2. James Watson y Francis Crick
En Abril de 1953 James
Watson y Francis Crick
sacudieron al mundo
científico con un elegante
modelo helicoidal de
doble hélice para la
estructura del ácido
desoxirribonucleico, o el
DNA
Watson y a Crick admirando
su modelo del DNA
3. Experimento de Transformación de
Bacteria
La cepa S de Streptococcus pneumoniae causa neumonía; la cepa R
no es patógena, o sea, no causa infección
Griffith descubrió que si se mezclan células de la cepa S, pero ya
muertas con calor, y células de la cepa R el ratón muere y dentro del
ratón se encuentran células vivas de la cepa S
Griffith concluyó que moléculas de las células S muertas, transforman
genéticamente a las células R y a células S vivas
4. Estructura del Genoma
El genoma de la cepa S. pneumoniae D39 usada en el experimento de
Griffith tiene aproximadamente 2 millones de pares de bases y codifica
para aproximadamente1914 proteinas.
Lanie, J., Ng, W., Kazmierczak, K., Andrzejewski, T., Davidsen, T.,
Wayne, K., Tettelin, H., Glass, J., Winkler, M. "Genome sequence of
Avery's virulent serotype 2 strain D39 of Streptococcus pneumoniae and
comparison with that of unencapsulated laboratory strain R6". Journal of
Bacteriology. 2007. Volume 189. p. 38-51.
5. Célula bacterial
Los fagos T2
inyectan su material
genético a la célula
por medio de su
cola
6. Material Genético
(Experimento de Hershey-Chase)
Para probar que el material genético era el DNA, y no
las proteínas, se marcaron fagos con fósforo radioactivo
para marcar el DNA y azufre radioactivo para marcar las
proteínas.
Luego que se mezclaron los fagos con las bacterias el
material que se encontraba dentro de las bacterias era
el fósforo radioactivo, lo que indica que el material que
entra a la bacteria es el DNA y no las proteínas
8. Conceptos básicos del DNA
Los ácidos nucleicos son únicos en
su habilidad de dirigir su propia
replicación
El parecido que tiene la progenie a
sus padres tiene su base en la
replicación del DNA y su transmisión
de genes de generación en
generación
La información hereditaria esta
codificada en el lenguaje químico de
DNA y reproducido en todas las
células de nuestro cuerpo
El DNA programa el desarrollo de
nuestras características bioquímicas,
anatómicas, psicológicas, y de
comportamiento
9. Se compone de unidades
llamadas nucleótidos
Estos están compuestos de:
Una azúcar (pentosa 5C):
Ribosa o desoxiribosa
Un base nitrogenada: purinas o
pirimidinas unidas al carbono 1
del azúcar
Un grupo fosfato unido al
carbono 5 del azúcar
Estructura de DNA
10. Las bases nitrogenadas de
la doble hélice del DNA
están pareadas
específicamente:
Adenina (A) con Timina (T)
Guanina (G) con Citosina
(C)
Estructura de DNA
11. Conceptos básicos del DNA
Cada base tiene sitios
químicos donde pueden
formar puentes de
hidrógenos con su respectiva
pareja:
Adenina puede formar dos
puentes de hidrogeno con
timina solamente
Guanina forma tres puentes
de hidrogeno con citosina
solamente
12. Doble hélice del DNA
Las cintas azules en este
diagrama representan el
enlace del azúcar y el fosfato
de las dos hebras del DNA
Las dos hélices se atraen
mediante puentes de
hidrógeno entre las bases
nitrogenadas en el centro de
la doble hélice
13. Replicación y reparación del DNA
Las dos bandas de DNA son complementarias
Una brinda la información necesaria para reconstruir
su banda complementaria
14. Modelo semiconservativo
El modelo de Watson y Crick dice que al replicarse la
doble hélice del DNA, cada una de las dos bandas hijas
tendrán una banda parental y otra banda nueva
16. Orígenes de replicación
La replicación de la
molécula de DNA
comienza en sitios
llamados orígenes de
replicación
Las proteínas que inician
la replicación reconocen
esa secuencia del origen
de replicación
Proteínas se pegan al
DNA formando la burbuja
de replicación
17. Orígenes de replicación
La replicación del
DNA prosigue en
ambas direcciones
hasta que la molécula
se copie
completamente
En ambos terminales
de la burbuja de
reaplicación esta el
tenedor de
replicación
18. Alargamiento de la banda de DNA
La DNA polimerasa es la
enzima que alarga el nuevo
DNA en el tenedor de
replicación
Los nucleótidos se alinean con
sus bases complementarias a
lo largo de la banda templada
de DNA, y se pegan una por
una al terminal de la banda de
DNA en proceso
Los nucleótidos que sirven de
sustrato de DNA polimerasa
son nucleósidos trifosfatos
19. La única diferencia entre el ATP del metabolismo de
energía y el nucleósido trifosfato que suple adenina para
el DNA es el componente azúcar
Cada monómero se pega al terminal de la banda en
proceso del DNA perdiendo dos grupos fosfatos como una
molécula de pirofosfato (PPi)
La hidrólisis del pirofosfato hacia dos moléculas de fosfato
inorgánico (Pi) es la reacción exergónica que dirige la
reacción de polimerización
Alargamiento de la banda de DNA
21. Arreglo antiparalelo de las bandas
de DNA
Las dos bandas del DNA son
antiparalelas, lo que significa
que una banda corre en
dirección opuesta de la otra
Un grupo OH - esta en el
terminal 3’
Un Grupo PO4 - esta en el
terminal 5’
22. La DNA polimerasa
adhiere nucleótidos solo
del terminal 3’ al terminal
5’
El alargamiento de la
nueva banda de DNA
solo puede ocurrir en
dirección 5’→ 3’
Arreglo antiparalelo de las bandas
de DNA
23. Banda continua o lider de DNA
(“leading DNA strand”)
Esta banda es
sintetizada
continuamente por la
DNA polimerasa en el
tenedor de replicación
24. Banda rezagada de DNA (“lagging
DNA strand”)
Es la nueva banda que sintetiza la
DNA polimerasa en dirección
opuesta al tenedor de replicación
Al abrirse la burbuja de replicación
se sintetizan fragmentos cortos de
DNA fuera del tenedor de
replicación
Los fragmentos de Okazaki son
segmentos cortos de DNA
adheridos a la banda regazada.
La ligasa de DNA es la enzima
que une los fragmentos de Okazaki
25. Síntesis de DNA con RNA
La DNA polimerasa solo
adhiere nucleótidos a una
cadena ya existente
apareada a la banda
templada
Ella solamente puede
añadir el terminal 3’ a una
hebra ya comenzada
El cebo o “primer” es un
segmento corto de RNA
que marca el comienzo de
la nueva cadena de DNA.
26. Síntesis de DNA con RNA
La primasa es una enzima que adhiere los
nucleótidos de RNA para hacer el cebo o “primer”
Mas tarde otra DNA polimerasa reemplaza los
nucleótidos de RNA del primer con nucleótidos
de DNA
Se requiere un solo primer para que la DNA
polimerasa sintetice la banda continua (“leading
strand”) de DNA
27. Otras proteínas envueltas en
replicación de DNA
Helicasa: enzima que
abre la doble hélice en el
tenedor de replicación
separando las dos
bandas
Proteína que se enlaza
a una sola hebra
(“single binding
protein”): luego de que
la helicasa separa las
bandas, esta proteína
mantiene estabilizadas
las bandas
28. Lectura de prueba (“Proofreading”) y
reparación durante la replicación del
DNA
La DNA polimerasa hace lectura de prueba o
“proofreading” en cada nucleótido
Si se encuentra algún nucleótido mal apareado, la DNA
polimerasa lo cambia por el correcto
Los nucleótidos que no estén apareados correctamente,
en ocasiones, no pasan por el proceso de “proofreading”
de la DNA polimerasa o se arregla luego de completarse
la replicación del DNA
29. Factores que pueden dañar el DNA
Los reactivos químicos, emisiones radiactivos,
rayos X y la luz UV pueden dañar el DNA
El DNA puede pasar por cambios espontáneos
bajo condiciones normales
Cada célula monitorea y repara constantemente
su material genético
30. Mecanismos de reparación
Nucleasa: enzima que corta
una porción alrededor de los
nucleótidos mal apareados.
Reparación de escisión
del nucleótido
(“nucleotide excision
repair”): los daños de luz
UV a la piel producen un
“dimer” de timina.
Daños al DNA → Nucleasa
→ DNA polimerasa → ligasa
31. Mecanismos para terminar la
replicación
La maquinaria de la
replicación no completa el
terminal 5’ de las bandas
nuevas de DNA
Como resultado se repiten
rondas de la replicación y
por consiguiente las
moléculas de DNA se van
haciendo mucho mas cortas
En células prokariotas no
sucede esto ya que su DNA
es circular
32. Telómeros
Son secuencias especiales
de nucleótidos al final del
DNA cromosomal eucariótico
Estos no contienen genes,
pero si secuencias cortas
repetidas de nucleótidos
(TTAGGG en humanos)
Protegen el genoma de
errores durante las rondas de
replicación
Previenen el envejecimiento
y muerte celular
Telómeros y telomerasas
33. Telomerasas
Los telomeros se van acortando
según van ocurriendo las
replicaciones DNA
Las telomeras son enzimas que
alargan los telómeros
Tienen una secuencia corta de RNA
unido a su proteína
La secuencia de RNA sirve como
molde (“template”) para extender el
telómero hasta el terminal 3’
No están activamente en las células
somáticas, pero si en células
embrionarias
Anormalmente están presentes en las
células cancerosas
Los punto anaranjados marcan los
telómeros en cromosomas de ratón
35. Concepto Básico del Modelo de
Replicación
La molécula parental tiene
dos hebras
complementarias de DNA.
Cada base es apareada
con otra en específico.
T (timina) con A (adenina)
y G (guanina) con C
(citosina).
36. Concepto Básico del Modelo de
Replicación
El primer paso
durante la replicación
del DNA es la
separación de las dos
hebras
37. Concepto Básico del Modelo de
Replicación
Cada hebra parental
ahora sirve como
templado aunque
determina el orden de
nucleótidos a lo largo
de la nueva hebra
complementaria
38. Concepto Básico del Modelo de
Replicación
Los nucleótidos están
conectados para formar
los enlaces entre los
fosfatos y azúcares de la
nueva hebra
Cada molécula “hija” de
DNA consiste de una
hebra parental y una
hebra nueva
39. Resumen de la replicación de DNA
La helicasa desenrolla la doble hélice del DNA
Las proteínas que se enlazan a una sola hebra o “single
binding proteins” estabilizan la hebra parental desenrollada
del DNA
La hebra continua o “leading strand” es sintetizada en
dirección de 5’a 3’ por la DNA polimerasa
40. Resumen de la replicación de DNA
La hebra discontinua o “lagging strand” es sintetizada por la
primasa que coloca pequeñas secuencias de RNA que son
extendidos por la DNA polimerasa formando fragmentos de
Okazaki
Otra DNA polimerasa reemplaza los cebos o “primers” de RNA
por DNA
La DNA ligasa une los fragmentos de Okazaki
