12 - ADN, cromosomas y replicación - 2024 - Láminas

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Cómo se almacena y se transmite la 
información genética? 
Cromosomas, genes y alelos (1902-1915) 
Mendel descubrió que la 
información genética se 
almacenaba como pares de 
elementos, uno heredado de 
cada padre, que se 
separaban al formarse los 
gametos. 
Sutton propuso que esos 
elementos (los alelos) 
estaban en los cromosomas. 
De qué están hechos los 
cromosomas? 
Qué moléculas contienen el material 
genético? 
Los cromosomas contienen ADN y proteínas. 
Las proteínas están formadas por un 
conjunto de 20 aminoácidos, el ADN es un 
polímero de cuatro nucleótidos. 
¿Podía ser que cada célula recibiera un 
juego completo de proteínas que pudiera 
usar como molde? 
¿Podía ser, en cambio, que el ADN de los 
cromosomas contuviera información para 
sintetizar todas las proteínas que necesita 
un organismo? 
Los virus tienen la respuesta 
Los bacteriofagos se pueden 
mantener fácilmente en 
laboratorio, infectan bacterias y 
producen nuevas unidades virales 
idénticas a la original. 
Tienen una estructura sencilla 
(ADN + cubierta proteica). 
¿El ADN no es demasiado simple para contener 
la información genética? 
Experimentos con 
bacteriófagos. 
 
Alfred Hershey y Martha 
Chase (1952): 
1- Bacterias en medios 
con S o P radiactivos 
generan bacteriófagos con 
cubierta proteica y con 
ADN radiactivos, 
respectivamente. 
2- Bacterias infectadas 
con los fagos “marcados” 
y sometidas a agitación: 
el S permanece fuera de 
las células, el P ingresa y 
aparece en la generación 
viral siguiente. 
1- Llevar una gran cantidad de información. 
2- Producir copias de sí misma. 
3- Ser químicamente estable. 
4- Poder cambiar o mutar y transmitir esos 
cambios a la descendencia. 
Requisitos que debía cumplir la molécula que 
contuviera la información genética 
El código genético: el modelo de doble hélice de 
Watson y Crick (1953) 
Los nucleótidos podían 
disponerse en cualquier orden 
(no en grupos de cuatro como se 
creía). 
Las cadenas tienen dirección: el 
grupo P se une al Carbono 5´ 
de un azúcar y al 3´ de la 
siguiente (las cadenas son 
antiparalelas) 
Adenina sólo se aparea con 
Timina y Citocina sólo con 
Guanina. 
Estructura del ADN 
El ADN es un polímero de nucleótidos. 
Cada nucleótido está formado por una base 
nitrogenada, un azúcar (desoxirribosa) y un 
grupo fosfato. 
Hay dos tipos de bases nitrogenadas: 
purinas y pirimidinas. 
Adenina y guanina son las purinas del ADN. 
Citocina y timina las pirimidinas. 
Los nucleótidos tienen una estructura polarizada: un extremo 
donde se localiza el fosfato y se conoce como el extremo 5′ 
(“extremo cinco prima terminal”), mientras el otro extremo es 
el 3′ terminal. 
El ADN es un polímero de nucleótidos 
Los nucleótidos incluyen una base nitrogenada, un azúcar de 
cinco carbonos (desoxiribosa) y un grupo fosfato. 
5´ 
3´ 
Los nucleótidos difieren en sus bases 
nitrogenadas 
Purinas 
Pirimidinas 
Adenina Guanina 
Citocina Timina 
GUANINA ADENINA 
TIMINA CITOCINA 
Los átomos de carbono en la 
desoxiribosa se numeran 
como 1', 2', 3', 4' y 5'. 
Los grupos fosfato están 
unidos a los carbonos 5' y 3' 
de cada azúcar. Los extremos 
de la cadena llevan un grupo 
fosfato libre unido al carbono 
5‘ (extremo 5‘), y un grupo 
hidroxilo libre (-OH) en el 
carbono 3' (extremo 3‘). 
La secuencia de nucleótidos de una cadena determina 
la de la otra cadena. 
Como todos los nucleótidos de cada cadena miran hacia el 
mismo lado, toda la cadena tiene una dirección. Un extremo 
es el 3′ y el otro el 5′. Las cadenas son antiparalelas. 
[A] = [T] 
[G] = [C] 
Esqueleto de 
azúcares y 
fosfatos 
Bases 
apareadas 
ADENINA TIMINA 
GUANINA CITOCINA 
El apareamiento entre nucleótidos es específico: 
[A] = [T] 
[G] = [C] 
[A] + [T] ≠ [G] + [C] 
Chargaff (1950): 
Los contenidos de Adenina 
y de Timina son iguales (lo 
mismo para Citocina y 
Guanina). 
Célula bacteriana 
Plásmido 
Cromosoma 
Plásmido (imagen con MET) 
Cómo se organiza el material genético 
dentro de las células? 
En las células 
procarióticas la 
mayor parte del 
material 
hereditario está 
contenida en una 
única molécula 
circular de ADN. 
Los genes son 
porciones de 
ADN que 
codifican para 
una determinada 
proteína 
Cómo se organiza el material genético 
dentro de las células? 
El DNA eucariota no es 
tan sólo la sucesión de 
un gen tras otro, como 
en las bacterias o los 
virus, sino una 
organización mucho más 
compleja, incluyendo 
secuencias repetidas “sin 
funciones codificantes” 
(¿si?). En el ser humano 
existen unos 25000 
genes y apenas el 1,5% 
del ADN se traduce a 
proteínas. 
En las células eucarióticas el núcleo celular 
contiene la mayor parte del material 
hereditario. 
El ADN contiene la información genética y se 
asocia con proteínas básicas llamadas 
histonas. 
Cuando la célula no se divide, el ADN se 
encuentra en forma de cromatina. La cromatina 
se duplica antes de la división celular. 
La cromatina se condensa formando 
cromosomas antes de la división. 
Cómo se organiza el material genético 
dentro de las células? 
Nucleosomas (fibra de 10nm) 
ADN (doble cadena) 
Solenoide (plegamiento por 
interacción entre histonas) 
Bucles o asas superenrolladas 
(estabilizado por proteinas 
nucleares) 
Asas plegadas 
Cromosoma metafásico 
(máximo grado de plegamiento) 
Estructura de los cromosomas eucarióticos 
El ADN se duplica antes de cada división celular. 
Luego de la replicación, cada cromosoma consta de 
dos cromátidas hermanas, idénticas entre sí. 
Estructura de los cromosomas eucarióticos 
Los cromosomas tienen distinta morfología 
según la posición de centrómero. 
METACÉNTRICO SUBMETACÉNTRICO ACROCÉNTRICO TELOCÉNTRICO 
Estructura de los cromosomas eucarióticos 
El centrómero 
tiene dos 
estructuras 
proteicas 
discoidales 
asociadas: los 
cinetocoros. 
Son el sitio de 
anclaje de las 
fibras del huso 
durante la 
división celular. 
Cromátides hermanas 
Centrómero 
Cinetocoro Microtúbulos 
Capa media 
Capa externa 
Capa interna 
Cromatina 
Cada especie tiene un número cromosómico típico 
Cariotipo femenino 
normal (2n=46) 
En el cariotipo distinguimos 
cromosomas sexuales y autosomas. 
Una célula puede ser haploide o diplode 
En animales y otros organismos 
superiores, las células somáticas son 
diploides (2n). 
En estos organismos las células haploides 
(n) son las gametas (óvulos y 
espermatozoides). 
En las células diploides los cromosomas se 
presentan como pares de homólogos 
heredados uno de cada padre. 
Cromosomas 
sexuales 
femeninos 
Cromosomas 
sexuales 
masculinos 
Meiosis y formación 
de gametos en cada 
sexo 
Óvulos Espermatozoides 
Fertilización o 
singamia 
Combinaciones 
posibles de los 
cromosomas 
sexuales 
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XY XX 
Pero mamá nos da las mitocondrias! 
… y el retículo endoplasmático, y el aparato de Golgi y… 
El ciclo celular: interfase, mitosis y citocinesis 
2 
El ciclo celular está regulado con precisión 
La regulación ocurre en distintos puntos y depende de 
señales externas e internas. 
En los organismos multicelulares el contacto con 
células contiguas puede detener la división. 
En algunos casos, las células pasan de la fase G1 a un 
estado especial de reposo, llamado G0, en el cual 
pueden permanecer durante días, semanas o años. 
En la fase S existen mecanismos que aseguran que la 
replicación del ADN se produzca una sola vez. 
La división celular se dispara o se frena en un punto 
tardío de la fase G1 (el punto R o de restricción). 
El ciclo celular está regulado con precisión 
El número de veces que una célula se ha dividido 
anteriormente también influye en la división celular 
(senescencia o envejecimiento celular). Esta restricciónse relaciona con el acortamiento progresivo de los 
extremos de los cromosomas -los telómeros- a lo largo 
de los sucesivos ciclos celulares. 
Esto no ocurre en ciertos tipos celulares, como en las 
células germinales o en algunas células de la sangre. 
En estas células se encuentra activa una enzima 
llamada telomerasa que agrega continuamente DNA a 
los extremos de los cromosomas, evitando su 
acortamiento. 
Esta enzima también se encuentra activa en células 
cancerosas. 
La replicación del ADN es un paso previo 
indispensable para la división celular 
En eucariotas, la replicación del ADN ocurre dentro del 
núcleo celular. 
La replicación del ADN es «semiconservativa» 
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Cómo ocurre la replicación? 
Comienza en una secuencia de nucleótidos 
particular: el origen de la replicación. 
Ocurre bidireccionalmente por medio de dos 
horquillas de replicación que se mueven en 
direcciones opuestas. 
Para que pueda comenzar la replicación se 
necesita una secuencia de ARN cebador, con sus 
bases correctamente apareadas con la cadena 
molde. 
Antes de ser incorporados a la cadena, los 
nucleótidos se encuentran en forma de trifosfatos. 
La energía requerida para impulsar la replicación 
proviene de la eliminación de dos fosfatos. 
El mecanismo de replicación involucra un 
conjunto de enzimas 
Las helicasas desenrollan la doble hélice en cada horquilla de 
replicación y proteínas estabilizadoras se unen a las cadenas 
separadas para estabilizarlas. 
Cadena 
atrasada 
El mecanismo de replicación involucra un 
conjunto de enzimas 
Las topoisomerasas relajan el superenrollamiento de la hélice 
(cortan las cadenas por delante de las horquillas de replicación y 
luego las vuelven a unir). 
Cadena 
atrasada 
El mecanismo de replicación involucra un 
conjunto de enzimas 
La ADN polimerasa sintetiza las dos nuevas cadenas (siempre en sentido 
5´a 3´, añadiendo nucleótidos en el extremo 3´). Esta enzima también 
corrige los errores, retrocediendo cuando es necesario para eliminar 
nucleótidos que no estén correctamente apareados con la cadena molde. 
Cadena 
atrasada 
HUELLA DE ADN 
 
PCR: reacción en 
cadena de la 
polimerasa: permite 
obtener múltiples 
copias de una porción 
de ADN. Combinada 
con la acción de 
endonucleasas permite 
analizar muestras 
pequeñas de ADN. 
Análogos Sintéticos de Nucleótidos 
Muchos análogos de nucleótidos se sintetizan químicamente y 
se los utiliza por su potencial terapéutico. Los análogos de los 
nucleótidos se pueden utilizar como agentes anti-tumorales, por 
ejemplo se los utiliza porque interfieren con la síntesis del ADN 
y matan preferencialmente a las células que se dividen 
rápidamente como las células tumorales. Algunos de los 
análogos de nucleótidos que comúnmente se utilizan en 
quimioterapia son la 6-mercaptopurina, 5-fluorouracilo, 5-yodo-
2'-deoxiuridina y 6-tioguanina. Cada uno de estos compuestos 
daña el proceso de replicación normal al interferir con la 
formación correcta del apareamiento de bases Watson-Crick. 
Los análogos de los nucleótidos también se utilizan como 
agentes antivirales. Varios análogos intieren con la replicación 
del HIV, como el AZT (azidotimidina) y el ddI (dideoxiinosina). 
Distintos análogos de nucleótidos se utilizan asimismo luego del 
trasplante de órganos para suprimir el sistema inmune y reducir 
la posibilidad de rechazo del trasplante por el huésped.