Dna Chiclayo

7/30/2019 Dna Chiclayo

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Curso: Biologa Celular y Molecular

Oscar Nolasco Crdenas MSc.

[email protected] 2012
mailto:[email protected]:[email protected]


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DNA - historia

1866 Gregor Mendel Publico sus resultados sobre los factores de la herencia.

1868 descubrimiento de la nucleina (DNA) Friedrich Miescher

1902 Walter Sutton Interrelaciona la citologa y el Mendelismo (morfologa & herencia).Cromosomas son unidades hereditarias. Esta teora tambin fue desarrollada por TheodorBoveri

1928 Fred Griffith Propuso la existencia de un principio transformante en sus

ensayos con diplococos.


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1944 Oswald Avery,Colin MacLeod,Maclyn McCarty. Reportaron que el principio transformantedeGriffith era el DNA.

live S strain

Neumococos Rvivos inoculados

junto con

neumococos Sinactivados porcalor producan lamuerte del ratn

Oswald Avery

Colin McLeod

Maclyn McCarty


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1950 Erwin Chargaff Determino que los organismos vivos presentan una razon constante entreAdeninas con Timinas y Guaninas con Citocinas.

1951 Rosalind Franklin Obtuvo las fotografias de difraccion de rayos X del DNA

Rosalind Franklin

Maurice Wilkins


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1952 Martha Chase y Alfred Hershey empleando bacteriofagos marcados con 35S y 32P

demostraron que el DNA es una molcula hereditaria


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1953 Francis Crick y James Watson resolvieron la estructura tridimensional del DNA.


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1958 Matthew Meselson y Frank Stahl empleando isotopos demostraron la propiedadsemiconservativa de la replicacin del DNA.


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1958 Arthur Kornberg Purifico la DNA polimerasa I de E. coli, La primera enzima que sintetisa DNA

en un tubo de ensayo

1966 Marshall Nirenberg, H. Gobind Khorana Led descifran el cdigo gentico determinan quelos codones (tripletes de nucleotidos de mRNA) son especficos para un aminocido.

1970 Hamilton Smith Kent Wilcox Aislo la primera enzima de restriccin, HindII: que corta el DNAen un sitio de reconocimiento especifico.

1977 Fred Sanger Desarrolla el mtodo del nucleotido terminador para el secuenciamiento deDNA.

1978 Somatostatin es la primera hormona humana en producirse por la tecnologia del DNArecombinante.

1983 Kary B. Mullis Propuso el mtodo de Reaccin en Cadena de la Polimerasa (PCR) paraamplificar DNA

1988 - 2003 Se desarrolla el proyecto genoma Humano

2007 DNA de J Watson secuenciado en 2 meses 454 Life sciences (ROCHE)


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EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIAMOLECULAR

Protena

RNA

DNA

transcripcin

traduccin

CCTGAGCCAACTATTGATGAA

PEPTIDE

CCUGAGCCAACUAUUGAUGAA

Replicacin

Reversa

.


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Componentes de un nucletido:base N + pentosa + fosfato

Acido Nuclico: polmero de nucletidos

Componentes de un nuclesido:

base N + pentosa


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DNA

Azcares de los cidos nuclicos

RNA

(DNA)

Bases nitrogenadas de los cidos nuclicos

(RNA)


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Nomenclatura de nucletidos y nuclesidos

BASE Nuclesido Nucletido Acido nucleico

Purinas

Adenina Adenosina Adenilato RNA

Desoxiadenosina Desoxiadenilato DNA

Guanina Guanosina Guanilato RNA

Desoxiguanosina Desoxiguanilato DNA

Pirimidinas

Citocina Citidina Citidilato DNADeoxicitidina Deoxicitidilato DNA

Timina Timidina o Timidilato o DNAdeoxitimidina deoxitimidilatoUracilo Uridina Uridilato RNA


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Caractersticas de los Nucletidos


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Los nucletidos en el DNA se unenmediante enlace fosfodiester

Las bases nitrogenadas se unen alazcar por enlace B glucosidico


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Apareamiento de bases en el DNA: Puentes de hidrogeno

A T

C G


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DNA: Dos hebras antiparalelas forman la doble hlice de DNA

A Vista del enlace de las bases

B Vista de inicio a fin de las cadenas


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Formas de DNA

La forma B es referida a la de Watson Crick

Z alternancia de G y C, presente como segmentos en eucariotes y

procariotes, con funcion quizas regulatoria de expresin

Forma A Forma B Forma Z

Sentido de lahelice Hacia laderecha Hacia laderecha Hacia laizquierdaDiametro

aprox 26

aprox 20

aprox 18

Bases portorcion 11 10.5 12Distancia entrepares de bases 2.6 3.4 3.7


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El DNA puede disociarse oasociarse por lacomplementaridad de susecuencia nucleotidica:

Denaturacin reversibledel DNA

La renaturacin permite haceranlisis de hibridacin cuando semezclan dos hebras de DNA quecomparten cierto grado de

similaridad en su secuencia


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La denaturacin esta relacionada al% de GC.

Organismos que presentan mayor %de GC en su secuencia genmicasoportan temperaturas altas

Una secuencia con mayor % de GCpresentara un tm mayor que unasecuencia con alto contenido de AT (El

tm es la Temperatura media de Meltingo de disociacin en el que ladenaturacion de las hebras de ADN esdel 50%)


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Debido a las bases nitrogenadas el DNA absorbe luz ultravioleta.El efecto denominado hipercromicidad se da al denaturar el DNA,as las bases estn expuestas y puede absorber mayor cantidad de luz ultravioleta


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Replicacin de DNA

C


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Replicacin del DNA segn Watson y Crick


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La replicacin

Ocurre en un origen de replicacinnico en DNA circulares (plasmidos)

En eucariotes es complejo y se da envarios origenes de replicacin

La sntesis de la nueva hebra es en sentido 5 a 3


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La sntesis de la nueva hebra es en sentido 5 a 3


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La sntesis de DNA en E. coli, Empieza con la uninde protenas dnaA a la secuencia de origen (ori)

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35

Secuencia Ori

Unin de protenas de dnaA

A A A

La regin rica en A T es denaturada yhexameros de DnaB (helicasa) se unen al DNAen colaboracin con DnaA


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Iniciacin de la sntesis de DNA en E. coliorigen (ori)

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Secuencia Ori

Unin de protenas dnaAA A A

Induccin de ladenaturacin del DNApor las protenas de dnaA

A AAA

A

A

A

A

A

AA

A B C

Las protenas dnaB y dnaC

se unen al single-stranded D

dnaB desenrrolla el DNA


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A

A

A

A

A

A B C

dnaB desenrrolla las hlices, desplazando a las dnaA

GSe une la dnaG (primase)

A

A

A

A A

AB C

G

...y se sintetiza un cebadorRNA primer

RNA primer


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B C

G

5 3DNA molde (template strand)

RNA primer(~5 nucleotidos)

Primasomadna B (helicasa)dna Cdna G (primasa)

OH3 5


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DNA girasa es una topoisomerasa II, que rompe el DNA e introducesuperocoil negativo a la cabeza de la horquilla de replicacin

Fluoroquinolona inhibe DNA girasas en muchas bacterasgram-negativas: ciprofloxacina y levofloxacina (Levaquin)


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Telomeros son capuchones


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Telomeros y edad

Metaphase chromosome

centromero telomerotelomero

telomero estructura

Edad joven

Edad senil

Telomeros son capuchonesprotectivoscaps sobre el

extremo de los cromosomasy consisten de repeticionescortas en tandem de 5-8 bp

de una secuencia rica en GC,Previenen desde fusionesCromosomas y rearreglos delkariotipo.

(TTAGGG)muchos

(TTAGGG)poco

telomerasa (una enzima) requerida para mantener la longitud de lasclulas germinales

La mayora de las clulas somaticas disminuye el nivel de la

actividad de la telomerasaevels of telomerase y asi suscromosomas se acortan en cada divisin

12 kb


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Mecanismo de duplicacinen el DNA mitocondrial

La duplicacion se inicia enel loop D


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Duplicacin en el proceso deconjugacin bacteriana.

Transferencia del pili F(plasmido sexual)


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Organizacin comn de lasDNA polimerasa


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Los nucletidos adicionados son nucletidos trifosfatos

El mecanismo involucra iones Mgque coordinan con el grupofosfato y tres residuos Asp de

La enzima DNA polimerasa


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Las enzimas polimeras tienen un

mecanismo de relectura o deproofreading (actividadexonucleasa 3 a 5)

Evita la mala incorporacin de unnucleotido

La DNA polimerasa controla lafidelidad de la replicacin


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Sistemas de reparacin corrigen el dao en el DNA


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El sistema de excision de nucleotidoNER repara los daos provocadospor radiacin ultravioleta:Puede ocurrir la reparacin enforma global o acoplada a latranscripcin


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El sistema dereparacin

excision debase BER,repara daosde deaminaciono rupturas enuna sola

cadena


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El sistema dereparacin porrecombinacinhomologa HR y deunin de extremosEJ, reparan la

ruptura de lascadenas de DNA


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Sistema de reparacin de una malaincorporacin o mal apareamiento MMR

C bi i d l


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Cambios tautomricos durante lareplicacin


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Cromosomas


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El DNA es altamente comprimido en todos los tipos de genomas

En el bacteriofago En bacterias


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En mamiferos


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Los cromosomasestn divididos endistintas regiones.

Un bandeocaracterstico seda por facilidad decoloracin dealgunas regiones,se desconoce elporque solo seconoce que las

regionesdecoloradascontienen mascantidad de GC


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En eucariotas, el DNA se encuentraempaquetado con proteinas histonasdentro de la cromatina.

Las unidades bsicas de la cromatina sonlos nucleosomas.


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Organizacin del DNA en el cromosoma

E t t d l l


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Estructura de los nucleosomas

Nucleosoma 146 pb de DNA alrededor

de 8 molculas dehistonas

Cinco tipos de histonas2 x (H2A, H2B, H3, H4)

forman el ncleooctamricoH1 interacciona con elDNA conector y delimitaal nucleosoma 2 vueltasadicionales de DNA200pb


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Modificaciones covalentes de lashistonas regulan la funcionalidad

del DNA

Los eventos epigenticos son aquellas variaciones en laexpresin de un gen que no se acompaan de cambiosen la secuencia de DNA.

Las cadenas laterales de las histonas sufrenmodificaciones.

Modificaciones postraduccionales: Acetilacin Fosforilacin Metilacin(ms estable)Otras


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HISTONAS


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Acetilacin de histonas

Se produce en residuos de lisina y esreversible.

Las histonas acetiladas estn asociadas a

la cromatina transcripcionalmente activa ylas histonas desacetiladas a la cromatinainactiva.

La acetilacin neutraliza la carga positivade las lisinas.


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HATs

Histona acetiltransferasas.

Estas modificaciones ocurren en elextremo amino terminal de las histonas.

La primera familia de las HATs es lasuperfamilia GNAT, que incluye lasprotenas que envuelven, unen e inician la

transcripcin como la Gcn5 y PCAF,elongacin como Elp3.


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HDACs

Estn asociados a complejos proteicos. Se han encontrado deacetilasas en

subunidades de complejos polipeptdicos

que actan como correpresores ysilenciadores de genes. La Rpd3 y Hda1eliminan grupos acetil

crticos de las histonas, empaquetando lacromatina en una forma inactiva(heterocromatina).


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La formacin de la heterocromatina esmediado por protenas Sir2, Sir3 y Sir4,estudios recientes han encontrado que

Sir2 presentan un Nad dependiente de laactividad HDAC.

Tambin se ha visto que la desacetilacinde la lisina 16 de H4 es importante para lainteraccin de Sir3 y Sir4.


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Metilacion de Histonas

Es uno de los mecanismos de regulacin que ptadiversas funciones asociadas a la activacin o a larepresin de un gen.

HMTs

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