INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MATAMOROS

DEPARTAMENTO DE QUIMICA Y BIOQUIMICA

“Bases Moleculares de la Ingeniería Genética”

ALUMNA:Karen GodinezNorma Rivadeneira Rosa Isela González Semestre: 1°Fátima RangelCarolina Castillo

Alumna de la Carrera: Ingeniería Ambiental

Materia: Biología

Catedrático: M.C. Guillermo Raúl Villasana Velázquez

H. Matamoros, Tamps. Noviembre del 2011

1. ¿Qué es un gen?

Gen, unidad de herencia, partícula de material

genético que determina la herencia de una

característica determinada, o de un grupo de ellas.

En términos moleculares puede definirse como la

secuencia lineal de nucleótidos considerada como

unidad de almacenamiento de información. Los

genes están localizados en los cromosomas en el núcleo celular y se disponen en

línea a lo largo de cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma una

posición, o locus.

2. La estructura de los ácidos nucleicos como base química del programa

genético

a) Estructura del ADN

Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas

formadas por un elevado número de compuestos químicos llamados

nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida

que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres

unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo

fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados

bases: adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y

citosina (C).La siguiente figura ilustra las tres unidades, en el dibujo

que está a la izquierda, la bolita roja es oxigeno, la violeta es fosforo,

la verde es carbono, la blanca es hidrogeno y la azul es nitrógeno.

La molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido y está

entre un grupo fosfato de un lado y una base

al otro. El grupo fosfato está a su vez unido a

la desoxirribosa del nucleótido adyacente de

la cadena.

Estas subunidades enlazadas

desoxirribosa-fosfato forman los lados de

la escalera; las bases están unidas por

parejas, mirando hacia el interior y forman

los travesaños.

Los nucleótidos de cada una de las dos

cadenas que forman el ADN establecen una

asociación específica con los correspondientes de la otra cadena.

Debido a la afinidad química entre las bases, los nucleótidos que

contienen adenina se acoplan siempre con los que contienen timina,

y los que contienen citosina con los que contienen guanina. Las bases

complementarias se unen entre sí por enlaces químicos débiles

llamados puentes de hidrógeno.

b) Estructura del ARN.

A diferencia del ADN todos los tipos de ARN, son

de una sola hebra, la cual que se sintetiza a partir de

moldes de ADN. Aún así, los ARNs, tienen estructuras

estables que les permite tener estructuras

tridimensionales.

En el ARN los pares de bases son generalmente

Adenina - Uracilo y Guanina - Citocina aunque

eventualmente existen pares GU. En algunos existe

complementariedad inteARN que hace que tengan

estructuras específicas y estructura terciaria.

3. La información genética

a) La replicación del ADN

El ADN se duplica, cada una de sus cadenas pasa a las células hijas sin

cambiar y actúan de molde o patrón para formar una segunda hebra y

completar así las dos doble cadenas. Para que esto ocurra, la célula debe

“abrir” la doble cadena de ADN en una secuencia específica

denominada origen de replicación(en bacterias) o secuencia de replicación

autónoma (en eucariotas) y copiar cada cadena.

En la replicación participan varias enzimas. Las polimerasas sintetizan

una nueva cadena de ADN. Para esto utilizan como molde una de las hebras y

un segmento corto de ADN, al que se le agregan los nuevos nucleótidos. La

polimerasa agrega nucleótidos al extremo 3’ de la cadena en crecimiento.

b) Transcripción

Una vez que se conforman las dos cadenas nuevas de ADN, lo que sigue

es pasar la información contenida en estas cadenas a una cadena de ARN,

proceso que se conoce como transcripción. Aquí la enzima responsable es

la ARN polimerasa, la cual se une a una secuencia específica en el ADN

denominada promotor y sintetiza ARN a partir de ADN.

En la transcripción, la información codificada en un polímero formado por la

combinación de 4 nucleótidos (ADN) se convierte en otro polímero cuyas

unidades también son 4 nucleótidos (ARN). El ácido ribonucleico es similar al

ADN (por eso el proceso se denomina transcripción).

La transcripción de genes puede dar lugar a ARN mensajero (ARNm,

molécula que sirve como molde de la traducción), ARN ribosomal (ARNr, que

forma parte de los ribosomas, un complejo compuesto por proteínas y ARNr

donde se realiza el proceso de traducción) o ARN de transferencia (ARNt,

moléculas que funcionan como adaptadores en el proceso de traducción).

c) Traducción.

La traducción es el paso de la

información transportada por el ARN-m a

proteína. La funcion de los polipéptidos reside en su secuencia lineal de

aminoácidos que determina su estructura primaria, secundaria y terciaria. De

manera, que los aminoácidos libres que hay en el citoplasma tienen que unirse

para formar los polipéptidos y la secuencia lineal de aminoácidos de un

polipéptido depende de la secuencia lineal de ribonucleótidos en el ARN que a

su vez está determinada por la secuencia lineal de bases nitrogenadas en el

ADN.

Los elementos que intervienen en el proceso de traducción son

fundamentalmente: los aminoácidos, los ARN-t (ARN transferentes), los

ribosomas, ARN-r (ARN ribosómico y proteínas ribosomales), el ARN-m (ARN

mensajero), enzimas, factores proteicos y nucleótidos trifosfato (ATP, GTP).

El primer paso que tiene que producirse es la activación de los aminoácidos y

formación de los complejos de transferencia. Los aminoácidos por sí solos no

son capaces de reconocer los tripletes del ARN-m de manera que necesitan

unirse a un ARN de pequeño tamaño, llamado ARN adaptador, ARN

soluble o ARN transferente.

4. La regulación de la expresión génica

Todas las células presentan mecanismos para regular la expresión de los

genes. De esta manera, las células procariotas y eucariotas, sintetizan en cada

momento solamente aquellos elementos que necesitan.

A principios de los años sesenta, Jacob y Monod, propusieron un modelo

denominado operón para la regulación de la expresión génica en las bacterias.

En cada operón se diferencian dos clases de genes:

• Los genes estructurales ( E1, E2, E3...), que codifican proteínas,

participantes en un determinado proceso bioquímico.

• Un gen regulador (R), que codifica a una proteína represora (PR) que

puede encontrarse en la forma activa o inactiva y es el agente que

controla materialmente la expresión.

Existen además dos regiones que intervienen en la regulación:

• El promotor (P),es una zona donde se une la ARN-polimerasa y decide el

inicio de la transcripción.

• El operador (O), que posee una secuencia reconocida por la proteina

represora activa: cuando se bloquea el operador con la proteína

represora, impide el avance de la ARN-polimerasa y la transcripción se

interrumpe, con lo que se origina el proceso conocido como represión

génica.

Cuando la bacteria necesita sintetizar proteínas debe separar el operador del

represor y utiliza para ello dos tácticas:

1. La inducción enzimática. Como en el caso del operón lactosa, que regula

la síntesis de las enzimas encargadas de metabolizar la lactosa.

2. Como puede verse en el esquema, cuando aparece la lactosa (molécula

inductora), se une a la proteína represora inactivándola; entonces el

complejo inductor-represor se separa del operador, permitiendo el

funcionamiento del operón.

3. La represión enzimática. El ejemplo es el operón histidina, que regula la

síntesis de las enzimas que intervienen en la síntesis de la histidina.

Bibliografía

http://www.uned.es/091279/ingenieria_genetica/tema1/bases_de_la_genetica_molecular.htm