CLASE9Herenc2019

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•Genes y evolución. Regulación genética y 
evolución.. Interruptores genético. Evolución 
de los interruptores . 
PseudogenesVariabilidad hereditaria. 
Mutaciones génicas. Tasas de mutación. 
Carácter de la mutación. Mutaciones 
silenciosas.
Revisión e introducción de conceptos biológicos-
genéticos en el marco del pensamiento evolutivo
Herencia
es la transmisión de rasgos de los padres a la 
descendencia, información codificada en forma 
de unidades hereditarias denominadas
unidades discretas de información hereditaria 
secuencias de nucleótidos específicas en el DNA 
(o en el RNA, en algunos virus)
GENES
Unidad funcional básica de la herencia (responsable por 
la expresión de un rasgo en particular)
Versiones alternativas de un gen que produce 
efectos fenotípicos característicos y 
diferentes.
ALELOS
Las decenas de miles de genes que heredamos de 
nuestros padres constituyen nuestro GENOMA. 
Es la totalidad de la información genética 
depositada en las moléculas de ADN.
En animales y plantas, las células reproductoras
llamadas ……… son los vehículos que trasmiten genes
de una generación a la siguiente
La fecundación produce un nuevo individuo 
con una composición genética única.
Variación
GENOMA
GENOTIPO: conjunto de alelos de un organismo
Es una característica fija del organismo; permanece 
constante a lo largo de la vida del animal y no es modificado 
por el medio ambiente. 
FENOTIPO: rasgos físicos y psicológicos de un organis. 
(determinados por su constitución genética) 
Es lo que puede ser observado o medido. 
Para todos los organismos vivos actualmente conocidos, 
el material genético consiste casi exclusivamente en 
ADN, con la excepción de algunos virus y priones
(formas infecciosas de proteínas normales).
TIPOS DE GENOMAS
Genomas nucleares eucariontes 
Genomas procariontes y de orgánulos
Genomas virales
Replicación
• El genoma completo, tanto en las células 
procarióticas, como eucarióticas, debe ser 
replicado con precisión una vez en cada 
ciclo celular.
1. Los cromosomas circulares de células 
procarióticas tienen por lo general un solo 
origen de replicación (1 sólo replicón). 
2. Los cromosomas lineares de células 
eucarióticas deben tener muchos orígenes 
de replicación separados.
3. La replicación es bidireccional 
4. Es semiconservadora .
CONSIDERACIONES
Nivel de 
empaquetamiento
D
os ca
denas a
ntipa
rrale
las
El material 
genético se 
compacta en 
en la célula 
formando 
los 
cromosomas
BASES MOLECULARES DE LA HERENCIA 
El apareamiento 
de bases 
complementarias 
garantiza que las 
2 moléculas hijas 
sean copias 
exactas de las 
moléculas 
parentales. Se 
separan y cada 
una de las 
cadenas sirve de 
molde.
El ADN es un 
material genético 
mejor que el RNA 
para almacenar 
información 
genética
La desoxirribosa 
del DNA es el 
producto de una 
molécula mucho 
menos 
susceptible a la 
rotura.
Las ADN polimerasas catalizan la 
unión fosfodiéster entre el grupo 
OH en el C3`del azúcar de un 
nucleótido y el grupo fosfato en el 
C5 del nucleótido recién llegado.
ADN polímero lineal con 
nucleótidos. Formada por dos 
cadenas de AcNuc con giro a la 
derecha (componen la doble hélice)
Dos cadenas 
antiparalelas
Tiene un hidroxilo en el carbono 2 del azúcar 
(ribosa): es un agente para la catálisis del enlace 
fosfodiéster 3′-5′ adyacente que une los 
nucleótidos del RNA. 
Su ausencia en el DNA (desoxirribosa) 
elimina este mecanismo de rotura de la 
cadena.
DNA
ADN
ARN
desoxirribosa
El uso de T en el DNA en lugar de U, como en el RNA, supone 
una protección contra el efecto de la desaminación, una 
forma común de daño genético.
El trabajo de la célula de reconocer las bases dañadas 
es mucho más sencillo cuando el daño produce una 
base anormal.
La estructura en doble hélice del DNA aporta dos cadenas complementarias, esto 
permite que se reparar correctamente el daño producido (x que utiliza como 
referencia la secuencia de la otra. 
la desaminación de 
la C producen 
uracilo.
El uso de T permite 
que cualquier 
desaminación de C 
sea detectada 
inmediatamente.
La deaminación de la citosina 
genera una base natural que el 
sistema de reparación no podría 
reconocer con facilidad.
El trabajo de la célula de 
reconocer las bases 
dañadas es mucho más 
sencillo cuando el daño 
produce una base 
anormal.
El uso de T en el DNA en 
lugar de U, como en el RNA, 
supone una protección 
contra el efecto de la 
desaminación, una forma 
común de daño genético
La aparente 
conservación de los 
genes de las histonas 
durante la evolución 
reflejaría el papel 
crucial de estas 
proteínas en la 
organización del DNA 
dentro de las células
8 móleculas de 
histonas
De diámetro (interfase)
Dominios en 
bucles 
Profase
Plegamiento de la profase
Se enrolle o pliega
Fibra de 10 nm de diámetro
nucleosoma : segmento de ADN alrededor de 
un núcleo proteico:histonas H1, (H2A, H2B, H3, H4)
y la no histonas
H1
La asociación entre 
el DNA y las histonas 
en los nucleosomas 
permanece intacta a 
lo largo de todo el 
ciclo celular. Lo 
abandonan en la 
replicación y No en la 
transcripción
Forma de fibra 
de cromatina
metafase
Unidad básica de 
empaquetamiento 
del ADN Cada cromosoma está
formado por una 
larguísima molécula de 
ADN asociada a diversas 
proteínas (histonas y no 
histonas).
Los aa- Cola(extrem./N-
terminal)Accesibles a modf
químicas
Unidad de
empaqueta
miento
Durante la mitosis 
y meiosis la 
cromatina se 
condensa hasta
formar
estructuras
discretas
Cromatina
Cromosoma con 
compactación 
máxima 
(metafase)
Dominios 
en bucle: 
se enrollan 
y se 
pliegan a sí
mismos
700nm adheridos a un armazón 
cromosómico formado por 
proteínas No histonas
No se transcribe
ADN se enrolla 
sobre sí mismo 
y varia de 
acuerdo con el 
momento del 
ciclo en que se 
halla la célula.
Bucles de profase
• Las histonas desempeñan un papel 
fundamental en el enrollamiento de la 
cromatina
• Proteínas con alta proporción de lisina 
y arginina(aa carg+), es decir, de aa
cargados positivamente
• Esto contribuye a la unión de las 
histonas con las moléculas de ADN 
(grupos fosfato dan negatividad)
HISTONAS
Los cromosomas poseen secuencias de ADN únicas 
y secuencias de ADN repetidas
Por una parte el ADN se halla representado por 
secuencias singulares (copias únicas) de nucleótidos y/o 
secuencias pocas veces repetidas (En este sector del ADN se 
encuentran los genes (13%)
El % restante del ADN se halla representado por 
secuencias de nucleótidos altamente repetidas. Sus 
funciones se desconocen
MOLÉCULA 
PARENTAL
CADA UNA 
ACTÚA COMO 
MOLDE AL 
SEPARARSE
Mecanismo de replicación del 
ADN es SEMICONSERVADOR
LA REPLICACIÓN DEL ADN ES UN PROCESO BIDIRECCIONAL
El apareamiento de bases complementarias 
garantiza que las 2 moléculas hijas sean copias 
exactas de las moléculas parentales. 
La transmisión de los rasgos hereditarios 
tiene su base molecular en la replicación 
exacta del DNA, (dos moléculas de ADN 
idénticas a la del ADN originario ) produce 
copias de genes que pueden transmitirse 
desde los padres a la descendencia.
Garantiza copias exactas, al separarse 
cada una sirve de molde
El ADN no se sintetiza 
globalmente sino a 
partir de múltiples 
sectores a lo largo de su 
molécula
Cada unidad 
abarca al ADN 
comprendido 
entre los puntos 
de origen y de 
llegada del lazo a 
su base
El apareamiento de bases complementarias 
garantiza que las 2 moléculas hijas sean 
copias exactas de las moléculas parentales. 
Se separan las cadenas y cada una sirve de 
molde.
G1
G2
S
C—Citocinesis
M—Mitosis
Interfase
C
M
G2
S G1
Metafase
Profase
Anafase
Telofase
Prometafase
C
IC
L
O
 C
E
L
U
L
A
R
ADN se enrolla 
sobre sí mismo y 
varia de acuerdo 
con el momento del 
ciclo en que se 
halla la célula.
El ADN, antes que las células somáticas se dividan los 
genes se replican
Ciclo de condensación-
descondensación de los 
cromosomasLos lazos de 30nm representan unidades de replicación del 
ADN
El collar de nucleosomas se enrolla 
sobre sí mismo para formar una fibra de 
cromatina ( Estructura solenoide)
La cromatina se compacta más y la 
fibra de 300 nm forma en bucle- Profase
Compactación máxima de la cromatina
ADN se enrolla (nucleosomas) ( condensan), 
unidad básica de enrollamiento cromatínico
interfasefibra
Niveles de empaquetamiento de la cromatina
361
Replicación
• Las células efectúan y regulan actos 
individuales de replicación con una unidad 
de DNA llamada el replicón (secuencia 
única de nucleótidos). Cada replicón tiene 
un origen y una terminación. 
El Genoma Bacteriano y su replicación
El cromosoma bacteriano, es una molécula de ADN 
circular con pocas proteínas asociadas.
Los plásmidos son moléculas circulares de DNA más 
pequeñas que se pueden replicar de forma 
independiente del cromosoma.
Las célula bacterianas se dividen por fisión binaria, 
que está precedida por la replicación del cromosoma 
bacteriano
Origin of
Replication
(único)
Horquilla de replicación, progresa en ambas direcciones alrededor del 
cromosoma circular
Termination 
of replication
Replicación del cromosoma bacteriano
La cadena hija en su totalidad (en gral), la 
mitad se sintetiza en forma continua (hebra 
adelantada) y la otra mitad (en el lado opuesto 
al origen) se sintetiza en fragmentos.
Cromosoma circular continuo cerrado y 
asociado a pocas proteínas
108 bac. en 12hs
Fisión binaria (asexual)
Burbuja de rep.
Las bacterias se diferencian de los eucariotas en los 
mecanismos utilizados para unir el DNA de dos 
individuos en un célula.
En los eucariotas, los procesos sexuales de la 
meiosis y de la fertilización combinan el ADN de 
dos individuos en un solo cigoto
La meiosis y la fecundación no se producen en los 
Procariontes
Tres procesos reúnen el DNA bacteriano de individuos
diferentes:
– Transformación
– Transducción
– Conjugación
EL PROCESO DE LA TRANSFORMACIÓN 
ES LA ALTERACIÓN DEL GENOTIPO Y 
FENOTIPO DE UNA CÉLULA BACTERIANA POR 
LA CAPTACIÓN DE ADN EXTRAÑO Y 
DESNUDO DEL AMBIENTE CIRCUNDANTE
Mecanismos de transferencia de genes y 
recombinación genética en las bacterias
Transposición de elementos 
genéticos
• Segmentos de ADN que pueden insertarse 
en sitios múltiples en el DNA de una célula 
(contribuyen a la recombinación genética)
Elementos transponibles, no existen nunca en 
forma independiente.
La rapidez de la reproducción, la mutación y la 
recombinación genética contribuyen a la 
diversidad genética de las bacterias.
VARIACION
Parece evolut……que los genomas bacterianos se 
hubieran reducido a lo esencial: la mayoría de las 
secuencias de DNA codifica proteínas, una 
pequeña cantidad se dedica a la regulación de la 
expresión génica y quedan algunas secuencias 
no funcionales.
En el genoma humano por el contrario únicamente 
codifican proteína alrededor del 1,5% de las 
secuencias de DNA, el resto aparentemente sin 
función.
ADN
– Replicación
– Recombinación
– Recombinación transposicional
• Está mediada por vectores llamados 
elementos transponibles o transposones. 
• Los transposones son secuencias de DNA 
que se pueden mover de una localización 
genética a otra
Recombinación génica
Recombinación gamética
Recombinación cromosómica
FLUJO DE INFORMACIÓN GENÉTICA
El ADN dirige su propia replicación y la transcripción a 
ARN, el cual a su vez dirige su traducción a proteínas
Replicación
ADN ARN
transcripción traducciòn
Proteína
FLUJO 
DE 
INFORMACIÓN 
GENÉTICA
El genoma es un depósito de información biológica, 
pero por sí mismo es incapaz de liberar esa 
información a la célula
La información biológica contenida en el genoma 
requiere la actividad coordinada de enzimas y 
otras proteínas, que participan en una compleja 
serie de reacciones bioquímicas
Expresión del Genoma
GENOMA
TRANSCRIPTOMA
copias RNA de los genes activos 
que codifican proteínas
transcripción
traducción
PROTEOMA
Repertorio de proteínas de la 
célula
Productos 
de expresión 
del genoma:
-Variaciones del medio extra o intracelular  Necesidades
proteicas diferentes.
- Morfogénesis: Diferenciación de tejidos, desarrollo 
embrionario
-Ciclo celular: diferentes etapas  diferentes necesidades
Las condiciones ambientales cambiantes 
determinan distintas necesidades celulares y en 
consecuencia la expresión o no de ciertos 
genes.
NECESIDAD DE REGULACIÓN DE LA 
EXPRESIÓN GENÉTICA
Mecanismos de Regulación de la 
Expresión genética
• Metilación
• Acetilación
• Fosforilación
• Splicing Alternativo
PUNTOS DONDE ES POSIBLE REGULAR 
LA EXPRESIÓN GENÉTICA
transcripción, maduración de ARNm 
transporte de ARNm, traducción, etc. 
los mecanismos reguladores pueden intervenir en 
cualquier paso entre la transcripción y la traducción 
o sea a nivel de:
LA REGULACIÓN A NIVEL DE 
TRANSCRIPCIÓN
• Regulación en procariotas
El modelo “operón” en procariotas constituye un buen 
ejemplo de este mecanismo regulador
genes reguladores
que codifican para 
proteínas represoras
A partir de esto se dan mecanismo de control positivo 
(inducible) (Control +) o negativo (reprimible) (Control -) ?
al unirse a un gen operador impiden el avance 
de la RNA-polimerasa. 
Operón: unidad 
genética funcional
formada por un grupo 
o complejo de 
genes capaces de 
ejercer una regulación 
de su propia expresión 
Las bacterias individuales responden 
a cambios ambientales por medio:
de la regulación de su expresión 
génica
A MODO DE EJEMPLO, una célula de E. coli vive en un 
ambiente cambiante como el colon humano, para su 
nutrición depende de los hábitos alimenticios de su huésped
Si el ambiente carece del aa triptófano 
(necesario para su vida) la célula responde 
activando una vía metabólica
Regulation of enzyme
activity
Regulation of enzyme
production
Enzyme 1
Regulation 
of gene 
expression
Enzyme 2
Enzyme 3
Enzyme 4
Enzyme 5
Gene 2
Gene 1
Gene 3
Gene 4
Gene 5
Tryptophan
Precursor
Feedback
inhibition
Regulación de 
una vía 
metabólica
Se produce en dos niveles
Las células controlan 
el metabolismo 
regulando la actividad 
enzimática o la 
expresión de genes 
que codifican enzimas. 
Inhibición por
retroalimentación
b) Reprimir la 
expresión de los 
genes para todas 
las enzimas
Resp. A más 
largo plazo
En la vía de síntesis del 
triptófano, la abundancia 
de este puede:
a) inhibir la actividad de la 
1º enzima en la vía 
(inhibición por 
retroalimentación) 
Resp. rápida
Control a nivel 
transcripcional 
En Gral, muchos genes del genoma bacteriano se “encienden” o se “apagan” por cambios 
en el estado metabólico de la célula
Promotor Promotor
DNA trpR
Gen regulador trpR RNA
polymerase
mRNA
3
5
Protein Inactive
Repressor trp
mRNA 5
trpE trpD trpC trpB trpA
Operador
Start codon Stop codon
Operón trp
Genes of operon
E
Polipéptidos que componen las
Enzimas para la síntesis del triptófano
D C B A
El operon trp se enciende por sí mismo
La RNA polimerasa se fija al DNA en el promotor y transcribe los genes del 
operón
El operón Trp: síntesis regulada de enzimas reprimibles
Triptófano es un aa producido por una vía anabólica catalizada por enzimas 
reprimibles
Reguladora alostérica
DNA
Protein se 
sintetiza en
forma inactiva
Tryptophan
(correpressor)
Tryptophan present, repressor active, operon off
mRNA
Active
repressor
No se sintetiza RNA
a medida que se acumula el triptófano, inhibe su propia producción por medio de 
la activación de la proteína represora
El represor se activa cuando 
está unido a un correpresor, por 
lo general, el producto final de 
una vía anabólica
Represor
trp
Proteína 
reguladora 
alostérica
Triptóf. ausente, represor inact.(elemento control negativo) y operón encendido
el operón trp es un operon reprimible
Gen regulador trpR
Operón: Unidad de función genética que consiste 
en grupos de genes regulados coordinadamente 
con funciones relacionadas
En lasbacterias, los genes, por lo general, se encuentran agrupados en operones
La organización comprimida en bacterias seguramente 
apareció en respuesta a presiones evolutivas para mantener 
un genoma compacto.
Parece como si los genomas bacterianos se hubieran 
reducido a lo esencial: 
• la mayoría de las secuencias de DNA codifican proteínas. 
• una pequeña cantidad de DNA se dedica a la regulación de 
la expresión génica 
• y quedan algunas secuencias no funcionales.
Dos tipos de proteínas reguladoras que 
controlan la expresión génica
• activadoras(+) que contribuyen a que la 
RNApoli se una al ADN y represoras (-) que 
bloquean esa unión (desactivan los genes)
• Algunos activadores actúan por alostería y 
regulan pasos ulteriores a la unión de la 
RNA poli 
• Genomas eucariontes: regulación y 
evolución
La información hereditaria 
fluye desde el DNA al RNA y 
de aquí a la proteína. 
Etapas:
Transcripción
Traducción 
Razones evolutivas la presencia del 
ARN como intermediario
permite que se hagan mas copias de 
una proteína de forma simultánea
(muchos transcritos de RNA a partir de un 
gen)
La expresión génica: puede regularse en 
cualquier etapa, pero la etapa clave es la 
transcripción
Todos los organismos deben regular qué genes se 
expresan en un momento determinado
Tanto los organismos unicelulares como lo multicelulares 
deben activar y desactivar genes de forma continua en 
respuesta a los estímulos del medio 
Durante el desarrollo de un organismos , sus células sufren 
un proceso de especialización denominado
Diferenciación celular
Diferenciación celular: resultado es la presencia de
células diferenciadas
Cuerpo humano más o menos 200 tipos de células 
diferentes
Una célula humana típica probablemente expresa cerca de 
un 20% de sus genes en un momento dado, una pequeña 
cantidad de ADN (1,5%) codifica proteína
Las más especializadas expresan una fracción menor
Hoy se dispone de la secuencia completa del genoma humano.
El ADN repetitivo sin relación con transposones se origina por 
errores que se producen durante la replicación o recombinación.
Exons (regions of genes coding
for protein, rRNA, or tRNA) (1.5%)
Alu elements 
(10%)
DNA de secuencia 
Simple (3%) 
Duplicaciones de 
Segmento largo (5-6%)
DNA NO 
codificante
único (15%)
Genes mutados
No funcionales
Intrones y
secuencias
reguladoas
24%
DNA
Repetitivo que
incluye
elementos
Transponibles 
y secuencias
relacionadas
(44%)
DNA repe
titivo no
Relacionado
con elementos
transponibles
(about 15%)
En los seres humanos y 
otros primates, una gran 
proporción de elementos 
transponibles y el ADN 
relacionado con ellos 
integra una familia de 
secuencias similares 
llamada elementos alu
Tipos de secuencias 
de DNA en el genoma 
Humano
Duplicaciones (accidentes 
en la división celular), 
reordenamientos, 
combinación de exones , 
mutaciones, 
elementos transponibles
La duplicación de segmentos cromosómicos, 
que pueden incluir uno o más genes, permite 
que con el tiempo uno de los dos genes 
diverja para adquirir una función relacionada 
pero diferente. 
Parece que el proceso de duplicación de genes 
y divergencia ha desempeñado un papel 
fundamental en la evolución de la 
complejidad biológica
Evolución de genes con funciones 
relacionadas: 
(Genes de la hemoglobina humana), son dos familias de 
genes relacionados entre sí que codifican las globinas, un 
grupo de proteínas que incluye las subunidades de 
polipeptídicas alfa y beta 
Una flía localizada en el cromosoma 16 de los seres 
humanos, codifica diversas formas de alfa –globina, la otra 
en el cromosoma 11 codifica formas de beta-globina.
Las distintas formas de c/subunidad de globina se 
expresan en momentos diferentes del desarrollo
LE 19-17b
Heme
Hemoglobin
-Globin
-Globin
-Globin gene family -Globin gene family
Chromosome 11Chromosome 16
  1 12   
 A
Embryo Embryo Fetus Adult
Fetus
and adult
The human -globin and -globin gene families
Subunidades 
polipeptídicas de 
alfa-globinas y 
beta- globinas
Familia de genes codifica diversas 
formas
Duplication of
ancestral gene
Mutation in
both copies
Transposition
to different
chromosomes
Nuevas
duplications
and mutations
Ancestral globin gene
  
1 12
  A
-Globin gene family
on chromosome 16

-Globin gene family
on chromosome 11
 

 

 
E
vo
lu
ti
o
n
ar
y 
ti
m
e
400 o 500 Ma
Genes parálogos
La duplicación de genes puede impulsar la evolución de genes con 
funciones relacionadas , como los de la flía de la alfa y beta globinas
embrión Feto y adulto embrión
feto Feto y adulto
Por el contrario, en el genoma humano parece que 
únicamente codifican proteína y RNA estructural 
alrededor del 1,5% de las secuencias de DNA, de forma
que la mayoría del genoma humano está formado por DNA 
que aparentemente no tiene ninguna función.
En los genomas bacterianos la mayoría de las secuencias de DNA 
codifican proteínas, una pequeña cantidad de DNA se dedica a la 
regulación de la expresión génica y quedan algunas secuencias no 
funcionales.
Esta organización compacta o comprimida 
seguramente apareció en respuesta a 
presiones evolutivas para mantener un 
genoma compacto 
Varias tendencias son evidentes cuando 
comparamos los genomas de los procariotas y los 
de los eucariontes, incluidos los grupos más 
complejos, como los mamíferos
Los seres humanos tienen de 500 a 1500 veces
más pares de bases en su genoma que la mayoría 
de los procariontes, pero, en promedio, solo de 5 a 
15 veces más genes.
Los seres humanos tienen10000 veces más ADN 
no codificante que los procariontes.
EVOLUCION DEL GENOMA
CONTRIBUCIONES A LA EVOLUCION DEL GENOMA
(cambios en el tiempo que van transformando el conjunto 
completo de genes de los organismos)
•Duplicaciones (como accidentes de la división 
celular)
•Los reordenamientos de partes de genes 
(duplicación y combinación de exones, etc.)
•Las mutaciones del DNA
•Los elementos transponibles
Etapa clave la TRANSCRIPCION para 
la regulación de la expresión génicas 
Proceso completo 
Cada etapa representa un control potencial 
en el que la expresión génica se puede 
activar, desactivar, acelerar o retrasar
ETAPAS DE LA EXPRESIÓN GÉNICA 
QUE PUEDEN SER REGULADAS 
(EUCARIONTE)
ADN muy condensado genes que no se expresan 
(regulación de la expresión génica)
• Modificación de las Histonas: Acetilación, 
Metilación y Fosforilación.
• Metilación del DNA
Ciertas modificaciones químicas de las histonas y del 
ADN de la cromatina influyen en la estructura de ésta 
como en la expresión génica
HERENCIA EPIGENÉTICA
• La herencia de rasgos transmitidos por 
mecanismos que no implican directamente 
a la secuencia de nucleótidos se llama
Herencia epigenética
Las modificaciones de la cromatina (acetilación, 
metilación de histonas y de ADN ) no implican un 
cambio en la secuencia de ADN y aun así pueden 
pasarse a generaciones futuras de células
Herencia EPIGENÉTICA
Herencia de rasgos transmitidos por 
mecanismos que no implican 
directamente a la secuencia de 
nucleótidos
La herencia de los modelos de expresión 
génica, cuando no hay ni mutación ni señal 
de iniciación. 
Regulación de la estructura de la cromatina
Determinadas 
modificaciones 
químicas de las 
Histonas y del DNA,
desempeñan un 
papel importante.
Permiten regular la 
transcripción génica 
como su estructura
Las colas de histonas
(extremo N-terminal) 
se proyectan hacia 
afuera del 
nucleosoma. Protruye
y forma una cola 
accesible a diversas 
enzimas 
modificadoras que 
catalizan la adición o 
eliminación de grupos 
químicos específicos: 
acetilo, metilo y 
fosfato 
Nucleosomas muy acetilados, 
cromatina menos compacta, el DNA 
se hace accesible para la 
transcripción(favorece el acceso de 
los factores de transcripción basales al 
promotor del gen).
los grupos acetilo(-COCH3) se 
adhieren a las (lisinas+) en las 
colas de histonas (H3 y H4,
neutralizan sus cargas + y no se 
pueden unir a los nucleosomas 
vecinos).
La desacetilación incrementa la carga positiva de las colas de las 
histonas al desenmascarar las cargas + de las lisinas. El incremento de la 
carga tiende a estabilizar la estructura de la cromatina, quizás al permitir 
que las colas interaccionen más fuerte con el ADN.
ACETILACIÓN DE LAS 
HISTONAS
Desacetilación: provoca el efecto contrario, 
ya que incrementa el enrrollamiento de la 
cromatina.
METILACIÓN DEL ADN
Adición de grupos metilo a ciertas bases del DNA 
después de haberse sintetizado. Generalmente 
(citosina), en plantas y animales provoca el 
silenciamiento de los genes
METILACIÓN DE HISTONAS: el metilo (-CH3). 
Se adiciona a las histonas, provoca la 
condensación de la cromatina.
El metilo se une a una de las lisinas de la 
histona H3 aumenta el enrollamiento de la 
cromatina, (su remoción lo disminuye)
En determinadas especies la metilación del 
ADN es esencial para inactivar a los genes.
Se produce durante la diferenciación celular en 
el embrión y es esencial para la inactivación a 
largo plazo de ciertos genes
Los investigadores descubrieron que cierta proteínas 
que se unen al DNA metilado reclutan enzimas de 
desacetilación de histonas
LA METILACIÓN DEL ADN INFLUYE SOBRE 
LA ACTIVIDAD GÉNICA
La metilación del ADN se halla restringida a las citosina 
seguidas por guaninas
Existe una estrecha correlación entre el grado 
de metilación de los genes y su inactividad 
transcripcional.
Silenciamiento de genes diferenciación
En sitios del ADN donde ya se encuentra metilada una 
cadena, las enzimas metilan la cadena hija después de 
cada ciclo de replicación del ADN. 
Los patrones de metilación se traspasan de esta manera
y las células que integran los tejidos especializados llevan 
un registro químico de lo que sucede durante el desarrollo 
embrionario.
Un patrón de metilación mantenido de esta 
manera también es responsable de la 
IMPRONTA GENÓMICA
IMPRONTA GENÓMICA está representada 
por alrededor de 80 genes agrupados en 
regiones.
La impronta es un tipo de regulación 
genética del desarrollo 
caracterizado por silenciación monoalélica, 
ya sea de los genes heredados por la madre 
o el padre.
En los mamíferos, la metilación regula en 
forma permanente la expresión de los alelos 
maternos o paternos de ciertos genes al 
comienzo del desarrollo
La fosforilación y la desfosforilación como modificaciones 
epigenéticas.
Ciertas proteínas capaces de fosforilar varios aminoácidos 
en residuos de ciertas serinas y treoninas localizadas en la 
“cola” de las histona2A, se las vinculan con la condensación 
de la cromatina.
Producen efectos opuestos a los de la 
acetilación y desacetilación respectivamente.
LA ACETILACIÓN, LA DEMETILACIÓN Y 
LA DESFOSFORILACIÓN DE 
DISTINTAS HISTONAS DISMINUYEN EL 
ENROLLAMIENTO DE LA CROMATINA 
Y PROPICIAN LA ACTIVIDAD DE LOS 
GENES.
Regulación de la transcripción
La expresión del gen puede ser regulada en varios 
niveles
• La transcripción génica diferencial, regula cuál de los genes 
nucleares son transcriptos en RNA.
• El procesamiento nuclear selectivo de RNA, regula cuáles 
de los RNAs transcriptos (o qué partes de estos RNA 
nucleares) entran al citoplasma para convertirse en RNA 
mensajeros.
• La traducción selectiva de RNA mensajero, regula cuáles de 
los mRNA del citoplasma llega a ser traducido en proteína.
• La modificación diferencial de proteínas, regula a cuáles 
proteínas se les permite permancer o funcionar en la célula.
Algunos genes (como los que codifican para las proteínas de la globina de la 
hemoglobina) están regulados en cada uno de estos niveles.
La síntesis de un ARNm se produce cuando el gen 
respectivo, (promotor y las secuencias reguladoras), se 
activan por proteínas especiales, llamadas factores de 
transcripción.
Los Factores de Transcripción se clasifican en.
basales y específicos. 
Los factores de transcripción basales interactúan con el 
promotor del gen 
Los factores de transcripción específicos interactúan
con el regulador, se subdividen
en activadores y represores, según interactúen con la 
secuencia amplificadora o con la inhibidora del regulador
a) componentes moleculares de la 
transcripción: (RNA polimerasa)
b) Síntesis de un transcrito de RNA: 
1) Los promotores señalan la iniciación de la 
síntesis de RNA.(secuencia específica del DNA )
2) Los factores de transcripción actuan como 
mediadores en la unión de la RNA 
polimerasa y la inición de la trascripción.
Es la síntesis de RNA dirigida por DNA
¿Qué es la transcripción?
INCIACIÓN: la RNA polimerasa II se une al promotor (sec del DNA donde se fija la 
polimerasa) después que los factores de transcripción se 
unen a él (complejo de iniciación de la transcripción)
ELONGACIÓN: la polimerasa se mueve en dirección 3´ desenrolla el DNA y alarga el 
transcrito de RNA 5´ 3´
TERMINACIÓN: se libera el transcrito de RNA y se despega la polimerasa del DNA
GEN EUCARIONTE TÍPICO:Iniciación; corte y empalme
Elementos de control
casquete
ENSAMBLAN
Poliadenilación (250nucleótidos 
de adeninas)
7-metilguanosina
Amplificadores o Potenc F.T.Específicos: activadores o represores
FACTORES DE TRANSCRIPCION
Reg. de la inici
Para que un gen se exprese se necesita también de secuencias cuya 
función es controlar su actividad . 
A) Promotor: secuencia nucleotídica específica del ADN que se 
une a la RNA polimerasa y le indica dónde comenzar a 
transcribir el RNA. 
B) Reguladoras (determinan cuando el gen debe comenzar a 
transcribirse y cuántas veces debe hacerlo en un tiempo dado). 
reguladores: 1) Amplificadores o potenciador: segmento de 
ADN que contiene múltiples elementos de control que pueden 
estar localizados muy lejos del gen que regulan. 
Existen 3 clases de ARN polimerasas (I, II, y III) que sintetizan distintas clases de ARN:
ARN polimerasa II participa en la síntesis de los ARNm y en la de los ARNsn;
ARN polimerasa I interviene en la de los ARNr (45S), 
ARN polimerasa III lo hace tanto en la síntesis de los ARNt como la del ARNr (5S) 
Elementos de
control Distal
Activadores protein (Fact.de transcrip.Espec.)
amplificador
DNA
TATA
box
Promoter
Gen
Factores de
transcripción
Grals
RNA
polymerase II
RNA
polymerase II
RNA synthesis
Transcription
Initiation complejo
Un activador es una proteína que 
se une a un potenciador y estimula 
la transcripción de un gen
Proteína que pliega el 
ADN (acerca los 
activadores al promoto)r
Modelo para la acción de los amplificadores y los activadores (proteínas) 
de la transcripción, la interacción entre ambos es importante para 
controlar la expresión génica
Grupo de 
proteínas 
mediadoras 
Complejo de iniciación
El pleg
del ADN 
producida 
por una 
proteína
Algunos factores de transcripción funcionar como 
represores, inhibiendo la expresión de un gen particular
(por ej. bloquear la unión de los activadores o sus 
elementos control)
Algunos activadores y represores actuan indirectamente 
al influir en la modificación de la estructura de la 
cromatina. Por ej, algunos activadores reclutan proteínas 
que acetilan histonas cerca de los promotores de un 
genes para facilitar o permitir la transcripción
Proteínas de regulación génica provocan el pliegue del ADN, es común en 
eucariotas. 
En procariota estos ejemplos de sitios de regulación lejanos son pocos, 
sugieren que la organización comprimida común en bacterias 
seguramente apareció en respuesta a presiones evolutivas para mantener 
un genoma compacto.
Procesamiento del RNA: corte y empalme del RNA
En la elaboración de un transcripto primario a partir de 
un gen la RNA polimerasa II transcribe tanto intrones 
como exones del DNA
Varias snRNP diferentes se unen con otras proteínas 
para formar un conjunto aun más grande llamado 
ESPLICEOSOMA
Las partículas llamadas ribonucleoproteínasnucleares 
pequeñas (snRNP), reconocen estos sitios. 
El RNA en una partícula snRNP se llama RNA nuclear pequeño 
(snRNA)
Interactúa con ciertos sitios a lo largo de un 
intrón, liberándolo y uniendo los dos exones que 
lo flanquean
¿Cómo se lleva a cabo el corte y empalme del pre-mRNA?
La señal para el corte y empalme del RNA es una sec. corta de 
nucleótidos en cada extremo de un intrón
están involucrados en: 
La formación de los 
espliceosomas
El reconocimiento de los sitios 
de corte y empalme
El proceso de catálisis
sobre un pre-mRNA que contiene exones e 
intrones
Ensamble de moléculas de RNA y proteínas:snRNP)
ribonucleoproteínas nucleares 
pequeñas (snRNP) y otras 
proteínas forman un complejo 
molecular (espliceosoma)
Dentro del 
espliceosoma, las 
snRNP aparean sus 
bases con 
nucleótidos en sitios 
específicos a lo lago 
del intrón
y empalma los 
exones
Función de las (snRNP) y los 
espliceosomas, en el corte y 
empalme del pre-mRNA
ARNpn
Mecanismo de regulación 
postranscripcional (procesamiento del mRNA)
• Los genes eucariotas tienen intrones 
intercalados con exones
• En el corte y empalme se eliminan los intrones y 
se unen los exones
• El corte y empalme lo realiza los espliceosomas, 
a veces, el RNA sólo cataliza el proceso. 
(ribozimas)
• La presencia de intrones permite el corte y 
empalme alternativo del RNA 
Importancia funcional y evolutiva de los 
intrones
¿Cuáles son las funciones biológicas de los intrones y 
del corte y empalme del RNA?
Una idea es que los intrones cumplen un papel regulador 
en la célula; al menos algunos intrones contienen 
secuencias que de alguna manera controlan la actividad de 
los genes
El proceso de corte y empalme, en sí mismo es 
necesario para el paso del mRNA desde el núcleo al 
hasta el citoplasma
CORTE Y EMPALME ALTERNATIVO
Se producen moléculas diferentes de ARNm a partir del 
mismo transcripto (pre-mRNA)
Los genes pueden dar origen a dos o más proteínas diferentes, 
Genoma humano: un número de genes relativamente pequeño
Dependiendo de qué exones están incluidos en el 
mRNA y cuáles no. Al dar origen a más de una versión 
del mRNA, un solo gen puede codificar más de un 
polipéptido
CORTE Y EMPALME ALTERNATIVO
del pre-mRNA
Regulación a nivel del procesamiento 
del RNA
•Produce moléculas diferentes de RNA a partir del mismo 
transcripto primario dependiendo de qué segmentos 
de RNA se trata como exones y cuáles como 
intrones
•Proteínas reguladoras específicas de un tipo de célula 
controlan las elecciones intrón-exon, uniéndose a 
secuencias reguladoras dentro del transcripto 
primario
moléculas diferentes a partir de una molécula 
de pre-mRNA: 
dependiendo de qué exones están incluidos en 
el mRNA y cuáles no. 
Al dar origen a más de una versión del 
mRNA:
un solo gen puede codificar más de un 
polipéptidos
Evolución
• La presencia de intrones en un gen puede facilitar 
la evolución de proteínas nuevas y potencialmente 
útiles (combinación de exones)
• Los intrones aumentan la probabilidad de 
entrecruzamientos potencialmente beneficiosos 
entre los exones
• La combinación de exones de cualquier clase 
podría producir nuevas proteínas con 
combinaciones novedosas de funciones
Procesamiento del RNA: adición del casquete 5´(forma 
modificada del nucleótido de G) y de la coli poliA
“Funciones:facilitan la exportación del mRNA del núcleo, evitan que 
sea degradado por enzimas hidrolíticas y facilitan su fijación a los 
ribosomas al extremo 5´-
Oportunidad para regular la expresión génica (procesamiento del RNA en el 
núcleo)
Traducción
Es la síntesis de un 
polipéptido dirigida por 
el RNA
La regulación 
se produce 
con mayor 
frecuencia en 
la etapa de 
iniciación
Control de la expresión génica después de la 
traducción
en general los Polipéptidos eucariotas deben 
procesarse para obtener moléculas proteicas 
funcionales
como escisión, modificaciones químicas, 
proteínas reguladoras se activan o inactivan por 
la adicción reversible de grupos fosfatos y las 
proteínas destinadas a la superficie de la 
células animales adquieren azúcares.
Posteriormente el transporte de la proteína al 
destino específico
mRNA
Ribosomes
Signal
peptide
Signal-
recognition
particle
(SRP) SRP
receptor
protein
CYTOSOL
ER LUMEN Translocation
complex
Signal
peptide
removed
ER
membrane
Protein
La síntesis de polipéptidos siempre comienza en el citosol y termina en el citosol a 
menos que el polipéptido en crecimiento guíe al ribosoma para fijarlo al RE 
Polipéptidos de las proteínas destinados al Sist. de endomemb. o para la secreción 
son marcados por un péptido señal que dirige la proteína al RE
Un complejo proteína-RNA llamado partícula de reconocimiento de la señal 
(SRP) reconoce el péptido señal
SRP
Proteína receptora 
en la membrana del 
RE
Mecanismo de señalización para dirigir las proteínas al RE
La síntesis 
de polipt. 
Comienza 
sobre el 
ribosoma 
libre en el 
citosol
Una SRP se 
une al pept. 
Señal detiene 
la síntesis
La enzima de escición
de la señal corta el 
péptido señal
Proteínas reguladoras que se 
unen a secuencias o 
estructuras del ARNm pueden 
bloquear la iniciación de la 
traducción, o pueden evitar la 
fijación al ribosoma
Control en la iniciación de la traducción por medio de los 
factores de iniciación
Por otra parte, la traducción de 
todos los ARNm en una célula 
puede estar regulado al mismo 
tiempo
tiene un tiempo 
de vida , 
determinado en 
parte por las 
sec. en las 
regiones inicial 
y final.
Después de la traducción diversos 
tipos de procesamiento de las 
proteínas como escisión y la 
adicción de grupos químicos están 
sujetos a control también.
Se puede controlar la iniciación de la 
traducción por medio de la regulación de los 
factores de iniciación (proteínas 
reguladoras), o bloqueando la traducción
La degradación del mRNA, cada mensajero 
tiene un tiempo de vida característico, 
determinado en parte por las secuencias en 
las regiones inicial y final
La interferencia del RNA, por los miRNA de 
cadena única pueden inducir la degradación 
de un mRNA o los siRNA bloquear su 
traducción.
Degradación: Cada mRNA tiene un tiempo de vida (determinado por las secuencias 
inicial y final)
La interferencia de RNAm por los micro-RNA de cadena única pueden (A) inducir la 
degradación de un mRNA o (B) bloquear la traducción
La degradación del mRNA
Regulación de la expresión génica por los microRNA(miRNA)
El precursor del 
micro(miRNA) 
(plegamiento)
Enzima 
Dicer
La enzima se 
mueve a lo 
largo de la 
cadena y lo 
secciona
Se degrada una 
cadena, la otra cadena 
de (miRNA)
Se asocia a un 
compl.de proteinas
Complejo de 
proteínas
El miRNA se 
aparea con 
el mRNA
B
A
Regulación de la expresión génica por los microRNA
(miRNA)
El complejo 
miRNA-proteína 
evita la expresión 
génica
degradación
Bloqueo de la 
traducción
Protoasomas (complejos proteicos): 
reconocen las moléculas proteicas 
marcadas ubiquitinas y las degradan
Finalmente, la duración de las funciones de 
cada proteína en la célula se regula de 
manera estricta por la degradación selectiva
Para marcar una proteína destinada a su 
destrucción, la célula le añade moléculas de una 
proteína pequeña llamada ubiquitina.
Ubiquitinada
proteína
Protoasoma
Proteina entrando en un
protoasoma
Protein 
fragments
(peptides)
Protoasoma
y ubiquitina para reciclar
Moléculas
Ubiquitina (proteína
Marcadora)
Procesamiento y degradación de las proteínas 
por un protoasoma
Protoasomas son complejos gigantes de proteínas que unen las moléculas 
de proteínas y las degradan
Degradación de una proteína por un protoasoma (enorme complejo 
proteico)
enzimas
La proteína marcada 
con ubiquitina es 
reconocida por el 
protoasoma
Última oportunidad para controlar la expresión génica (después de la traducción)
Proteína para 
degradar
Los componentes enzimáticos 
del protoasoma cortan a la 
proteína
El RNA desempeña múltiples papelesen la 
célula
Desempeña papeles catalíticos (Ribozima) y 
estructurales en los ribosomas
Ribosomal 
RNA (rRNA)
Sirve como molécula adaptadora en la síntesis 
de proteínas; traduce los codones del mRNA 
en aa.
Transfer RNA 
(tRNA)
Lleva información que especifica las
secuencias de aa de las proteínas desde el 
DNA hasta los ribosomas (codifica proteínas)
Messenger 
RNA (mRNA)
FunctionsType of RNA
Pequeño citosólico: se asocia a proteínas y dá
lugar al complejo nucleo-proteico (SRP)
ARNsc
Es un componente de la partícula de 
reconocimiento señal (SRP), del complejo 
proteína-RNA que reconoce a los péptidos 
señal de los polipétidos destinados al RE
SRP RNA
Desempeña papeles estructurales y catalíticos
en los espliceosomas- (cortes y empalmes de 
los ARNm) (Pequeños nucleolares)
(maduración de transcriptos de RNA)
Small nuclear 
RNApn ó
(snRNA)
Sirve como precursor del mRNA, el rRNA o el 
tRNA antes de ser procesado por corte y 
empalme
Primary 
transcript
FunctionsType of RNA
modificacion de snoRNA y snRNARNAsca
Colabora en el procesamiento de los 
transcritos pre-RNA para la formación de la 
subunidad del ribosoma en el nucléolo
Small 
nucleolar RNA 
(snoRNA)
Participan en la regulación de la expresión
genética
Inducen la degradación de un mRNA 
(miRNA)o bloquean su traducción (siRNA)
Small 
interfering 
RNA (siRNA) 
and microRNA
(miRNA)
FunctionsType of RNA
mRNA: codifica proteínas
rRNA: componente del ribosoma
tRNA: Adaptador en la síntesis de proteínas (traslada aa)
siRNA: bloquea la traducción del mRNA seleccionados
miRNA: dirige la degradación de mRNA seleccionados
snRNA: maduración de transcriptos de RNA
snoRNA: modificación y procesamiento del rRNA
scaRNA: modificacion de snoRNA y snRNA
RNA
• La expresión génica puede regularse en cualquier 
etapa ( la etapa clave es la TRANSCRIPCIÓN)
• los cambios en la estructura de la cromatina
• la iniciación de la transcripción
• el procesamiento del RNA (corte y empalme alternativo)
• la degradación del mRNA o bloquear su traducción
(miRNA y siRNA)
• la traducción (controlar la iniciación)
• el procesamiento y la degradación proteica.
LA ACETILACIÓN, LA DEMETILACIÓN Y LA 
DESFOSFORILACIÓN DE DISTINTAS HISTONAS 
DISMINUYEN EL ENROLLAMIENTO DE LA 
CROMATINA Y PROPICIAN LA ACTIVIDAD DE LOS 
GENES.
No existen genes diferentes, sino una 
EXPRESIÓN GÉNICA DIFERENCIAL
Expresión de genes distintos por parte de células que 
contienen el mismo genoma
Casi todas las células tienen un genoma idéntico, sin 
embargo el subgrupo de genes expresados en las 
células de cada tipo es único
La expresión génica diferencial
•Cada célula de un eucariota multicelular expresa solo una 
parte de sus genes. 
•En cada tipo de célula diferenciada se expresa un único 
subconjunto de genes. 
Se creía que en la regulación de los genes de los 
organismos complejos sólo intervenían proteínas. 
100 billones de células con localizaciones y funciones características
Patrón de expresión 
génica 
transformación
Modificación de la cromatina, el corte y empalme alternativo 
del ARNm y la metilación del ADN
Totipotente