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Flujo de información genética:

http://www.youtube.com/watch?v=P3e9SZ_hAI8

Transcripción y traducción

http://www.youtube.com/watch?v=at8l6JFUx0Tk&feature=related

ARN y ADN

http://www.youtube.com/watch?v=a8LUp6b0rgio&feature=related

Transcripción y traducción

Trascripción: Síntesis de ARN. La expresión de la información genética requiere que el mensaje contenido en el ADN se copie en una molécula de ácido ribonucleico (ARN). Este proceso se denomina transcripción y ocurre en el núcleo celular de la siguiente manera:

*La síntesis de ARN se inicia en regiones del ADN llamadas promotores, que tienen una secuencia específica de nucleotídos.

*En estas regiones, se separan las bandas de ADN  y forman lo que se llama una burbuja de transcripción. Una de las hebras del ADN sirve de molde o patrón para sintetizar una molécula de ARN y el proceso es dirijido por la enzima llamada ARN polimerasa.

*Los ribonucleótidos se unen en forma similar a lo que ocurre en la síntesis del ADN: Primero ocurre el apareamiento de bases y luego la formación de enlace fosfodiéster entre los distintos nucleótidos.

La secuencia de bases de la hebra de ARN en complementaria a la del ADN patrón. La secuencia de tres nucleótidos en el ADN  o ARN se denomina codón o triplete.

Traduccón: Síntesis de proteinas.
el ARNm sintetizadon en el núcleo sale luego hacia los ribosomas, donde se "traduce" la información del ARNm en péptidos específicos. En el orden de los codones en el ARN determina el orden de unión de los aminoácidos en el polopéptido o proteina que se va a sintetizar.
Este proceso de traducción se resume en cuatro etapas :

*Activación de aminoácidos. ARNt tiene anticodones que reconocen aminoácidos específicos, en los cuales se unen con la participación de la enzima aminoacil-ARNt sintetasa y el ATP.

*Iniciación de la cadena polipéptida proteica. Las dos subunidades ribosómicas, la grande y la pequeña, forman un complejo de iniciación al unirse entre sí y a la molécula de ARNm en el lugar donde está el codón de iniciación, AUG, con un ARNt iniciador.

*Terminación de la cadena polipetìdica. La síntesis proteíca finaliza cuando los ribosomas encuentran un codón de terminación y se libera la cadena polipeptìdica.

Las mutaciones génicas o puntales

La altarecaión de las secuancias de bases de un gen puede ocurrir por uno de los siguientes mecanismos:

*Sustituciòn. Ocurre cuando uno o más nucelótidos se sustituyen por otros. Por ejemplo, si la secuencia normal de un codón es GAG, la traducción de dicho codón incorpora el aminoácido glutamato a la cadena polipetídica. Pero si ocurre una sustitución de uno de los nucleótidos del codón por otro, se especificara otro aminoácido. Así, si en ves de GAG se tiene GUG, debido a la situación de la A (adenina) por el U (uracilo), este codón mutado especifica el aminoácido valina en ves del glutamato. La proteína que se sintetiza tendrá, por lo tanto, un aminoácido dierente en su cadena polipeptídica. El ejemplo dado es el caso de la anemia falciforme, enfermedad genètica producida opr la

 sìntesis anormal de hemoglobina. Es importante notar que si se sustituye la tercera base nitrogenada del codón GAG por A, de modo que cambie a GAA, no se produce ningún cambio en el polipèptido, ya que se codifica el mismo aminoácido.

*Adiciòn. Ocurre cuando uno o más nucleotidos, son insertados en la secuencia de un gen. Trae importantes concecuencias de aminoácidos que forma el polipéptido, debido a que habra una reagrupación diferente de todos los tripletes a partir del puntos donde ocurre la mutación.

*Deleción. Ocurre cuando uno o más nucleotídos son eliminados en secuencia de un gen. Al igual que la adción promueve una reagrupación de todos los tripletes a partir del punto de deleción.

Las Mutaciones

El ADN forma cromosomas, y estos se duplicanantes de que ocurra la mitosis o la meiosis, en la estapa conocida como interfase. El material genético es bastante estable, y su duplicación es un proceso necesario para el crecimiento y reparación de los tejidos asi como para la formación de los gametos. Sin embargo aveces ocurren errores llamados mutaciónes:

Una mutación es una alteración en lasecuencia de bases nitrogenadas del ADN. Puede producirse en la células somáticas o en las células sexuales (gametos). Si las mutaciones se presentan en el ADN de los gametos , pueden transmitirse de una generación a otra. Por el contrario, si se produce en las células somáticas, no se heredará, pero puede propagarse asexualmente, lo cual sucede en las plantas (por ejemplo las que se reproducen por estacas).

Las Características del códio genético

El código genético tiene 64 codones, uno de los cuales es el codón de iniciación de la síntesis peptídica (AUG) y tres de ellos dan la señal de terminación (UAA, UAG, UGA). El codón AUG también codifica el aminoácido metionina.

Los 64 codones provienen de la combinación de cuatro bases nitrogenadas en gurpos de tres.

Las principales características del código genético son:

* Es universal, porque es el mismo en todas las especies.
* Es degenerado, porque tiene más de un codón para un mismo aminoácido, llamados codones sinónimos. Por ejemplo, el aminoácido alanina es codificado por los tripletes GCA, GCC, GCG y GCU.
* Es perfecto, porque un triplete es específico para un solo aminoácido.
* No hay separación entre los tripletes.

El código genético

El proceso de síntesis peptídica evidencia que existe una clave genetíca, la cual controal la producción de una cadena polipeptidica o proteína. En el esclaresimiento de esta clave o código genético, contenido en el ADN y copiado en el ARNm, tuvieron una destacada actuación los científicos Severo Ochoa, Marshall Nirenber, Heinrich, Matthaei, Philip Leder y Har Gobind Khorana. Los experimentso de estos científicos permitieron establecer una secuencia de tres nucleotido o triopletes que dirigian la síntesis de un polipeptido. descubieron así que el código genético consiste de cuatro letras básicas:

*A (adenina)
*U (urasilo)
*C (citosina)
*G (guanina)

Estas letras forman vocablos de tres nuclotidos llamados codones o tripletes, los cules especifican los amonioácidos de las cadenas polipeptídicas o proteínas.

La expresión del mensaje genético

Una vez establecido el paralelismo entre genes y proteínas, y el modelo de doble hélice parta la molécula de ADN, se propuso que había correspondencia entre las secuencia de nucleótidos del gen y la secuencia de aminoácidos polipéptido.

Con la ayuda de diferentes experimentos, se concluyó que en el mecanismo por la cual se pasaba de una secuencia a la otra, se podian diferenciar dos procesos: Uno que se realizaba en el núcleo, y otro que se realizaba en los ribosomas. En el núcleo se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen, a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias pertenecientes a un ARNm. Este proceso se denomina trascripción. En los ribosomas se pasa de una secuencia de ribonucleótidos del ARNm, a una secuencia de aminoácidos este proceso se denomina traducción.

Teoría de un gen-una enzima

Hasta el momento hemos expicado como se dedujo que el ADN es la molécula portadora de la información biológica. También hemos visto como esa molécula se duplica y da lugar a una serie de copias que se distribuyen entre las células hijas. Ahora veremos cómo el mensaje contenido en la secuencia de nucleótidos se materializa en una serie de características fenotípicas concretas.

*Un médica íngles Archibald E. Garrod, descubrió las primeras respuestas estudiando una enfermedad humana herditaria, la alcaptonuria, la cual se caracteriza por que la orina adquiere un color negro al estar en contacto con el aire entre otros síntomas. En 1903, Garrod descubrió que esta enfermedad a que la orina presentaba homogentísico, sustancia que no se detecta en indiduos sanos.Mediante el estudio de la genealogía de los individuos enfermos se pudo deducir que la enfermedad es de carácter recesivo. Esto llevó a pensar que los génes eran responsables de la síntesis de las sustancias horgánicas.

*George Beadle y Edward Tatun estudiaron la relación entre los genes y las sustancias. trabajaron con el hongo neurospora crassa, que solo necesita para vivir sustancia naturales, una fuente orgánica de carbono (un azúcar) y biotina. Mediante radiación con luz ultravioleta, aparecieron mutante que sólo sobrevivían si además se añadían el aminoásido arginina, ya que habían perdido la capasidad de sintetizarlo.

*Investigaciones anteriores propusieron un postulado modificado que establece que cada gen codifica la síntesis de un polipéptido, muchos de los cuales son proteínas. Las enzimas son un tipo especial de proteinas.

La síntesis de ADN

La síntesis de ADN se inicia en un sitio específico de la molécula llamado origen de replicación. Ambas cadenas se duplican al mismo tiempo: Una hebra se sintetiza de manera continua y se le conoce como la hebra líder; la otra, llamada hebra rezagada se sintetiza de manera discontinua en segmentos cortos que luego se unen y forman una hebra completa.

Según el estudio Arthur kornberg (1956) se concluye lo siguiente:

*Se acepta el modelo de Watson y Crick sobre la duplicación semi conservativa del ADN, cmo lo habían demostrado los expermientos de Meselson y Sthal.

*En el núcleo, en una región del ADN llamada origen de replicación las dos hebras se separan y cada hebra se usa como molde para la síntesis de un hebra complementaria.

*La nueva hebra se sintetiza cuando, uno a uno, los nuevos nucleótidos se van adicionando y uniendo a los nucleótidos de la hebra parental por medio de la complementariedad de las bases nitrogenadas al formar puentes de hidrógeno entre adenina-timina (A=T), sitocina-guanina (C=G) y viceversa

*Después que un nuevo nucleótido se ha apareado, ocurre la formación del enlace fosfodíester con el nucleótido que lo prescedió, por lo que la nueva cadena se va alargando.

*La síntesis de una nueva cadena ocurre en dirección opuesta a la de la hebra parental y está dirigida principlamente por la enzimas ADN polimerasas.

Experimentos de Meselson y Stahl

Meselson y Stahl realizarón el experimento definitivo que permitio dilucidar cual de las tres hipótesis sobre la repiclación del ADN era la correcta. Ellos trabajaron con la bacteria escherichia coli, y su ensayo puede resumirse de la seguiente manera:

*Incubaron las bacterias en un medio de cultivo que permitia marcar solo el ADN. Luego de un tiempo la transfirieron a un medio de cultivo sin marcador, y lasmantuvieron en esta condición por el tiempo necesario para que ocurriera una división celular. Al comenzar el experimento 100% del ADN estaba marcado.

*Luego de la primera generación, el marcaje cayó a 50%; se trataba, pues, de un ADN híbrido y había que descartar la hipótesis conservativa.

*Si se dejan las bacterias para que se produzca una segunda generación aparecen dos tipos de ADN: uno híbrido y otro sin marcar; si se dejan las bacteria por tres generaciones el ADN híbrido aparece cada vez en menor porcentaje.

Estos resultados descartan la hipótesis dispersiva, ya que según ella siempre habría ADN solamente.

*Meselson y Stahl siguieron el experimento con otro ensayo. Tras aislar el ADN híbrido y someterlo a 80°C, consiguieron separar las dos hebras, y mediante centifrugación comprobaron que una estaba maracada y la otra no. Estos resultados sólo se podían explicar a través de la hipótesis semiconservativa de la repiclación del ADN.

Mecanismo de replicación del ADN

La replicación es el proceso bioquímico que permite la duplicación de ADN. para que ocurra, se requiere que la doble hélice se abra, de manera que se muestre la secuencia de bases.

Tres hipótesis distintas de propusieron para explicar el mecanismo de replicación del ADN originadas por Watson y Crick:

*La Hipótesis conservativa. propone que cada hebra de la molécula de ADN original (parental) sirve de molde para sintetizar una hebra hija complementaria. Después que las dos hebras hijas se han sintetizado, estas se unen entre si y forman la nueva molécula de doble hélice, y se guarda la original.

*La Hipótesis Dispersiva. propone que cada cadena de la molécula de ADN se duplica en forma mixta, y al final las hebras resultantes son una mezcla de fragmentos resultantes de la molécula de ADN y nuevos framentos que se sintetizaron en el proceso.

*La Hipótesis Semiconservativa. propone que cada hebra de la molecula parental sirve de molde para la síntesis de una cadena complementearia hija. Durante el proceso las hebras nuevas quedan unidas a las hebras parentales y se forman dos moléculas de ADN idénticas, cada una con un hebra parental hija.

Cada hipótesis fue sometida a una evaluación experimental intensiva, siendo los experimentos de dos inverstigadores, Matthew Meselson y Franklin W. Stahl en 1957.

Introducción

Los seres vivientes pueden llegar a vivir tan solo unos minutos, como las bacterias; varias decenas de años, como tortugas y morrocoyes, incluso mas de mil años, como algunos arboles. En todos estos casos, para que la especie no se extinga es necesario que la información biológica de los seres vivientes se duplique, es decir, se forman nuevas generaciones a partir de las cuales se crearan nuevos descendientes.

Los estudios y trabajos Mendel permitieron inferir la existencia de factores que portaban la información genetica. Luego de los trabajos Sutton, Boveri, Wilson, Stevens y Morgan, entre otros se a demostrado que los factores de la herencia estan ubicados en los cromosomas. Principlamente, a traves de los trabajos de Griffith y Avery, se domostro que el ADN es la macro molecula de la herencia.