División de Ciencias Biológicas y de la Salud

Tronco Divisional

Procesos Celulares Fundamentales

‘’Estructura del material genético (ADN y ARN), replicación del material genético y contrl del ciclo celular.´´

Carlos Martínez Martínez

Profesor: Jorge Antonio Amézquita Londeros

10/10/2015

Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Xochimilco

Estructura del material genético (ADN y ARN), replicación del material genético y control del ciclo celular.

Ácido desoxirribonucleico (ADN)

Es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisión hereditaria. El ADN también lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación.

 Universidad Nacional del Nordeste •  • Fac. Ciencias Agrarias, Corrientes • República Argentina • ©1998-2013. http://www.biologia.edu.ar Dr. Jorge Raisman y Dra. Ana Maria Gonzalez. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015.

Estructura del ADN

Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas por un elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C).

Hib, J. & De Robertis, E. D. P. 1998. Fundamentos de biología celular y molecular. El Ateneo, 3.ª edición, 416 páginas. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015.

El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma anti paralela y con las bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles:

• Estructura primaria

• Estructura secundaria

• Estructura terciara

• Estructura cuaternaria

Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters (2002). Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015.

El código genético queda determinado por el orden de estas bases, y cada gen tiene una secuencia única de pares de bases. Los científicos utilizan estas secuencias para localizar la posición de los genes en los cromosomas y elaborar el mapa del genoma humano.

Estructura Primaria

Es una secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, y dado que el esqueleto es el mismo para todos, la diferencia de la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas.

De Robertis, E.D.P. 1998. Biología celular y molecular. El Ateneo, 617 páginas. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015

Estructura Secundaria

• Es una estructura en doble hélice• Permite explicar el almacenamiento de la información

genética y el mecanismo de duplicación del ADN.• Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el

más abundante y es el que tiene la estructura descrita por Watson y Crick.

De Robertis, E.D.P. 1998. Biología celular y molecular. El Ateneo, 617 páginas. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015

Estructura Terciaria

Se refiere a cómo se almacena el ADN en un espacio reducido, para formar los cromosomas. En procariotas el ADN se pliega como una súper-hélice,

generalmente en forma circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas.

En eucariotas, dado que la cantidad de ADN de cada cromosoma es muy grande, el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto

De Robertis, E.D.P. 1998. Biología celular y molecular. El Ateneo, 617 páginas. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015

Estructura Cuaternaria

El ADN se asocia a proteínas: histonas y no histonas para formar la proteína.Su estructura puede ser o no simétrica. El enrollamiento de los nucleosomas recibe el nombre de solenoide. Dichos solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando así los cromosomas.

De Robertis, E.D.P. 1998. Biología celular y molecular. El Ateneo, 617 páginas. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015

De izquierda a derecha, las estructuras de ADN-A, ADN-B y ADN-Z.

Ácido ribonucleico (ARN)

El ARN es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Es el único material genético de ciertos virus. El ARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genoma de algunos virus es de doble hebra. Está presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas formados por una pentosa, la Ribosa, y las bases nitrogenadas: Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo.

Dahm, R. (2005). «Friedrich Miescher and the discovery of DNA». Developmental Biology

Estructura del ARN

En los organismos celulares desempeña diversas funciones. Es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas. Se divide en estructura primaria, secundaria y terciaria.

Estructura primaria

Se refiere a la secuencia lineal de nucleótidos en la molécula de ARN. Los niveles estructurales secundario y terciario son consecuencia de la primaria.Además, la secuencia misma puede ser información funcional; ésta puede traducirse para sintetizar proteínas.

Estructura Secundaria

La estructura secundaria se refiere, entonces, a las relaciones de apareamiento de bases, es decir, pares de bases formados por secuencias complementarias más o menos distantes dentro de la misma hebra.

Elementos estructurales comunesHélice

(tallo, stack)Región con bases apareadas

Bucle(ciclo, loop)

Región incluida en una hélice en donde las bases no están apareadas

Bucle en horquilla(tallo y bucle, hairpin loop)

Estructura en donde regiones cercanas de bases complementarias se aparean, separadas por una región no apareada que permite que la secuencia se doble para formar una hélice.

Tabla recopilada en Quinones Olvera, N. Implicaciones evolutivas de la plasticidad del RNA. (tesis inédita) Universidad Nacional Autónoma de México. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015.

Estructura Terciaria

La estructura terciaria es el resultado de las interacciones en el espacio entre los átomos que conforman la molécula. Algunas interacciones de este tipo incluyen el apilamiento de bases y los apareamientos de bases distintos a los propuestos por Watson y Crick.

Fontana, W. (2002). «Modelling “evo-devo” with RNA». BioEssays : News and Reviews in Molecular, Cellular and Developmental Biology. Fecha de consulta: 10 de octubre del 2015

Replicación del material genético.

La replicación del ADN es el proceso por el cual se obtienen copias o réplicas idénticas de una molécula de ADN. La replicación es fundamental para la transferencia de la información genética de una generación a la siguiente y, por ende, es la base de la herencia.

En un principio, se propusieron tres hipótesis:• Semiconservativa: Cada hebra sirve de molde para que se

forme una hebra nueva, mediante la complentariedad de bases, quedando al final dos dobles hélices formadas por una hebra antigua (molde) y una nueva hebra (copia).

• Conservativa: Tras la duplicación quedarían las dos hebras antiguas juntas y, por otro lado, las dos hebras nuevas formando una doble hélice.

• Dispersiva: Según esta hipótesis, las hebras resultantes estarían formadas por fragmentos en doble hélice ADN antiguo y ADN recién sintetizado.

http://cienciaybiologia.com/transcripcion-del-arn/ Fecha de consulta: 10 de octubre del 2015.

Control de la célula (puntos de control)

El control interno del ciclo celular está a cargo de proteínas.-Las que permiten el progreso del ciclo: los complejos cdk-ciclina.-Las que las inhiben, dos pequeñas familias de proteínas: las CIP y las INK4.

Para el control del ciclo celular, existen cuatro puntos en los se controla a la célula. Estos son: un punto de restricción y tres puntos de control.

http://fournier.facmed.unam.mx/deptos/embrio/images/PDF/ciclo%20celular.pdf Fecha de consulta: 10 de Oct. Del 2015.

Punto de restricciónEl punto de restricción se encuentra casi al final de G1 se conoce así puesto que si la célula lo pasa se encuentra “comprometida” irreversiblemente a entrar al ciclo celular.

Este punto está principalmente controlado por el medio y depende de su capacidad de inducción, el que la célula se comprometa a completar el ciclo celular.

http://fournier.facmed.unam.mx/deptos/embrio/images/PDF/ciclo%20celular.pdf Fecha de consulta: 10 de Oct. Del 2015.

Puntos de control

Son pequeños retenes donde se revisan distintas características del medio y de la célula misma, la célula debe estar sana y el medio debe ser lo suficientemente bueno para que se continué el ciclo celular.

http://fournier.facmed.unam.mx/deptos/embrio/images/PDF/ciclo%20celular.pdf Fecha de consulta: 10 de Oct. Del 2015.

Primer punto de control

Se encuentra justo después del punto de restricción, aún en G1. En general se encarga de: • Revisar las condiciones del medio, buscando factores

externos que induzcan el progreso del ciclo celular.• Revisar que la célula haya crecido lo suficiente.• Que el material genético esté intacto.

http://fournier.facmed.unam.mx/deptos/embrio/images/PDF/ciclo%20celular.pdf Fecha de consulta: 10 de Oct. Del 2015.

Segundo punto de control.

El segundo punto de control se encuentra al final de G2. Se encarga de revisar:

• Que el material genético se haya duplicado completamente.• Que el material genético no tenga errores.• Que el medio extracelular sea adecuado.

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Tercer punto de control

Este último punto de control se encuentra en la fase M, entre la metafase y la anafase. Se encarga de revisar que todos los cromosomas se hayan unido al huso mitótico. Si detecta que uno de los cinetocoros no se encuentra unido, manda una señal negativa al sistema de control bloqueando la activación de proteínas implicadas en la separación de las cromátidas hermanas.

http://fournier.facmed.unam.mx/deptos/embrio/images/PDF/ciclo%20celular.pdf Fecha de consulta: 10 de Oct. Del 2015.

Fuentes:Universidad Nacional del Nordeste •  • Fac. Ciencias Agrarias, Corrientes • República Argentina • ©1998-2013. http://www.biologia.edu.ar Dr. Jorge Raisman y Dra. Ana Maria Gonzalez.Hib, J. & De Robertis, E. D. P. 1998. Fundamentos de biología celular y molecular. El Ateneo, 3.ª edición, 416 páginas.Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walters (2002). Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015.De Robertis, E.D.P. 1998. Biología celular y molecular. El Ateneo, 617 páginas. Fecha de consulta: 10 de Octubre del 2015Fontana, W. (2002). «Modelling “evo-devo” with RNA». BioEssays : News and Reviews in Molecular, Cellular and Developmental Biology. Fecha de consulta: 10 de octubre del 2015http://cienciaybiologia.com/transcripcion-del-arn/http://fournier.facmed.unam.mx/deptos/embrio/images/PDF/ciclo%20celular.pdfhttps://adnestructurayfunciones.wordpress.com/2008/08/15/adn/ https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_desoxirribonucleico#cite_note-Hib-34https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ribonucleico#Estructura