Material genético y reproducción iiº medio

Material genético y reproducción celular

Friedrich Miescher, trabajando en el laboratorio de Félix Hoppe-Seyler, en el Castillo de Tübingen (Alemania), descubrió en 1869 el DNA, al que llamó “nucleína”

“Me parece que va a emerger una completa familia de estas nucleínas que contienen fósforo que quizá merezca igual consideración que las proteínas”

NÚCLEO

CARACTERÍSTICAS:

Es el organelo más sobresaliente de la célula eucarionte animal y vegetal.

Puede presentar formas regulares e irregulares, su tamaño es variable pero en general está relacionado con el tamaño de la célula.

El núcleo presenta una organización típica durante la interfase celular. En esta etapa está constituido por:

Una envoltura nuclear, que lo limita y separa del citoplasma. CARIOTECA

Jugo nuclear, o CARIOLINFA, un coloide en el que se hallan suspendidos:

7. La cromatina, donde se halla el material genético o hereditario.

8. Y el o los nucleolos, lugar de armado de los ribosomas citoplasmáticos.

CROMATINA CARIOTECA

NUCLEOLO POROCARIOLINFA

Leucocitos polimorfonucleares

Carcinoma del cuello uterino

Relación núcleo-citoplasmática aumentada.

Núcleos de tamaño y forma variables, hipercromáticos, algunos homogéneos y otro con grumos de cromatina.

ACIDOS NUCLEICOS

Son polímeros constituidos por la unión mediante enlaces químicos de unidades menores llamadas nucleótidos.

Son compuestos de elevado peso molecular , es decir macromoléculas.

LOS NUCLEÓTIDOS

Están formados por:

Una base nitrogenada BN

Un azúcar (pentosa) A

Ácido fosfórico (H3PO4) P

Unidos en el siguiente orden: P A BN

Funciones de los nucleótidos

Son fundamentales para la vida de las células, pues al unirse con otras moléculas cumplen tres funciones cruciales:

Transportan energía

Transportan átomos

Transmiten los caracteres hereditarios

FUNCIÓN:TRANSPORTE DE ENERGÍA

•Cada nucleótido puede contener

•uno (monofosfato: AMP),

•dos (difosfato: ADP) o

• tres (trifosfato: ATP) grupos de acido fosfórico

Los nucleótidos, por razón de sus grupos de fosfato, son fuentes preferidas en las células para la transferencia de energía.

Los nucleótidos se encuentran en un estado estable cuando poseen un solo grupo de acido fosfórico.

Cada grupo de fosfato adicional que posea un nucleótido se encuentra en un estado más inestable y el enlace del fosfato tiende a romperse por hidrólisis y liberar la energía que lo une al nucleótido.

• Las células poseen enzimas cuya función es precisamente hidrolizar nucleótidos para extraer el potencial energético almacenado en sus enlaces. Por tal razón un nucleótido de trifosfato es la fuente preferida de energía en la célula.

• De ellos, el ATP (un nucleótido de adenina con tres grupos de fosfato), es el predilecto en las reacciones celulares para la transferencia de la energía demandada.

• UTP (uracilo + tres fosfatos) y GTP (Guanina y tres fosfatos) también complacen las demandas de energía de la célula en reacciones con azúcares y cambios de estructuras proteicas, respectivamente.

FUNCIÓN: Transporte de átomos o moléculas

En algunas reacciones metabólicas un grupo de átomos se separa de un compuesto y es transportado a otro compuesto.

Dicho grupo de átomos se une temporalmente a una coenzima (molécula transportadora de sustancias)

Muchas vitaminas tienen esta función

• vitamina B1o tiamina

• vitamina B2 o riboflavina: sus derivados son nucleótidos enzimáticos el [FAD+](Flavin-adenín dinucleótido)o el [FMN+] (Flavín mononucleótido)

• vitamina B3 o niacina: sus derivados son nucleótidos enzimáticos con gran poder reductorcomo el [NAD+](Nicotin-adenín dinucleótido)o el [NADP+] (Nicotin-adenín dinucleótido fosfato)

• vitamina B5 o ácido pantoténico: su principal derivado es la coenzima A (CoA) con gran importancia en procesos metabólicos.

• vitamina B6o piridoxina

• vitamina B12o cobalamina

FUNCIÓN: Transmitir caracteres hereditarios

Para cumplir esta función, los nucleótidos se polimerizan formando polinucleótidos en forma de cadena, llamados ácidos nucleicos.

La información genética o hereditaria está almacenada en la molécula de D.N.A o A.D.N (Ácido desoxirribonucleico) que posee cada célula.Desde 1951 se sabía que el D.N.A o A.D.N es un polímero formado por nucleótidos:

El D.N.A o A.D.N contiene las bases nitrogenadas:

FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Síntesis de proteínas específicas de la célula

Almacenamiento, replicación y transmisión de la información genética (son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas).

La función principal del ARN es servir como intermediario de la información que lleva el ADN en forma de genes y la proteína final codificada por esos genes.

1. Gurdon obtuvo una célula intestinal de un renacuajo albino.

2. Y también un óvulo de una rana verde, cuyo núcleo fue destruido por irradiación con rayos ultravioleta.

3. Transplantó el núcleo de la célula intestinal de la rana albina en el óvulo previamente anucleado de la rana verde.

4. Realizó una gran cantidad de transplantes y sólo el 1% de los transplantes de núcleos produjo organismos completos.

EXPERIENCIA DE GURDON

En 1928, Fred Griffith describió el llamado fenómeno de transformación de neumococos.

live S strain

En 1944, Oswald Avery, Colin McLeod y Maclyn McCarty demostraron que el factor de transformación del neumococo era el ácido desoxirribonucleico (DNA)

Oswald Avery

Colin McLeod

Maclyn McCarty

Replicación del ADN

Una vez que se comprobó que el ADN era el material hereditario y se descifró su estructura, lo que quedaba era determinar como el ADN copiaba su información y como la misma se expresaba en el fenotipo.

Tres modelos de replicación era plausibles

Replicación conservativa

Se originan dos moléculas de ADN, una de ellas compuesta de dos hebras de ADN original y otra molécula compuesta de dos hebras ADN nuevo .

En otras palabras, del ADN se forman : una molécula de doble hebra vieja y otra nueva.

La replicación dispersiva

Implicaría la ruptura de las hebras de origen durante la replicación que, de alguna manera se reordenarían en una molécula con una mezcla de fragmentos nuevos y viejos en cada hebra de ADN.

Replicación semiconservativa

Se originan dos moléculas de ADN, cada una de ellas compuesta de una hebra de el ADN original y de una hebra complementaria nueva .

En otras palabras el ADN se forma de una hebra vieja y otra nueva. Es decir que las hebras existentes sirven de molde complementario a las nuevas.

Matthew Meselson y Franklin W. Stahl diseñaron el experimento para determinar el método de la replicación del ADN.

Replicación del ADN

PROCARIONTES

Replicación del ADN

EUCARIONTES

Ocurre en tres etapas:

1ª etapa: En la célula eucariótica el proceso de replicación del ADN no empieza por los extremos de la molécula sino que parte de varios puntos a la vez y progresa en ambas direcciones formando los llamados ojos de replicación, donde se da desenrollamiento y apertura de la doble hélice, que se abre mediante la DNA helicasa y las proteínas desestabilizadoras de la hélice.

2ª etapa:

Síntesis continua de la hebra en dirección 5 ' 3’.

La síntesis de esta hebra no plantea ningún problema. Así, una vez separadas ambas hebras, la ADN pol. III (una de las enzimas que unen los nucleótidos) va a elongar la cadena en dirección 5'3' a partir de un primer o fragmento de ARN que después será eliminado.

Síntesis discontinua.

La hebra complementaria no se va a replicar en sentido 3'5' sino que se replica discontinuamente en dirección 5'3'. Los diferentes fragmentos sintetizados, llamados fragmentos de Okazaki, son posteriormente unidos entre sí. El proceso es complejo y consiste en lo siguiente: • En primer lugar se sintetiza un pequeño fragmento de ARN, fragmento denominado primer. Partiendo de este primer se sintetiza un fragmento de ADN en dirección 5'3'. • Al llegar al primer del fragmento anteriormente sintetizado, éste es degradado y se rellena el hueco con ADN. Se dice que la replicación es discontinua porque el ADN se va a ir sintetizando en fragmentos que, posteriormente, son soldados uno al otro.

3ª etapa:

• El DNA sintetizado en la cadena retrasada y su cadena patrón sufren un plegamiento. • Las topoisomerasas mantienen esta estructura y evitan que el DNA se enrede por superenrrollamiento. • Además, existe una proteína llamada SSB, que estabiliza la forma monocatenaria de la hebra en replicación, • Las enzimas ligasas son las encargadas, después, de ir arreglando los nicks cuando se sustituye el ARN cebador.

Replicación del ADN

EUCARIONTES

Replicación del ADN

EUCARIONTES

1. Formación de una horquilla de replicación.

3. Síntesis por la DNA-polimerasa de la hebra conductora (izquierda) y de la hebra seguidora en fragmentos de Okazaki (derecha).

5. Unión de todos los fragmentos por la DNA-ligasa.

Replicación del ADN

PROCARIONTES vs EUCARIONTES

Rosalind Franklin

Maurice Wilkins

El experimento clave: difracción de rayos X evidencia que ADN es espiral

James Watson y Francis Crick

A

T

G

C

T

C

A

T

A

C

G

A

G

TLa unión entre cadenas es de tipopuentes de hidrógeno, siempre entreA y T por dos puentes, y entre G y Cpor tres, por lo que a mayor cantidadde pares G-C, mayor estabilidad dela doble hélice

La información hereditaria propia de cada individuo y que es almacenada en el D.N.A , se llama en conjunto GENOMA.

Pero el A.D.N , que se ubica en el núcleo de las células eucariontes, se encuentra siempre estrechamente asociado a proteínas especiales llamadas HISTONAS, a este complejo D.N.A. – HISTONAS se le llama CROMATINA.

Cuando la cromatina está muy empaquetada se llama CROMOSOMA.

PARTES DE UN CROMOSOMA