importancia ya que básicamente todos los caracteres que la célula presenta (fenotipo) está regulado por la suma de sus actividades enzimáticas.
Todo lo que la célula es y puede realizar depende de la acción enzimática específica. Como las enzimas son proteínas, la morfología y funcionamiento celular dependen de que tipo de proteínas la célula pueda armar.
la síntesis consta de dos etapas:
•
la primera etapa: transcripción ocurre
dentro del núcleo de las células
eucariotas, aquí la secuencia de
nucleótidos que denominamos gen
(segmento de ADN que determina una
proteína) se transcribe en una molécula
de ARN.
• en la segunda etapa:
traducción –
(síntesis de proteína propiamente
dicha) el ARN pasa del núcleo al
citoplasma donde es traducida por
los ribosomas que arman una
• Para formar la hebra de ARN a partir del ADN se debe tener en cuenta que cada nucleótido del ADN se ensambla con un determinado nucleótido del ARN.
• La molécula helicoidal de ADN se desenrolla y deja accesible la hebra paralela, a partir de la cual se inicia la síntesis del ARN
• La enzima (polimerasa del ARN) que
controla la reacción detecta una región de
la secuencia del ADN, que marca el
punto de inicio de la síntesis. La enzima
se une al ADN en el sitio preciso para
iniciar la síntesis de ARN y selecciona el
primer nucleótido, que se convertirá en el
extremo 5' de la cadena
.• A continuación, se desplaza rápidamente
por la cadena de ADN, añadiendo los
nucleótidos correspondientes a la cadena
de ARN. Según se forma, el ARN se va
separando del ADN, comenzando por el
extremo 5'; no obstante, hasta que no se
llega al extremo 3' no se separa la
molécula de ARN.
• Los nucleótidos se añaden uno por uno en
orden complementario, de esta manera la
adenina del ADN se combina con el uracilo
del ARN (A – U), en el mismo orden, la
timina se ensambla con la adenina (T – A),
y la citosina se combina con la guanina y
viceversa (C – G, G – C). Hay por lo tanto
complementariedad entre el ARN y el ADN
•Synthesis of RNA from a DNA Template.
•Requires DNA-dependent RNA polymerase plus the four nucleotides (ATP, GTP. CTP and UTP).
•Synthesis begins at a the initiation site on DNA.
•The template strand is read 3' to 5' and the mRNA is synthesized 5' to 3‘.
Transcripción
• las instrucciones , en clave, se descifran leyendo los nucleótidos de tres en tres ("tripletes"), y cada triplete de nucleótido, que determina uno de los 20 aminoácidos existentes, recibe el nombre de codón.
• Durante la traducción, a medida que se "leen" los codones, se van añadiendo los aminoácidos correspondientes a la proteína que se está
• Se llama traducción porque comprende el cambio del “lenguaje” de ácidos nucleicos
(sucesión de bases) al lenguaje de proteínas
(sucesión de aminoácidos).
• Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo
utilizada por
• la clave de la traducción reside en el código
genético, compuesto por combinaciones de
tres nucleótidos consecutivos -o tripletes- en el ARNm.
• Cada triplete constituye un codón, existen en total 64 codones (cuatro nucleótidos se combinan de a tres, así que: 43 = 64), 61 de los cuales sirven para cifrar aminoácidos y 3 para marcar el cese de la traducción.
T e rc e ra l et ra
• existen más codones que tipos de aminoácidos, casi todos pueden ser reconocidos por más de un codón
• Generalmente los codones que decodifican a un mismo aminoácido se parecen entre sí y es frecuente que difieran sólo en el tercer nucleótido.
• El número de codones en el ARNm determina la longitud de la proteína.
• Al final de la cadena del ARNm se
encuentra un codón que sirve de señal de
terminación del proceso. La etapa de
terminación determina la conclusión de la
síntesis de la proteína cuando el sitio A
del ribosoma es abordado por este codón
de terminación del ARNm que puede ser
UUA, UGA o UAG.
aminoácidos esenciales o indispensables:
los organismos superiores no los sintetizan
es necesario incluirlos en la dieta.
• Valina (Val)
• Leucina (Leu)
• Metionina (Met)
• Triptófano (Trp)
• Histidina (His)
• A los aminoácidos que pueden ser sintetizados por el cuerpo se los conoce como no esenciales y son: • Alanina (Ala) • Prolina (Pro) • Glicina (Gly) • Serina (Ser) • Cisteína (Cys) • Asparagina (Asn) • Glutamina (Gln) • Tirosina (Tyr)
• Ácido aspártico (Asp) • Ácido glutámico (Glu)
• Estas clasificaciones varían según la especie. • Los datos actuales en cuanto a número de
aminoácidos y de enzimas ARNt sintetasas se contradicen hasta el momento.
• Se ha comprobado que existen 22 aminoácidos distintos que intervienen en la composición de las cadenas polipeptídicas y que las enzimas ARNt sintetasas no son siempre exclusivas para cada aminoácido
• El aminoácido número 21 es la
Selenocisteína que aparece en eucariotas
y procariotas
• El número 22 la Pirrolisina, que aparece
sólo en arqueas (o arqueobacterias).
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
FUNCIÓN EJEMPLOS
Estructural La queratina que forma el pelo y las uñas. El colágeno que forma los órganos de sostén (hueso, cartílago)
Hormonal La insulina que regula el nivel de azúcar en la sangre. La adrenalina que regula el diámetro de los vasos sanguíneos.
Catalítico o enzimático Las enzimas digestivas 8amilasa, lipasa) que aceleran la velocidad de la descomposición de los alimentos.
Contráctil La actina y la miosina que son las estructuras contráctiles de los músculos.
De transporte La hemoglobina de los globulosa rojos que transporta oxigeno a las células
Nirenberg and Khorana,
Premio Nobel in Fisiologia 1968
Tecnología del ADN recombinante (Ingeniería genética)
• Los genes se pueden:
– Aislar y amplificar (obtener múltiples copias) – Secuenciar
– Expresar con intensidad – Desactivar
