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INTRODUCCIÓN A LA GENÉTICA MOLECULAR

Flores azules

La genética molecular estudia cómo la información genética codificada en el ADN se transfiere y se expresa dentro de la célula. Esta información fluye mediante dos grandes procesos:

  • Replicación del ADN: ocurre en la fase S del ciclo celular, permitiendo la transmisión de la información genética durante la mitosis (de célula a célula) y la reproducción (de individuo a individuo).

  • Expresión génica:

  1. Transcripción (síntesis de ARN mensajero, ARNm)

  2. Traducción (síntesis de proteínas a partir del ARNm).

Cielos azules

El Dogma Central de la Biología Molecular

Francis Crick (1970) propuso que la información genética fluye de:

  • ADN → ARN → Proteína

Este dogma se amplió con descubrimientos posteriores:

  • Transcripción inversa: virus como el VIH usan la enzima transcriptasa inversa para copiar su ARN en ADN.

  • Replicación de ARN: llevada a cabo por enzimas replicasas en virus de ARN.

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Flujo de Información Genética en Células Eucariotas

  • Replicación y transcripción: ocurren en el núcleo.

  • Traducción: tiene lugar en los ribosomas del citoplasma.

Cada etapa depende de enzimas específicas que aseguran precisión y control.

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Aporte de Rosalind Franklin

  • Obtuvo imágenes del ADN mediante difracción de rayos X, lo que permitió deducir su estructura helicoidal. Su trabajo fue crucial para que Watson y Crick propusieran la doble hélice.

Proceso mediante el cual se forman dos copias idénticas de la molécula original de ADN.

Enzimas implicadas:

  • ADN polimerasas (ADN pol): catalizan la unión de nucleótidos y también actúan como exonucleasas.

  • ARN polimerasa (ARN pol): sintetiza fragmentos cortos de ARN (cebadores).

  • Topoisomerasas / girasas: reducen la torsión del ADN.

  • Ligasas: sellan los espacios entre fragmentos de ADN.

En Procariotas:

  • La horquilla de replicación se forma desde un origen único.

  • Helicasas: separan las cadenas.

  • Proteínas SSB: estabilizan las cadenas abiertas.

Problemas resueltos:

  • La ADN pol no puede iniciar síntesis sin un cebador.

  • Solo sintetiza en dirección 5’ → 3’.

Cadena conductora:

  • ARN pol sintetiza el cebador.

  • ADN pol III extiende la cadena.

  • ADN pol I reemplaza el cebador por ADN.

  • Ligasa une los fragmentos.

Cadena retardada:

  • Primasa sintetiza varios cebadores.

  • ADN pol III forma los fragmentos de Okazaki.

  • ADN pol I reemplaza los cebadores.

  • Ligasa une los fragmentos.

Aporte de Francis Crick y James Watson

Propusieron el modelo de replicación semiconservativa: cada cadena original sirve de molde para una nueva.

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Replicación del ADN

Estructura del ADN floral

Transcripción

Proceso por el cual se sintetiza ARN a partir de ADN, produciendo una cadena complementaria.

Enzima principal: ARN polimerasa

Cataliza:

  • Separación de las cadenas de ADN.

  • Unión de ribonucleótidos en sentido 5’ → 3’ (sin cebador).

En Procariotas:

  1. Inicio:

    • ARN pol reconoce promotores (posiciones –35 y –10) mediante la subunidad sigma.

    • Se posiciona en el nucleótido +1 e inicia la transcripción.

  2. Elongación:

    • La ARN pol avanza añadiendo ribonucleótidos.

    • Se forma una burbuja transcripcional donde el ARN está temporalmente unido al ADN.

  3. Terminación:

    • Estructuras tipo horquilla (bucles) causan el cese de la transcripción.

En Eucariotas:

  1. Inicio:

    • Promotores ubicados cerca de la caja TATA (posición –25).

    • Factores de transcripción (TFs) permiten que la ARN pol II se una al ADN.

  2. Elongación:

    • ARN pol II recorre la cadena molde 3’ → 5’.

    • Se sintetiza ARN en dirección 5’ → 3’, usando uracilo (U) en lugar de timina (T).

  3. Terminación:

    • El ARN resultante es un transcrito primario que sufrirá modificaciones post-transcripcionales (capuchón, cola poli-A, corte y empalme).

Traducción

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Proceso mediante el cual se sintetiza una proteína a partir del ARNm.

Requisitos:

  • ARNm maduro

  • Ribosomas completos

  • ARNt cargados con aminoácidos

Código Genético:

  • Combinaciones de 3 nucleótidos (tripletes) llamados codones codifican 20 aminoácidos.

  • Es universal y degenerado (varios codones por aminoácido).

  • Codones especiales:

    • AUG: inicio (metionina)

    • UAA, UGA, UAG: terminación

Fases del proceso:

  1. Activación de aminoácidos:

    • Enzimas aminoacil-ARNt sintetasas cargan aminoácidos en ARNt específicos según el anticodón.

  2. Iniciación:

    • El ARNt con metionina (anticodón UAC) se une al codón de inicio AUG.

    • La subunidad mayor del ribosoma se une para formar el complejo de iniciación.

  3. Elongación:

    • Dos sitios activos:

      • Sitio P: contiene el ARNt con el péptido.

      • Sitio A: entra el nuevo ARNt.

    • Se forma un enlace peptídico entre aminoácidos.

    • El ribosoma se desplaza codón por codón.

  4. Terminación:

    • Al llegar a un codón de parada, se liberan:

      • La proteína

      • El ARNm

      • Las subunidades ribosómicas

Repasemos lo aprendido

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Presione aquí para repasar lo aprendido...... 

Animación de ADN a ARN a proteína

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