Genética molecular

UNIDAD 3: GENÉTICA

MOLECULAR

Biología y Geología 4ºESO

Marta Gómez Vera

Índice1. Los ácidos nucleicos.

1. Composición

2. Tipos: ADN y ARN

2. El ADN. La molécula de la herencia.

1. Localización

2. Estructura: La doble hélice

3. El ARN.

4. La expresión de la información genética.

1. Duplicación del ADN

2. Transcripción

3. Traducción: síntesis de proteínas

5. Biotecnología e ingeniería genética.

• Son macromoléculas que almacenan y transmiten la información genética. Se

trata de moléculas informativas.

1.1. Composición de los ácidos nucleicos • Composición: Los ácidos nucleicos están formados por la unión de moléculas

denominadas nucleótidos

• Cada nucleótido, a su vez, está formado por tres moléculas: Una pentosa (Glúcido de 5 carbonos), una base nitrogenada y ácido fosfórico)

1. Los ácidos nucleicos.

• NUCLEÓTIDOS

– Pentosa

• Ribosa

• Desoxirribosa

– Base nitrogenada

• Adenina

• Timina

• Guanina

• Citosina

• Uracilo

– Acido fosfórico (H3PO4)

1. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS • Unión de nucleótidos:

Polinucleótidos

– Pueden formar largas cadenas

– El grupo fosfato y la pentosa no varían

– Varía la base nitrogenada de cada nucleótido

– Enorme posibilidad de combinaciones de las bases nitrogenadas

– El número de moléculas de ácidos nucleicos puede ser infinito

1.2. TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Ácido ribonucleico (ARN)• Glúcido: Ribosa

• Bases nitrogenadas:

– Adenina

– Uracilo

– Guanina

– Citosina

• No forma cadenas dobles

• Se localiza en el núcleo y en el citoplasma.

• Varios tipos de ARN, con diferentes funciones:– ARNm Copia la información del ADN y

la lleva al citoplasma

– ARNr Forma parte de los ribosomas

– ARNt Transporta aminoácidos hasta los ribosomas

Ácido desoxirribonucleico (ADN)• Glúcido: Desoxirribosa

• Bases nitrogenadas:

– Adenina

– Timina

– Guanina

– Citosina

• Forma una doble hélice

• Se localiza en el interior del núcleo, formando parte de la cromatina. También en el interior de mitocondrias y cloroplastos.

• Contiene la información genética necesaria para el funcionamiento y desarrollo de los seres vivos

Actividad 1. Identifica estas moléculas y justifica tu respuesta.

2.1. Localización del ADN• En células eucariotas el ADN se encuentra en el núcleo asociado

a proteínas (histonas) formando la cromatina.

• También aparece en el interior mitocondrias y cloroplastos, siendo en este caso de estructura similar al de células procariotas.

2. Ácido desoxirribonucleico: ADN

2.2. ESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA DE ADN: LA DOBLE HÉLICE

– Fue establecida en 1953 por Watson y Crick

– Dos cadenas de polinucleótidosenrolladas formando una doble hélice:• Las pentosas y los fosfatos se sitúan en

el exterior de la hélice.

• Las bases nitrogenadas se sitúan orientadas hacia el interior.

2. El ADN, la molécula de la herencia

• Las bases se unen mediante enlaces puente de Hidrógeno, siempre:

– Adenina – Timina

– Citosina – Guanina

• Las cadenas son:

– Antiparalelas: Las cadenas tienen direcciones opuestas

– Complementarias: la secuencia de bases de una cadena determina la de la otra.

3. Ácido ribonucleico. Tipos de ARN• ARN mensajero (ARNm): Monocatenario, su función es llevar la información

de un fragmento de ADN al citoplasma.

• ARN transferente (ARNt): Se encuentra en el citoplasma. Su función es transportar aminoácidos específicos hasta los ribosomas.

• ARN ribosómico (ARNr): Constituye el 60% de los ribosomas.

3. LA EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

• Un gen es un fragmento de ADN que contiene la información necesaria para síntesis de una proteína.

• Las proteínas son moléculas grandes que realizan múltiples funciones en el organismo, entre ellas: Estructurales, transporte, defensa, etc.

• Las proteínas están compuestas por moléculas más pequeñas, los aminoácidos. Existen 20 aminoácidos diferentes. Las diferencias entre unas y otras proteínas vienen determinadas por el orden y número de estos aminoácidos.

• Entre esas proteínas se encuentran las enzimas, que regulan todas las reacciones bioquímicas que se producen en los seres vivos y que determinan cada uno de los caracteres anatómicos y funcionales de un individuo.

3. LA EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

• Watson y Crick. Hipótesis de la colinealidad (1958): se establece una correspondencia entre la secuencia de nucleótidos de un gen y la secuencia de aminoácidos de la proteína que codificaba. Un gen – una proteína. Sin embargo, seguían sin conocerse los mecanismos de expresión del mensaje genético, es decir cómo las órdenes contenidas en el ADN eran ejecutadas.

• Crick (1970). Dogma central de la biología molecular: “el ADN copia una parte de su mensaje sintetizando una molécula de ARN mensajero, la cual constituye la información utilizada por los ribosomas para la síntesis de una proteína”.

• Este mecanismo consta de tres procesos:

– REPLICACIÓN: Formación de nuevas cadenas de ADN con estructura de doble hélice a partir de las existentes. Sucede en el núcleo.

– TRANSCRIPCIÓN. Realizado en el núcleo donde se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen (ADN) a otra de bases nitrogenadas complementarias perteneciente a ARNm,

– 2ºTRADUCCIÓN. Realizado en los ribosomas, donde se pasa de una secuencia de ribonucleótidos a otra de aminoácidos.

• Posteriormente y tras nuevos descubrimientos fue modificado

Proteína

4. La duplicación (replicación) del ADN

• El ADN tiene la capacidad de replicarse, es decir, de hacer copias de sí mismo.

• La Replicación asegura que, durante la división celular, las células hijas reciban la misma información genética de la célula madre.

• Este proceso sucede en la Interfase, previo a la mitosis.

• Necesita nucleótidos y enzimas encargadas de controlar y dirigir el proceso.

• El proceso de replicación se conoce como mecanismo semiconservativo: Cada nueva hélice conserva una cadena original y otra nueva.

4. La duplicación del ADN

1. Separación de las cadenas: Se rompen los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas y se desenrollan las dos hebras.

2. Formación de la nueva cadena: Enzimas especificas denominadas polimerasas, leen la información, y unen los nucleótidos complementarios correspondientes.

3. Unión de nucleótidos complementarios: Se establecen las uniones por puentes de hidrogeno entre las bases complementarias. (A-T; C-G)

4. Enrollamiento de la nueva cadena.

5. Reparación de errores: Pueden ocurrir errores en el emparejamiento de las bases (A – C) que se reparan mediante otras enzimas

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5. TRANSCRIPCIÓN• Consiste en copiar la información del

ADN a una molécula de ARN.

• Proceso

– Desenrollamiento de la cadena de ADN en el núcleo.

– Sólo una cadena dela doble hélice sirve de molde para la copia de ARN.

– Los nucleótidos complementarios se sitúan frente a los de la cadena molde.

– Se va formando una cadena de ARN con una secuencia de bases complementaria a la del ADN.

– La nueva cadena de ARN, ya formada, se separa y sale del núcleo.

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6. TRADUCCIÓN (Síntesis de Proteínas)• Consiste en traducir el mensaje

contenido en el ARN para formar proteínas

• Proceso:– El ARNm se sitúa sobre los ribosomas

– Cada triplete de nucleótidos se denomina codón. El triplete complementario de un codón es el anticodón

– El ARNt transporta aminoácidos hasta los ribosomas

– Se unen codón – anticodón

– Los aminoácidos transportados por los ARNt

se van uniendo formando la cadena de proteína

– Para cada proteína existe un ARNm distinto, y por tanto, un fragmento de ADN distinto con la información necesaria (GEN)

6. TRADUCCIÓN (Síntesis de Proteínas)

7. EL CÓDIGO GENÉTICO• Es la relación entre la secuencia de bases del ARN y los

aminoácidos que forman las proteínas