Tema 4 (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Internacional de Cataluña (UIC)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Biologia Molecular
Año del apunte 2015
Páginas 6
Fecha de subida 10/03/2015
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2014/2015 Biologia molecular Ingrid Guarro Marzoa Tema 4-genoma humano: complejidad y dinámica • Introducción-el final de la replicación: Mientras que la hebra de nueva síntesis tiene la ADN polimerasa añadiendo nucleótidos hasta que llega al final de la cadena parental, la hebra retrasada siempre tendrá una región de la cadena parental que no va a ser replicada. La única solución sería que la primasa añadiese un primer cebador en el extremo de la cadena parental, pero esta enzima no puede hacer esto porque no hay lugar para producir el cebador de ARN necesario para iniciar el último fragmento Okazaki en la punta de una molécula de ADN lineal. Esto significa que el ADN en el final de la hebra parental no se replicará.
Para asegurar la integridad cromosómica y que durante la replicación no hay una pérdida de información y para reponer la secuencia de ADN que no se pueden sintetizar, tenemos una enzima llamada telomerasa.
• Telómeros y telomerasa: Las bacterias arreglan el "problema del final de la replicación " porque tienen moléculas de ADN circulares como cromosomas y en los eucariotas se han especializado secuencias de nucleótidos en los extremos de sus cromosomas que se incorporan a las estructuras llamadas telómeros. Los telómeros en los seres humanos tienen la secuencia AGGGTT de la unidad de repetición. Esta secuencia se repite aproximadamente mil veces en cada uno de los telómeros.
Esta secuencia es reconocida por la telomerasa. Entonces, la telomerasa alarga la hebra retrasada en la dirección 5'→ 3' utilizando una plantilla de ARN que es un componente de la propia enzima. La telomerasa coloca el molde de ARN y sus 3 primeras bases complementaran las 3 últimas bases de la hebra parental. La parte enzimática de la telomerasa se asemeja a otras enzimas que sintetizan ADN utilizando el molde de ARN. Al hacer esto, los cadena parental se alarga y la replicación del final la hebra retrasada final puede ser completado por la ADN-polimerasa.
2014/2015 Biologia molecular Ingrid Guarro Marzoa Las células cancerosas expresan altos niveles de telomerasa y las células normales tienen bajos niveles de telomerasa. No tener telomerasa puede implicar problemas también porque la hebra retrasada pierde información del ADN.
• Los genes y el ADN: Un gen es un segmento de ADN que es capaz de producir un polipéptido en condiciones reguladas. Estos genes no se colocan en posiciones específicas de los cromosomas. En un cromosoma podemos encontrar: 1. Secuencia de Regulación 2. Región que va a ser transcrita a ARN: esta región está formada por exones e intrones.
• Definiciones: o Locus: lugar en un cromosoma. Plural = loci o diploide: cromosomas 2n. Las células humanas son diploides excepto los óvulos.
o alelos: dos copias de un gen.
§ Homocigoto: cuando ambas copias son los mismos.
2014/2015 Biologia molecular § Ingrid Guarro Marzoa Heterocigoto: cuando ambas copias son diferentes.
El tamaño del genoma varía entre diferentes especies. Es habitual que un organismo es más evolucionados el tamaño de su genoma sea más grandes (excepción: las plantas y anfibios). El número de genes entre especies también es mayor en los organismos más evolucionados.
• Las secuencias de ADN repetitivo: Secuencias repetitivas de ADN son secuencias en tándem repetidas una y otra vez. No podemos encontrar este ADN en bacterias y en los seres humanos podemos encontrar en: o secuencias teloméricas (AGGGTT unidad repetitiva en humanos) o secuencias centroméricas (ADN satélite) o número variable de repeticiones en tándem (VNTR, ADN minisatélite) § VNTRs se utilizan habitualmente para la identificación genética.
o Di-and trinuclotide repeticiones (ADN microsatélite) o módulos no adyacentes repetitivos con diversos tamaños dispersos entre y dentro de los genes (probablemente se originó a partir de los retrotransposones) 2014/2015 • Biologia molecular Ingrid Guarro Marzoa Procesos de ADN: o recombinación: podemos encontrar dos tipos diferentes de recombinación: § La recombinación homóloga o recombinación general: es un intercambio genético que tiene lugar entre un par de secuencias de ADN homólogas. Secuencias de ADN homólogas son secuencias de ADN que son similares o idénticas en su secuencia de nucleótidos. Se utiliza para reparaciones del doble filamento si este se rompe y el intercambio de bits de información genética entre dos cromosomas diferentes para crear nuevas combinaciones de secuencias de ADN en cada cromosoma. Hay una enzima que se asegura de que dos cromosomas están perfectamente alineados.
o Transposición: es el proceso en el que una amplia variedad de segmentos especializados de ADN (elementos genéticos móviles) se mueven desde una posición en un genoma a otro. Estos elementos genéticos móviles que se mueven a través de la transposición son llamados transposones y se mueven gracias a una enzima llamada transposasa. Esta enzima actúa sobre una secuencia de ADN específica en cada extremo del transposón, haciendo que se inserte en un nuevo sitio del ADN diana. La transposición tiene un papel clave en el ciclo de vida de muchos virus (retrovirus básicamente) y también se considera una fuente de mutación.
o Mutación: la mutación es un error aleatorio que se produce durante el almacenamiento o la copia de la información genética y que altera la secuencia de nucleótidos. Las mutaciones pueden ser causadas por: § Tautomería en bases nitrogenadas: una mutación espontánea heredar y relacionada con la química del ADN.
Puede causar la transcripción errónea de un par de bases 2014/2015 Biologia molecular Ingrid Guarro Marzoa durante la replicación, que será una mutación fija en las siguientes generaciones.
§ Desaminación § Errores de replicación § Agentes químicos externos y agentes físicos, como la oxidación de los rayos UV.
Dependiendo de secuencia alterada de ADN podemos encontrar: § Mutaciones puntuales: causada por: • Transiciones: un cambio de una base nitrogenada para la misma base nitrogenada. Ejemplo: cambio de una purina por una purina.
• Transversiones: un cambio de una base nitrogenada por una base nitrogenada diferente. Ejemplo: cambio de una purina por una pirimidina • Inserciones: la inserción de una base nitrogenada adicional.
• supresiones: eliminación de una base nitrogenada • translocaciones: mover una base nitrogenada de un lugar a otro.
o Reparación: existen mecanismos que permiten que el ADN se repare antes de que las mutaciones se estabilicen. La suma de todas las mutaciones provoca un cambio en la doble hélice. Los mecanismos de reparación que lo único que hacen es mirar a distorsiones en el ADN. Buscan lugares donde la estructura de doble hélice no está bien. Diferentes tipos de lesiones serán detectadas de diferentes maneras y tendrán diferentes maneras de reparación. Si se encuentran las mutaciones, lo que sucede es: 1. En primer lugar, cuando una base coincide con su base complementaria, se crear una distorsión en los enlaces de hidrógeno. Una exonucleasa corta el fragmento en el que existe el error y lo saca de la hélice.
2014/2015 Biologia molecular Ingrid Guarro Marzoa 2. Esto crea un vacío. Este vacío será rellenado por la ADN polimerasa como si fuera un fragmento de Okazaki y la ligasa lo cerrará.
Caso particular-desaminación de la citosina en uracilo: la citosina puede oxidarse y se convierten en uracilo por una metilación. Esto nos ayudará a entender por qué en el ADN hay timinas y no uracilos. Si el ADN estuviese formado por uracilos y uno citosina se oxidase y metilase en un uracilo serías imposible para la célula detectar que el uracilo es erróneo. La proteína que se encarga de esto ante la luz solar promueve la eliminación de dímeros de timina lo que previene el cáncer de piel. Pero el ADN tiene timinas no uracilos por lo que una celular puede detectar si hay un uracilo erroneo porque realmente en el ADN no tiene que haber uracilos. Hay una mutación que impide que el complejo de detección detecte los dímeros de timina. Si ambas hebras parentales tienen dañada esta proteína, sus siguientes generaciones tienen más probabilidad de padecer cáncer de piel muy fácilmente. Este tipo de cáncer de piel se llama xeroderma pigmentoso. Este hecho pone de manifiesto muy claramente la importancia de nuestros sistemas de corrección de errores en el ADN.
Tenemos una proteína que es capaz de encontrar estructuras del ADN que son erróneas y avisar a otras proteínas para que eliminen la región afectada. Sólo se corta una de las cadenas entonces ¿cómo la célula sabe qué hebra debe cortar? Tenemos algunas enzimas (comunes en bacterias) que reconocen en las secuencias de nuestro ADN y añaden grupos metilo a algunas bases. Este grupo metilo no afecta a la base (no va a causar ningún mutación). Estos grupos metilo van a ser añadidos a la misma base en la otra cadena. Las enzimas que ponen las metilaciones en las secuencias son lentas e invierten mucho tiempo, por lo que durante algún tiempo sólo una hebra estará metilada.
Otras proteínas que detectan estos cambios en la estructura revisan que hebra está metilada y cual no lo está y cortan la hebra de ADN que no tiene grupos metilo porque será la que no ha sido revisada por las enzimas encargadas de ello. Normalmente el grupo metilo solo se añade a la cadena de nueva síntesis.
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