Apunts complets Genetica, Apuntes de Genética

¡Descarga Apunts complets Genetica y más Apuntes en PDF de Genética solo en Docsity!

Universitat de Girona

ÍNDEX

• BLOC I, BASES MOLECULARS DE L’HERÈNCIA.........................................................................pàg.
  • 1. Introducció.................................................................................................................pàg.
  • 2. Replicació...................................................................................................................pàg.
  • 3. Mutació....................................................................................................................pàg.
  • 4. Recombinació..........................................................................................................pàg.
  • 5. Transcripció.............................................................................................................pàg.
  • 6. Traducció.................................................................................................................pàg.
  • 7. Codi genètic.............................................................................................................pàg.
  • 8. Regulació gènica en procariotes..............................................................................pàg.
  • 9. Regulació gènica en eucariotes...............................................................................pàg.
• BLOC II, MÉS ENLLÀ DE MENDEL..........................................................................................pàg.
  • 1. Herència d’un gen....................................................................................................pàg.
  • 2. Lleis de Mendel........................................................................................................pàg.
  • 3. Interacció gènica......................................................................................................pàg.
  • 4. Mapes, lligaments i recombinació...........................................................................pàg.
  • 5. Herència extranuclear...........................................................................................pàg.
  • 6. Canvis cromosòmics..............................................................................................pàg.
  • 7. Canvis cromosòmics estructurals..........................................................................pàg.
• BLOC III, GENÈTICA DE POBLACIONS..................................................................................pàg.
• BLOC IV, HERÈNCIA QUANTITATIVA..................................................................................pàg.

1. INTRODUCCIÓ A LA GENÈTICA

1. BREU INTRODUCCIÓ HISTÒRICA

ƒ MIESCHER Æ va aïllar les substàncies de les cèl·lules de la pus, els quals són glòbuls blancs (leucòcits), on hi va trobar proteïnes, nucleïna, etc. Aquesta nucleïna era d’alt pes molecular i ric en fòsfor. Va descobrir els àcids nuclèics. ƒ Al 1920 es van descobrir les 4 bases nitrogenades diferents que conformen el DNA. ƒ LEVENE Æ analitzà el DNA. Va establir que era un polímer de nucleòtids, format per sucres+bases nitrogenades+grup fosfat. ƒ Més endavant, s’arribà a la conclusió que el DNA en realitat conté un sucre desoxiribosa, és a dir, amb un àtoms menys d’O 2. Aquesta és la principal diferència amb el RNA. Es creu que al ser la molècula que transporta la informació genètica ha de ser més estable, per aquesta raó al contenir un àtom menys d’oxigen el DNA esdevé menys reactiu. ƒ Tanmateix, es creia que les proteïnes eren les molècules portadores de la informació genètica perquè es pensava que les bases no podien contenir dita informació. És a dir, com que es creia que tan sols hi havia 4 àcids nuclèics, aquestes no eren suficients per poder emmagatzemar la informació genètica. ƒ Altres investigacions: CHARGAFF Æ va analitzar el DNA de diferents éssers vius. Va arribar a la conclusió que la quantitat de purines no es trobava en quantitats iguals a la de las pirimidines. Per tant, el nombre de bases d’un tipus no implicava el mateix numero de l’altre tipus. (A C i G T; A=T i C=G) Per tant, Chargaff va desmentí la hipòtesi del tetranucleòtid de Levene. Segons Levene, els àcids nuclèics estaven formats per plànols apilats que constaven de 4 pentoses que exposaven cap a l'exterior de les bases nitrogenades. Aquesta estructura responia als resultats sobre la composició dels àcids nuclèics i la naturalesa dels enllaços covalents que ho componen. Avui dia però, se sap que no es cert. ƒ LINUS PAULING Æmitjançant la difracció per rajos X, creia que el DNA estava format per una triple hèlix. ƒ ROSALIND FRANKLIN Æ va emprar diversos protocols utilitzant rajos X per tal de determinar l’hèlix del DNA. Va realitzar fotografies molt bones del DNA, la qual cosa va permetre determinar en gran part, l’estructura de helicoïdal de DNA a Watson i Crick.

ƒ WATSON I CRICK Æ amb les fotografies de R. Franklin van determinar

l’estructura del DNA. Van determinar que es tractava d’una forma helicoïdal, de doble hèlix, que presentava les següents característiques: Forma una cadena alternant sucre i fòsfor. Té forma antiparal·∙lela per l’enllaç orientat. Té un esquelet de pentoses fosfat i bases nitrogenades que formen unions per ponts hidrogen que uneixen les dos cadenes. Té dos solcs gràcies a la forma antiparal·∙lela. Al solc gran s’hi uneixen unes proteïnes d’unió al DNA. Etc.

ƒ Perquè els DNA és de doble hèlix:

Permet emmagatzemar molta informació. Permet emmagatzmar informació de manera molt estable, reduint la reactivitat. Gràcies a les bases complementàries (conté la informació doblada), pot ser reparada fàcilment, etc. És fàcil de duplicar. És de difícil mutació. Al ser necessari obrir la molècula, complica el mecanisme d’expressió Es compleixen les regles de Chargaff: relació entre bases puriques, %A i %T, per exemple.

2. LA REPLICACIÓ DEL DNA

ƒ La replicació pot ser Dispersiva: s’obtenen cadenes mixtes de DNA vell i de nova síntesi. Conservativa: el DNA conté cadenes velles i noves. Semiconservativa: s’obtenen dos molècules de DNA cadascuna amb una cadena nova i un altra de vella.

ƒ Actualment se sap que la replicació del DNA és semiconservativa. Es va deduir mitjançant l’experiment de Melson-Stahl. L’experiment consistia en cultivar E. Coli amb un medi amb (^15) N (l’isòtrop pesat). Les cèl·∙lules cultivades en

aquest medi, es van transferir al un medi amb 14 N. Es van deixar créixer fins just després de la duplicació de la població. Després, mitjançant una centrifugació amb clorur de cesi, s’observà com les diferents molècules de DNA tenien densitats diferents.

ƒ La forqueta de replicació: consitueix el punt d’obertura del DNA.

Com es pot demostrar que això és cert?

ƒ Es pot demostrar amb un cultiu de bacteris cultivats en un medi radioactiu. Es deixen que les cèl·lules bacterianes repliquin el seu material genètic en dit medi, fent així que incorporin el material radioactiu a la cadena de DNA de nova síntesi. Una de les cadenes constitueix la calenta (radioactiva) i per tant, la podrem observar a posteriori i veure la forqueta de replicació. Durant el segon cicle de replicació és on es veu realment com una mena d’anell (la forqueta de replicació).

ƒ DNA polimerasa (DNAp) : enzim que catalitza la replicació. La primera enzima

purificada s’anomena DNAp I i pot tenir tres activitats diferents:

1. Polimerasa, catalitza la elongació de 5’ Æ 3’

ƒ Fiabilitat de la replicació:

1. Te molts pocs errors, 1/1000 milions.
2. L’activitat de l’exonucelasa 3’ Æ 5’, corregeix.
3. S’utilitza la DNAp I, en contes de la primasa (més errors).

3. EL REPLISOMA (PROCARIOTES)

-Garanteix que tota la replicació del DNA en procariotes quedi coordinat i evita errors.

ƒ De què està dormat?

-La DNAp és un holoenzim que té dos nuclis catalítics (un per la cadena líder i per la retardada). També s’hi uneixen proteïnes accessòries que coordinen les dues cadenes i fa que es formi com una volta o tirabuixó a la cadena. És el que anomenen model de trombó , permet obrir la forqueta de replicació i la síntesi en la mateixa direcció.

• S’uneixen proteïnes d’unió SSD (3) i primasa a les cadenes senzilles.

-Les proteïnes β -clamp (2) rodeja el DNA i permet que la DNAp s’uneixi al DNA. És un

enzim distributiu i alhora processiu, és a dir, permet unir més nucleòtids en el mateix

interval de temps abans de que la DNAp es desenganxi de la molècula.

-Les helicases obren la cadena de DNA trencant els ponts d’hidrogen que uneix les

dues cadenes. Això, requereix ATP.

• Les SSD s’uneixen a cadena senzilla per tal d’omplir els enllaços ponts d’hidrogen i així,

no es torni a formar la doble hèlix.

-Les topoisomerases s’encarreguen d’alliberar les tensions ocasionades pel

sobreenrotllament. Talla i torna a enganxar desplaçant-se de davant a darrera.

ƒ Com es prepara?

• S’inicia als llocs de replicació, que són específics en el DNA.

-Unió de proteïnes de DNA a regions molt repetitives. Això, provoca una regió pobre en G, C i riques en A, T perquè així es facilita la unió ja que A i T només tenen dos ponts d’hidrogen.

-Es provoca una obertura prou grossa per iniciar la forqueta de replicació mitjançant les helicases, les quals es mouen fins als extrems.

• Finalment, s’incorporen els components restants: primasa, DNAp, SSD proteïnes, etc.
• El replicoma ja s’ha muntat.

ƒ En eucariotes és semblant als procariotes tot i que els primers tenen més components i intermediaris i la replicació és més complicada. És més complicada perquè:

1. El DNA està més compactat i conté histones que formen el nucleosoma.
2. El DNA s’ha de replicar tot al mateix moment.

Aquesta regulació tan complexa va lligada al cicle cel·lular.

• L’origen de replicació s’origina a diferents punts alhora.

2. Test de rèplica en placa Amb un cultiu de microorganismes, agafem una mostra i la posem en una placa en un medi selectiu (p.ex: amb ampicilina). A partir d’aquí poden passar dues coses: 9 Els bacteris ja eren mutats 9 L’ampicilina ha induït la mutació

Per saber si eren espontànies o no, tan sols s’hi ha d’afegir ampicilina ala placa inicial:

9 Si moren, és que havien mutat induïdament. 9 Si no moren, vol dir que ja eren resistens.

3. MECANISMES DE REGULACIÓ ESPONTÀNIA

• Errors en l’aparellament de bases Æ han de ser corregides. (canvis d’un nucleòtid per un altra)

-Insercions/delacions (indels) Æ incertar o treure un nucleòtid de més o de menys a la seqüència.

a. Conseqüència d’un canvi de nucleòtid

• Provoca canvis en la seqüència d’aa.

-Pot provocar un codó STOP Æ té conseqüències més greus. Pot ser, la proteïna deixa de ser funcional, ja que no té la tota la seqüència d’aa perquè s’ha aturat molt abans.

-Pot produir-se un corriment en la pauta de lectura per una inserció i/o delació. Tot i això, un corriment provocat per un indel de 3 nucleòtids, o múltiples de 3, els efectes són inferiors.

-Es poden provocar per una desplaçament tautomèric. Cada una de les bases del DNA pot apareixer en una de les seves formes tauromèriques, que son isòmers que difereixen en la posició dels seus àtoms i en els enllaços que formen entre ells. Les formes iminio i enol es poden emparellar erròniament amb bases equivocades. També es pot donar quan una de les bases es ionitza. Es tracta dons, de transversions.

-Tanmateix, la pDNA III de bacteris té activitat correctora que reconeix els aparellaments erronis i els escindeix, reduint així les mutacions causades.

3. Provocades per radicals O 2 : oxidació de les bases. Aquest oxigen apareix com a subproducte del metabolisme aeròbic).

5. MECANISMES DE MUTACIONS INDUÏDES

-Aquest tipus de mutacions, tot i ser induïdes, no van dirigides ni a afavorir ni a danyar un organisme.

• Segons els mecanisme d’actuació poden ser de tres tipus:
  1. Incorporació d’anàlegs de base: s’indueixen perquè es reemplaça una base per algun agent químic que és suficientment semblant a les bases nitrogenades del DNA. Poden incorporar-se al DNA ocasionalment. Tenen propietats d’aparellament diferents, provocant una inserció de nucleòtids incorrecte durant la replicació. Per exemple, el 5-BU és un anàleg de la T que té un Br en la posició 5C. Això, no afecta a els àtoms que fan ponts d’hidrogen en l’aparellament, sinó que altera significativament la distribució dels electrons.

2. Aparellament erroni però específic: produït per agents alquilants. Són grups de 1 o 2 carbonis que s’afegeixen a la base nitrogenada i provoquen un aparellament erroni. Tot i afegir grups alquil, la mutageneicitat està més relacionada amb l’addició del oxigen.
3. Agents intercalants: compostos plans que llisquen a la doble cadena provocant insercions o delacions d’un parell de bases al DNA. S’intercalen entre les bases que es troben apilades al interior de la doble hèlix. Ex: proflavina, taronja d’acridina, etc.

6. MECANISMES DE MUTACIONS INDUÏDES

-Per tal de valorar la mutageneicitat de diferents productes.

-Es va descobrir que no tots els carcinògens eren mutagènics, sinó que alguns metabòlits carcinògens produïts pel cos son en realitat els agents mutagènics.

• Els enzims solubilitzats del fetge s’afegeixen a la suspensió de bacteris auxotròfics en una solució del possible carcinogen.

2. Sistema de reparació dependents d’homologia, 2 grans tipus: Reparació per escissió de bases: regió amb una lesió poc voluminosa. És el mecanisme més important utilitzat per eliminar bases incorrectes o danyades. Els danys poden ser ocasionats per metilacions, desaminacions, oxidacions o pèrdua espontània d’una base del DNA. Les glicosidades detecten la lesió i trenquen l’enllaç entre el fòsfor i el sucre Æ creació d’un lloc apurínic o apirimidínic. Seguidament, una endonucleasa reconeix i talla el lloc danyat obrint i deixant un espai. Després, una pDNA i una lligasa incorporen i emplenen el lloc buit.

Reparació per escissió de nucleòtids: mètode que no pot corregir distorsions en el DNA, ni dímers de nucleòtids ni tampoc danys de més d’una base. Reparen errors més grans provocant l’aturada de la transcripció per poder corregir l’error. La pDNA no pot continuar la síntesi i provoca el bloqueig de la replicació. Aquest bloqueig, pot causar la mort cel·lular. També, una base anòmala pot detenir el complex transcripcional. Es possible la reparació però, és necessari molta “maquinària” (moltes proteïnes i complexos enzimàtics). Té lloc en 4 etapes: i. Reconeixement de les bases danyades ii. Complex multiprotèic s’enganxa iii. Tall de la cadena danyada amb nucleòtids adjacents (aprox. 30 nucleòtids 5’ i 3’) iv. La cadena intacta fa de motlle per a la pDNA, seguit de la lligació de la cadena.

Quan aquest mecanisme té mutacions i no funciona apareixen malalties genètiques molt greus Æ provoquen càncer, defecte neurològics, etc. També podem trobar la reparació gnòmica global la qual corregeix en qualsevol lloc del genoma i que s’activa quan la forqueta de replicació es deté.