1-adn bases
TRANSCRIPT
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ADN COMO MATERIAL
GENTICO
Maribeb Castro Gonzlez, MSc,
PhD
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HISTORIA
30s. Los cromosomas tienen ADN y protenas, cada protena es responsable de un carcter biolgico o funcin en el metabolismo.
Protenas con secuencias de a.a. y diferentes estructuras y por ende con muchas funciones biolgicas.
Relacin gen-protenas, porque cada mutacin se corresponda con una alteracin enzimtica.
La hiptesis era que el cromosoma tena molculas de ADN (considerado el esqueleto) y sobre l estaban las protenas gnicas.
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Transformacin de neumococos,Grifith 1928
transformacin permanente y hereditaria a muchas generaciones.
Pueden transformar no virulentos en virulentos, introduciendo el material gentico patgeno aun estando muertas!.
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Cul era el principio
transformante?
Delbruck 1930, Fagos
Avery, MacLeod & McCarthy 1944 eliminaron enzimas, RNA y quedo ADN
Hotchkiss, 1949, transform caracteres no relacionados con cpsula, resistencia Antibioticos.
Hersey & Check 1952, virus bacterifagos lticos T2 que atacan a E. coli demostrando que:
El material gentico del fago es DNA
Que el DNA-fago se reproduce dentro de las bacterias atacadas y las protenas-fago quedan fuera de las clulas
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Mirsky & Ris 1950 Midieron cantidad de
DNA en clulas somticas y gametos:
cantidad-ADN era kte y que hay el doble
en somticas vs.gametos.
Gierer & Schram 1956 Probaron que
algunos virus tienen RNA como material
gentico.
Fraenkel-Conrad & Singer 1957
construyeron virus hbridos in vitro de
RNA-protenas. VMT RNA.
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EL ADN-BIOPOLIMERO Kossell & Neumann 1894 bases nitrogenadas.
Bases pricas A-G(2 anillos)
Bases pirimidnicas C,T,U
( 1 anillo)
A, G, C, T = ADN
A, G, C, U = ARN
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Hammersten
1900,
Levene 1929:
Pentosas:
desoxiribosa
ribosa,
nuclesido
nucletido
Polmeros de
nucletidos
monofosfato =
ADN cida
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Estructura en escalera: Los
peldaos y el pasamanos
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Estructura en escalera: Los
peldaos y el pasamanos
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Desoxiribonucletidos del DNA
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Ribonucletidos del RNA
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Las bases se encuentran en proporciones iguales
A = T, G = C,
A/T = G/C = 1,
(A+G) = (T+C ),
A+G/T+C =1
El cociente (A+T)/(G+C)
es tpico y constante para
cada especie.
Regla de Chargaff, 1950
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La variacin es mayor entre las bacterias (26% Welchia perfringens, 74% streptococcus griseus) que en los eucariotas (G+C 50%)
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DIFERENCIAS ENTRE DNA Y
RNA
DNA
Azcar:
Desoxiribosa
Bases
nitrogenadas: A
A C G T
Cadena doble
RNA
Azcar:
Ribosa
Bases
nitrogenadas:
A C G U
Cadena sencilla
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La hebra est
polarizada:
5-P(fosfato) y 3-OH(hidroxilo) y al
formarse la hebra
las bases N que
son planas se
apilan como
monedas.
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WilliamAstbury 1950, Rosalin Franklin 1952. Aislamiento y cristalizacin-DNA con patrn de difraccin. Idntico: fagos a mamferos.
Molcula larga fina de 20 y
2 hebras enrolladas helicoidalmente dando una vuelta a la hlice c/34.
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ADN con formas tautomricas de acuerdo a la posicin de los dobles enlaces y tomos de H.
Existen 28 posibles pares de bases nitrogenadas en forma tautomrica mayoritaria.
Los cambios tautomricos mutaciones puntuales
Par de bases A=T de tipo Watson-
Crick reverso. En azul el donador
de hidrgenos y en rojo el aceptor.
Ntese que la pirimidina ha sufrido
un giro de 180 sobre el eje del
carbono 6.
Par de bases A=T de tipo Watson-
Crick. En azul el donador de
hidrgenos y en rojo el aceptor.
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Carctersticas doble hlice: -Antiparalela
-Hebras complementarias
-Estable: enlaces H y uniones
hidrofbicas
-Dimetro constante
-Helicoidal
-Tridimensionales
-Molcula cida
-Superenrollamiento
-Diferentes formas
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Forma Alfa: ms compacta que Beta con 11 pb por vuelta y 23.
Forma Beta: Dextrgira con 10 pb/giro, forma+natural y estable
Forma Z: levgira, 12pb/giro, 18 , se encuentra en algunas regiones pequeas de los cromosomas y sin funcin clara.
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ADN cuadruplex por repeticin en
telomeros
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Estructura secundaria del ADN
Formada por pb dentro de una hebra simple de ADN.
Stem and loops en RNA ribosomal stems y loops Hairping: Algunos ADN linear tienen estructuras que
se forman desde molculas con repeticiones
invertidas.
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ADN superenrollado
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En E.coli el ADN es 1000 veces > que el tamao
de la propia clula .
Cmo sucede?
En Eucaria la formacin de nucleosoma
introduce SE-.
En bacterias es la DNA girasa topoisomerasa
II que da SE- en varios pasos
El cido nalidxico, novobiocina y topoisomerasa
I inhiben la girasa en bacterias.
Ventaja o no? Algunos genes se transcriben
ms activamente con ADN-SE, mientras la de
otros se inhibe.
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Interacciones de qumicos con el
ADN Algunos qumicos se insertan o intercalan entre pb. sin daar los enlaces H, pero s los enlaces fosfato-azcar alterando la forma de la hlice.
Acridinas: acriflavina, acridina naranja, bromuro de etidio, agentes cancergenos o mutagnicos.
Antibiticos (actinomicinas), benzopirona, se intercalan y enlazan a la garganta mayor inhibiendo la replicacin y la transcripcin
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EFECTO DE TEMPERATURA
SOBRE ACIDOS NUCLEICOS Enlaces H se rompen por calor, los covalentes no
>T de fusin > GC.
A medida que se funde la molcula cambia la absorbancia a 260 nm.
Tm = es el punto medio de la transicin a la fusin y depende de la cantidad GC.
T denaturacin = 85-95C
T de fusin aumenta 0.4C por c/1% ms de GC-ADN.
P.e ADN con un 40% de G+C = Tm 87C, 60% G+C = Tm 95C bajo las mismas condiciones experimentales.
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Las curvas COT
Cintica de la reaccin de renaturalizacin del ADN bajo condiciones fsicoqumicas estndar (fuerza inica, [cationes], etc.) que permite comparar organismos.
Mide el tiempo entre pasar de una [ ]inicial = 100% de hebras simples a una [ ]final de 0% de hebras simples: moles/L/s.
< complejidad > reasociacin p.e virus vs. Bacteria. Pero, el ADN eucariota aunque complejo se reasocia rpido (COT bajos) porque tiene 3 tipos de secuencias:
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ACTTCGTCTACTTCCGGTTTCCGCCGCCGTGACATGTCGCTCGATCCGATTCCCCGTTTCAAGACCCGGTTCCTCACACTTACTGAACCGTAAGCTGTAT
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CATCTGGTGACCCGGTTCTGCACGAGAAGGCCCGAGAAGTTGACCCGGGAGAAATCGGGTCGGAGCGTATTCAGAAGATAATTGATGATATGATTAAAGT
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Tipos de Secuencias:
Clase homognea:1vez/genoma, alto
COT. Ternera 60% genoma.
Clase muy hetereognea: repiten 100s o 1000s de veces (moderadamente repetidas), Ternera 20% genoma. ADN
inestable
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Secuencias altamente repetitivas o de
reasociacin muy rpida
COT
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Palndromos:
Secuencias que se leen igual en cualquier
direccin COT = 10-2 10-4 o renaturalizan
en tiempo 0,
MADAM IM ADAM,
Renaturalizan por debajo de la T de fusin
y existen miles de palndromos en el
genoma.
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Los genes, unidades de informacin
La secuencia del ADN est
estructurada en codones de 3
nucletidos. Se pueden distinguir:
Genes o secuencias codificantes, que contienen la infomacin para
sintetizar protenas, EXONES.
Secuencias no codificantes, que incluyen secuencias reguladoras
de la expresin (promotores,
INTRONES)
Genoma es el conjunto de todos
los genes de un organismo.
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Tamao del genoma en diferentes
especies
Especie No. nucleotidos No. genes
Phi-X 174/ virus 5,386 10
Bacilus subtilis / bacteria 4,214,814 4,779
Escherichia coli / bacteria 4,639,221 4,377
Caenorhabditis elegans / gusano 100,258,171 ~19,000
Drosophila melanogaster / insecto 122,653,977 13,379
Homo sapiens / hombre 3.3 x 109 ~25,000
Arabidopsis thaliana/ brasicacea 115,409,949 25,498
Oryza sativa / arroz 4.3 x 108 ~60,000
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Human: Nature Feb 2001, 2008
Mouse: Nature Dec 2002
Mosquito: Science Oct 2002
Rat: Nature Apr 2004
75
40 mouse
rat
chicken
chimp
310MY
fish
450MY
600-1200MY?
?
worm
fruit fly 250MY
mosquito
5 human
Chicken: Nature Dec 2004
Chimp: Nature Sep 2005
Honey bee: in preparation
bee
370MY
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Variacin entre individuos
La variacin individual
solo representa el
0,01%=1,250 letras
Single nucleotide
polymorphisms (SNPs)
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El ADN es la molcula de la vida
Compartimos el 98.4% del DNA con los chimpances. El genoma del bonobo (Junio 2012) y del chimpance son idnticos en el 99,6% y
bonobo y humano somos idnticos en el 98,7% de los nucletidos. El
genoma del bonobo muestra que ms del 3% del genoma humano est
ms cercanamente relacionado con el de bonobos y con el de los
chimpancs que el genoma de estos entre s.