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UNIDAD V
CLASE 7
•BASES QUIMICAS DE LA HERENCIA
•CICLO Y DIVISION CELULAR
Prof.: Segundo Calderón Pinillos
I. RETROALIMIENTACIÓN DE LA CLASE ANTERIOR
• ¿Dónde se realiza la fermentación, respiración aeróbica y la
glucólisis?
• ¿Cuál es la función del NADP?
• ¿Dónde ocurren las reacciones del Ciclo de Calvín?
• ¿Qué molécula favorece y fijan del CO2 en la fase oscura?
II. PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD:
1. TEMA: BASES QUÍMICAS DE LA HERENCIA DIVISIÓN CELULAR.
• Las complejas actividades de las células son controladas y dirigidas por un
conjunto de genes químicamente constituidos por porciones moleculares de
nucleótidos del ADN nuclear contenidos en los cromosomas.
•
•
El ADN celular es portador de los mensajes hereditarios de los organismos y
el ARN participa en la traducción de los mensajes para la síntesis de
proteínas. Dado que las proteínas constituyen tanto la citoestructura como
las enzimas que dirigen el metabolismo, la naturaleza de las proteínas
sintetizadas determina las características estructurales y funcionales de la
célula.
La Biología Molecular contemporánea se centra en :
A) Cómo la información está codificada en el cromosoma.
B) Cómo se procesa la información.
C) Cómo se replican a sí mismas las informaciones cada vez que las células se
dividan y de modo que cada una de ellas reciba una copia de la original.
II. PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD:
•
Actualmente se sabe que las propiedades de la molécula ADN, pueden
explicar en su totalidad los fenómenos de codificación, procesamiento,
replicación y transcripción.
•
La producción de ARN mensajero a partir del molde de ADN recibe el
nombre de TRANSCRIPCIÓN. Posteriormente el ARNm se dirige a los
ribosomas y con otras moléculas como los aminoácidos llevados por el
ARN de transferencia se traducirá en síntesis de una proteína, proceso
llamado TRADUCCIÓN.
•
La mayoría de células eucariotas se reproducen a intervalos regulares para
generar nuevas células hijas que contienen los materiales distribuidos de la
célula original. Tal distribución, particularmente los cromosomas se realiza
en la División Celular del Ciclo de Celular. Durante éste proceso se van a
formar los cromosomas a partir del ADN asociados a pequeñas proteínas
llamadas histonas.
2. OBJETIVOS
Que el estudiante al final de la clase será capaz de :
2.1. Conocer las propiedades y funciones del ADN y ARN como
portadores de la información genética.
2.2. Describir los procesos de replicación, transcripción y traducción.
2.3. Describir la estructura y tipos de cromosoma.
2.4. Identificar las etapas del Ciclo Celular.
III. CONOCIMIENTOS PREVIOS:
3.1. Describir los diferentes tipos de ARN.
3.2. ¿Qué conocen como replicación, transcripción y traducción?
3.3. ¿Qué son cromosomas y genes?
3.4. ¿A qué se llama Ciclo Celular?
IV. CONOCIMIENTOS BASICOS:
(del texto de la Guía, pag. 62a 77)
4.1. Introducción.
4.2. ADN y ARN.
4.3. Síntesis de proteínas.
4.4. Transcripción.
4.5. Traducción.
4.6. Replicación del ADN.
4.7. Bases cromosomitas de la herencia.
4.8. Cromosomas: número y tipos.
4.9. Ciclo Celular.
V. PRESENTACIÓN DE CASO:
• ¿Por qué es tan importante que los cromosomas pasen de la
célula madre a las celulas hijas?
• Los cromosomas están formados por genes, los segmentos de
ADN que son las unidades de la herencia. Los genes controlan el
desarrollo de características tales como, el color del pelo, el tipo de
sangre, el color de la piel y el color de los ojos, etc. Generalmente,
se dice que los genes están “en” los cromosomas, están enlazados
en los cromosomas como cuerda de un cordel.
• Debido a que los genes son segmentos de ADN, es este el que
controla el desarrollo de las características y de las actividades
celulares. Los experimentos con bacterias que causan pulmonía,
proveyeron evidencia de que el ADN es el material de la herencia.
VI. EJERCICIOS DEL MATERIAL ADICIONAL:
• Selección del cuestionario de preguntas: 01, 02, 04, 05, 06, 07, 11,
14, 17, 19.
UNIDAD V
CLASE 7
BASES QUIMICAS DE LA HERENCIA
CICLO Y DIVISION CELULAR
Prof.: Segundo Calderón Pinillos
MACROMOLECULAS E INFORMACION GENÉTICA
• La unidad funcional de información genética es el gen.
• En todas las células, los genes están compuestos de ácido
desoxirribonucleico (ADN).
• Cada molécula de ADN está compuesta de dos cadenas
polinucleótidas que se asocian en una estructura de doble
hélice.
• Las dos cadenas de la hélice se mantienen unidas por enlaces
de hidrógeno entre pares de bases específicas.
• La adenina forma dos enlaces de hidrógeno con la timina y la
guanina forma tres enlaces hidrógeno con la citosina.
• Cuando una célula se divide, se sintetizan tres macromoléculas
portadoras de información, ADN, ARN y proteínas.
• Los procesos moleculares que ocurren durante este flujo de
información genética pueden dividirse en tres etapas:
replicación, transcripción y traducción.
• El ácido nucleico, ARN actúa como intermediario entre el ADN
y la proteína que se va a expresar.
ADN Y ARN
• Presentan algunas
diferencias
ARN TRANFERENCIA
FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
• Fue concebida por el “Dogma Central de la Biología
Molecular” y propuesta por F. Crick y luego fue
modificándose a medida que se descubireron las
enzimas transcriptasa inversa y ARN replicasa.
• El ARN se sintetiza a partir del ADN.
• Siguiendo la regla de complementaridad de bases. Existen
varios tipos de ácido RIBONUCLEICO que se clasifican en
función de la actividad biológica. Estos son:
a) ARN ribosómico
: ARNr
b) ARN mensajero
: ARNm
c) ARN de transferencia
: ARNt
CODIGO GENETICO
a)
ARN ribosómico (ARNr). Constituyen las subunidades de los
ribosomas. Su función es estructural.
b)
•
ARN mensajero (ARNm).
Su función es llevar la información del ADN hasta el citoplasma
para que sea traducida por los ribosomas en proteínas.
•
Contiene el mensaje constituido por los codones que son
secuencias de tres nucleótidos.
•
El mensaje
polipéptido.
•
Este diccionario de codones se denomina código genético.
•
Consta de 64 codones, de los cuales 61 codones reconocen los
20 aminoácidos diferentes y los tres restantes son codones de
final y determinan el final de la síntesis de una proteína.
indica la secuencia de aminoácidos de un
c)
ARN de transferencia (ARNt): Es
decodificadora en la síntesis de proteínas.
• Actúa estableciendo la conexión
ácidos nucleicos.
la
molécula
entre los aminoácidos y
• Cada ARNt es capaz de enlazarse con un aminoácido
específico y reconocer el codón de ARN mensajero apropiado
para ese aminoácido.
• El ARNt reconoce el codón específico porque tiene una
secuencia
de tres bases llamada anticodón, que es
complementaria al codón del ARNm.
• Tienen una estructura particular de “hoja de trebol”.
REPLICACIÓN DEL ADN
• Es la duplicación del ADN.
• Se lleva a caso durante el ciclo celular, previa a la división
celular.
• Es esencial para asegurar que las células hijas reciban el
mismo material genético que la madre.
• La replicación del ADN es semiconservativa, esto es, cada
doble hélice hija contiene una cadena de la molécula
progenitora y una cadena recién sintetizada.
• La replicación requiere de los siguientes pasos:
ADN
1.
La doble hélice se desenrolla, rompiéndose los puentes de
hidrógeno que se unen las bases complementarias.
2.
La ADN polimerasa agrega nuevos desoxirribonucleótidos a la
cadena en crecimiento de manera complementaria a las bases
expuestas de cada cadena parental.
SINTESIS DE PROTEÍNAS
• Cuando una célula necesita producir una proteína o enzima
necesaria para su funcionamiento un gen correspondiente
contiene las instrucciones específicas de que aminoácidos
deben incorporarse ordenadamente en la proteína.
• Para ello el gen lleva una secuencia de nucleótidos en la
molécula de ADN y se deberá copiar en una molécula
intermediaria de ARNm, quien llevará el mensaje, esto se
denomina transcripción.
• El transcrito (la copia de ARNm) se traducirá en los ribosomas
en una secuencia de aminoácidos originando una proteína.
1. TRANSCRIPCIÓN
•
Es la síntesis del ARN (mensajero, transferencia o ribosomal) a partir
de la información contenida en un gen de la molécula de ADN.
•
Comprende los siguientes pasos:
a)
Una enzima, la ARN polimerasa, reconoce el inicio del gen,
mediante una secuencia de bases nitrogenadas específicas.
b)
La porción de la molécula de ADN, que corresponde al gen que se va
a transcribir, se desenrolla y se separan sus dos cadenas.
c)
La ARN polimerasa recorre el gen sintetizando una cadena de ARN
en sentido 5’  3’ que es complementaria a una sola cadena del
ADN.
d)
Cuando la enzima reconoce el final del gen, por una secuencia de
bases específicas, la transcripción terminas y el ARN se separa.
2. TRADUCCIÓN
• Consiste en la síntesis de
la cadena polipeptídica (proteína)
especificada por el ARN mensajero.
• Es el proceso mediante el cual el mensaje de los codones del
ARNm se traduce en el lenguaje de una secuencia de
aminoácidos.
• Tiene lugar en los ribosomas del citoplasma y requiere energía
en forma de GTP.
INICIACION
•
Comprende tres etapas: iniciación, elongación y terminación.
a)
INICIACIÓN:
•
El ARNm unido al ribosoma exhibe el codón de inicio AUG, que
corresponde a metionina, el primer aminoácido de todas las
proteínas recién sintetizadas.
•
A este codón AUG, se le une el ARNt específico (portando
metionina) a través del anticodón UAC.
•
El apareamiento de bases del codón y anticodón en el ribosoma,
asegura que el aminoácido del mensaje, llegue al sitio de
síntesis y se ubique en el lugar que le corresponde en la proteína.
B) ELONGACIÓN:
• El ribosoma se mueve a lo largo del ARNm a medida que los
aminoácidos se van agregando.
• Los ARNt se separan de los aminoácidos y son removidos
paulatinamente del sitio de síntesis.
• Los aminoácidos son unidos a través de enlaces peptídicos por
acción de la
enzima peptidiltransferasa presente en los
ribosomas, formando al cadena polipeptídica.
C) TERMINACIÓN:
• Después de haber traducido todos los codones, el
ribosoma llega a uno de tres codones especiales llamados
codones de terminación o de final (UGA, UAA, UAG).
• Luego de liberar la cadena polipeptídica terminada
BASES CROMOSÓMICAS DE LA HERENCIA
1. CROMOSOMAS
• El principal portador de la información genética es el cromosoma.
• Mientras en los procariotas existe un cromosoma único y circular
superenrollado compuesto de ADN, en los eucariotas son
numerosos y están contenidos en el núcleo.
• Los cromosomas están formados por cromatina, el cual consiste
en fibras de ADN enrollados de proteínas.
• Durante la división celular, la cromatina del núcleo se condensa o
espiraliza formando los cromosomas.
• Cada cromosoma puede tener cientos o miles de genes.
• En un cromosoma eucariota, se distinguen las partes.
• Constricción primaria o centrómero: está unida a un complejo
proteico llamado cinetocoro y es el responsable de que se unan
en ellas las fibras del huso acromático (microtubulos).
• El centrómero viene a ser el timón de los cromosomas cuando
viajan a los polos en la división.
• LOS TELÓMEROS: son los extremos de los cromosomas y
evitan que se peguen entre sí. Además, existen evidencias que
indican su relación al envejecimiento celular.
• LAS CROMÁTIDAS: son
dos filamentos de cromatina
exactamente iguales (cromatidas hermanas) en su contenido de
ADN y se originan durante la replicación del ADN (etapa S de la
interfase).
• CONSTRICCIÓN SECUNDARIA: son estrechamientos
cromosómicos constantes en su posición y tamaño.
Asociado a esta región
se encuentra una porción
ensanchada llamada satélite.
• BRAZOS: se forman cuando trazamos un eje transversal a
la altura del centrómero, formándose porciones superiores
o inferiores, y se les denomina p = brazo corto y q= brazo
largo.
TIPOS DE CROMOSOMAS
1.
De acuerdo a la posición del centrómero:
a)
Metacéntrico: los brazos de las cromátides son iguales.
b)
Submetacéntrico: las cromátides tienen un brazo demasiado
corto que el otro.
c)
Telocéntrico: las cromátides
centrómero es terminal.
tienen un solo brazo y el
2. De acuerdo a su relación con la determinación del carácter:
a)
Cromosomas autosómicos o autosomas: Dterminan muchas
características pero no sond eterminantes del sexo.
b)
Cromosomas sexuales: determinan el sexo del individuo en
varias especies., pero no en todas. Por ejemplo en mamíferos las
hembras tienen dos cromosomas sexuales iguales llamados XX,
los machos tienen un cromosoma X y otro cromosoma llamado Y.
NÚMERO CROMOSÓMICO
•
Todo individuo eucariota de una especie determinada tiene
un número
característico de cromosomas.
•
En cada núcleo de las células de un organismo pueden haber dos juegos
cromosómicos (uno aportado por la madre y otro aportado por el padre).
•
Se representan las cargas cromosómicas como 2n y se denominan diploides.
Ejemplo, en humanos un ovocito contiene 23 cromosomas (un juego) y un
espermatozoide lleva otros 23 cromosomas. Cuando se forma el cigoto y luego
en las células d el individuo habrán n + n = 2n = 46.
•
A cada juego se le llama un número haploide y se representa por la letra n.
•
En las plantas hay muchas especies que pueden tener más de 2 juegos
cromosómicos y se denominan poliploides.
CARIOTIPO
• Es el conjunto de todos los cromosomas de un individuo según su
forma y tamaño.
• El estudio sistemático del cariotipo es de suma importancia para la
detección de anomalías.
• El cariotipo humano normal consta de 46 cromosomas agrupados
en 23 parejas, de las cuales una
pareja corresponde a los
cromosomas sexuales y las otras 22 parejas corresponden a los
autosomas.
CICLO CELULAR
• Son las etapas por
las que pasa una
célula durante su
vida.
• En una célula
eucariota se
distinguen dos
etapas, una
interfase y una
división celular
(mitosis o meiosis).
A) INTERFASE
•
Durante esta etapa, la célula aumenta de tamaño, duplica sus
estructuras y acumula reservas necesarias para la división.
Corresponde:
1.
Fase G1: se incrementa el volumen citoplasmático. Formación
de nuevas organelas y una intensa síntesis de proteínas.
2.
Fase S: ocurre la duplicación de ADN y de los centrosomas.
3.
Fase G2: incrementa la síntesis proteica y la acumulación de
materiales para la división celular. El ADN sintetizado empieza
a condensarse.
• Periodo Go (diferenciación celular): las células que se
encuentran en el periodo G1 son inducidas para adquirir
algunas modificaciones en su forma, tamaño y estructura
para el cumplimiento de funciones específicas. Es el caso
de las neuronas, miocitos, células del parénquima
vegetal, vasos leñosos, etc.
B) DIVISIÓN CELULAR
• El ser humano adulto está formado por 1024
células aproximadamente, todas derivadas
de
una sola: el huevo fecundado, debido a la
capacidad de la división celular.
• El proceso de división celular ocurre luego de la
interfase.
•
Comprende dos etapas:
1.
Cariocinesis: es la división de los componentes
nucleares en dos núcleos.
2.
Citocinesis: es la división del citoplasma en dos
células hijas.
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA
DE LA MOLINA
CENTRO DE ESTUDIOS PRE UNIVERSITARIOS
Curso: Biología
UNIDAD V: RESUMEN (repaso)
CLASE 7
Profesor: Blgo. Segundo T. Calderón Pinillos
VII. RESUMEN:
• Las pruebas de que el ADN es el material genético provinieron de
los estudios de Watson y Crack sobre la estructura del ADN,
confirmaron que la información genética se almacena en la
estructura del ADN y que ésta molécula sirve de molde para su
propia duplicación.
• La molécula de ADN está compuesta por dos cadenas de
polinucleótidos, que forman una estructura de doble hélice y son
antiparalelas entre sí, una cadena en dirección 5´→ 3´ y la otra en
sentido opuesto 3´→5´.
VII. RESUMEN:
•
Durante la replicación del ADN, las dos cadenas de la doble hélice se
desenrollan. Cada una sirve de molde para la formación de la cadena
complementaria. La replicación es semiconservativa, es decir, cada doble
hélice hija contiene una cadena de la molécula original y una cadena de la
recién originada.
•
En la síntesis de proteínas la formación parte del ADN, ésta información
se encuentra codificada en los genes que permiten especificar la secuencia
de aminoácidos de la proteína. Son dos etapas del proceso:
– La TRANSCRIPCIÓN, que implica la formación de una copia de la cadena de
ADN que contiene la información, en forma de una molécula de ARNm. La
molécula de ARNm contiene información que especifica la secuencia de
aminoácidos de las cadenas polipeptídicas.
– La TRADUCCIÓN, implica la conversión de la información codificada por el
ARNm en una secuencia de aminoácidos, para formar una cadena polipeptídica
o proteína. La información del ARNm contiene un codón con 3 bases.
VII. RESUMEN:
•
La traducción del código genético requiere de ARNt, ribosomas y enzimas
para formar la cadena de aminoácidos en la síntesis de proteínas en un
proceso de 3 etapas: INICIACIÓN, ELONGACIÓN, TERMINACIÓN.
•
Algunos codones sirven como señales de INICIO o TERMINACIÓN. La
señal de inicio es de codón AVG, que especifica al aminoácido
METIONINA. Tres codones distintos, UAA, UAG, UGA, son de señales de
finalización porque no especifican a ningún aminoácido.
•
Todos los seres vivos se forman de otro preexistente de su misma especie
recibiendo toda la información de los progenitores a través de los genes
localizados en el ADN. El ADN y proteínas histonas al enrollarse forman a
los cromosomas observables durante la etapa de la división celular (mitosis
y meiosis).
VII. RESUMEN:
•
Cada célula somática de un organismo diploide (2n) tiene un número
característico de cromosomas. Los dos cromosomas de cada par, llamados
cromosomas homólogos, son similares en longitud, forma, y genes que
codifican las mismas características, pero no siempre el mismo tipo de
alelo.
•
El ciclo celular es un conjunto de eventos de una larga secuencia de
procesos comprendiendo: interfase, división celular (mitosis o meiosis) y
citocinesis (división del citoplasma). Durante la interfase, ocurren muchas
actividades en fase G1, S y G2 y el ADN de una célula se duplica. Al final
de la interfase, la célula tiene dos juegos de cromosomas. La división
celular produce células nuevas para el crecimiento, para repara tejidos
gestados.