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EXAMENES FINALES Febrero 2023 1. Enumere los tipos de herencia no mendeliana y justifique porque no lo son. 2. Explique la replicación, diga que enzimas participan y diga las diferencias entre procariotas y eucariotas. 3. Explique el ciclo celular y haga un esquema. Describa los principales puntos de control y que enzimas participan en ellos. Cuál es la importancia de p53. 4. Describa el proceso de maduración de los diferentes ARN (m, r, t) y las diferencias entre eucariotas y procariotas. 5. Enumere las diferencias entre la heterocromatina facultativa y constitutiva. 6. Enumere y describa los diferentes grados de condensación de la cromatina (dar diámetros en nanómetros). Marzo 2023 1. Describa el proceso de mitosis 2. Describa el proceso de meiosis 3. Explique la transcripción, diga que enzimas participan y diga las diferencias entre procariotas y eucariotas. 4. Explique la traducción, diga que enzimas participan y diga las diferencias entre eucariotas y procariotas. 5. ¿Como se produce la regulación en el ADN? 6. Enumere las diferencias entre la heterocromatina y la eucromatina Abril 2023 1. Niveles de compactación de la cromatina. 2. Transcripción del procariotas y eucariotas. 3. Eucromatina y heterocromatina. 4. Operón triptófano. 5. Realizar un cuadro sinóptico nombrando y explicando las diferentes mutaciones cromosómicas numéricas Especial de Junio 1. Realice una descripción detallada de la cromatina y nombre los distintos niveles de compactación, indicando en que etapa del ciclo celular se observan. (Desarrollado anteriormente, definición de cromatina, tipos de cromatina -eu y hetero-, subdivisión de hetero y recién niveles de compactacion). 2. Enumere los tipos de herencia que no responden a las leyes de Mendel. Justifique su respuesta. 3. Transcripción: objetivo, lugar donde se realiza, enzimas que intervienen en dicho proceso, diferencia entre procariota y eucariota. Productos obtenidos. (Incluye punto sobre transcripción + maduración del ARN) 4. Realizar un cuadro sinóptico nombrando y explicando las diferentes mutaciones cromosómicas numéricas. 5. Explique el código genético. Enumere los tipos de herencia no mendeliana y justifique porque no lo son Modificaciones de las proporciones mendelianas Si bien se identifica un gen principal como el responsable de un carácter, no significa que este sea el único gen que lo afecte. Normalmente lo que sucede es que este carácter es el resultado de la interacción de varios genes y de la influencia que tiene el ambienten (entorno molecular que rodea la cromatina),que es capaz de producir modificaciones en la expresión de los genes pero sin que se produzcan cambios en la secuencia de nucleótidos. Existen algunos patrones de herencia que no siguen las leyes de Mendel, las cuales se conocen como variaciones de las leyes de Mendel o herencia no mendeliana, que corresponden a mecanismos alternativos a la transmisión de patrones hereditarios: • Dominancia incompleta: dos alelos pueden generar un fenotipo intermedio cuando se produce una mezcla de los genotipos. Por ejemplo, de la mezcla de una rosa roja y una rosa blanca puede generarse una rosa rosada. • Alelos múltiples: existen más de dos alelos para un determinado gen. Los alelos múltiples pueden también denominarse series alélicas, que la simbolizamos A > a1 > a2 > a3 > a. En esta serie existe un orden de dominancia entre alelos que está indicado con el símbolo >. Por ejemplo, como ocurre en los grupos sanguíneos. • Codominancia: dos alelos producen efectos distinguibles en el fenotipo. El fenotipo del heterocigoto no es intermedio entre los fenotipos de los homocigotos, sino que se expresan simultáneamente ambos fenotipos. Por ejemplo, la anemia falciforme, en la cual la pareja genética implicada afecta a la hemoglobina. • Pleiotropía: cuando un gen que puede afectar la expresión de otros genes. Por ejemplo, el gen de un defecto genético puede afectar el desarrollo del individuo. • Ligamiento al sexo: está asociada a los genes presentes en los cromosomas sexuales. Por ejemplo, el daltonismo. • Epistasis: los alelos de un gen enmascaran o suprimen la expresión de alelos de otro gen diferente. El gen que produce tal supresión se llama gen epistático, mientras que el suprimido se llama hipostático. Por ejemplo, el color del perro labrador. • Herencia poligénica: Caracteres determinados por dos o más genes, llamados factores múltiples, cuyos efectos individuales son equivalentes y pequeños y cuya expresión fenotípica final para cada carácter considerado es la suma de los efectos individuales. Por ejemplo: la estatura, color de piel, etc. • Genes letales: un alelo letal es aquel que causa la muerte en una etapa temprana del desarrollo (a menudo antes del nacimiento) por lo que algunos genotipos pueden no aparecer en la progenie. Por ejemplo, el alelo Dexter en el ganado es viable en combinación heterocigota, produciendo extremidades acortadas, pero en combinación homocigota produce la muerte. Explique el ciclo celular y haga un esquema. Describa los principales puntos de control y que enzimas participan en ellos. Cuál es la importancia de p53 Ciclo celular Secuencia ordenada de eventos de crecimiento y división. En general consta de un periodo de crecimiento y aumento de organelas (interfase) y un periodo de división celular (mitosis o meiosis). Fases de ciclo celular Interfase: fase más larga del ciclo. Es un periodo de crecimiento, desarrollo y preparación para la división. • G1: crecimiento celular (aumento de tamaño), síntesis de proteínas requeridas para la división celular. En esta etapa, la célula puede (dependiendo del tipo celular) entrar en una etapa de G0 (salir del ciclo celular), en la cual puede quedarse por tiempo prolongado e incluso volver a ingresar a G1. • S: fase de síntesis de ADN. Cada cromosoma se duplica, y de 1 cromátida tendremos como resultado 2 cromátidas. • G2: acontecimientos bioquímicos adicionales necesarios para la división celular. Fase de división o M: periodo de división activa. Incluye la mitosis (división nuclear) y la citocinesis (división citoplasmática). Puntos de control del ciclo celular • G1/S: al final de la fase G1. Controla si están todas las enzimas necesarias para la replicación del ADN. • G2/M: al final de la fase G2. Controla si el ADN no está dañado antes de entrar en la división. Si el ADN está dañado, la célula puede inhibir el ciclo intentando corregir el daño. • M: control en el medio de la división. Controla si los cromosomas están bien ensamblados en el huso mitótico, es decir, estén bien ubicados para poder dividirse en dos células hijas. El control está a cargo de proteínas, cuyas acciones podrían resumirse en series de activaciones e inhibiciones de otras proteínas, que son indispensables durante las fases del ciclo, que lo que hace es ayudar a que la maquinaria funcione y que lo haga correctamente. Aquellas proteínas que van a jugar un papel muy importante en el ciclo celular son las quinasas y las ciclinas, es decir, estas son las proteínas que se van a activar y desactivar para que toda la maquinaria del ciclo funcione correctamente. Las ciclinas son proteínas que controlan la actividad de sus proteinquinasas dependientes. Las quinasas dependientes de ciclinas (CdK), son enzimas que ayudan a desencadenar los procesos del ciclo celular. Estas se activan solo cuando se unen a las ciclinas para formar complejos. La concentración de ciclinas varia en forma cíclica, aumentando o disminuyendo durante el transcurso del ciclo celular. En cambio, las concentraciones de quinasas se mantienen durante todo el ciclo celular. p53 Actúa como “guardián del genoma”. En condiciones normales, p53 esta presente en niveles bajos en todas las células. Esta, se activa cuando la célula sufre daños en su ADN. El aumento en los nivelesde p53 suele ser proporcional al daño producido en el ADN. Bajos niveles de p53 debidos a poco daño en el ADN, inducen la detención del ciclo celular. La proteína p53 estimula directamente la expresión de un inhibidor de quinasa dependiente de ciclina (CdK). A través de su efecto negativo sobre varias CdK, inhibe las transiciones de G1-S y de G2-mitosis. Al detener el ciclo induce a la reparación del daño, evitando la replicación de ADN dañado. En cambio, altos niveles de p53, debido a un gran daño en el ADN, hacen que la célula entre en apoptosis. Enumere y describa los diferentes grados de condensación de la cromatina (dar diámetros en nanómetros) Primer nivel de compactación Recibe el nombre de nucleosoma, que le confiere un aspecto de cadenas de cuentas o collar de cuenta, representada por una fibra con un diámetro de 11 nm. La relación de compactación es de 7:1. Las histonas cumplen un papel primordial en el empaquetamiento en forma ordenada del ADN, en el núcleo. El octámero de histonas forma un núcleo proteico alrededor del cual la hélice de ADN de doble cadena da dos vueltas. Cada nucleosoma está separado del siguiente por una región de ADN espaciador de longitud variable de varios pares de nucleótidos. Los nucleosomas se repiten a intervalos de 200 pb. Segundo grado de compactación Recibe el nombre de solenoide con un diámetro de 30nm.La relación de compactación es de 42:1. Característico de los núcleos interfásicos. Los nucleosomas se empaquetan unos sobre otros formando fibras de un diámetro de 30nm. La histona H1 responsable del empaquetamiento, posee una zona globular central muy conservada evolutivamente, unida a los brazos amino y carboxilo terminales, menos conservados. Cada histona H1 se une por su región globular a un lugar único del nucleosoma y los brazos entran en contacto con las histonas del núcleo o con otras histonas de nucleosomas adyacentes. Tercer grado de compactación Recibe el nombre de bucles o lazos con un diámetro de 300nm. La relación de compactación es de 7.000:1. Característico de los cromosomas metafísicos. Los cromosomas tienen un esqueleto central desde donde se proyectan lazos de ADN. Cada lazo comienza y termina en el esqueleto, el que está formado principalmente por proteínas no histónicas (topoisomerasa II). En este modelo de lazos, parecen haber regiones especiales o secuencias llamadas regiones de unión al esqueleto o SAR, estas regiones del ADN no se transcriben. Cuarto grado de compactación El mayor grado de compactación de la cromatina lo encontramos en el cromosoma metafásico que tiene un diámetro de 1.400nm. Enumere las diferencias entre la heterocromatina y la eucromatina La eucromatina es un ADN ligeramente empaquetado que se caracteriza por una tinción poco intensa y secuencias de ADN que son transcripcionalmente activas o podrían volverse transcripcionalmente activas en algún momento durante el crecimiento. Su función es permitir que los genes se transcriban y ocurra variación dentro de los genes. La heterocromatina es un ADN compactado que se caracteriza por tinciones intensas y por presentar secuencias transicionalmente inactivas. Su función es mantener la integridad estructural del genoma y permitir la regulación de la expresión génica. EUCROMATINA HETEROCROMATINA Ligeramente condensada. Altamente condensada. Se ubica diseminada por el del núcleo. Se ubica diseminada por la periferia del núcleo. Se tiñe débilmente, debido al menor grado de empaquetamiento. Se tiñe fuertemente, debido al mayor grado de empaquetamiento. La cromatina mayoritaria, más abundante, durante la interfase, que constituye el 90% de toda la cromatina. Esta es la forma menos abundante durante la interfase, la que constituye el 10% de toda la cromatina. Transcripcionalmente activa, permite la expresión de los genes. Transcripcionalmente inactiva, no permite la expresión de los genes. Se replica antes que la heterocromatina. Se replica luego que la eucromatina. Contiene menos cantidad de ADN ligeramente comprimido con las proteínas histonas. Contiene más cantidad de ADN fuertemente comprimido con las proteínas histonas. Cuenta con secuencias únicas y moderadamente repetitivas. Cuenta con secuencias altamente repetitivas. Enumere las diferencias entre la heterocromatina facultativa y constitutiva HETEROCROMATINA CONSTITUTIVA HETEROCROMATINA FACULTATIVA Idéntica para todas las células del organismo y que carece de información genética. Diferente en los distintos tipos celulares y que contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan. Es un rasgo permanente de una posición concreta del cromosoma, es decir que siempre vamos a encontrarlas en la misma posición de los cromosomas. Esto quiere decir que es un carácter hereditario, que se puede identificar de generación en generación, dado que siempre está en la misma posición. Puede estar presente o no en una posición determinada del cromosoma. Esta supone un mecanismo de regulación de la expresión génica, por lo que su condición es reversible a eucromatina cuando el organismo lo requiera, es decir que tienen la facultad de modificar su condición a eucromatina. Aparece condensada en todos los tipos celulares. Solo se condensa en ciertos tipos celulares o en momentos especiales del desarrollo. Se puede encontrar en las primeras divisiones del ovulo fecundado. Se la puede encontrar en estadios avanzados de la embriogénesis. Presenta igual distribución en cromosomas homólogos. Presenta desigual distribución en cromosomas homólogos. Propiedades: condensación (formación de cromocentros), duplicación tardía (replica luego de la heterocromatina facultativa), inactividad génica (baja), distribución (telómeros y centrómeros) y asociación. Propiedades: condensación (depende del esto de diferenciación o del tipo de célula), duplicación tardía (replica luego de eucromatina y antes que la heterocromatina constitutiva) e inactividad génica (alta - corpúsculo de Barr). Secuencias altamente repetidas (ADN satélite). Secuencias moderadamente repetidas (LINE). Heterocromatina facultativa: uno de los cromosomas del par x es activo y permanece eucromático mientras que el otro es heterocromático inactivo transcripcionalmente por ello y durante la interfase forma la cromatina sexual o. Describa el proceso de mitosis MITOSIS La mitosis es un tipo de división celular en el cual una célula se divide para producir dos nuevas células que son genéticamente idénticas entre sí. Profase • Aparición de los cromosomas distinguibles, con una apariencia de doble filamento, formado cada uno de ellos por 2 cromátidas, unidas por el centrómero. • Comienza la desintegración de la membrana nuclear y desaparecen los nucléolos. • Se forma el huso mitótico. Este se origina en un par de centrosomas que migran a los lados opuestos de la célula. Dentro de cada centrosoma hay un orgánulo especial, el centriolo que también está compuesto por microtúbulos. Prometafase • Periodo corto durante el cual la membrana se rompe por completo. Los microtúbulos del huso, de los centríolos que ya llegaron a los polos celulares, entran en contacto con los cromosomas y se unen a ellos a través del cinetocoro. Metafase • Las fibras del huso se anclan a los cinetocoros de los cromosomas y los ordenan en el plano ecuatorial de la célula. Anafase • Comienza con la separación de las cromátidas hermanas, moviéndose una de cada par a cada polo de la célula. Después de la separación de las cromátidas, cada una se considera un cromosoma separado. • Primero se produce la despolimerización de los microtúbulos cinetocoricos (acortándose), produciendo el desplazamiento de las cromátides hacia los polos. A su vez, la elongación de los microtúbulospolares (alargamiento) permite que los polos de la célula se separen más, ayudando a que las cromátidas se separen y se aproximen hacia los polos opuestos. • Comienzo de la formación del anillo contráctil, que marcará el inicio de la división citoplasmática. Telofase • Los cromosomas alcanzan los polos del huso. • La membrana nuclear se forma nuevamente y los cromosomas se relajan. • Reaparecen los nucléolos, lo cual significa la regeneración efectiva del núcleo interfásico. • El complemento cromosómico de cada célula hija resultante es idéntico al de la célula original. • Al finalizar la telofase se separarán las células hijas gracias al anillo contráctil. CITOCINESIS O DIVISIÓN CITOPLASMÁTICA • Es la división del citoplasma. • En animales se expande la membrana y se contrae progresivamente, causada por un anillo contráctil, que produce la separación de las células hijas por estrangulación del citoplasma. • En vegetales se produce una acumulación de vesículas del aparato de Golgi, desde adentro de la célula hacia afuera. Se forma el fragmoplasto, por fusión de las vesículas que entran en contacto con las paredes laterales de la célula. Describa el proceso de meiosis MEIOSIS La meiosis es un tipo de división celular en el cual una célula a partir de sucesivas divisiones dar lugar a cuatro células hijas haploides distintas, lo que dará la variabilidad genética en los organismos. PROFASE I Estadio largo (puede durar días, meses o años) donde comienza a visualizarse la cromatina replicada como filamentos delgados. LEPTONEMA El núcleo aumenta de tamaño y los cromosomas se visualizan delgados, pese a ya haber duplicado su ADN y que poseen dos cromátidas cada uno. Desarrollo de engrosamientos a lo largo de los cromosomas denominados cromómeros. CIGONEMA Cromosomas homólogos visibles que comienzan a aparearse mediante el proceso de sinapsis. Cada par homólogo está formado por cuatro cromátidas (dos cromátidas de cada cromosoma) y se denomina bivalente o tétrada. Se replica una porción del ADN que ha quedado sin replicarse durante la fase S, denominado ADN ZIG (la célula lo utiliza para llevar a cabo del apareamiento de los cromosomas homólogos). Comienzan a formarse los complejos sinaptonémicos, entre los cromosomas homólogos. PAQUINEMA Se da la recombinación (“crossing over”). El nódulo de recombinación es el lugar donde se produce el entrecruzamiento. Los n bivalentes se vuelven visibles e individuales. Se sintetiza el ADN-p (función de reparación). DIPLONEMA Los centrómeros de los cromosomas apareados se separan y los dos homólogos todavía permanecen unidos a nivel de los quiasmas (estructuras que demuestran donde se produjo la recombinación). Se desintegra el complejo sinaptonémico. Esta etapa dura, en la mujer, desde el 7° mes de vida intrauterina hasta la pubertad. DIACINECIS Continúa la condensación cromosómica. Los quiasmas se mueven hacia los extremos de los cromosomas, quedando los homólogos apareados únicamente en las puntas. Disolución del nucleolo, membrana nuclear y formación del huso mitótico. El número de bivalentes es haploide. METAFASE I Cromosomas homólogos (n bivalentes) totalmente condensados se orientan en la placa ecuatorial. Un microtúbulo de un polo se une a un cromosoma de un par homólogo y un microtúbulo del otro polo se une al otro miembro del par. Al final de la etapa se produce la resolución de los quiasmas. ANAFASE I Se separan los cromosomas homólogos. Los cromosomas de un par homólogo (n cromosomas) son atraídos hacia los polos opuestos. A estos cromosomas se los conoce como DIADAS o UNIVALENTES (cromosomas de doble hebra que ya no están apareados, pero permanecen unidas y viajan juntas). Las cromátidas son mixtas. Los centrómeros permanecen intactos. Se produce una reducción cromosómica. TELOFASE I Los cromosomas haploides llegan a los polos del huso y el citoplasma se divide. El nucleolo y la membrana nuclear reaparecen. En el hombre, el resultado de la primera división es la formación de dos células iguales llamadas espermatocitos 2. En la mujer, se forman dos células de distinto tamaño: un ovulo y un cuerpo polar. INTERFASE Puede producirse o no. No hay duplicación del material Las cromátidas hermanas ya no son genéticamente idénticas debido al fenómeno de entrecruzamiento. Se produce la CITOCINESIS. La membrana nuclear se forma nuevamente alrededor de los cromosomas agrupados en cada polo, el huso se desarma y los cromosomas se relajan. PROFASE II Los cromosomas se condensan otra vez. El uso se vuelve a formar y la envoltura nuclear se rompe nuevamente. METAFASE II Los n cromosomas individuales se alinean sobre el plano ecuatorial. ANAFASE II Los centrómeros se dividen y los cinetocoros de las cromátidas hermanas se separan. Las cromátidas son atraídas hacia polos opuestos. Ahora cada cromátida es un cromosoma distinto. TELOFASE II Las cromatidas alcanzan los polos del huso. Se forma una envoltura nuclear alrededor de los cromosomas y el citoplasma se divide. Los cromosomas se relajan y ya no son visibles. Explique la replicación, diga que enzimas participan y diga las diferencias entre procariotas y eucariotas La replicación el proceso mediante el cual se duplica la molécula de ADN. En este proceso, hay un origen de replicación en el cual la cadena doble de ADN comienza a desenrollarse formando cadenas simples que sirven de molde para sintetizar la cadena nueva. Dichas cadenas simples serán estabilizadas mediante proteínas para que no vuelvan a unirse. El desenrollamiento de la doble hélice produce una burbuja de replicación. El punto de desenrollamiento, que es donde las dos cadenas de nucleótidos se separan de la doble hélice de ADN, se denomina horquilla de replicación. Si hay dos horquillas de replicación, una en cada extremo de la burbuja de replicación, las horquillas proceden hacia afuera en ambas direcciones en un proceso denominado replicación bidireccional, que consiste en el desenrollamiento y la replicación simultáneas del ADN hasta que las dos horquillas se reúnan. Si hay una sola horquilla de replicación (algunas procariotas) proseguirá alrededor de todo el circulo para obtener dos moléculas de ADN circulares completas, cada una compuesta por una cadena de nucleótidos vieja y una nueva. Durante todo el proceso intervendrán diferentes proteínas y enzimas. REPLICACIÓN EN PROCARIOTA REPLICACIÓN EN EUCARIOTA Molde de ADN circular Molde de ADN lineal Unidireccional-Bidireccional Bidireccional Un replicón o unidad de replicación Muchos replicones o unidades de replicación Tienen 5 ADN polimerasas. La ADN polimerasa III es la responsable de la replicación propiamente dicha. La ADN polimerasa I es quien elimina los cebadores y rellena los huecos dejados por estos. Y las ADN polimerasas II, IV y V tienen funciones de reparación. Tienen al menos 9 ADN polimerasas. De las cuales α, δ y ε son imprescindibles para la replicación nuclear. Mientras que β y ζ tienen funciones de reparación. Tiene un origen de replicación (OriC) que no necesita acreditación. Tiene varios orígenes de replicación, los cuales deben ser acreditados para poder replicar. En la burbuja inicial la helicasa (DnaB) separa las cadenas de ADN y SSB colaboran para que las cadenas no se vuelvan a unir. En la burbuja inicial la helicasa separa las cadenas de ADN y RPA colabora para que las cadenas no se vuelvan a unir. Ambas cadenas (conductora y retrasada) van a ser replicadas por dos copias de la ADN polimerasa III unidas por un par de subunidades τ, formando un complejo dimerico. No hay dos copias completas de la ADN polimerasa III. Cada cadena (conductora y retrasada) va a ser replicada por un ADN polimerasa δ, las cuales no se encuentran unidas formando un complejo dimerico, sino que se mantienen separadas durante la replicación.La ADN polimerasa III se mantiene unida a la cadena de ADN gracias a la subunidad β que actúa a modo de abrazadera. La ADN polimerasa δ se mantiene unida a la cadena de ADN gracias a PCNA que actúa a modo de abrazadera. La síntesis del cebador es llevada a cabo por la primasa. La síntesis del cebador es compleja. En primera instancia la primasa sintetiza un cebador de ARN que luego pasa a la ADN polimerasa α quien extiende el mismo. Luego ya puede ser utilizado. Eliminación del cebador de los fragmentos de Okazaki. En primera instancia la ADN polimerasa I elimina los cebadores mediante su actividad exonucleasa 5’-3’, esto va a dejar huecos en la cadena, los cuales son rellenados por la actividad polimerasa 5’-3’ de la ADN polimerasa I. Finalmente, la ligasa va a unir los fragmentos. Eliminación del cebador de los fragmentos de Okazaki. La eliminación de los cebadores va a estar a cargo de RNAsa H y FEN1. Una vez eliminados, finalmente la ligasa va a unir los fragmentos. Posee secuencias terminadoras que actúan como sitios de reconocimiento para proteínas de unión, denominadas Tus. Las cuales hacen finalizar la replicación. No poseen secuencias terminadoras. La replicación finaliza cuando la horquilla se encuentra con otra burbuja de replicación o cuando alcanzan el extremo del cromosoma. Explique la transcripción, diga que enzimas participan y diga las diferencias entre procariotas y eucariotas Se define cómo la síntesis de ARN a partir de un molde de ADN. Durante la transcripción, se utiliza sólo una de las hebras de ADN, por lo que recibe el nombre de hélice codificadora, codogénica o cadena molde mientras que la otra hélice se denomina hélice estabilizadora. La copia resultante, denominada transcripto primario o pre ARN, es de una sola hebra. Las enzimas involucradas en la transcripción del ADN se denominan ARN polimerasa, quien sintetiza siempre en el sentido 5’-3’. En la iniciación, la enzima ARN polimerasa se une a una secuencia específica en la cadena de ADN, conocida como promotor o región promotora (secuencias cortas de ADN), que indica el comienzo de un gen. Al unirse la ARN polimerasa al promotor, desenrolla el ADN en esta región para permitir la transcripción, formándose una burbuja u horquilla de transcripción. En la elongación la ARN polimerasa lee las bases medida que viaja por la cadena molde y añade las bases complementarias al ARN que se va formando. Una vez que la ARN polimerasa llega a una secuencia de terminación en el gen, finaliza el proceso de copiar la secuencia de ADN. Durante la terminación, la cadena de ADN y la ARN polimerasa se separan y se libera el pre-ARN recién formado. TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTA TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTA Se produce en el citoplasma. Se produce en el núcleo. La ARN polimerasa es una única enzima que media toda la síntesis del ARN bacteriano. Esta está compuesta por subunidades: 2 α, β, β’ y ω. Intervienen 3 tipos de ARN polimerasas. La ARN polimerasa I transcribe los genes que codifican ARNr. La ARN polimerasa II transcribe los genes que codifican ARNhn (precursor de ARNm) y la ARN polimerasa III transcribe los genes que codifican ARNt y ARN5s. La ARN polimerasa reconoce dentro de los promotores las secuencias consenso a -10 (caja TATAAT) y a -35 la secuencia consenso -35. Cada ARN polimerasa reconoce un tipo diferente de secuencia promotora. Para iniciar la transcripción, la ARN polimerasa debe unirse con un factor σ que reconoce el promotor al interactuar con la secuencia consenso -35. Para luego posicionarse en el sitio de iniciación de la transcripción y desenrollar el ADN. Para iniciar la transcripción la ARN polimerasa requieren de la intervención de una serie de fatores generales de la transcripción que se ensamblan al promotor. Estas van a variar en base a si es ARN polimerasa I, II y III. En la elongación, los nucleótidos de ARN complementarios de la cadena molde se agregan al extremo 3’ de la molécula de ARN creciente. Una vez que la polimerasa transcribió y avanza, se vuelve a enrollar la cadena. En la elongación, los nucleótidos de ARN complementarios de la cadena molde se agregan al extremo 3’ de la molécula de ARN creciente. La terminación se produce por la formación de una horquilla rica en G-C seguida de una cadena de uracilos o por la intervención de una proteína denominada ρ. Cada ARN polimerasa va a terminar la transcripción de diferente modo. En la ARN polimerasa I involucra una proteína de unión a una secuencia que bloquea a la polimerasa. En la ARN polimerasa II interviene la enzima Rat1. En la ARN polimerasa III se cree que interviene una horquilla de terminación rica en G-C seguida de una cadena de uracilos, pero algunos autores la niegan. Describa el proceso de maduración de los diferentes ARN (m, r, t) y las diferencias entre eucariotas y procariotas Los ARN que se sintetizan no lo hace en su forma definitiva, sino que el producto transcripto constituye un ARN que tras una etapa de procesamiento o maduración da lugar al ARN maduro. El producto del molde de ADN se conoce como transcripto primario. En las bacterias los transcritos iniciales de ARNm son funcionales y pueden ser traducidos de inmediato. Los ARNt y ARNr bacterianos son transcriptos como pre ARN que se vuelven funcionales sólo después de una serie de cortes y modificaciones químicas. En eucariotas El procesamiento de ARNr, ARNt y ARNm se realizará mediante corte y empalme. Procariotas Eucariotas Tiene lugar en el citoplasma. Tiene lugar en el núcleo. Los ARNm son policistrónicos (llevan varios genes). Los ARNm son monocistrónicos. No poseen intrones. Poseen intrones. Los transcriptos iniciales de ARNm son funcionales y pueden ser traducidos de inmediato. Los pre-ARNm o ARNhn sufren muchas modificaciones para madurar a ARNm. Entre ellas está la adición de la caperuza en el extremo 5’, la poliadenilacion del extremo 3’ y el corte y empalme para la eliminación de intrones. Los ARNm son de vida corta, duran unos minutos. Los ARNm tienen longevidad variable y duran horas o días. Los ARNr precursores incluyen información para el ARNr (ARN 16S, ARNr 23S y el ARN 5S) y ARNt. Los ARNr precursores incluyen información para cuatro tipos de ARNr: 28S, 5,8 S, 5 S y 18 S. El ARNt maduro puede provenir de un precursor ARNr o de un precursor ARNt. El ARNt maduro provenir de un precursor ARNt. Explique la traducción, diga que enzimas participan y diga las diferencias entre eucariotas y procariotas La traducción tiene lugar en los ribosomas en el citoplasma de la célula, donde se lee el ARN y se traduce en la formación de cadenas de aminoácidos que generan la proteína sintetizada. Para asegurar que se leen los tripletes adecuados, el ribosoma se une al ARNm en un sitio preciso, denominado codón iniciador, el cual lo sitúa automáticamente en el lugar adecuado para la lectura de todo el mensaje. Una vez que el ribosoma se une a este codón, éste se moviliza a lo largo en bloques de tres nucleótidos. La lectura se realiza en sentido 5’ → 3’. Es la actividad más compleja que tienen lugar en la célula. Consta de tres etapas: iniciación, elongación y terminación. En la iniciación, el ribosoma se ensambla con el ARNm que se leerá y el primer ARNt. Este conjunto, conocido como complejo de iniciación, se necesita para que comience la traducción. Luego de formarse este complejo, se les une la subunidad grande del ribosoma. Al unirse se definen tres posiciones E, P y A, donde P queda definida por la unión del primer ARNt al codon iniciador. La elongación es la etapa donde la cadena de aminoácidos se extiende. En la elongación, el ARNm se lee un codón a la vez, y el ARNt correspondiente se une al codón. La cadena de aminoácidos existente (polipéptido) se une al aminoácido del ARNt gracias a la peptidiltransferasa.Hecho esto, el ARNm volverá a desplazarse un codón sobre el ribosoma, lo que expone un nuevo codón para que se lea. Esto se repetirá hasta finalizar. El ARNt iniciador de la posición P, pasa a la posición E para luego liberarse. De esta manera el ARNt que se encontraba en la posición A pasa a la posición P dejando este lugar bacante para que ingrese otro ARNt a la posición A. Esto se repetirá hasta terminar la traducción. La terminación es la etapa donde la cadena polipeptídica completa es liberada. Comienza cuando un codón de terminación entra al ribosoma, lo que dispara una serie de eventos que separa la cadena polipeptídica de su ARNt y le permite ser liberado. Cabe aclarar que, en cada momento de la traducción, van a estar presentes diferentes factores para que pueda darse dicho proceso. TRADUCCIÓN EN PROCARIOTA TRADUCCIÓN EN EUCARIOTA AUG codifica un tipo modificado de metionina, la N- formilmetionina. AUG codifica una metionina no formilada. La transcripción y traducción ocurren en simultaneo en el citoplasma. La envoltura nuclear separa la transcripción y la traducción. La transcripción ocurre en el núcleo y la traducción en el citoplasma. El reconocimiento del lugar de iniciación se debe a la secuencia Shine-Dalgarno y una secuencia complementaria en el ARNr 16S, permitiendo que la subunidad pequeña se una al ARNm y el ribosoma se posicione en el codón de iniciación. El ARNm se une a la subunidad pequeña en el extremo 5’ y avanza en dirección 3’ hasta localizar el codón de iniciación que forma parte de la secuencia consenso Kozak. La síntesis de proteínas cesa rápidamente después que se detiene la transcripción. La síntesis de proteínas puede continuar mucho después que la transcripción ha finalizado. La subunidad grande del ribosoma tiene 2 ARNr. La subunidad grande contiene 3 ARNr. Participan 3 factores de iniciación. Participan muchos factores de iniciación. La elongación y la terminación son semejantes en bacterias y células eucariontes, si bien se emplean diferentes factores de elongación y de terminación. Operón triptófano OPERÓN TRIPTÓFANO Es un operón que codifica para los componentes necesarios para producción de triptófano. Cuando los niveles de triptófano son bajos, la ARN polimerasa se une al promotor y transcribe los genes estructurales en un único ARNm que se traduce a las enzimas que sintetizan triptófano. A cierta distancia del Operón triptófano se encuentra un gen regulador trpR que codifica un represor que no puede unirse solo al ADN. Este represor tiene dos sitios de unión, uno al ADN en el sitio operador y otro al triptófano (el activador). El triptófano se une al represor lo que provoca un cambio de conformación en este que lo torna capaz de unirse al ADN (lo vuelve activo) en el sitio operador que esta superpuesto con el promotor. La proteína represora sólo puede unirse al ADN del operador, cuando se ha unido a su vez a dos moléculas del aa triptófano, sin triptófano, la proteína es incapaz de unirse al operador. Cuando el operador esta ocupado por el represor del triptófano, se bloquea el acceso de la ARN polimerasa al promotor, de modo que se impide la expresión de las enzimas productoras de triptófano. Por ello es que cuando hay triptófano en el medio y éste penetra en la célula, la transcripción de Operón triptófano se inhibe ya que las enzimas ya no se necesitan y su producción se detiene. Puesto que el triptófano participa en la represión se lo denomina correpresor. A este modo de regulación se le denomina control negativo, ya que la forma activa de la proteína de unión a ADN, desactiva los genes y a las proteínas reguladoras que actúan de ese modo, se las denomina represores transcripcionales o proteínas represoras génicas. OPERON LAC El Operón es la unidad básica de control de la transcripción en las bacterias. Este está constituido por tres genes estructurales necesarios para el metabolismo de la lactosa y un sitio regulador adyacente formado por el promotor y el operador. En dirección al extremo 5’ con respecto al promotor hay un gen regulador lacI responsable de la producción de un represor, que tiene dos sitios de unión, uno para el ADN y otro para la lactosa. Es así que, si la lactosa se encuentra en cantidades mínimas, el represor se une al sitio operador y la unión de la ARN polimerasa se bloquea y evita la transcripción de los genes estructurales. Sin embargo, en presencia de lactosa elevada, la lactosa entra en las células combinándose con el represor y altera las propiedades de unión de éste, de manera que ya no puede unirse con el sitio operador. De este modo la unión de la ARN polimerasa no esta bloqueada y esto permite la transcripción del Operón lac produciendo las 3 enzimas. Puesto que la transcripción de los genes estructurales se produce cuando el represor NO se une a la región operadora, se dice que la regulación se encuentra bajo control negativo. REPRESIÓN POR CATABOLITO La glucosa es metabolizada de forma preferencial en presencia de lactosa y otros azucares. Cuando hay glucosa disponible, los genes que participan en el metabolismo de otros azucares se reprimen, fenómeno que se denomina represión por catabolito. La proteína activadora bacteriana CAP, ejerce un control positivo uniéndose al sitio de unión CAP, lo que facilita que la ARN polimerasa se una al promotor, activa la transcripción de los genes que capacitan a E. coli, para usar fuentes alternativas de carbono cuando la glucosa, su fuente preferida, no es accesible. Una alta concentración de glucosa dentro de la célula. La ARN polimerasa tiene una baja afinidad por el promotor lac y ocurre una baja transcripción del Operón lac. Una baja concentración de glucosa, aumenta la unión de ARN polimerasa al promotor e incrementa la transcripción de los genes lac en alrededor de 50 veces. Realizar un mapa conceptual nombrando y explicando las diferentes mutaciones cromosómicas numéricas ABERRACIONES CROMOSÓMICAS NUMÉRICAS Son alteraciones en el número de cromosomas. Se deben a errores durante la formación de los gametos por meiosis o de las primeras divisiones del cigoto. Aneuploidía Alteración en el número de cromosomas en algunas células o en todas las células del cuerpo, pudiendo haber cromosomas por exceso o por defecto. La aneuploidía supone un desequilibrio cromosómico. Nulisomía (2n – 2) Falta un par de cromosomas homólogos. Monosomía (2n – 1) Falta un cromosoma. Monosomías para cualquier autosoma, mueren en el útero. Síndrome de Turner, monosomía para el cromosoma sexual X (44A + X). Son mujeres estériles, de estatura baja y tienen un repliegue membranoso entre cuello y hombro. Su inteligencia es casi normal. Trisomía (2n + 1) Presencia de tres cromosomas en lugar del par habitual de cromosomas. Trisomías de los cromosomas sexuales en humanos • Síndrome de Klinefelter, combinación XXY (1 de cada 1000 nacimientos de varones). Son varones, altos, desgarbados, con cierto retraso mental y estériles. Trisomías de los cromosomas somáticos en humanos • Síndrome de Down, es la trisomía más común viable en humanos, que puede aparecer también como resultado de una translocación. Los individuos con síndrome de Down tienen retraso mental, cara ancha y achatada, estatura baja, manos cortas, lengua grande y arrugada. Tetrasomía (2n + 2) El individuo lleva uno de los cromosomas del complemento normal, repetido cuatro veces. Euploidia Alteración numérica que afecta al número completo de juegos cromosómicos de una especie. Haploidía (n) Indica la condición en la que un solo conjunto de cromosomas está presente en la célula Por ejemplo: gametas Diploidía (2n) Indica la condición en la que cuenta con 2 conjuntos de cromosomas presentes en la célula Por ejemplo: celula somatica Triploidía (2n + n) Indica la condición en la que cuenta con 3 conjuntosde cromosomas presentes en la célula. Por ejemplo: Síndrome triploide, los fetos afectados por esta anomalía cromosómica, no completa su desarrollo embrionario, produciéndose un aborto espontáneo, y los pocos que llegan a nacer fallecen prematuramente. Tetraploidia (2n + 2n) Indica la condición en la que cuenta con 4 conjuntos de cromosomas presentes en la célula. ABERRACIONES CROMOSÓMICAS ESTRUCTURALES Son alteraciones en la estructura de los cromosomas. Corresponde a una reordenación lineal de los genes sobre los cromosomas. Se deben a errores durante la formación de los gametos por meiosis o de las primeras divisiones del cigoto. Duplicación Se produce una copia extra de alguna región cromosómica. • Tándem, las regiones duplicadas pueden estar situadas una al lado de la otra. ABCDEDEFGH • Tándem invertida, la zona duplicada puede estar al lado de la otra de posición normal, pero de manera invertida. ABCDEEDFGH • Desplazada, el segmento duplicado está en otra parte del cromosoma, o incluso en otro cromosoma. ABCDEFGDEH Deleción Un cromosoma se rompe en uno o más sitios y se pierde una parte del mismo. La deleción puede ocurrir cerca de un extremo (deleciones terminales) o en la parte interna del cromosoma (deleciones intersticiales). Los cromosomas con deleción nunca revierten a la condición normal. Las deleciones en regiones cromosómicas específicas en el hombre, producen síndromes clínicos. Un ejemplo es el síndrome de “cri du chat” (niños con maullido de gato, microcefalias y cara de luna). Inversión Sucede cuando en un cromosoma se producen dos rupturas y la región entre ellas gira 180°, antes de que se produzca la reunión de los extremos. Las inversiones pueden clasificarse en: 1. Simples: cuando en un cromosoma determinado, sólo hay un segmento invertido. Según su relación con el centrómero pueden ser: • Paracéntricas: cuando el segmento invertido no incluye el centrómero. • Pericéntricas: cuando el centrómero está incluido en un segmento invertido. 2. Complejas: cuando se invierten simultáneamente varios segmentos de un mismo cromosoma. Translocación Un segmento se intercambia con un segmento de un cromosoma no homólogo o simplemente se transfiere a otro lugar del mismo cromosoma. Translocaciones recíprocas, es un intercambio de segmentos de un cromosoma con otro de un cromosoma no homólogo, de modo que se producen simultáneamente dos cromosomas portadores de una translocación. Translocaciones no recíprocas, el material genético se mueve de un cromosoma a otro sin que exista intercambio. EXPLIQUE EL CÓDIGO GENÉTICO CODIGO GENÉTICO Es un lenguaje que se utilizaba para codificar aminoácidos. 1. Tres bases codifican un aminoácido: la combinación de 3 bases da lugar a la formación de 64 tripletes, donde 61 responden a los aminoácidos y tres no codifican ningún aa: UAA, UAG y UGA son interpretados como codones de terminación. Los codones que codifican un mismo aa son semejantes. Los aa similares tienen codones similares. 2. El Código es degenerado: cada aminoácido está codificado por más de un triplete. 3. El Código es no superpuesto: cada base es parte de un sólo triplete que codifica un aa a lo largo del ARNm. De otra manera un nucleótido podría formar parte de más de un triplete y los aa no podrían aparecer juntos en la secuencia polipéptídica. 4. El Código se lee sin puntuación: el ribosoma lee el mensaje de triplete en triplete, sin espacios vacíos entre ellos o nucleótidos que actúen como espaciadores. 5. El código es universal: porque un determinado codon, corresponde a un mismo aa en todos los organismos. Sin embargo, actualmente se sabe que es casi universal, debido a que hay algunas excepciones. La mayor de estas excepciones son los codones de terminación y se encuentran en los genes de las mitocondrias. CONCEPTOS GENÉTICA Ciencia que estudia como los caracteres se heredan de generación en generación. El principal objeto de estudio de la genética son los genes. GEN Porción de ADN que codifica para una o mas proteínas. El gen es una unidad capaz de mutar, es unidad de recombinación y de función. TEORÍA CROMOSÓMICA DE LA HERENCIA Los genes se encuentran en los cromosomas, y el lugar particular que ocupa un gen en el mismo se denomina locus. ADN Tipo de ácido nucleico portador de información genética que puede estar acompañado o no de proteínas. Es una sucesión de 4 bases (A, C, T y G). Es la molécula implicada en la transmisión de caracteres de generación en generación. CROMOSOMA Molécula de ADN única. El cromosoma es la cromatina condensada (ADN + proteínas histónicas + proteínas no histónicas). Representa el material hereditario organizado con complejidades que van desde moléculas desnudas de ácidos nucleicos hasta asociaciones complejas de proteínas histónicas y no histónicas. Su función es conservar, transmitir y expresar la información genética que contiene. EPIGENETICA Tipo de herencia generada por cambios reversibles del ADN que incluyen la expresión o no de ciertos genes, dependiendo de condiciones exteriores. La información epigenética modula la expresión de los genes sin alterar la secuencia de ADN. La herencia epigenética permite la transmisión de información no radicada en el ADN, a través de la división celular (mitosis o meiosis). Tipos de información epigenética • Metilación de la citocina del ADN: modificación del ADN mediante la cual un grupo metilo es transferido a una citocina, por un ADN-5 metiltransferasa; la metilacion es importante en la regulación de la expresión del gen. • Impronta genómica: son genes que pueden modificar su funcionamiento sin necesidad de un cambio en la secuencia del ADN. Es un mecanismo de regulación genética mediante el cual existe un comportamiento distinto de cada alelo de un gen, en función de su origen parental. Un gen imprintado se manifiesta de una manera cuando su origen es paterno y de otra manera cuando proviene del gameto materno. Algunos genes expresan exclusiva o predominantemente solo un alelo, es decir, uno de sus alelos no se transcribe. Somos hemicigoticos para esos genes, como ocurre con los genes del cromosoma X en el varón que están en una sola copia. Es una expresión diferente, se dice que estos genes que no se expresan, están marcados o imprintados. El marcaje ocurre antes de la fertilización, tiene lugar durante la producción de las células germinales masculinas o femeninas, de modo que después de la concepción, los genes no se expresan cuando el alelo esta marcado. Estos genes marcados o no, serán heredados de la madre o del padre. La impronta puede borrarse, ya que un mismo gen en unas generaciones pude ser heredado del padre y en otras de la madre. • Modificación de las histonas: estas pueden ser modificadas químicamente por diferentes enzimas tanto en los extremos N- o C- terminales como en los dominios internos. Estas alteraciones post- transduccionales tales como acetilaciones, metilaciones, fosforilaciones entre otras, conforman el código de histonas. Estos cambios alteran el patrón de expresión de los genes, los activan o silencian. ÁCIDOS NUCLEICOS Macromoléculas, formadas por C, H, O, N, P. Polímeros formados por la repetición de monómeros (nucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster). ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico) representan a las dos clases de ácidos nucleicos. Son macromoléculas de suma importancia biológica presentes en todos los organismos vivos. NUCLEÓTIDO Primero, se forma un nucleósido (azúcar con la base nitrogenada). Luego el nucleósido se une a un ácido fosfórico y origina el nucleótido. Cada nucleótido tiene un azúcar pentosa unida a un grupo fosfato y a una base nitrogenada. PRIMERA LEY DE MENDEL - “Principio de la uniformidad” Cuando se cruzan dos individuosde razas puras (homocigotas) para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación (F1) son iguales, presentan el mismo fenotipo. Al carácter correspondiente se lo llama dominante y recesivo al que queda enmascarado. SEGUNDA LEY DE MENDEL – “Principio de la segregación de alelos” Los dos miembros de un par de alelos se segregan en proporciones 1 : 1. La mitad de los gametos lleva un alelo y la otra mitad el otro alelo. Los caracteres recesivos enmascarados en la F1 heterocigota de un cruzamiento entre 2 líneas puras homocigotas, reaparecen en la F2 con una proporción especifica (1 de c/u) debido a que los miembros de una pareja alélica se separan (segregan) uno de otro, sin sufrir modificación alguna cuando un individuo heterocigoto forma las células germinales o gametas. TERCERA LEY DE MENDEL – “Principio de la segregación independiente” Durante la formación de los gametos, la segregación de alelos de un gen es independiente de la segregación de los alelos en el otro gen. En el dihíbrido los alelos del gen A se segregan separados de los del gen B, luego se unen para dar todas las combinaciones de gametas posibles. TIPOS DE CÉLULAS DE ACUERDO A SU CAPACIDAD PROLIFERATIVA Células con extrema especialización estructural (indivisibles o permanentes): son aquellas que abandonan el ciclo celular y no pueden dividirse mitóticamente, por lo tanto, permanecen en G0 hasta que se mueren, es decir que pierden su capacidad proliferativa. Ej: neuronas, células del musculo esquelético y cardíaco. Células inducibles (quiescentes o estables): muestran un índice de replicación bajo, necesitan ser influenciadas por señales para que lleven a cabo el ciclo celular (cómo señales extracelulares). Es decir, serán estimuladas para regresar a la fase G1. Por ejemplo: células hepáticas por eliminación de una parte del hígado o los linfocitos si se los estimula con el antígeno adecuado. Células activas (lábiles): aquellas que normalmente poseen actividad mitótica. En la mayor parte de estos tejidos, la proliferación celular proviene de una población de células madre que poseen una capacidad ilimitada de proliferación. Ej: Por ejemplo: células epiteliales, tracto digestivo, genito-urinario. Control de la transcripción Control negativo Una proteína reguladora actúa como represora al unirse al ADN e inhibir la transcripción. Operón negativo inducible La transcripción y la traducción del gen regulador produce un represor activo, que rápidamente se une al operador. Dado que el sitio operador se superpone con el promotor, la unión de esta proteína al operador bloquea físicamente la unión de la ARN polimerasa al promotor y evita la transcripción. Este tipo de sistema inducible ya que la transcripción normalmente esta apagada (inhibida) y debe encenderse (inducirse). La transcripción se “enciende” cuando una molécula pequeña, un inductor, se une al represor. Las proteínas reguladoras tienen dos sitios de unión: uno de unión al ADN y otro que se une al inductor. Esta unión altera la forma del represor y evita que este se una al ADN. Cuando el inductor esta ausente, el represor se une al operador, los genes estructurales no se transcriben y las enzimas ya no se sintetizan. Por lo tanto, un operador con control negativo inducible regula la síntesis de las enzimas en forma económica, solo se sintetizan cuando sus sustratos están disponibles. Operón negativo reprimible La transcripción ocurre normalmente y debe apagarse o reprimirse. La proteína en este caso también es un represor, pero se sintetiza en una forma inactiva que no puede por sí misma unirse al operador. Dado que no hay represor unido al operador la ARN polimerasa se une al promotor rápidamente y ocurre la transcripción del gen estructural. Para apagarla transcripción debe ocurrir algo que active el represor. Una pequeña molécula llamada correpresor se une al represor y lo vuelve capaz de unirse al operador. Los operones reprimibles también son económicos: las enzimas solo se sintetizan cuando es necesario. C O N T R O L D E L A T R A N S C R IP C IÓ N Control positivo Una proteína reguladora, que actúa como activadora, se une al ADN (en un sitio distinto del operador) y estimula la transcripción. Operón positivo inducible La transcripción normalmente estaría apagada porque la proteína reguladora (un activador) se produciría de forma inactiva. La transcripción ocurriría cuando un inductor se uniera a la proteína reguladora transformara al regulador en activo. Operón positivo reprimible La transcripción ocurriría normalmente y debería ser reprimida. La transcripción se vería inhibida cuando una sustancia se uniera al activador y lo volviera incapaz de unirse al ADN, de modo que la transcripción ya no fuese estimulada. Control negativo Una proteína reguladora actúa como represora al unirse al ADN e inhibir la transcripción. Operón negativo inducible La transcripción y la traducción del gen regulador produce un represor activo, que rápidamente se une al operador. Dado que el sitio operador se superpone con el promotor, la unión de esta proteína al operador bloquea físicamente la unión de la ARN polimerasa al promotor y evita la transcripción. Este tipo de sistema inducible ya que la transcripción normalmente esta apagada (inhibida) y debe encenderse (inducirse). La transcripción se “enciende” cuando una molécula pequeña, un inductor, se une al represor. Las proteínas reguladoras tienen dos sitios de unión: uno de unión al ADN y otro que se une al inductor. Esta unión altera la forma del represor y evita que este se una al ADN. Cuando el inductor esta ausente, el represor se une al operador, los genes estructurales no se transcriben y las enzimas ya no se sintetizan. Por lo tanto, un operador con control negativo inducible regula la síntesis de las enzimas en forma económica, solo se sintetizan cuando sus sustratos están disponibles. Operón negativo reprimible La transcripción ocurre normalmente y debe apagarse o reprimirse. La proteína en este caso también es un represor, pero se sintetiza en una forma inactiva que no puede por sí misma unirse al operador. Dado que no hay represor unido al operador la ARN polimerasa se une al promotor rápidamente y ocurre la transcripción del gen estructural. Para apagarla transcripción debe ocurrir algo que active el represor. Una pequeña molécula llamada correpresor se une al represor y lo vuelve capaz de unirse al operador. Los operones reprimibles también son económicos: las enzimas solo se sintetizan cuando es necesario. C O N T R O L D E L A T R A N S C R IP C IÓ N Control positivo Una proteína reguladora, que actúa como activadora, se une al ADN (en un sitio distinto del operador) y estimula la transcripción. Operón positivo inducible La transcripción normalmente estaría apagada porque la proteína reguladora (un activador) se produciría de forma inactiva. La transcripción ocurriría cuando un inductor se uniera a la proteína reguladora transformara al regulador en activo. Operón positivo reprimible La transcripción ocurriría normalmente y debería ser reprimida. La transcripción se vería inhibida cuando una sustancia se uniera al activador y lo volviera incapaz de unirse al ADN, de modo que la transcripción ya no fuese estimulada. OPERON Se define entonces al operón, como al grupo de genes que regula y se expresa como una unidad. La región reguladora junto a los genes estructurales, forman el operón. El operón y el gen regulador adyacente funcionan en conjunto para proporcionar una respuesta rápida la presencia o ausencia de un nutriente. REPLICACIÓN EN TELÓMEROS Las enzimas que sintetizan ADN son incapaces de replicar los últimos nucleótidos presentes al final de cada nueva cadena de ADNsintetizada. En consecuencia, un cromosoma se acortará cada vez que se sintetice su ADN y este acortamiento progresivo finalmente afectará los genes presentes en el cromosoma. Los extremos de los cromosomas lineales (los telómeros) puede extenderse gracias a la acción de la telomerasa, una enzima compuesta por proteína y ARN. Ahora bien, una compleja serie de señales celulares es la que determinara si el ADN telomérico debe o no ser elongado por la telomerasa. El sustrato que reconoce la telomerasa es un ADN monocatenario cuyo extremo 3’ presenta una secuencia complementaria al molde contenido en la enzima. El extremo 3’ del ADN se coloca sobre el centro activo y se alinea con la secuencia molde de la subunidad ARN. Los nucleótidos se van añadiendo uno a uno hasta copiar todo el molde. La cadena 3’-5’ recupera su longitud por acción de la ADN polimerasa α, que utiliza como molde el ADN 5’-3’ recién sintetizada y agrega los nucleótidos complementarios para formar el nuevo fragmento de Okazaki a partir del extremo 3’ del ARN de un cebador previamente fabricado por una ADN primasa. Finalmente, el cebador es removido y la ADN ligasa une el antiguo extremo 5’ de la cadena con el extremo 3’ del segmento recién formado. La eliminación del cebador vuelve a dejar un espacio en el extremo 5’ del cromosoma, pero no es importante porque el extremo del cromosoma se extiende con cada replicación gracias a la acción de la telomerasa. No se pierde información genética y el cromosoma no se acorta. La telomerasa esta presente en los organismos unicelulares y en las células germínales, en las primeras células embrionarias y en algunas células somáticas proliferativas (medula ósea, o células que recubren el intestino) y todas ellas deben dividirse en forma continua. La mayoría de las células somáticas tienen una actividad escasa o nula de telomerasa y los cromosomas presentes en estas células se acortan en forma progresiva con cada división celular. Estas células pueden dividirse una cantidad limitada de veces, cuando los telómeros se acortan más allá de un punto crítico, el cromosoma se torna inestable, tiende a sufrir reordenamientos y se degrada. Estos sucesos conducen a la muerte de la célula. En cambio, las células malignas, mantienen la actividad de la telomerasa y se inmortalizan, lo que esta haciendo centrar la atención en las terapias antitumorales en el control de la expresión de la telomerasa en células cancerosas.
