Steptococcus pneumoniae




Frederick Griffith
   1.879-1.941
Tipo de     Tipo de células        Efecto    Tipo de
 cepa                                         cepa       Tipo de células             Efecto
                       Cápsula
                                                         No cápsula




   S                                                                                Sobrevive
(smooth)    S vivas                             R
                                             (rough)     R vivas

                                  Muere




                                                          R vivas




                                 Sobrevive
           S muertas
           por calor                                   S muertas
                                                       por calor      R y S vivas         Muere
                                                                       extraídas
Células
bacterianas


              Bacterias no   Bacterias       Bacterias        Bacterias no      Bacterias
               virulentas    virulentas      virulentas        virulentas       virulentas
                Cepa R        Cepa S      muertas por calor                  muertas por calor

Inyección




Resultados

               El ratón       El ratón       El ratón             El ratón muere
                 vive         muere            vive




                                                              Bacterias S y R vivas en la
                                                              sangre del ratón muerto
Maclyn McCarty
Oswald T. Avery     ColinMacCleod


 El ADN es la sustancia que causa la transformación bacteriana
Martha Chase y Alfred Hershey
           (1.952)
James Watson y Francis Crick
          (1.953)
Dogma central de la biología molecular

     ADN       ADN      Replicación


    ADN       ARN       Transcripción

  ARN       Proteínas     Traducción
La replicación del ADN

Hipótesis conservativa             Hipótesis dispersiva
Hipótesis semiconservativa




Matthew Meselson           Franklin Stahl
F1



          medio con 14N
                                                   15N-14N
          Replicación
15N-15N




                          15N-14N        15N-14N
15N-14N          15N-14N   14N-14N




           F2


                                     14N-14N




                                     15N-14N




            F2




 15N-14N         15N-14N   14N-14N
Mecanismo general de la replicación
            Procariotas
Eucariotas
Múltiples orígenes de replicación en los cromosomas eucariotas
LA ADN-POLIMERASA SOLO AÑADE NUCLEÓTIDOS EN SENTIDO 5´- 3´


          Síntesis de la cadena conductora
     3´
     5´                    3´                     5´
          3´          3´        5´                3´
     5´
          Síntesis de la cadena retardada

                                            ADN
                                            Cebador
Fragmentos de Okazaki

                          ARN cebador




                  Tuneko Okazaki
La transcripción
       La síntesis de ARN se produce
      gracias a la acción de la enzima ARN
      polimerasa.

        Necesita una molécula de ADN
      como molde o patrón para establecer
      la secuencia específica de bases del
      ARN que se va a sintetizar.

        Se fija a regiones específicas del
      ADN (regiones o genes promotores)
      para comenzar su acción a partir de
      ese punto.

        Une nucleótidos mediante enlaces
      fosfodiéster, siempre en sentido
                      5´       3´
Síntesis de ARNr
Síntesis de ARNm

                                   ADN
    ARN                Transcripción
heterogéneo
  nuclear




                                       Citoplasma
Intrones



Exones




             Citoplasma
Maduración del ARN.
          Splicing
                                   ADN

        EXÓN      INTRÓN    EXÓN         INTRÓN   EXÓN
3´                                                       5´




        5´                                         3´
             5´            ARNm
splicing




           Citoplasma
Citoplasma

Modificaciones del ARN
ADN
          EXÓN   INTRÓN    EXÓN   INTRÓN    EXÓN
3´                                                    5´




 5´ Cap                                         3´
            5´                             3´
                          ARNm

                                            Cola poli A
Cap
7 metil guanosina
                    AMP
5´

                          Citoplasma
Subunidades        ARNm
ribosómicas

                   3´
Amanita phalloides
Síntesis de ARNt
La retrotranscripción o reversotranscripción


                                            ARN vírico
ARN vírico
                                                         ADN
              transcriptasa inversa


                           transcriptasa inversa


                                                         ADN
                                                         ADN
El código genético




                Severo Ochoa
                (1.905-1.993)
aminoácidos
UCU
   Ser

1ª Base
2ª Base
3ª Base
Código
              genético
              degenerado


              Tripletes de
                   FIN


              Código
              genético
              universal*

* UGA   Trp
Dada la secuencia de ADN
 5'… ATCGTAAGTATTGTA… 3'
 3’ …TAGCATTCATAACAT… 5’
     Cadena complementaria

ARN correspondiente a esta cadena
 5’…AUCGUAAGUAUUGUA…3’
     Ile Val Ser Ile Val
La síntesis de proteínas: la traducción
Activación


                 aa




     aa

  Aminoacil
ARNt sintetasa
Iniciación


Met




      Codón de iniciación
Met
Elongación
a)
                           Pro


           Met




     Segundo codón: CCG Pro
b)
     Enlace peptídico

          Met   Pro
      P               A
c)

     Met

       Pro
             P          A


                   Tercer
                 aminoácido
Tyr

     Met

       Pro
             P      A




Tercer codón: UAC       Tyr
Met
      Pro

            Tyr
                  P   A
Terminación


      Factor de
    terminación
Antibióticos
Concepto de gen

 - Punto de vista mendeliano

1. Unidad hereditaria de los seres vivos.
2. Un gen determina un carácter .
3. Cada gen puede existir en dos o más formas alternativas
denominadas alelos.
4. El punto del cromosoma ocupado por un gen recibe el nombre
de LOCUS.
5. El conjunto de genes o material genético de un organismo
constituye su GENOMA.
- Punto de vista molecular
1.El gen es la unidad de transcripción.
2. Es un segmento de ADN que codifica ARN y, en consecuencia,
proteínas.
3.Dado que un mismo ARNm puede sufrir distintos procesos de
maduración, puede dar lugar a dos proteínas distintas, al
establecerse pautas de lectura diferentes.
ARN pol                  Estructura del gen

                         REGIÓN CODIFICADORA

 PROMOTOR      EXÓN 1   INTRÓN 1   EXÓN 2     INTRÓN 2      EXÓN 3 REG. TERMINADORA
3´                                                                                5´
                                                  INTRÓN 1
          TRANSCRIPCIÓN
                                                INTRÓN 2

               cap        EXÓN 1     EXÓN 2     EXÓN 3
                                                               cola poli A
                                            splicing


                                                                   ARNm
                         5´                            3´
          TRADUCCIÓN
                                               Proteína
Regulación de la expresión génica
                               Control -

ARN pol

        PROTEÍNA
        REPRESORA      REGIÓN CODIFICADORA


  OP.               EXÓN        INTRÓN       EXÓN   REG. TERMINADORA

PROMOTOR




                       NO TRANSCRIPCIÓN
Regulación de la expresión génica

   PROT.                          Control +
ACTIVADORA

        ARN pol




                        REGIÓN CODIFICADORA

             OP.       EXÓN         INTRÓN    EXÓN   REG. TERMINADORA

       PROMOTOR

                              TRANSCRIPCIÓN



                                  ARN                  Proteína
Control de la expresión génica en eucariotas

           Hormonas esteroides
Hormonas proteicas
Alteración de la información genética:
           Las mutaciones
Tipos de mutaciones

M                     -Mutaciones génicas. Afectan a un
U   Punto de vista    gen, al alterar la secuencia de los
      molecular       nucleótidos (sustituciones, adiciones
T
                      o pérdidas de nucleótidos).
A
C
I                     -Mutaciones cromosómicas. Afectan
                      a una parte de un cromosoma
O
     Punto de vista   (translocaciones, inversiones).
N   macromolecular
E                     - Mutaciones genómicas. Modifican el
S                     número de cromosomas.
Mutaciones génicas




Cambio               Supresión

           Adición
ADN original
A T C G A A C C G T T G C A C
T A G C T T G G C A A C G T G



        Agente físico
         o químico



A T C G A A C C G T T G C A C
T A G C T T G G A A A C G T G

    ADN con mutación génica
Anemia
falciforme
Cambio de aminoácido en
la posición 6 de beta globina normal,
 (ácido glutámico) por valina, lo que
    disminuye la solubilidad de la
    proteína, de tal manera que la
    hemoglobina forma polímeros
   produciendo un glóbulo rojo en
            forma de hoz.



                     Herencia
                     recesiva
                    mendeliana
Osteogénesis imperfecta
Es una alteración en la formación del colágeno por alteración
genética aleatoria.
La síntesis del colágeno se produce en los cromosomas 7 y 17.
Mutaciones cromosómicas
Inversiones
Translocaciones
Mutaciones genómicas

 Síndrome de Down
Relación entre mutación y evolución

         MUTACIÓN


              cambio


          Adaptación


          selección natural


        EVOLUCIÓN
Charles Darwin
 (1.809-1.882)
Introducción a la ingeniería genética

            Clonación
Clonación acelular     Técnica
                                     PCR

Clonación


            Clonación celular        ADN
                                 recombinante
Técnica de la PCR
    (Polymerase Chain Reaction)
–reacción en cadena de la polimerasa-
La ADN polimerasa empleada en la técnica PCR procede de la
bacteria gram - Thermus aquaticus (Taq), pues vive a temperaturas
                  comprendidas entre 50 y 80 °C.
Experimento de clonación:
Obtención de la hormona insulina humana por ingeniería genética




                                                   Extracción
                                                 y purificación




                   Insulina
ADN bacteriano    plásmido
                                         Enzimas de restricción




                                                        Gen de la insulina humana
                                                            (cromosoma 11)


                                         ADN ligasa


                   Escherichia coli
                                                          ADN recombinante

          Nuevas bacterias productoras
              de insulina humana


                                                                        Insulina
                                                                        humana
Organismos transgénicos
Ventajas
Inconvenientes
Proyecto Genoma Humano
http://www.sinauer.com/cooper5e/animation0409.html
http://www.lourdes-luengo.es/unidadesbio/

Genética molecular

  • 2.
  • 3.
    Tipo de Tipo de células Efecto Tipo de cepa cepa Tipo de células Efecto Cápsula No cápsula S Sobrevive (smooth) S vivas R (rough) R vivas Muere R vivas Sobrevive S muertas por calor S muertas por calor R y S vivas Muere extraídas
  • 4.
    Células bacterianas Bacterias no Bacterias Bacterias Bacterias no Bacterias virulentas virulentas virulentas virulentas virulentas Cepa R Cepa S muertas por calor muertas por calor Inyección Resultados El ratón El ratón El ratón El ratón muere vive muere vive Bacterias S y R vivas en la sangre del ratón muerto
  • 5.
    Maclyn McCarty Oswald T.Avery ColinMacCleod El ADN es la sustancia que causa la transformación bacteriana
  • 7.
    Martha Chase yAlfred Hershey (1.952)
  • 9.
    James Watson yFrancis Crick (1.953)
  • 10.
    Dogma central dela biología molecular ADN ADN Replicación ADN ARN Transcripción ARN Proteínas Traducción
  • 12.
    La replicación delADN Hipótesis conservativa Hipótesis dispersiva
  • 13.
  • 14.
    F1 medio con 14N 15N-14N Replicación 15N-15N 15N-14N 15N-14N
  • 15.
    15N-14N 15N-14N 14N-14N F2 14N-14N 15N-14N F2 15N-14N 15N-14N 14N-14N
  • 17.
    Mecanismo general dela replicación Procariotas
  • 20.
  • 21.
    Múltiples orígenes dereplicación en los cromosomas eucariotas
  • 22.
    LA ADN-POLIMERASA SOLOAÑADE NUCLEÓTIDOS EN SENTIDO 5´- 3´ Síntesis de la cadena conductora 3´ 5´ 3´ 5´ 3´ 3´ 5´ 3´ 5´ Síntesis de la cadena retardada ADN Cebador
  • 24.
    Fragmentos de Okazaki ARN cebador Tuneko Okazaki
  • 28.
    La transcripción La síntesis de ARN se produce gracias a la acción de la enzima ARN polimerasa. Necesita una molécula de ADN como molde o patrón para establecer la secuencia específica de bases del ARN que se va a sintetizar. Se fija a regiones específicas del ADN (regiones o genes promotores) para comenzar su acción a partir de ese punto. Une nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster, siempre en sentido 5´ 3´
  • 29.
  • 30.
    Síntesis de ARNm ADN ARN Transcripción heterogéneo nuclear Citoplasma
  • 31.
    Intrones Exones Citoplasma
  • 32.
    Maduración del ARN. Splicing ADN EXÓN INTRÓN EXÓN INTRÓN EXÓN 3´ 5´ 5´ 3´ 5´ ARNm
  • 33.
    splicing Citoplasma
  • 34.
  • 35.
    ADN EXÓN INTRÓN EXÓN INTRÓN EXÓN 3´ 5´ 5´ Cap 3´ 5´ 3´ ARNm Cola poli A
  • 36.
  • 37.
    Citoplasma Subunidades ARNm ribosómicas 3´
  • 42.
  • 43.
    La retrotranscripción oreversotranscripción ARN vírico ARN vírico ADN transcriptasa inversa transcriptasa inversa ADN ADN
  • 44.
    El código genético Severo Ochoa (1.905-1.993)
  • 45.
  • 46.
    UCU Ser 1ª Base 2ª Base 3ª Base
  • 47.
    Código genético degenerado Tripletes de FIN Código genético universal* * UGA Trp
  • 48.
    Dada la secuenciade ADN 5'… ATCGTAAGTATTGTA… 3' 3’ …TAGCATTCATAACAT… 5’ Cadena complementaria ARN correspondiente a esta cadena 5’…AUCGUAAGUAUUGUA…3’ Ile Val Ser Ile Val
  • 49.
    La síntesis deproteínas: la traducción
  • 50.
    Activación aa aa Aminoacil ARNt sintetasa
  • 51.
    Iniciación Met Codón de iniciación
  • 52.
  • 53.
    Elongación a) Pro Met Segundo codón: CCG Pro
  • 54.
    b) Enlace peptídico Met Pro P A
  • 55.
    c) Met Pro P A Tercer aminoácido
  • 56.
    Tyr Met Pro P A Tercer codón: UAC Tyr
  • 57.
    Met Pro Tyr P A
  • 58.
    Terminación Factor de terminación
  • 61.
  • 62.
    Concepto de gen - Punto de vista mendeliano 1. Unidad hereditaria de los seres vivos. 2. Un gen determina un carácter . 3. Cada gen puede existir en dos o más formas alternativas denominadas alelos. 4. El punto del cromosoma ocupado por un gen recibe el nombre de LOCUS. 5. El conjunto de genes o material genético de un organismo constituye su GENOMA.
  • 63.
    - Punto devista molecular 1.El gen es la unidad de transcripción. 2. Es un segmento de ADN que codifica ARN y, en consecuencia, proteínas. 3.Dado que un mismo ARNm puede sufrir distintos procesos de maduración, puede dar lugar a dos proteínas distintas, al establecerse pautas de lectura diferentes.
  • 64.
    ARN pol Estructura del gen REGIÓN CODIFICADORA PROMOTOR EXÓN 1 INTRÓN 1 EXÓN 2 INTRÓN 2 EXÓN 3 REG. TERMINADORA 3´ 5´ INTRÓN 1 TRANSCRIPCIÓN INTRÓN 2 cap EXÓN 1 EXÓN 2 EXÓN 3 cola poli A splicing ARNm 5´ 3´ TRADUCCIÓN Proteína
  • 65.
    Regulación de laexpresión génica Control - ARN pol PROTEÍNA REPRESORA REGIÓN CODIFICADORA OP. EXÓN INTRÓN EXÓN REG. TERMINADORA PROMOTOR NO TRANSCRIPCIÓN
  • 66.
    Regulación de laexpresión génica PROT. Control + ACTIVADORA ARN pol REGIÓN CODIFICADORA OP. EXÓN INTRÓN EXÓN REG. TERMINADORA PROMOTOR TRANSCRIPCIÓN ARN Proteína
  • 67.
    Control de laexpresión génica en eucariotas Hormonas esteroides
  • 69.
  • 71.
    Alteración de lainformación genética: Las mutaciones
  • 72.
    Tipos de mutaciones M -Mutaciones génicas. Afectan a un U Punto de vista gen, al alterar la secuencia de los molecular nucleótidos (sustituciones, adiciones T o pérdidas de nucleótidos). A C I -Mutaciones cromosómicas. Afectan a una parte de un cromosoma O Punto de vista (translocaciones, inversiones). N macromolecular E - Mutaciones genómicas. Modifican el S número de cromosomas.
  • 73.
    Mutaciones génicas Cambio Supresión Adición
  • 74.
    ADN original A TC G A A C C G T T G C A C T A G C T T G G C A A C G T G Agente físico o químico A T C G A A C C G T T G C A C T A G C T T G G A A A C G T G ADN con mutación génica
  • 75.
  • 76.
    Cambio de aminoácidoen la posición 6 de beta globina normal, (ácido glutámico) por valina, lo que disminuye la solubilidad de la proteína, de tal manera que la hemoglobina forma polímeros produciendo un glóbulo rojo en forma de hoz. Herencia recesiva mendeliana
  • 77.
    Osteogénesis imperfecta Es unaalteración en la formación del colágeno por alteración genética aleatoria. La síntesis del colágeno se produce en los cromosomas 7 y 17.
  • 78.
  • 79.
  • 80.
  • 81.
    Relación entre mutacióny evolución MUTACIÓN cambio Adaptación selección natural EVOLUCIÓN
  • 83.
  • 87.
    Introducción a laingeniería genética Clonación
  • 88.
    Clonación acelular Técnica PCR Clonación Clonación celular ADN recombinante
  • 89.
    Técnica de laPCR (Polymerase Chain Reaction) –reacción en cadena de la polimerasa-
  • 90.
    La ADN polimerasaempleada en la técnica PCR procede de la bacteria gram - Thermus aquaticus (Taq), pues vive a temperaturas comprendidas entre 50 y 80 °C.
  • 98.
    Experimento de clonación: Obtenciónde la hormona insulina humana por ingeniería genética Extracción y purificación Insulina
  • 99.
    ADN bacteriano plásmido Enzimas de restricción Gen de la insulina humana (cromosoma 11) ADN ligasa Escherichia coli ADN recombinante Nuevas bacterias productoras de insulina humana Insulina humana
  • 100.
  • 101.
  • 102.
  • 103.
  • 106.
  • 107.