4º unid 2 informacion xenetica
-
Upload
david-casado-bravo -
Category
Education
-
view
954 -
download
5
Transcript of 4º unid 2 informacion xenetica
4º ESO - TEMA 2
A INFORMACIÓN XENÉTICA
INTRODUCIÒN
Por que os seres vivos son como son?
Son capaces de almacenar a súa información e transmitila
Como se transmite a información?
Xenes•Son polímeros formados por 4 letras químicas, os nucleótidos
•Conectados por un tipo especial de escritura química non exenta de erros as mutacións (necesarias para a evolución)
Quen é o soporte do material xenético? O ADN ou as proteínas
A principios do S.XX sabíamos:-Os xenes están nos cromosomas-Os cromosomas están formados por:
- - ADN- -Proteínas
Griffith e Avery na 1ª metade do S. XX probaron que o ADN é o soporte da
información xenética
Cal codifica a información xenética?
Experimento Griffith (1928)
Os restos das bacterias virulentas mortas transforman as cepas vivas non virulentas. Existía un “principio transformante”
Experiencia Avery (1944)Avery e col., en 1944, amosan que a molécula responsable
da transformación bacteriana era o AND.
Para isto someteron as mostras a:•Temperaturas que desnaturalizaban as proteínas seguían morrendo os ratos
•(as proteínas non eran o principio transformante)
•Encimas destructoras do ADN sobrevivían os ratos
•(o ADN era o principio transformante de Griffith)
Se abría agora un novo reto descifrar o enigma desta molécula que debía estar na súa estrutura tridimensional
Descubrimento da estrutura tridimensional do ADN
- Rosalind Fraklin e M. Wilkins: mediante radiografías de difracción de raios X Molécula con forma hélice
-Chargaff: principio da complementariedade das bases nitroxenadas:
A = T
C = GIsto suxería unha complementariedade: A sempre se unía a T, e C a G
Estrutura tridimensional do ADN1953 Watson e Crick a partir dos estudios anteriores:
Propuxeron o modelo:•Dobre hélice: 2 cadeas enroladas en espiral
• Pentosas e fosfato esqueleto interno
• Bases N. interior
•Antiparalelas: cadeas paralelas pero en sentidos opostos•Complementarias: apareamento selectivo por pontes de hidróxeno das bases A-T e C-G suxería un posible mecanismo para a replicación do material xenético
Estrutura ADN:Modelo dobre
hélice de Watson e Crick
Son polímeros formados pola repetición de unidades (monómeros) chamadas nucleótidos formados a súa vez por 3 moléculas distintas:
- Azucre (Pentosa: 5 carbonos)
- Ácido fosfórico
- 4 posibles bases nitroxenadas:- Adenina (A) - Guanina (G)- Citosina (C)- Timina (T)
Os ácidos nucleicos
Tipos ácidos nucleicos
Pentosa Bases N Cadea Función
ADN Desoxirribosa A, T, C e G Dobre Almacenar e transmitir a información
xenética
ARN Ribosa A, U, C e G Simple Expresión da información
contida no ADN mediante a síntese
de proteínas
Hershey y Chase
ARN
Replicación ADN
1º Apertura da molécula de ADN
2º Apareamento selectivo das bases nitroxenadas completando as febras
C – G
A – T
Así cada febra funciona como un molde formando 2 cadeas fillas que levan a metade da molécula inicial Replicación semiconservativa
A estrutura do ADN explica as súas funcións
•Capacidade conter información: pola linguaxe codificada na secuencia de pares de nucleótidos•Capacidade de replicación: a complementariedade das dúas cadeas explica a posibilidade de poder crear dúas cadeas exactamente iguais durante a reproducción•Capacidade de mutación: os erros na súa duplicación que posibilita os cambios evolutivos
Cada 3 nucleótidos codifica un…
Formado por
Concepto de xenes
xeneUnidade de información hereditaria
Nucleótidos
Proteínas
Aminoácido
ADNFormado por fragmentos de Específico de cada ser vivo
Formados por:
Fosfato Azucre (Pentosa)
Base nitroxenada
4 tipos (A, T, C e G)
combinados forman o
código xenético
Hai 20 tipos
forman
Realizan a maioría de funcións biolóxicas a través
de reaccións químicas
Variabilidade segundo o ADN específico de
cada organismo
Función:
- Fabricar
- Almacenar a información hereditaria
Mutantes
O conxunto dun
organismo recibe o nome de xenoma
Copias inexactas
base evolución
Composición dos xenes
Un xene é un pequeno fragmento de ADN que contén a información necesaria para que se exprese un
determinado carácter nun individuo
(por exemplo a cor de ollos).
.
Dado que hai máis xenes que
cromosomas, o xene ten que ser un anaco
de cromosoma
Estrututa do xenoma
PROCARIOTAS• 1 CROMOSOMA CIRCULAR
•As veces PLÁSMIDOS
Moléculas ADN circulares que se replican de forma independente
EUCARIOTAS
• ADN da cromatina nuclear
•ADN cloroplastos e mitocondrias (similar ao ADN bacteriano)
Conxunto de xenes dun organismo
Localización dos xenes
Os xenes localízanse en:Cromatina: substancia difusa visibles ao microscopio óptico no
núcleo das células que non están en división (interfase).
Cromosomas: filamentos nos que se condensa a cromatina durante a división celular
Cromatina e cromosomas son a mesma substancia pero con distinto grado de empaquetamento
Niveles empaquetamento ADN
Cromatina no Núcleo celular
CROMATINA
CROMOSOMA
MUTACIÓNS: FONTE DE NOVA VARIACIÓN XENÉTICA
Mutante Bithorax de Drosophila
Especimen nativo de Drosophila
MUTACIÓNS: TIPOS
NATURAL OU ESPONTÁNEA: por erros na replicación do ADN
Producen cambios fenotípicos aleatorios , e como erros que son a maioría das veces son prexudiciais
INDUCIDAS: por AXENTES MUTAXÉNICOS•Radiacións ionizantes: Raios X•Radiacións non ionizantes: Raios UV•Substancias químicas: alcatrán do tabaco
Tipos de mutacións:•Segundo efecto sobre o individuo:
• Prexudiciais
• Neutras
• Beneficiosas
•Segundo o tipo de células:•Mutacións xerminais gametos non se manifiestan, herdables
•Mutacións somáticas CÉLULAS NON REPRODUCTORAS orixinan cancros, non herdables
•Segundo a extensión:• Xénicas
• Xenómicas
• Cromosómicas
Mutacións xénicas
Mutacións cromosómicas- Deleción: Se pierde un fragmento de cromosoma, por lo que se pierde información.
- Duplicación: Se duplica un fragmento de cromosoma. No hay pérdida de información.
- Adición: Se incorpora al cromosoma un grupo de nucleótidos, con lo que tampoco hay pérdida de información.
- Translocación: Un fragmento de un cromosoma se une a otro cromosoma diferente con lo que puede darse el caso de tampoco se vea afectada la información. Algunos casos de síndrome de Down son translocaciones en vez de aneuploidías.
- Inversión: Se da cuando un fragmento de un cromosoma invierte su sentido, con lo cual no podrá ser leído en el orden correcto, aunque si en el inverso.
Mutacións xenómicas
EXPRESIÓN DA INFORMACIÓN XENÉTICADogma central da bioloxía molecular:
do xenotipo ó fenotipo
VIRUS ARN
EXPRESIÓN DA INFORMACIÓN XENÉTICA
1-No núcleo celular atópase o ADN coa información para a síntese da proteína
2- A partir do ADN fabrícase unha hebra de ARN mensaxeiro (ARNm)
3 – O ARNm leva a información para a síntese de proteínas fora do núcleo
4-Nos ribosomas do citoplasma prodúcese a síntese de proteínas a partir do molde do ARNm e o ARN de transferencia (ARNt) que selecciona un aminoácido para cada 3 nucleótidos específicos
1
2
4
3
Expresión da informaciónCada grupo de 3 aminoácidos, chamado codón codifica para un aminoácido determinado. Os aminoácidos son as unidades das proteínas
Expresión da informaciónExisten 64 posibles combinacións das 4 bases nitroxenadas tomadas de tres en tres. 64 posibles combinacións codifican para :-20 aminoácidos dos que a Metionina é o aminoácido de iniciación de todas as proteínas no ribosoma-3 tripletes "sen sentido" o de terminación.
(En principio, un RNA formado por 30 nucleótidos (secuencia de 30 bases nitroxenadas) tendrá información para construir una proteína de 9 aminoácidos:
9 aminoácidos x 3 bases = 27 bases + 3 de terminación = 30 bases
Ao existir máis combinacións (64) que aminoácidos (20), a algúns aminoácidos lles
corresponden varias combinacións
CÓDIGO XENÉTICO
1ª BASE 2ª BASE 3ª BASE
U C A G
U UUU Phe UUC Phe UUA Leu UUG Leu
UCU Ser UCC Ser UCA Ser UCG Ser
UAU Tyr UAC Tyr UAA - - - UAG - - -
UGU Cys UGC Cys UGA - - - UGG Trp
U C A G
C CUU Leu CUC Leu CUA Leu CUG Leu
CCU Pro CCC Pro CCA Pro CCG Pro
CAU His CAC His CAA Gln CAG Gln
CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg
U C A G
A AUU Ile AUC Ile AUA Ile AUG Met
ACU Thr ACC Thr ACA Thr ACG Thr
AAU Asn AAC Asn AAA Lys AAG Lys
AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg
U C A G
G GUU Val GUC Val GUA Val GUG Val
GCU Ala GCC Ala GCA Ala GCG Ala
GAU Asp GAC Asp GAA Glu GAG Glu
GGU Gly GGC Gly GGA Gly GGG Gly
U C A G
É o conxunto de instrucións que serven para fabricar as proteínas a partir da orde ou secuencia dos nucleótidos que constitúen o ADN.
Segundo este código cada secuencia de 3 nucleótidos (chamada codón) codifica para un aminoácido. Como hai máis combinacións (64) que aminoácidos algúns aminoácidos son codificados por máis dun
codón
Cambios na síntese de proteínas por cambios epixenéticos no enrollamento de distintas porcións de
ADN
BIOTECNOLOXÍA
•ANTIGÜEDADE
Utilización dos seres vivos, ou parte deles, co fin de obter productos de interese para as persoas
-Uso de fermentos: pan , alcois
-Gandaría e agricultura
•ACTUÁLMENTE
-Manipulación ADN
APLICACIÓNS
•Farmacia: produción substancias terapéuticas: insulina
•Alimentación: mellora de colleitas, nutricionais
•Biorremediación (Metais pesados, mareas negras…)
•Produción enerxética (Metano, bioalcohol…)
Enxeñaría xenética•Rama da biotecnoloxía manipulación do ADN con fins
prácticos
Transxénicos:-Produción de fármacos por microorganismos
-Alimentos transxénicos
Aplicacións
Clonación:-Reprodutiva
-Terapéutica
Terapia xénica:-In vivo
-Ex vivo
Uso de Células naiferramenta
Tecnoloxía ADN recombinante
ADN RECOMBINANTE: ADN bacteriano combinado con ADN
externo• FERRAMENTAS USADAS : •- Encimas de corte ou restricción: cortan o ADN en lugares específicos. Exemplo: tras a secuencia de nucleótidos A-T-A-A-A-C
•- Vector: introduce fragmentos de ADN en outras células. Ex: plásmidos bacterianos (MOLÉCULA CIRCULAR DE ADN A MAIORES DO adn BACTERIANO), virus..•- Encimas de pegado ou ADN ligasas: unen fragmentos ADN
A BIOTECNOLOXÍA
•- Por que bacterias?• - Fácil manexo e en pouco espacio (tanques de cultivo)• - Rápida multiplicación
•- Usos:• - Medicina: produción de hormonas (insulina, hormona
crecemento…), interferón (tratamento enfermidades víricas), vacinas….
• - Industria alimentaria• - Industria deterxentes• …..
Produción por bacterias de proteínas doutras especies
TRANSXÉNICOS
•- Usos:
•- bacterias degradadoras hidrocarburos
•- Bacterias productoras plásticos biodegradables
•- Plantas resistentes a insectos ou condicións climáticas adversas
POSIBILIDADES MELLORA XENÉTICA
-Selección artificial a partir de xenes da especie. Existe un número limitados de xenes. Os novos xenes aparecen por mutacións (proceso lento e limitado)
-Transxénicos: introducción de xenes doutras especies. Podemos engadir a unha especie características doutra
Transxénicos- Vantaxes:
- Produccións agrícolas máis estables
resistentes a pragas resistentes a condicións climáticas adversas evitar a fame
- Producción de alimentos máis completos (pataca rica en vitamina C…)
- Problemas:
- - Ecolóxicos introducción dunha nova especie nun ecosistema
- - Éticos?
- - Medo ao descoñecido
- - Monopolios industriais das empresas produtoras de sementes
CLONS
CLON DE CÉLULAS ORGANISMOS CLÓNICOS
GRUPO DE CÉLULAS OU ORGANISMOS XENETICAMENTE IDÉNTICOS
CÉLULAS QUE SE ORIXINAN POR MITOSE
REPRODUCIÓN ASEXUAL
CÉLULA TOTIPOTENTE:
CAPAZ DE ORIXINAR
CALQUEIRA TIPO CELULAR
CÉLULA DIFERENCIADA
EXPRESAN SÓ A INFORMACIÓN DUNHA PARTE DOS SEUS
XENES
A DIREFENCIACIÓN PODE SER REVERSIBLE :PLANTAS
Moitas das células das plantas son totipotentes
Outras poden recuperar a totipotencialidade por cultivo no laboratorio
A DIREFENCIACIÓN PODE SER REVERSIBLE :ANIMAIS:
- Existen células totipotentes en:
Embrións
Cordón umbilical
Tecidos como o graxo
Poden obterse CÉLULAS NAI INDUCIDAS a partir de células diferenciadas
CLONACIÓN
•Importancia• fabricar novos tecidos e órganos coa mesma informaciónxenética evita rexeitamento
• producir copias idénticas de organismos de interés CLONACIÓN
Célula naiCélula non diferenciada
Susceptible de converterse en calquer tipo celular
Clón: organismo con ADN idéntico ao proxenitor. Ex: Ovella Dolly
•Tipos:• Embrionarias
•Cordón umbilical
• Adultas
• Inducidas a partir de células da pel por medio de virus que introducen ADN
Sen problemas éticos
Problemas tecnolóxicos
CLONACIÓN
PLANTAS
CLONACIÓN
ANIMAIS
CLONACIÓN OVELLA Dolly
1990
Clonación
Aplicacións clonaciónPlantas: obter copias idénticas de exemplares de interés
Animais: Obter copias idénticas de exemplares de interés
Obter modelos para investigar enfermidades
Humanos: Clonación terapeútica:
obtención de células totipotentes
Produción tecidos
Autotransplantes sen rexeitamentos
•2 técnicas:
• IN VIVO:•Indroducción de ADN recombinante mediante:
• EX VIVO:•Introducción do virus nun cultivo celular in vitro (laboratorio) e posterior reinxección das células no paciente
Terapia xénicaCura de enfermidades hereditarias mediante a inclusión de xenes que corrixan a deficiencia
Virus risco de respostas inmunolóxicas ou cancro
Liposomas: ADN dentro dunha membrana lipídica
TERAPIA XÉNICA
TERAPIA XÉNICA
PROXECTO XENOMA HUMANO
1. Identificar xenes e lugar en cromosoma
2. Secuenciación xenes orde nucleótidos
3. Determinar a función de cada xen
Resultados
• 25000 xenes Non relación cantidade ADN – complexidade•2900 millóns pares bases (nucleótidos)•Compartimos xenes con bacterias e virus (Orixe común da vida)•99´99% datos comúns nos humanos o concepto raza non pòsúe base xenética•1 xene = mais dunha proteína (en contra do que se pensaba)•2% xenoma codifica para proteínas•98% xenoma restante:
• Regulación ADN• Secuencias repetidas• ADN lixo (sen función)
O xenoma humanoConxunto de toda a información xenética
O tamaño non ten relación coa complexidade dun organismo:
-Humano: 23.000 xenes
-Ameba: 670.000 xenes
ADN non codificante
Elimínase no ARNm
(98%)(2%)Exóns: Porción dos xenes que codifica para
unha proteína Funcións estructurais,
regulación de xenes…
Intróns: Porción dun xen que non se emprega para sintetizar proteínas
Xenes de ARN:
Se transcriben en ARN1 xen pode codificar máis dunha proteína:
Humano:
23.000 xenes- 100.000 proteínas
ADN LIXO
O xenoma humano