miércoles, 29 de febrero de 2012

TDC desarrollados de Div clr-transcrip-traducc--Diferencias-semejamzas mit-mei-mutaciones

TDC DIVISION CLR-TRANSMISION-ALTERACION INF GEN.

1-El ciclo celular.

El ciclo celular es un conjunto ordenado de eventos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Las células que no están en división no se consideran que estén en el ciclo celular. Las etapas, mostradas en la figura, son G1-S-G2 y M. El estado G1 quiere decir "GAP 1"(Intervalo 1). El estado S representa "Síntesis". Este es el estado cuando ocurre la replicación del ADN. El estado G2 representa "GAP 2"(Intervalo 2). El estado M representa «la fase M», y agrupa a la mitosis (reparto de material genético nuclear) y citocinesis (división del citoplasma). Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan «proliferantes» y las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes.[1] Todas las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad.[2] El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.

Fases del ciclo celular

La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados:
  • El estado de división, llamado fase M.
  • El estado de no división o interfase. La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.
Interfase
Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 95% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:[4]
  • Fase G1 (del inglés Growth o Gap 1): Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular. En cuanto a carga genética, en humanos (diploides) son 2n 2c.
  • Fase S (del inglés Synthesis): Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 6-8 horas.
  • Fase G2 (del inglés Growth o Gap 2): Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis. La carga genética de humanos es 2n 4c, ya que se han duplicado los cromosomas, teniendo ahora dos cromátidas cada uno.
Fase de division celular,fase M(o estado de división):
Mitosis o meiosis si se trata de celulas progenitoras de gametos. Ver(completar) con temas posteriores.

Regulación del ciclo celular.

El ciclo celular es controlado por un sistema que vigila cada paso realizado. En regiones concretas del ciclo, la célula comprueba que se cumplan las condiciones para pasar a la etapa siguiente: de este modo, si no se cumplen estas condiciones, el ciclo se detiene.[1] Existen cuatro transiciones principales:
Las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclina (CDK), son sintetizadas a partir de protooncogenes y trabajan en cooperación para regular el ciclo positivamenteLos protooncogenes son genes cuya presencia o activación a oncogenes pueden estimular el desarrollo de cancer. cuando se activan exageradamente en las celulas normales provocan que ellas pierdan el control de la division y se mantengan proliferando sin control.


2-Mitosis.
En biología, la mitosis (del griego mitos, hebra),fase del ciclo celular(que comprende Interfase y division celular-mitosis o meiosis), es un proceso de reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico de las células eucarióticas.[1] Normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas. La mitosis completa, que produce células genéticamente idénticas, es el fundamento del crecimiento, de la reparación tisular y de la reproducción asexual.
El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la información hereditaria de la célula madre en cada una de las dos células hijas. El genoma se compone de una determinada cantidad de genes organizados en cromosomas, hebras de ADN muy enrolladas que contienen la información genética vital para la célula y el organismo. Dado que cada célula debe contener completa la información genética propia de su especie, la célula madre debe hacer una copia de cada cromosoma antes de la mitosis, de forma que las dos células hijas reciban completa la información. Esto ocurre durante la fase S de la interfase, el período que alterna con la mitosis en el ciclo celular y en el que la célula entre otras cosas se prepara para dividirse. Tras la duplicación del ADN, cada cromosoma consistirá en dos copias idénticas de la misma hebra de ADN, llamadas cromátidas hermanas, unidas entre sí por una región del cromosoma llamada centrómero.
En animales y plantas, pero no siempre en hongos o protistas, la envoltura nuclear que separa el ADN del citoplasma se desintegra, desapareciendo la frontera que separaba el contenido nuclear del citoplasma. Los cromosomas se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, perpendicular a un eje definido por un huso acromático. Éste es una estructura citoesquelética compleja, de forma ahusada, constituido por fibras que son filamentos de microtúbulos. Las fibras del huso dirigen el reparto de las cromátidas hermanas, una vez producida su separación, hacia los extremos del huso.
 La mitosis se completa casi siempre con la llamada citocinesis o división del citoplasma. En las células animales la citocinesis se realiza por estrangulación: la célula se va estrechando por el centro hasta que al final se separa en dos. En las células de las plantas se realiza por tabicación, es decir, las células hijas “construyen” una nueva región de pared celular que dividirá la una de la otra dejando puentes de citoplasma (plasmodesmos). Al final, la célula madre se parte por la mitad, dando lugar a dos células hijas, cada una con una copia equivalente y completa del genoma original.
Cabe señalar que las células procariotas experimentan un proceso similar a la mitosis llamado fisión binaria. No se puede considerar que las células procariotas experimenten mitosis, dado que carecen de núcleo y únicamente tienen un cromosoma sin centrómero.[5

Fases del ciclo celular

La división de las células eucarióticas es parte de un ciclo vital continuo, el ciclo celular, en el que se distinguen dos períodos mayores, la interfase, durante la cual se produce la duplicación del ADN, y la mitosis, durante la cual se produce el reparto idéntico del material antes duplicado. La mitosis es una fase relativamente corta en comparación con la duración de la interfase.

Interfase

La célula está ocupada en la actividad metabólica preparándose para la mitosis (las próximas cuatro fases que conducen e incluyen la división nuclear). Los cromosomas no se disciernen claramente en el núcleo, aunque una mancha oscura llamada nucleolo, puede ser visible. La célula puede contener un centrosoma con un par de centriolos (o centros de organización de microtúbulos en los vegetales) los cuales son sitios de organización para los microtúbulos.

Profase

Los dos centros de origen de los microtúbulos (en verde) son los centrosomas. La cromatina ha comenzado a condensarse y se observan las cromátidas (en azul). Las estructuras en color rojo son los cinetocoros. (Micrografía obtenida utilizando marcajes fluorescentes).
Es la fase más larga de la mitosis. Se produce en ella la condensación del material genético (ADN, que en interfase existe en forma de cromatina), para formar unas estructuras altamente organizadas, los cromosomas. Como el material genético se ha duplicado previamente durante la fase S, los cromosomas replicados están formados por dos cromátidas, unidas a través del centrómero .Uno de los hechos más tempranos de la profase en las células animales es duplicación del centrosoma; los dos centrosomas hijos (cada uno con dos centriolos) migran entonces hacia extremos opuestos de la célula. Los centrosomas actúan como centros organizadores de microtúbulos, controlando la formación de unas estructuras fibrosas, los microtúbulos, mediante la polimerización de tubulina soluble. De esta forma, el huso de una célula mitótica tiene dos polos que emanan microtúbulos.
En la profase tardía desaparece el nucléolo y se desorganiza la envoltura nuclear.
Prometafase:
La membrana nuclear se ha disuelto, y los microtúbulos (invaden el espacio nuclear. Los microtúbulos pueden anclar cromosomas a través de los cinetocoros o interactuar con microtúbulos emanados por el polo opuesto.La membrana nuclear se desensambla y los microtúbulos invaden el espacio nuclear. Cada cromosoma ensambla dos cinetocoros hermanos sobre el centrómero, uno en cada cromátida. Un cinetocoro es una estructura proteica compleja a la que se anclan los microtúbulos. Otros microtúbulos no se asocian a cinetocoros, sino a otros microtúbulos originados en el centrosoma opuesto para formar el huso mitótico.[11] La prometafase se considera a veces como parte de la profase:

Metafase:
Los cromosomas se encuentran alineados en la placa metafásica.A medida que los microtúbulos encuentran y se anclan a los cinetocoros durante la prometafase, los centrómeros de los cromosomas se congregan en la "placa metafásica" o "plano ecuatorial", una línea imaginaria que es equidistante de los dos centrosomas que se encuentran en los dos polos del huso.

Anafase:

 los microtúbulos anclados a cinetocoros se acortan y los dos juegos de cromosomas se aproximan a cada uno de los centrosomas.Cuando todos los cromosomas están correctamente anclados a los microtúbulos del huso y alineados en la placa metafásica, la célula procede a entrar en .Entonces tienen lugar dos sucesos. Primero, las proteínas que mantenían unidas ambas cromatidas hermanas son cortadas, lo que permite la separación de las cromátidas. Estas cromátidas hermanas, que ahora son cromosomas hermanos diferentes, son separados por los microtúbulos anclados a sus microtúbulos al desensamblarse, dirigiéndose hacia los centrosomas respectivos.A continuación, los microtúbulos no asociados a cinetocoros se alargan, empujando a los centrosomas (y al conjunto de cromosomas que tienen asociados) hacia los extremos opuestos de la célula. Al final de la anafase, la célula ha conseguido separar dos juegos idénticos de material genético en dos grupos definidos, cada uno alrededor de un centrosoma.

Telofase:

Los cromosomas decondensados están rodeados por la membrana nuclear.La telofase es la reversión de los procesos que tuvieron lugar durante profase y prometafase. Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan alargándose, estirando aún más la célula. Los cromosomas hermanos se encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado, pero la división celular aún no está completa.La citocinesis es un proceso independiente, que se inicia simultáneamente a la telofase.

Esquema resumen de las distintas fases de la división celular: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase y citocinesis.

Consecuencias de la mitosis:

Mediante el proceso mitótico, el material genético se divide en dos núcleos idénticos, con lo que las dos células hijas que resultan si se produce la división del citoplasma (ver citocinesis) serán genéticamente idénticas. Por tanto, la mitosis es un proceso de división conservativo, ya que el material genético se mantiene de una generación celular a la siguiente. La mayor parte de la expresión génica se detiene durante la mitosis, pero mecanismos epigenéticos funcionan durante esta fase, para "recordar" los genes que estaban activos en mitosis y transmitirlos a las células hijas.


-La Meiosis. Significado biológico de este proceso.

La meiosis es un tipo de división celular cuyo objetivo es producir células haploides, es decir, con la mitad del contenido en ADN. Estas células son los gametos de los organismos que se reproducen sexualmente. Las características propias de la meiosis son:
1.-La meiosis tiene lugar en todos los ciclos biológicos en los que se da un proceso de reproducción sexual. 2.- Consiste en dos divisiones nucleares sucesivas que dan lugar a cuatro células haploides (n), denominadas gametos (óvulos o espermatozoides), a partir de una única célula diploide (2n). Por lo tanto, las células hijas poseen la mitad de cromosomas que la célula madre.
3.- Durante el proceso meiótico tiene lugar un intercambio de material genético o recombinación génica entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La primera división meiótica consta de cuatro fases: profase I, metafase I, anafase I y telofase I.
Es durante la profase I de la primera división meiótica cuando tiene lugar el fenómeno del sobrecruzamiento cromosómico. Esta fase es la etapa más larga y en la que se dan los acontecimientos más característicos de la meiosis.Al igual que en la mitosis en esta fase se constituyen los cromosomas al desespiralizarse el ADN. Pero, a diferencia de la profase mitótica los cromosomas homólogos se juntan y entre ellos tiene lugar un intercambio de fragmentos de ADN, es decir, los cromosomas homólogos se emparejan y tiene lugar el intercambio del material hereditario. Durante todo el proceso la envoltura nuclear permanece intacta pero al final desaparece, al igual que lo hace el nucleólo. Esta fase se divide a su vez en: leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacenesis. En concreto, el sobrecruzamiento cromosómico ocurre durante la subfase paquiteno, en la cual los pares de cromosomas homólogos están estrechamente apareados y se adhieren en determinados puntos denominados quiasmas. En esta situación las cromátidas hermanas se entrecruzan y se fragmentan transversalmente dando lugar a un intercambio de ADN entre ellas. La consecuencia de este intercambio es la recombinación genética, fenómeno responsable,junto con la mutación, de la
variabilidad de las especies.
La segunda división meiótica consta a su vez de cuatro fases: Profase II, metafase II, anafase II y telofase II. Este segunda división transcurre del mismo modo que la mitosis.(no se da entrecruzamiento ni bivalentes y se separan cromátidas en la anafase).
La mitosis, se caracteriza porque interviene un sólo organismo que produce copias idénticas de si mismo. Sin embargo, en la meiosis intervienen dos individuos que combinan su información genética para formar un nuevo individuo que tendrá una mezcla de los caracteres de los progenitores. La consecuencia de este intercambio de información hereditaria da lugar al fenómeno de recombinación genética, que es responsable, junto con la mutación, de la variabilidad de las especies y es, por lo
tanto, el proceso fundamental en el significado biológico de la meiosis.


3-La transcripción.

La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cuál se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios. Durante la transcripción genética, las secuencias de ADN son copiadas a ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARN mensajero que mantiene la información de la secuencia del ADN. De esta manera, la transcripción del ADN también podría llamarse síntesis del ARN mensajero. En el caso de las eucariotas, el proceso se realiza en el núcleo.

Antes del inicio de la transcripción se necesitan toda una serie de factores de transcripción que ejercen de factores de iniciación, que se unen a secuencias específicas de ADN para reconocer el sitio donde la transcripción ha de comenzar y se sintetice el ARN cebador. Esta secuencia de ADN en la que se ensamblan los complejos de transcripción se llama promotor. Los promotores se localizan en los extremos 5'-terminales de los genes, antes del comienzo del gen, y a ellos se unen los factores de transcripción. Los promotores tienen secuencias reguladoras definidas, muy conservadas en cada especie, donde las más conocidas son la caja TATA .

Iniciación


La ARN polimerasa se une al ADN y separa las hebras de ADN en colaboración con otros cofactores permitiendo, de esta manera, el acceso de la ARN polimerasa al molde de ADN de cadena simple. Cuando se forma el complejo abierto, la ARN polimerasa comienza a unir ribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster, y una vez que se forma el primer enlace fosfodiéster, acaba la etapa de iniciación. Una vez que la cadena transcrita alcanza una longitud de unos 23 nucleótidos, el complejo ya no se desliza y da lugar a la siguiente fase, la elongación.

Elongación

La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN. Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN. Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace fosfodiéster que corresponde.

Terminación

Al finalizar la síntesis de ARNm, esta molécula ya se ha separado completamente del ADN (que recupera su forma original) y también de la ARN polimerasa, terminando la transcripción. La terminación es otra etapa distinta de la transcripción, porque justo cuando el complejo de transcripción se ha ensamblado activamente debe desensamblarse una vez que la elongación se ha completado. La terminación está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN. Estas secuencias son ricas en guanina y citosina.

Maduración

Se retiran las regiones no codificantes en proteinas o intrones y se empalman las que sí codificarán o exones (ex-salen del núcleo)


Gene expression




S13


4-Concepto de mutación. Tipos. Importancia biológica de las mutaciones.

El término mutación es introducido por Hugo de Vries en 1901 para designar un cambio genético cuya consecuencia es la aparición de un rasgo nuevo que no se había presentado en ninguna de las generaciones precedentes. Creó el concepto de mutación para referirse a los cambios inesperados en la información biológica.
   Las mutaciones pueden clasificarse atendiendo a diferentes criterios:
-Según afecte a células somáticas o germinales(en estas la mutación la heredan los descendientes)
-Según las consecuencias las hay desde inocuas ,teratológicas (diferentes malformaciones , enfermedades...) hasta letales.
´-Según al nivel al que actúan: molecular(serán las génicas), cromosómico y genómico.
a) Las mutaciones génicas, también denominadas puntuales, son las que afectan a la secuencia de nucleótidos. Se pueden distinguir dos tipos de mutaciones génicas por:
- sustitución de bases: Suponen alrededor del 20 % de las mutaciones génicas y consisten en el cambio de una base del ADN por otra. distinguimos entre:
- Transiciones: Si se sustituye una base púrica por otra púrica o bien una pirimidínica por otra primidínica.
- Transversiones: Si la sustitución es de una base púrica por otra pirimidínica, o viceversa.

- corrimiento en la pauta de lectura: Pueden ser inserciones cuando consisten en la adición de algún nucleótido en la molécula de ADN o delecciones cuando consisten en la pérdida de algún nucleótido en la molécula de ADN.

b) Las mutaciones cromosómicas también se denominan variaciones cromosómicas estructurales. La variación o alteración afecta a un fragmento cromosómico que incluye varios genes y por lo tanto algunas son detectables al microscopio gracias la técnica de bandeo de cromosomas por tinciones específicas. Las alteraciones en la ordenación de los genes sobre el cromosoma se producen por roturas durante la reproducción de las células germinales, de modo que al recomponerse los cromosomas rotos dan lugar a otros distintos de los originales.
Hay varios tipos mutaciones cromosómicas producidas por delección, inversión, duplicación y translocación de fragmentos en los cromosomas.
1- Delección: se produce la pérdida de un fragmento del cromosoma y, por tanto, la pérdida de los genes contenidos en él.
2- Inversión: se produce el cambio de sentido de un segmento cromosómico y, por tanto, la inversión de los genes contenidos en él, con el consiguiente cambio en la información genética respecto a la determinada en la secuencia típica.
3- Duplicación: se produce la repetición de un segmento cromosómico.
4- Translocación: se produce por el cambio de posición de un segmento cromosómico.
Las mutaciones genómicas afectan al número de cromosomas. Éstas son de varios tipos:
1.- Poliploidías: Estas mutaciones consisten en el aumento del número normal de juegos de cromosomas o dotación cromosómica de cada especie (por ejemplo, de 2n a 4n).
2.- Haploidías: Son las mutaciones que provocan un descenso en el número de juegos de cromosomas de la especie.
3.- Aneuploidías: son las mutaciones que afectan sólo al número de copias de un cromosoma o más, pero sin llegar al juego completo.

   Sentido biológico.

La evolución de los seres vivos es el resultado de dos tendencias: una que favorece la variedad alélica, es decir, la aparición de nuevos alelos mediante mutación o recombinación,; y otra antagónica que tiende a reducir la variabilidad genética y que es fruto de la selección natural que elimina los alelos cuya información es menos apta.
La existencia de variabilidad genética, es decir, la presencia de una amplia gama de genotipos a partir del fondo genético común de la población, se consigue en los individuos con reproducción asexual mediante la mutación, y en los individuos con reproducción sexual mediante las mutaciones y, en mayor grado, mediante la recombinación genética que tiene lugar durante la meiosis en la gametogénesis.

  Por otro lado es causa como ya sabemos de enfermedades ,incluido en algunos casos el cáncer , siendo las más importantes las metabolopatías ( p.e fenilcetonuria).

5-Mutaciones. Concepto, tipos y causa de las mutaciones. Agentes mutágenos. Mutaciones genómicas.

El término mutación es introducido por Hugo de Vries en 1901 para designar un cambio genético cuya consecuencia es la aparición de un rasgo nuevo que no se había presentado en ninguna de las generaciones precedentes. Creó el concepto de mutación para referirse a los cambios inesperados en la información biológica.
En la actualidad se sabe que las mutaciones son de tres tipos: genómicas, cromosómicas y genómicas.
Gran parte de las mutaciones se producen de manera espontánea, sin embargo, otras son causadas por la presencia en el medio de agentes físicos o químicos que pueden afectar a la estructura del ADN. Estas mutaciones se denominan inducidas y los agentes que las desencadenan son los agentes mutágenos.
Los agentes mutágenos se clasifican en:
- Agentes mutágenos físicos: Distinguimos entre:
- Radiaciones ionizantes: Son radiaciones electromagnéticas de longitud de onda muy corta y por ello alto valor energético. Entre ellas se encuentran los rayos X y los rayos . Pueden causar la rotura de los cromosomas, promoviendo así mutaciones cromosómicas. y también modificar las bases nitrogenadas, lo que da lugar a mutaciones puntuales. γ
- Radiaciones no ionizantes: Destacan los rayos ultravioleta (UV) que provocan la formación de un enlace covalente entre dos bases pirimidínicas contiguas, dando origen a dímeros de timina o dímeros de citosina, y con ello originan una mutación génica del tipo de las transiciones.
- Agentes mutágenos químicos: Según su actuación, podemos distinguir:
- Ácido nitroso: Produce la desaminación de las bases nitrogenadas y así, por ejemplo, la citosina se transforma en uracilo, causando una transición de bases.
- Agentes alquilantes: Añaden grupos etilo o metilo a las bases nitrogenadas con lo que se altera la replicación del ADN.
- Sustancias análogas a las bases nitrogenadas: Provocan transiciones por su capacidad de sustituir a las bases nitrogenadas. Por ejemplo, el 5-bromouracilo puede incorporarse en lugar de la timina.
- Sustancias intercalantes: Determinados colorantes, como el naranja de acridina, se pueden intercalar entre las bases nitrogenadas, dando origen a inserciones o delecciones. El tabaco y los alquitranes provocan alteraciones al intercalarse entre las dos cadenas de ADN y unirlas covalentemente.
Las mutaciones genómicas afectan al número de cromosomas. Éstas son de varios tipos:
1.- Poliploidías: Estas mutaciones consisten en el aumento del número normal de juegos de cromosomas o dotación cromosómica de cada especie (por ejemplo, de 2n a 4n).
2.- Haploidías: Son las mutaciones que provocan un descenso en el número de juegos de cromosomas de la especie.
3.- Aneuploidías: son las mutaciones que afectan sólo al número de copias de un cromosoma o más, pero sin llegar al juego completo.
-Mutaciones génicas o puntuales.

En Genética se denomina mutación génetica, mutación molecular o mutación puntual a los cambios que alteran la secuencia de nucleótidos del ADN. Estas mutaciones pueden llevar a la sustitución de aminoácidos en las proteínas resultantes. Un cambio en un solo aminoácido puede no ser importante si es conservativo y ocurre fuera del sitio activo de la proteína. De lo contrario puede tener consecuencias severas.
Entre las mutaciones genéticas podemos distinguir:
  • Mutación por sustitución de bases: Se producen al cambiar en una posición un par de bases por otro (son las bases nitrogenadas las que distinguen los nucleótidos de una cadena). Distinguimos dos tipos que se producen por diferentes mecanismos bioquímicos:
    • Mutaciones transicionales o simplemente transiciones, cuando un par de bases es sustituido por su alternativa del mismo tipo. Las dos bases púricas son adenina (A) y guanina (G), y las dos pirimídicas son citosina (C) y timina (T). La sustitución de un par AT, por ejemplo, por un par GC, sería una transición.
    • Mutaciones transversionales o transversiones, cuando un par de bases es sustituida por otra del otro tipo. Por ejemplo, la sustitución del par AT por TA o por CG.
  • Mutaciones de corrimiento estructural, cuando se añaden o se quitan pares de nucleótidos alterándose la longitud de la cadena. Si se añaden o quitan pares en un número que no sea múltiplo de tres (es decir si no se trata de un número exacto de codones), las consecuencias son especialmente graves, porque a partir de ese punto, y no sólo en él, toda la información queda alterada. Hay dos casos:
    • Mutación por pérdida o deleción de nucleótidos: En la secuencia de nucleótidos se pierde uno y la cadena se acorta en una unidad.
    • Mutación por inserción de nuevos nucleótidos: Dentro de la secuencia del ADN se introducen nucleótidos adicionales, interpuestos entre los que ya había, alargándose correspondientemente la cadena.
  • Mutaciones en los sitios de corte y empalme (Splicing)
Ejemplos:La sustitución de valina por ácido glutámico en la posición 6 de la cadena polipéptidica de la beta-globina da lugar a la enfermedad anemia falciforme.En el colágeno una mutación puntual que cambie un solo aminoácido puede distorsionar la asociación de las cadenas evitando la formación de la triple hélice,La consecuencia puede ser la condición dominante letal osteogénesis imperfecta.

6-El código genético y la traducción de proteinas.

El código genético es la clave o “diccionario” por la que el ADN, con los cuatro
nucleótidos que lo constituyen, codifica cada proteína de, como máximo, veinte
aminoácidos diferentes. El código genético comprende toda la información almacenada
en el ADN. Cada uno de los 64 codones o tripletes de bases posibles identifican a los 20
aminoácidos proteicos y a varias señales de iniciación y terminación. Además, el código
presenta mas características que ayudan al cumplimiento de su función: es universal,
degenerado, no presenta imperfección y carece de solapamiento.
Por lo tanto, la clave genética establece la relación que hay entre la secuencia de
nucleótidos de los genes y la secuencia de aminoácidos de las proteínas. El proceso que
llevó al desciframiento del código parte de la hipótesis enunciada por Beadle y Tatum
en 1941 según la cual un gen codifica la formación de un enzima, es decir, de una
cadena polipeptídica.
Las características generales del código genético para todos los tipos celulares ya que no
existen diferencias, son las siguientes:
1. Principio de colinealidad: tres nucleótidos codifican un aminoácido. Como el número
de nucleótidos es cuatro y el de aminoácidos es veinte, es imposible una
correspondencia uno a uno, con dos nucleótidos codificando un aminoácido, el número
de combinaciones resulta 16, quedando aún cuatro aminoácidos sin codificar. Por lo
tanto, con tres nucleótidos por aminoácido resultan 64 combinaciones diferentes, es
decir, 64 tripletes que codifican los 20 aminoácidos que constituyen las proteínas.
2. Es degenerado, es decir, al estar compuesto por 64 codones, varios tripletes codifican
para un mismo aminoácido. Casi todos ellos tienen en común los dos primeros
nucleótidos, ofreciendo la variabilidad en el tercero.
3. Los tripletes no se solapan, es decir, los tripletes se interpretan uno tras otro en
dirección 5´-3´ y un nucleótido no puede pertenecer a la vez a dos codones
consecutivos.
4. La lectura del código se realiza sin comas, es decir, la secuencia de nucleótidos o
bases se inicia desde un punto contando de tres en tres las bases, sin comas que aseguren una lectura correcta, de modo que si se inicia en un punto erróneo, toda la
secuencia se desplazará hasta el final.
5. Posee señales de inicio y final de la lectura, que vienen codificadas por codones de
iniciación (AUG) y de finalización (UAG, UAA y UGA).
6. Es universal, los mismos tripletes tienen el mismo significado en todos los tipos
celulares.

codon wheel for genetics

TRADUCCIÓN O SÍNTESIS DE PROTEÍNAS (2ª fase de la expresión de la información genética ,la 1ª era la transcripción)


Componentes del equipo de traducción

ARN mensajero. El ARN mensajero (ARNm) transmite la información genética almacenada en el ADN. Mediante el proceso conocido como transcripción, secuencias específicas de ADN son copiadas en forma de ARNm que transporta el mensaje contenido en el ADN a los sitios de síntesis proteica (los ribosomas).
ARN de tranferencia y aminoácidos. Los aminoácidos (componentes de las proteínas) son unidos a los ARN de transferencia (ARNt) que los llevarán hasta el lugar de síntesis proteica, donde serán encadenados uno tras otro. La enzima aminoacil-ARNt-sintetasa se encarga de dicha unión, en un proceso que consume ATP.
Ribosomas. Los ribosomas son los orgánulos citoplasmáticos encargados de la biosíntesis proteica; ellos son los encargados de la unión de los aminoácidos que transportan los ARNt siguiendo la secuencia de codones del ARNm según las equivalencias del código genético.

Iniciación de la traducción

Es la primera etapa de la biosíntesis de proteínas. El ARNm se une a la subunidad menor de los ribosomas. A éstos se asocia el aminoacil-ARNt, gracias a que el ARNt tiene en una de sus asas un triplete de nucleótidos denominado anticodón, que se asocia al primer codón del ARNm según la complementariedad de las bases. A este grupo de moléculas se une la subunidad ribosómica mayor, formándose el complejo ribosomal o complejo activo. Todos estos procesos están catalizados por los llamados factores de iniciación (FI). El primer codón que se traduce es generalmente el AUG, que corresponde con el aminoácido metionina en eucariotas. En procariotas es la formilmetionina.

Elongación de la cadena polipeptídica

El complejo ribosomal posee dos sitios de unión o centros. El centro peptidil o centro P, donde se sitúa el primer aminoacil-ARNt y el centro aceptor de nuevos aminoacil-ARNt o centro A. El carboxilo terminal (-COOH) del aminoácido iniciado se une con el amino terminal (-NH2) del aminoácido siguiente mediante enlace peptídico. Esta unión es catalizada por la enzima peptidil transferasa. El centro P queda pues ocupado por un ARNt sin aminoácido. El ARNt sin aminoácido sale del ribosoma. Se produce la translocación ribosomal. El dipeptil-ARNt queda ahora en el centro P. Todo ello es catalizado por los factores de elongación (FE) y precisa GTP. Según la terminación del tercer codón, aparece el tercer aminoacil-ARNt y ocupa el centro A. Luego se forma el tripéptido en A y posteriormente el ribosoma realiza su segunda translocación. Estos pasos se pueden repetir múltiples veces, hasta cientos de veces, según el número de aminoácidos que contenga el polipéptido. La traslocación del ribosama implica el desplazamiento del ribosama a lo largo de ARNm en sentido 5'-> 3'.

Terminación de la síntesis de la cadena polipeptídica

Los codones UAA, UAG y UGA son señales de paro que no especifican ningún aminoácido y se conocen como codones de terminación; determinan el final de la síntesis proteica. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de dichos codones y, por lo tanto, la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. Indican que la cadena polipeptídica ya ha terminado. Este proceso viene regulado por los factores de liberación, de naturaleza proteica, que se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidil transferasa separe, por hidrólisis, la cadena polipeptídica del ARNt. Un ARNm, si es lo suficientemente largo, puede ser leído o traducido, por varios ribosomas a la vez, uno detrás de otro. Al microscopio electrónico, se observa como un rosario de ribosomas, que se denomina polirribosoma o polisoma.
Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente.

Modificaciones postraducción

Algunas proteínas emergen del ribosoma preparadas para ejercer su función de inmediato, mientras que otras experimentan diversas modificaciones postraducción, que pueden conducir a la proteína a la adquisición de su forma funcional, a su traslado a un compartimento subcelular determinado, a su secreción al exterior de la célula, etc.

Plegamiento

Muchas proteínas adquieren espontáneamente la correcta conformación tridimensional, pero otras muchas solo adquieren la conformación correcta con la ayuda de una o más proteínas chaperonas.


La glucosilación es la adición de uno o más glúcidos a una proteína lo que da lugar a las glucoproteínas, que son esenciales en los mecanismos de reconocimiento celular.
La proteólisis parcial es una etapa frecuente en los procesos de maduración de las proteínas. Pueden eliminarse secuencias de aminoácidos en ambos extremos o en el interior de la proteína. La proteólisis se realiza en el retículo endoplasmático y en el aparato de Golgi.

 


RESUMEN DE LA TRADUCCIÓN o 2ª fase de la expresión de la información genética (la 1ª era la transcripción): (proc+euc)

  Algunas proteínas son sintetizadas en los ribosomas libres y otras en los que están adheridos al retículo endoplásmico.

La síntesis de proteínas ocurre en varias etapas:Activación de los aminoácidos,iniciación,elongación,terminación y procesamiento-plegamiento de la cadena polipeptídica.
.

Fase de activación de los aminoácidos

Mediante la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa y de ATP, los aminoácidos pueden unirse ARN específico de transferencia, dando lugar a un aminoacil-ARNt. En este proceso se libera AMP y fosfato y tras él, se libera la enzima, que vuelve a actuar.

Inicio de la síntesis proteica

En esta primera etapa de síntesis de proteínas, el ARN se une a la subunidad menor de los ribosomas, a los que se asocia el aminoacil-ARNt. A este grupo, se une la subunidad ribosómica mayor, con lo que se forma el complejo activo o ribosomal.

Elongación de la cadena polipeptídica

El complejo ribosomal tiene dos centros o puntos de unión. El centro P o centro peptidil y el centro A. El radical amino del aminoácido inciado y el radical carboxilo anterior se unen mediante un enlace peptídico y se cataliza esta unión mediante la enzima peptidil-transferasa.
De esta forma, el centro P se ocupa por un ARNt carente de aminoácido. Seguidamente se libera el ARNt del ribosoma produciéndose la translocación ribosomal y quedando el dipeptil-ARNt en el centro P.
Al finalizar el tercer codón, el tercer aminoacil-ARNt se sitúa en el centro A. A continuación se forma el tripéptido A y después el ribosoma procede a su segunda translocación. Este proceso puede repetirse muchas veces y depende del número de aminoácidos que intervienen en la síntesis.

Terminación de la síntesis de proteínas.

En la finalización de la síntesis de proteínas, aparecen los llamados tripletes sin sentido, también conocidos como codones stop. Estos tripletes son tres: UGA, UAG y UAA. No existe ARNt tal que su anticodón sea complementario. Por ello, la síntesis se interrumpe y esto indica que la cadena polipeptídica ha finalizado.

Procesamiento y plegamiento

En esta fase se eliminan segmentos ,se pueden añadir por ejempo grupos prostéticos,se asocian cadenas y finalmente adquieren su configuración espaial final(plegamiento) con lo que la proteína es funcional.

Resumen general de la síntesis de proteínas en una bacteria

Diferencias y semejanzas entre mitosis y meiosis.

DIFERENCIAS:

1- La MITOSIS  se produce en células SOMÁTICAS o formadoras del cuerpo, por cada célula madre  se originan 2 células hijas con la misma cantidad o juego cromosómico que la célula madre .Es  mecanismo de la reproducción asexual y las células hijas podrán sufrir más mitosis(Desde cigoto hasta, y según el tipo celular un número determinado ,muerte del organismo) en cambio, la MEIOSIS se produce en células germinales (aquellas que producirán gametos ,o esporas ,y por cada célula madre se originan 4 células hijas  con la mitad del juego cromosómico que la célula progenitora .Por ejemplo si la cl. madre es 2n o  dipoide-dos juegos cromosómicos ,las hijas serán  haploides-un juego .Es un mecanismo de la reproducción sexual y tiene carácter terminal(el gameto “maduro” no sufre más divisiones).
2- La MITOSIS es un proceso de división celular corto (dura horas) en cambio, la MEIOSIS es un proceso largo, puede llevar días, meses o años y se produce cuando el organismo alcanza la madurez.(También en cigoto de ciertos protistas y hongos).
3- En la MITOSIS cada duplicación del ADN(fase S del ciclo celular) es seguido por uno de división, las células hijas tienen la misma cantidad de ADN que la célula madre, en cambio, en la MEIOSIS cada duplicación del ADN es seguido por 2 divisiones:MeiosisI (o Reduccional-separación de cromosomas )y Meiosis II (como una mitosis,donde se separan cromátidas-diferencia pues con la anafase I…)con sus dos citocinesis.
4- En la MITOSIS la síntesis del ADN se produce en el período S (síntesis) que es seguido por G2 (gaps) antes de la división, en la MEIOSIS hay una SÍNTESIS PREMIÓTICA de ADN que es mucho mas larga que en la Mitosis.
5- En la MITOSIS cada cromosoma se comporta en forma independiente, en la MEIOSIS los cromosomas homólogos están relacionados entre si formando los llamados bivalentes(o tétradas) entre los cuales se dará el CROSSING-OVER (entrecruzamiento cuya consecuencia es la  recombinación genética)en la profase I.(la cual es mucho más compeja que la típica mitótica,diferenciándose las subfases leptotene ,cigotene paquitene ,diplotene y diacénesis
6- En la MITOSIS el material cromosómico permanece constante salvo que existan mutaciones, en cambio, en la MEIOSIS es fuente de variabilidad genética (junto a la fecundación ) la distribución al azar de los cromosomas(distintas combinaciones a partir de los cromosomas de los progenitores) y la recombinación genética de la profase I.
7- La Función(=finalidad u objetivo) de la MITOSIS es formar(crecimiento) y regenerar las células del organismo(En organismos unicelulares es su forma de reproducción) .La Función de la MEIOSIS es formar  los gametos que incluyen esa variabilidad genética(mutaciones ,sobrecruzamiento ,distribución cromosómica y su esencia como elementos en la reproducción sexual).

SEMEJANZAS:

1- Tanto la Mitosis como la Meiosis son procesos de división celular:
2- Hay DUPLICACIÓN previa del ADN en ambas.
3-En ambos procesos podemos describir unas fases denominadas- PROFASE- METAFASE
- ANAFASE- TELOFASE- CITOCINESIS.
4- Los actores principales son los CROMOSOMAS que poseen el ADN.
5- Se produce en Células EUCARIOTAS.

Tema de desarrollo corto: Duplicación del ADN. (3 puntos)
a) Hipótesis sobre la duplicación del ADN. (1 punto)
b) Duplicación del ADN en células procariotas. (1,5 puntos)
c) Finalidad y significado de este proceso. (0,5 puntos)


a) Hipótesis duplicación del ADN. (1 punto)
En el proceso de la duplicación de ADN, cada cadena sirve de molde para la formación de una nueva
cadena complementaria, de manera que se puedan formar dos dobles hélices con secuencias de
nucleótidos idénticos.
Hipótesis:
− Semiconservativa; dada por Watson y Crick, cada hebra sirve de molde para que se forme una hebra
nueva mediante la complementariedad de bases quedando al final dos dobles hélices formadas por
una hebra antigua (molde) y una hebra nueva (copia).
− Conservativa: tras la duplicación quedarían las dos hebras antiguas juntas y por otro lado las dos
hebras nuevas.
− Dispersiva: Las hebras resultantes estarían formadas por fragmentos en doble hélice de ADN antiguo
y ADN nuevo.
b) Duplicación del ADN. (1,5 puntos)
Fase de iniciación.
Hay una secuencia de ADN (origen de replicación) que actúa como señal de iniciación.
Se inicia con la enzima helicasa que rompe los puentes de hidrógeno entre las dos hebras
complementarias y se origina la horquilla de replicación. Las topoisomerasas eliminan las tensiones y los
superenrollamientos que se producen en la doble hélice.
Las proteínas estabilizadoras (SSB) mantienen la separación de las dos hebras complementarias y se
inicia la formación de la horquilla de replicación. El proceso es bidireccional.
Fase de elongación
Intervienen dos nuevas enzimas: la ARN-polimerasa y la ADN-polimerasa. La ARN- polimerasa (primasa)
sintetiza un fragmento corto de ARN (primer) que actúa como cebador.
− La ADN-polimerasa empieza a sintetizar ADN en sentido 5’  3’, se da en esta hebra un crecimiento
continuo: hebra conductora.
− Sobre la otra hebra (retardada) que es antiparalela a la anterior, la ARN polimerasa sintetiza
nucleótidos de ARN (señal de iniciación), luego la ADN polimerasa sintetiza nucleótidos de ADN
(fragmentos de Okazaki).
Posteriormente intervienen la ADN-polimerasa que retira los segmentos de ARN y añade nucleótidos de
ADN, luego la ligasa une todos los fragmentos de ADN.
c) Finalidad y significado. (0,5 puntos)
La finalidad del proceso es duplicar el material genético antes de la división celular. Se produce en el
periodo S de la interfase. La hipótesis cierta es la semiconservativa.
Significado: Los seres vivos se reproducen, es decir, dan lugar a nuevos individuos con características
muy similares o idénticas a las de sus progenitores. Esto se debe a que la información genética contenida
en el ADN se copia durante el proceso de la duplicación (previo a la reproducción) y luego se transmite a
la descendencia.

Ejercicios selectividad

S11
1. Tema de desarrollo corto. Transcripción del ADN. (3 puntos)

J11

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