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Genética Y Biología Molecular I. INTRODUCCIÓN DE BASES CELULARES DE LA HERENCIA 1 panorama general de la genética y la biología molecular y sus aplicaciones.
- DNA y cromosomas como unidades de la herencia.
- Ciclo celular, mitosis y meiosis. II. GENÉTICA MENDELIANA
- Leyes de Mendel
- Aplicaciones de la genética mendeliana
- Desviaciones de la genética mendeliana III. ESTRUCTURA DEL DNA Y GENOMAS (4 h)
- Descubrimiento de los ácidos nucleicos como material genético.
- Composición y estructura de los ácidos nucleicos.
- Organización y estructura de los genomas.
- Estructura y organización de los cromosomas. IV. METABOLISMO DEL DNA (8 h)
- Replicación del DNA.
- Topología del DNA.
- Reparación del DNA.
- Recombinación del DNA. V. TRANSCRIPCIÓN Y PROCESAMIENTO DEL RNA (8 h)
- Tipos de genes.
- Promotores procariontes.
- Síntesis de RNA en procariontes.
- Las fases de la transcripción en procariontes.
- Transcripción en eucariontes.
- Inhibición de la transcripción.
- Procesamiento post-transcripcional de RNAm de eucariontes.
- Procesamiento post-transcripcional de RNAr y RNAt de procariontes y eucariontes.
I. INTRODUCCIÓN DE BASES CELULARES DE LA HERENCIA 1 Panorama general de la genética y la biología molecular y sus aplicaciones. Genética: Genética clásica: No emplea herramientas de biología molecular —Leyes de Mendel Fenotipo: Todo lo que NO es ADN Fenotipo silvestre: Del que más hay en una población Fenotipo mutante: Como un síndrome en la minoría de población Molecular: Estructura y función de genes a nivel molecular Epigenética: Compuestos químicamente que se agregan al ADN, generan modificaciones que se pueden heredar para producir cambios en expresión del ADN. Genética de poblaciones: Describir la variación y distribución de la frecuencia alélica para explicar penetración de mutación de fenómenos evolutivos. Dogma central de la biología molecular El dogma central de la Biología Molecular se refere a la dirección del fujo de la información genética. La información genética fluye en una sola dirección, del ADN al ARN y de este a la proteína, o del ARN directamente a la proteína. Genoma Conjunto de secuencias que conforman la información genética de un organismo. Bacterias: Cromosoma + plásmido Virus: Genoma (ARN o ADN) Eucariontes
- Animales: Genoma nuclear + Genoma mitocondrial
- Plantas/Algas: Genoma nuclear + Genoma mitocondrial + Genoma cloroplástico Genoma en eucariontes: El genoma nuclear de los eucariontes está segmentado en fragmentos de ADN de distintos tamaños. Estos fragmentos de ADN se asocian a proteínas para formar los cromosomas. ¿Cómo está conformado el genoma nuclear de eucariontes? Se conforma de fragmentos de ADN de diversos tamaños que se asocian a las proteínas y forman cromosomas. Ploidía Número de juegos o sets de cromosomas completos. La mayor parte de las células en un humano son diploides (2n) pues tienen dos juegos de cromosomas ; uno proviene de la madre y otro del padre. Célula haploide humana (n): 22 cromosomas autosómicos + 1 cromosoma sexual (X) o (Y). Célula diploide humana (2n): 22 pares de cromosomas autosómicos + 1 par de cromosomas sexuales (XY o XX).
Diferencia entre etapas de Meiosis y Mitosis Mitosis Meiosis Cromosomas homólogos NO se emparejan Se asocian Metafase Los microtúbulos se unen a cada lado del centrómero. Metafase I: Los microtúbulos solamente se pueden unir a un lado de cada centrómero. Anafase Los microtúbulos separan a las cromátidas hermanas. Anafase I: Los microtúbulos separan a los cromosomas homólogos Las cromátidas hermanas se mantienen unidas Formación de gametos femenino y masculino en humana/os Ambos se forman por meiosis Gameto femenino Gameto masculino Formación del gameto Ovocito: requiere años (espermatozoide s) se completa en semanas Resultado de la gematogénes is Ovogénesi s: 3 cuerpos polares y 1 ovocito viable Espermatogénesi s: son 4 células haploides viables Cigoto ¿Cómo se produce? Los gametos masculino y femenino (haploides, n) se fusionan para generar el cigoto diploide (2n). Espermatozoide haploide (n) + Ovocito haploide (n) = Cigoto diploide (2n) II. GENÉTICA MENDELIANA APLICACIONES DE LA GENÉTICA MENDELIANA Homocigosis y heterocigosis Homocigosis Heterocigosis Condición de tener alelos idénticos en un locus dado Condición de tener alelos distintos en un locus dado Homocigoto para el gen P (PP) Homocigoto para el gen a (aa) Heterocigoto para el gen B (Bb) Fenómeno de dominancia Uno de los miembros de un par de alelos expresa su fenotipo, excluyendo al otro. Se presenta en heterocigotos. Por convención, el alelo Dominante se denota con letras MAYÚSCULAS y el Recesivo con minúsculas: Alelo R → DOMINANTE Alelo r → recesivo Relaciones fenotípicas y genotípicas que se obtienen en la generación de F2 de una cruza monohíbrida
Cruza monohíbrida: RR x rr Relación fenotípica 3: Relación genotípica 1 RR → homocigo dominante 2 Rr → heterocigo 1 rr→ homocigo recesivo Cuadro de Punnett Diagrama que se usa para predecir el resultado de una cruza genética Ayuda a determinar la probabilidad de que se obtenga algún genotipo particular en la descendencia. ✔Se debe conocer el genotipo de los gametos del padre y la madre para elaborarlo. ✔Puede emplearse para cruzas monohíbridas, dihíbridas, trihíbridas, etc… Retrocruza Cruza entre un individuo de prueba de la generación F2 con el parental homocigoto recesivo. Homocigoto recesivo x Heterocigoto F2 : rr x Rr Homocigoto recesivo x Homocigoto dominante F2 : rr X RR Si la cruza muestra:
- Dos fenotipos con una relación (1 : 1): Indica que el sujeto de prueba es heterocigoto.
- Un fenotipo: indica que el sujeto de prueba es homocigoto dominante LEYES DE MENDEL Principio de segregación En la formación del gameto: Los dos alelos del mismo gen se separan (segregan) de tal manera que cada gameto recibe solamente un alelo. Meiosis 50% de los gametos tienen el alelo R y el otro 50%, el alelo r. ¿Cómo segregan los caracteres en la generación F1 cuando se evalúan propiedades fenotípicas determinadas por distintos genes? En la generación F1 sólo se observa el fenotipo conferido por los alelos dominantes. Este caso se conoce como cruza dihíbrida pues se evaluan dos caracteres, cada uno determinado por un par de alelos. ¿Cómo segregan los caracteres en la generación F2 cuando se evalúan propiedades fenotípicas determinadas por distintos genes? En la generación F2 se obtienen 4 fenotipos:
En la opción 1, porque los loci están mas separados, es más probable que ocurra una recombinación. La distancia entre dos genes en un cromosoma se puede medir por su frecuencia de recombinación (la frecuencia con la que se expresan juntos en una población). Esto constituye los principios del mapeo genético. Pedigrí El pedigrí es un tipo de análisis genético realizado a partir de datos de la historia familiar. Se emplea para deducir algunas características de enfermedades o rasgos hereditarios Se elabora como un diagrama en el que se emplean símbolos universales que son: Principales características de las enfermedades autosómicas recesivas Enfermedades Autosómicas Recesivas Hombres y mujeres tienen la misma posibilidad de estar afectados D: Gen mutado Los heterocigotos (Dd) son acarreadores, es decir, no están afectados. Es común que la enfermedad no se presente en una o más generaciones. Enfermedades dominantes ligadas a X El riesgo varía según si es la madre o el padre quien aporta el cromosoma X que acarrea la mutación Caso 1: Madre afectada (XA X) x Padre normal (XY) La probabilidad de una madre AFECTADA de heredar la enfermedad a:
- Una de sus hijas es de 50%.
- Uno de sus hijos es de 50%. Caso 2: Madre normal (XX) x Padre afectado (XA Y)
Un padre AFECTADO no transmite el padecimiento a a sus hijos varones pero SÍ a TODAS sus hijas. Herencia uniparental La herencia uniparental se refere a la transmisión de material genético que sólo proviene de uno de los progenitores. ADN MITOCONDRIAL* Transmitido de la madre a toda su descendencia.
- Debido a la diferencia en el tamaño de los gametos, cuando éstos se fusionan el ovocito tiene aproximadamente 100,000 copias de ADN mitocondrial mientras que el espermatozoide solamente tiene unas 100 copias que, probablemente, se “diluyen” durante la fertilización CARÁCTER HOLÁNDRICO (genes provenientes del cromosoma Y) El padre lo transmite a sus hijos varones. III. ESTRUCTURA DEL DNA, GENOMAS Y CROMATINA Componentes que forman un nucleótido Nucleótido Se conforma de una pentosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Grupo fosfato: 1 → Monofosfato 2 → Difosfato 3 → Trifosfato Pentosa: Ribosa (ARN) ✔Desoxirribosa (ADN) Base nitrogenada Purina ✔Pirimidina Purinas
ADENINA Y GUANINA
Tienen propiedades ácido base (El N1 de la base puede aceptar un protón). El N9 de las purinas forma un enlace Nglicosídico con el C1' de la pentosa. Pirimidinas Tienen propiedades ácido base (N3) El N1 de las pirimidinas forma un enlace N- glicosídico con el C1' de la pentosa. RNA Y DNA Diferencia Estas pentosas diferen entre sí por su sustituyente de la posición 2'. En la desoxirribosa, el sustituyente es un átomo de - H
son transcripcionalmente activas Se divide en: ✔Heterocromatina constitutiva: Se mantiene supercompactada en todas las fases del ciclo celular (Centrómeros, telómeros). ✔Heterocromatina facultativa: Su grado de compactación varía a lo largo del ciclo celular y desarrollo. Euploidía Es una patología asociada al cariotipo, caracterizada por tener un múltiplo de la dotación cromosómica básica. Ejemplo: Tripoidía (3n= 69) Ocurre si: ✔Espermatocito diploide. ✔Ovocito diploide. ✔Dispermia (fecundación por dos espermatozoides) durante la fertilización. Aneuploidía Es una patología asociada al cariotipo en la que el número cromosómico difere del silvestre en dotación cromosómica. CAUSA: NO DISYUNCIÓN El defecto en disyunción puede ocurrir en la meiosis I o II. Ejemplo: La TRISOMÍA (2n + 1) es la aneuploidía más común. Puede ocurrir para cualquier cromosoma. Solamente las trisomías 13, 18 y 21 generan productos viables. Epigenética Es el estudio de los cambios heredables en la expresión genética que ocurren SIN que se haya alterado la secuencia de nucleótidos. Los cambios epigenéticos que ocurren en la cromatina son: ✔Metilación del ADN (formación de 5-metil citosina) ✔Modifcaciones covalentes de las histonas (fosforilación, acetilación, metilación). ✔Isoformas de histonas ¿Qué modifcación epigenética altera al ADN? Metilación del ADN: Consiste en la metilación (-CH3) de las citosinas en la posición 5, en regiones regulatorias del control de la expresión de genes, llamadas islas CpG. La metilación en las islas CpG se asocia con REPRESIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA. Las enzimas que metilan el ADN se denominan ADN METIL TRANSFERASAS (DNMT) y emplean S-ADENOSIL METIONINA (SAM) como donador del grupo metilo. Acetilación de histonas Las histonas son proteínas ricas en lisina (Lys), un aminoácido básico que interactúan con el ADN. Al acetilar a la lisina, se neutraliza su carga positiva por lo que se desestabiliza la interacción ADN – proteína. En consecuencia, la cromatina se relaja; haciéndose más accesible a la maquinaria transcripcional y FACILITANDO LA EXPRESIÓN GÉNICA. IV. METABOLISMO DEL DNA: Replicación, reparación y recombinación del ADN Propiedades generales de la replicación del ADN La replicación del ADN es: Semiconservativa Dependiente de un cebador de ARN
Semidiscontinua Bidireccional Qué signifca que la replicación del ADN siga un mecanismo semiconservativo El mecanismo semiconservativo de replicación del ADN: implica que cada una de las hebras originales del ADN dúplex funciona como molde para la síntesis de una cadena complementaria hija. Después de la división celular, el genoma de cada célula está formado por una cadena parental y una cadena hija. ¿Qué signifca que la replicación del ADN sea semidiscontinua? REPLICACIÓN SEMIDISCONTINUA La síntesis de ADN es continua en una cadena y discontinua en la otra; por ello este proceso se denomina replicación semidiscontinua. Durante la replicación, se sintetizan simultáneamente las dos hebras de ADN. La ADN polimerasa únicamente sintetiza en dirección 5' → 3' , lo que favorece la síntesis de la cadena (continua) que va en la misma dirección de la apertura de la doble hélice. Cadena continua → 3’→5’ La otra cadena se sintetiza de manera discontinua (fragmentos de Okazaki) pues la síntesis 5' → 3' es opuesta a la dirección de apertura de la horquilla. función de la topoisomerasa en la replicación del ADN Durante la replicación del ADN se abre la doble hélice. Esta apertura está restringida puesto que las hebras que se separan no tienen rotación libre. El desenrrollamiento de las dos hebras sería un evento topológicamente imposible de no ser por las topoisomerasas. Topoisomerasas: Estas enzimas que participan en la replicación haciendo cortes transitorios en la molécula de ADN que permiten el paso de una cadena, aliviando así la torsión generada. Origen de replicación y cuál es su función Un origen de replicación: es una región del genoma que es reconocida por varias proteínas para iniciar la apertura de la doble hélice y el proceso de replicación. Procariontes: El origen de replicación (OriC) está defnido por una secuencia particular y es única. Eucarionte: Hay múltiples orígenes de replicación que son determinados por ciertos elementos de secuencia, la topología de ADN y la estructura de la cromatina. Proteína DNaA de E.coli en la replicación del ADN La proteína DnaA se une a elementos de secuencia en el OriC (cajas dnaA) de tal forma que causa torsión en la doble hélice y promueve su apertura en la región P1, que es una secuencia rica en A-T. proteína DnaB de E. coli en la replicación del ADN La proteína DnaB, también llamada helicasa, forma un hexámero que rodea una de las hebras del ADN dúplex en cada horquilla de
funciona como molde para extender el extremo 3'-OH de la cadena de ADN, y con ello prevenir el acortamiento excesivo del telómero. Diferencia Daño al ADN y mutación Daño: cambios químicos en la molécula; incluyen ✔ Ruptura de enlaces fosfodiéster. ✔ Modifcación química de bases. ✔ Intercalamiento de moléculas en la doble cadenas. ✔ Formación de aductos MUTACIÓN La mutación se refere a cambios en la secuencia de pares de bases del ADN. Muchos agentes físicos y químicos pueden dañar el ADN y, si éste no es reparado, se pueden producir mutaciones. AGENTES FÍSICOS que dañan el ADN: ✔ Radiación Ultravioleta. ✔ Radiación gamma. ✔ Rayos X. AGENTES QUÍMICOS que dañan el ADN: ✔ Especies Reactivas de Oxígeno (ERO). ✔ Compuestos alquilantes. ✔ Compuestos metilantes. ✔ Compuestos que forman aductos con el ADN. ¿Qué tipo de daño al ADN causa la luz ultravioleta (UV), y cómo puede ser reparado? La radiación UV provoca entrecruzamiento covalente de pirimidinas adyacentes en la misma cadena de ADN. Generalemente son timinas. Se forman dos enlaces covalentes entre las timinas para generar un anillo de ciclobutano. Los dímeros de timina pueden ser reparados por: Foto - reparación Mecanismo de reparación directa en el que la enzima fotoliasa rompe los enlaces covalentes entre las timinas. Reparación por escisión de nucleótidos Mecanismo en el que la región dañada y nucleótidos adyacentes son escindidos. Ocurre síntesis de ADN por una ADN polimerasa que usa la cadena no dañada como molde. ¿Cuál es el principal mecanismo de reparación de ADN en células eucariontes? En eucariontes opera la reparación por escisión de nucleótidos como principal mecanismo de reparación de ADN. El ADN dañado puede ser detectado por complejos de proteínas distintos que componen la reparación global del genoma y la reparación acoplada a la transcripción. El sistema de reparación por escición de nucleótidos es ejecutado por las proteínas XP. En humanos, defectos en alguno(s) de estos genes XP conduce a la enfermedad conocida como Xeroderma pigmentosum. Se caracteriza por alta sensibilidad a la radicación solar y elevada incidencias de tumores en la piel (melanomas). Daño en el ADN (cadena superior) Detección del daño:
- Actividad de Helicasa para separar las dos cadenas.
- Actividad de Endonucleasa para cortar la cadena con el daño. La región del ADN con el daño es escindida. Síntesis de ADN usando la cadena intacta como molde. → Actividad de ADN polimerasa Actividad de ADN ligasa sella el enlace fosfodiéster Recombinación homóloga Recombinación: es un evento en el que ocurre un rearreglo de la información contenida en el ADN. ✔ Involucra la interacción de dos moléculas de ADN dúplex. Recombinación homologa: Involucra el intercambio genético entre dos moléculas de ADN (o dos segmentos de la
misma molécula de ADN) que comparten una región de secuencias homólogas. ✔ En bacterias, la recombinación homóloga permite la integración de información de un plásmido al cromosoma y también participa en mecanismos de reparación de ADN. ✔ En eucariontes, la recombinación homóloga ocurre en la profase I de la meiosis en el intercambio de secuencias entre cromosomas homólogos y también funciona en mecanismos de reparación del ADN. Proteína RecBCD en la recombinación homóloga de bacterias La proteína RecBCD es un heterotrímero formado por las subunidades B, C y D. Tiene actividad de endonucleasa que hace un corte en el extremo 3' de la secuencia χ (chi) en una cadena de ADN. También posee actividad de helicasa que permite la generación de la cadena sencilla de ADN que invadirá a la otra cadena de ADN dúplex mediante su interacción con la proteína RecA. fundamento de la reacción de secuenciación de Sanger Esta técnica de secuenciación se basa en el uso de dideoxiribonucleótidos (ddNTPs) en la mezcla de dNTPs. La carencia del grupo - OH en el C3' de la d- ribosa en el ddNTP provoca la detención de la síntesis por lo que se generan cadenas que diferen en un nucleótido y que se pueden separar por electroforesis capilar. UNIDAD V. TRANSCRIPCIÓN Y PROCESAMIENTO DEL ARN. Replicación y Transcripción Replicación Transcripción Requiere un molde de ADN Se requiere un molde de ADN Se copian las 2 cadenas de la doble hélice de ADN Se transcribe solamente una de las cadenas se hace una copia de todo el genoma se transcribe solamente un fragmento del genoma (gen) productos del evento de transcripción Los productos de la transcripción son moléculas diversas de ARN con funciones específcas en la célula ARN mensajero: Contienen la información para la síntesis de proteínas ARN de transferencia: Actúan como adaptador entre el ARN mensajero y el aminoácido ARN ribosomal: Forman parte del ribosoma Micro-ARN: Regulan la expresión genética ARN largo no codifcantes: Regulan la expresión genética ARN pequeños nucleares: Participan en splicing del ARN mensajero ¿A qué nos referimos con la estructura secundaria y terciaria de la molécula de ARN? Aunque las moléculas de ARN son de cadena sencilla, se pliegan, y a través de interacciones de Watson-Crick forman diversas estructuras secundarias. ¿Cuál son los principales ARN ribosomales en células procariontes y eucariontes? Los ARN ribosomales son el tipo de ARN más abundantes, tanto en células procariontes como eucariontes. Procariontes ARNr 23 S: ARNr 16 S: Eucariontes ARNr 28 S: ARNr 18 S: Inicialmente, los ARN ribosomales se caracterizaron por centrifugación en gradiente de densidad y por eso se denominaron por unidades S. S= Svedberg, unidades de sedimentación. La partícula más grande tiene mayor sedimentación en un gradiente de densidad. ¿Cuál es la relación entre las secuencias de la cadena molde de ADN, la cadena codifcante de ADN y la secuencia de la cadena de ARN transcrito? Solamente un fragmento de ADN, que corresponde a un gen, es copiado en ARN.
formación de una estructura de tallo-asa en el RNA. Hay una región rica en Adeninas, de tal forma que el híbrido DNARNA que se forma es débil y se disocia. ¿Cuáles son las funciones y características de las tres ARN polimerasas eucariontes? Las ARN polimerasas eucariontes tienen Funciones especializadas sobre los genes que transcriben. Difieren también en su sensibilidad a la inhibición por alfa-amanitina. La alfa-amani tina es una toxina con estructura de péptidos cíclico producida por el hongo basidiomiceto, amanita phaloides. ¿Qué características tienen los promotores clase ll eucariontes? Los promotores (clase II) de los genes que transcribe la ARN Polimerasa II son más complejos que los procariontes. Muestran varios elementos de reconocimiento para diversos factores de transcripción. En los promotores se distinguen dos regiones: Promotor basal: Es la región donde se une la maquinaria transcripcional (ARN polimerasa II y otras proteínas) y formar el complejo de iniciación. Promotor proximal. Se encuentra “ río arriba” del promotor basal y contiene URE (Elementos regulatorios “río arriba”). Son sitios de unión de otras proteínas (factores de transcripción) que regulan específcamente la expresión del gen. ¿Qué modifcaciones posttranscripcionales sufren los ARNribosomales? Los ARN ribosomal son sintetizados como una sola unidad transcripcional y se genera un pre- ARN (45 S) que sufre cortes en 2 endonucleolíticos, para generar los ARN ribosomales 28S,18S y 5.8 S. Se eliminan las regiones intergénicas. ¿Qué modifcaciones posttranscripcionales sufren los ARNmensajeros eucariontes en sus extremos Los ARN mensajeros eucariontes son modificados en sus extremos 5’ y 3’. en el extremo 5’, ocurre la reacción de capping o encapuchamiento que consiste en la unión de un residuo de 7 - methyl guanosina, por un guanililtransferasa. se forma un enlace 5’- 5 ’ trifosfato. Esta modificación: Protege al ARNm de exonucleasas. Facilita la unión del ARNm al ribosoma. En el extremo 3’ ocurre en la edición de poliadeninas. La secuencia - AUUAAA- en la región 3’ - UTR funciona como señal par un corte endonucleolítico en la molécula de ARN genera un extremo 3’ - OH. ATP y NO requiere cdena MOLDE DE ADN. La cola de poli adeninas permite que el ARNm se una a la proteína PAB favoreciendo su estabilización y traducibilidad en el ribosoma. ARN eucarionte →CAP y poli A en 3’. ¿Qué es el evento de splicing que sufren los ARNmensajeros eucariontes? El splicing es el evento mediante el cual se eliminan los intrones de un ARN mensajero precursor (heteronuclear) y se empalman los exones para generar un RNA mensajero maduro. ¿Qué factores son responsables de realizar el evento de splicing El splicing del ARNm es catalizado por un complejo macromolecular de snRNP (small nuclear RiboNuclear Particles), que están conformadas por ARNs pequeños asociados a proteínas. La subunidad de ARN (U1, U2, U4, U5 y U6) forma puentes de hidrógeno con las bases en los sitios de reconocimiento de los intrones (3’, 5’ y la rama). A todo este complejo de moléculas se le conoce como Spliceosome. ¿Qué quiere decir splicing alternativo? Los ARNm heteronucleares(hn) de algunos genes pueden ser procesados (splicing) de manera diferencial generando dos o más ARNm maduros distintos. La traducción de estos ARNm generan entonces proteínas diferentes.
¿A qué se refere el dogma central de la BIología Molecular? Codón: secuencia de 3 bases en el ARN mensajero que determina un aminoácido en la secuencia de la proteína o causa la terminación de la traducción. En el código genético hay 64 codones los cuales 61 determinan aminoácidos y 3 funcionan como señales de terminación de la traducción. propiedades del código genético} Redundante: dado que hay 61 cordones para especificar 20 aminoácidos, la mayoría de los aminoácidos (18) están determinados por más de un codón. también se emplea el término degenerado para denotar esta propiedad. Universal: significa que el mismo código genético ópera para todos los organismos. Estructura de ARN mensajero procarionte ¿Qué es un marco abierto de lectura (Open Reading Frame; ORF)? Un marco abierto de lectura (ORF) es la secuencia en el ARN mensajero contenida entre el codón de inicio y el codón de término que determinará el orden de aminoácidos en la cadena polipeptídica. ¿Cuál molécula permite relacionar la secuencia de nucleótidos en el ARNmensajero con los aminoácidos que formarán la proteína? Los ARNs de transferencia funcionan como moléculas traductoras del código genético pues reconocen el codón en el ARNmensajero a través la interacción con el asa anticodón, que son complementarias. En su extremo 3'-OH está unido covalentemente el aminoácido correspondiente al codón. ¿Cómo se une el aminoácido al ARN de transferencia específco? La aminoacil ARNt sintetasa es la enzima que se encarga de conjugar específcamente cada aminoácido con su ARNt. La reacción ocurre en dos pasos: Las aminoacil-ARNt sintetasas son enzimas altamente específcas que reconocen pequeñas diferencias en la secuencia del ARNt para poderlo conjugar correctamente con su aminoácido correspondiente. La especifcidad de la traducción reside en estas enzimas. ¿Qué son los ribosomas y cuál es su función en la traducción? Los ribosomas son complejos macromoleculares formados por proteínas y ARN ribosomal. En procariontes están formados por dos subunidades: − La subunidad pequeña (30S) que se une al ARN mensajero y decodifca la información genética. Esta subunidad contiene al ARN ribosomal 16S. − La subunidad grande (50S) que tiene actividad de peptidil transferasa que cataliza la formación del enlace peptídico. Contiene al ARN ribosomal 23S. ¿Cómo es reconocido el ARN mensajero por la subunidad pequeña del ribosoma (30S)? En los ARNm procariontes hay una secuencia altamente conservada en la región 5'-UTR que está a una distancia de entre 8 y 13 nts del codón de inicio AUG. Esta secuencia es rica en purinas y el consenso es: - AGGAGGU Esta secuencia se aparea por interacciones de puentes de hidrógeno con una secuencia complementaria que se encuentra en el ARNr 16S de la subunidad pequeña del ribosoma. Este reconocimiento sirve para posicionar de manera correcta al ARNm en el ribosoma con respecto al codón de inicio y permite la traducción correcta. E
Fosforilación, metilación, ubiquitinación, lipidación. En la fosforilación de proteínas, ¿cuáles aminoácidos son fosforilados y que efecto tiene esta modifcación sobre la actividad? La fosforilación es la modifcación regulatoria más común. Los aminoácidos que se fosforilan tienen un grupo hidroxilo, y estos son: Serina, Treonina y Tirosina. La fosforilación de un residuo de aminoácido puede ocasionar un cambio conformacional en la proteína afectando su función; puede activar a una enzima o inhibirla. La fosforilación también puede incidir en la localización celular de una proteína. Ésta es una modifcación reversible pues hay fosfatasas que hidrolizan el fosfato ¿ Q u é e s la u biq uitin a y c u ál e s s u f u n ció n La ubiquitina (Ub)es una proteína que es conjugada covalentemente a otras proteínas por ligasas de ubiquitina (E1, E2 y E3). Su función es que sirve como señal para que la proteína (sustrato/blanco) marcada sea hidrolizada en el proteasoma. UNIDAD VII. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA. ¿Cuál es la diferencia entre genes constitutivos y genes inducibles? Los genes constitutivos se expresan de manera continua en una célula. Sus productos (RNA / proteínas) tienen funciones en el metabolismo básico celular. Algunos ejemplos son: −Genes de RNA ribosomales − Genes de RNA de transferencia − Genes de enzimas del metabolismo basal (glucólisis, ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa, etc.) Los genes inducibles se expresan solamente en determinadas condiciones del desarrollo o en respuesta al ambiente externo (nutrientes, estrés, etc.). Por ejemplo: −Genes de proteínas de choque térmico −Genes de enzimas para emplear un sustrato (proteasas, glicosidasas, lipasas) Estas diferencias de los niveles de expresión, dependiendo de las condiciones ambientales y/o estadío de desarrollo constituyen las bases de la regulación de la expresión genética. ¿Qué son los elementos cís y trans en la regulación de la expresión genética? Elemento cis: Secuencia de ADN no transcribible que regula la transcripción de algún gen cercano. Por ejemplo: Un promotor, o la región operadora de un operón. Elemento trans: Secuencia de ADN que codifca una proteína y esta proteína regula la expresión de un gen distinto. Por ejemplo: un factor transcripcional, el represor del operón de lactosa. ¿Qué es un operón y cuáles son sus componentes? Operón: Unidad de expresión y regulación génica que incluye genes estructurales y sitios de control en el ADN, que son reconocidos por los productos de los genes reguladores. En un operón, la expresión de un grupo de genes estructurales está regulada por los mismos elementos de control en cis (promotor y operador) y por genes reguladores en trans. Los genes estructurales están organizados de forma contigua en el genoma. ¿Cuáles son los productos de la actividad de la β - galactosidasa sobre la lactosa? La β - galactosidasa rompe el enlace glicosídico (β - 1,4) del disacárido lactosa, y los productos son galactosa y glucosa ¿Cuál es el modo de acción del represor en el operón lac? La proteína represora se une al sitio operador y previene la transcripción de los genes estructurales por la ARN polimerasa.
en el operón lac. ¿Cuál es el modo de acción del inductor en el operón lac? La alolactosa es el inductor, que se forma por la acción de la βgalactosidasa , y se une a la proteína represora, que entonces cambia su conformación y se disocia de la región operadora. Esto permite la transcripción de los genes estructurales. ¿Qué es el AMPc y cuál es su relación con los niveles de glucosa en la célula? El AMP cíclico es un nucleótido de Adenina en el que el fosfato forma un enlace con los oxígenos de los C3’ y C5’ Si hay suficiente glucosa en la célula, los niveles de AMPc son bajos, pero cuando decrecen los niveles de glucosa en la célula, aumentan los niveles de AMPc ¿Qué efecto tiene el AMPc sobre la regulación del operón lac? En condiciones de baja glucosa, los niveles de AMPc se incrementan, y este metabolito se asocia a la proteína CAP (cAMP Receptor Protein), entonces, el complejo CAP-AMPc se une al promotor del operón de lactosa y causa un giro en el ADN que facilita la unión de la ARN polimerasa al promotor. Esta interacción activa la transcripción de los genes estructurales del operón. ¿Cómo se compara el operón del triptófano con el operón lac? El operón del triptofano (TRP) regula un proceso anabólico (síntesis del aminoácido). Los genes estructurales codifican enzimas de la ruta biosintética del TRP y cuando se ha acumulado suficiente triptofano, éste se une al represor y el complejo se asocia la región operadora, reprimiendo la transcripción. ¿Cuáles son los requerimientos mínimos para que la ARN polimerasa ll eucarionte inicie la transcripción? La ARN polimerasa II requiere de factores de transcripción generales, además, de factores transcripción específicos de tejido. Los factores de transcripción generales están altamente conservados entre distintas especies.
- Estos factores, como: TFIIF, TFIIE, TFIIH, utilizan la caja TATA como promotor. La unión de la proteína TBP (TATA- binding protein) al ADN causa una torsión de éste, facilitando la apertura de la doble hélice para iniciar la transcripción. ¿Cuáles son las características generales de los factores de transcripción específicos en células eucariontes? Los factores de transcripción específicos de tejido son proteínas que se unen con alta afinidad a determinadas secuencias en los promotores. Las propiedades generales de los factores de transcripción son: − Se unen fuertemente al ADN reconociendo secuencias específicas. Tienen un dominio de unión al ADN. − Activan la transcripción (interactúan con la ARN pol II) mediante su dominio de transactivación. − Por lo general actúan como homodímeros o heterodímeros mediante su dominio de dimerización. ¿Qué es un dedo de Zinc y cuál es su función? Un dedo de Zinc es un dominio de unión al ADN que se encuentra en muchos factores de transcripción. Se forma una región que contiene 2 His y 2 Cys. Estos forman enlaces de coordinación con un catión Zn 2+. Esta estructura es muy estable e interactúa con secuencias específicas en el ADN. ¿Qué es el código de histonas y cómo afecta la expresión de los genes? El código de histonas se refiere a la serie de modificaciones covalentes que sufren estas proteínas en distintos aminoácidos (Lys K, Ser, S, Arg R). Hay modificaciones asociadas a activación de la transcripción y modificaciones asociadas a la represión. ¿Cuál es la diferencia entre pri-microARNs y pre-microARNs?
