BIOLOGIA MOLECULAR - Unidad 1

Introduccion a la biologia molecular

Qué son los cromosomas?

Las estructuras que contienen el material genético

De qué estan compuestos los cromosomas?

DNA + proteínas

En eucariotas, cuando hablamos de cromosomas, a qué nos referimos normalmente?

al DNA nuclear

Tanto … tienen también su propio genoma

… mitocondrias como cloroplastos …

En que forma se encuentra el DNA en la célula

En forma de doble hélice

De qué estan compuestas las hebras del DNA?

Estan compuestas de nucleotidos

Como se unen los nucleotidos del DNA?

Mediante enlace covalente fosfodiéster

El enlace fosfodiéster une … de un nucleotido con … del nucleotido adyacente

… el grupo fosfato situado en el carbono 5’ del azucar … el hidroxilo situado en el carbono 3’ del azucar …

De qué esta constituido el nucleotido?

De un grupo fosfato unido a una pentosa con una base nitrogenada unida a su vez a la pentosa

Cual es la diferencia entre los nucleotidos del DNA y del RNA?

DNA: pentosa = desoxirribosa ; RNA: pentosa = ribosa

Cuales son las bases nitrogenadas en el DNA?

Adenine (A), Tymine (T), Cytosina (C), Guanina (G)

Cuales son las bases nitrogenadas en el RNA?

Adenine (A), Uracilo (U), Cytosina (C), Guanina (G)

La direccion cabeza-cola va de …

… 5’ hasta 3’

Como se mantienen juntas las dos hebras del DNA?

Gracias a la formacion de puentes de hidrogeno entre sus bases nitrogenadas

Cuantos enlaces hay entre A y T?

Dos enlaces (puentes de H+)

Cuantos enlaces hay entre G y C?

Tres enlaces (puentes de H+)

Cual es la disposicion de las dos hebras de DNA?

Ambas hebras presentan disposición antiparalela

Cual es la distancia entre dos nucleotidos adyacentes?

0,34nm

La forma B del DNA que se encuentra en disoluciones acuosas es una hélice regular que hace un giro completo cada … nm

3,4

Durante la replicación, las dos hebras de DNA separan y la … va leyendo en dirección … y sintetiza …

… Polimerasa … 3’-5’ … 5’-3’ …

Cuales son las reglas de Chargaff para el DNA de doble hélice?

A = T ; A/T = 1

G = C ; G/C = 1

A+G = T+C (proporción de bases púricas es igual a la de las bases pirimidínicas) ; (A+G)/(T+C) = 1

La proporción entre (A+T) y (G+C) es característica de cada organismo, pudiendo tomar por tanto, diferentes valores según la especie estudiada

Como se exprime la composición de bases de una molécula de DNA de un organismo?

Se expresa como su contenido en G+C

En organismos superiores, de cuanto es el valor del contenido en G-C?

Es de 0,5

(BONUS:) En bacterias, de cuanto puede ser el valor del contenido en G-C?

En bacterias, este valor varía mucho de un género a otro:

Clostridium: 0,27

Sarcina: 0,76

Escherichia: 0,5.

Cuales son las formas mas conocidas de la estructura del DNA?

B-DNA ; A-DNA ; Z-DNA

Cuales son las caracteristicas de las formas estructurales del DNA?

B-DNA: forma “clasica”, rotacion a derechas de la hélice

A-DNA: forma “deshidratada”, rotacion a derechas de la hélice, mas compacta que el B-DNA

Z-DNA: forma “zurda”, rotacion a izquierdas de la hélice

De que depende la estructura del DNA?

Depende de los nucleotidos integrantes

Que puede afectar la estructura del DNA?

Las proteinas, que en algunos casos forzan el cambio de la estructura mediante su union al DNA

Cuales son los tipos de proteinas?

Hay 3 tipos de proteinas:

• las proteinas que leen el DNA

• las proteinas que estructuran o protegen

• las proteinas que copian, transcriben o reparan

Que son los palindromos?

Son aquellas regiones del DNA donde la secuencia es la misma en ambas hebras y con una simetria rotacional de 180° alrededor del palindromo

Cual es la funcion de los palindromos?

Suelen ser lugares de union a proteinas

Con respecto a los palindromos, cuales son los lugares de union a proteinas?

• lugares diana de enzimas de restriccion (piensa en virus bacteriofago)

• centros reguladores de la expresion genética (union de factores de trancripcion)

Cual es la praticularidad de las repeticiones invertidas/secuencias invertidas repetidas?

Dan lugares a estructuras secundarias peculiares en el DNA y RNA

Cuales son las estructuras formadas por las repeticiones invertidas/secuencias invertidas repetidas?

• en el RNA: estructura de horquillas (hairpin)

• en el DNA: estructuras cruciformes (cruciform)

Qué es el H-DNA?

Es una estructura poco habitual del DNA formada por 3 hebras

Donde se forma el H-DNA?

Se forma en regiones ricas en pirimidinas (CT)n en una hebra y en purinas (AG)n en la complementaria

Como se forma el H-DNA?

La zona rica en CT se repliega con la rica en AG mediante enlaces de Hoogsteen (tipo especial de puentes de H)

(CT)n/(AG)n/(CT)n

Qué son los motivos estructurales responsables de la union del ADN con proteinas?

Son los elementos estructurales o motivos proteicos

Qué son los elementos estructurales o motivos proteicos?

Forman parte de la estructura terciaria de la proteína e interaccionan con la doble hélice del DNA, preferentemente por el surco mayor. La interacción suele producir un cambio de conformación que provoca una desnaturalización local, favoreciendo el acceso de otras proteínas

Con respecto a los elementos estructurales o motivos proteicos, qué es una desnaturalizacion local?

Es una perdida del plegamiento en la parte de la estructura terciaria de la proteina que 

Cuales son los motivos proteicos mas frecuentes?

• hélice-giro-hélice

• hélice-bucle-hélice

• homeodominio

• dedo de zinc

• cremallera de leucina

Qué es el motivo hélice-giro-hélice?

Es un motivo proteico que se encuentra en proteínas reguladoras de expresión génica (en virus, procariotas y eucariotas). Está formado por dos segmentos peptídicos en α−hélice, de estructura rígida separados por una secuencia Una de las hélices (de reconocimiento) encaja en el surco mayor del DNA

Qué es el motivo hélice-bucle-hélice?

Es un motivo proteico que consta de dos segmentos en α−hélice. El péptido que lo une es más largo que el del motivo hélice-giro-hélice, con más posibilidades de orientación de la hélice

Qué es el motivo homeodominio?

Es una ampliación del motivo hélice-giro-hélice que aparece repetidamente. Es importante al aparecer en proteínas que regulan el desarrollo embrionario, especialmente en Drosophila

La gran mayoría de los homeodominios reconocen un elemento basal del DNA altamente conservado que sirve como promotor en muchos genes

Qué es un promotor?

Es una especie de "señal de inicio" ubicada justo antes de la región que contiene las instrucciones en el DNA, que permite a las células, mediante la transcripcion, de convertir la informacion contenida en una parte del DNA en una molécula de RNA que puede ser utilizada por la célula para construir proteinas

Qué es el motivo dedo de Zinc?

Es un motivo proteico frecuente en proteínas Eucariotas como el TFIIIA y el receptor de estrógenos. Suelen observarse múltiples dedos de zinc consecutivos. Está formado por 30 aas, de los cuales 2 Cys y 2 His aparecen coordinadas tetraédricamente con un ion Zn 2+

Qué es el motivo cremallera de leucina?

Se trata de una región de la proteína que tiene un residuo de Leu cada 7 aminoácidos. La Leu se repite en la misma cara de la proteína cada 2 vueltas de hélice. 2 cadenas de este tipo se asocian hidrofóbicamente intercalando restos de Leu que encajan en el surco mayor del DNA. Se favorece la formación de una estructura en forma de “Y”

Qué es el superenrollamiento?

El superenrollamiento posee especial significado para entender la organización del cromosoma, explicando cómo el DNA puede alojarse en el interior de la célula. La torsión de la hélice B genera una SUPERHÉLICE

Qué es el supererollamiento negativo?

La molécula de DNA ha sufrido una pérdida de 2 vueltas. 18 vueltas de hélice (11,1pb/vuelta)

Qué es el superenrollamiento positivo?

La molécula de DNA ha sufrido un aumento de 2 vueltas 22 vueltas de hélice (10pb/vuelta)

¿Qué hace que las moléculas de DNA en las células adopten conformaciones superenrolladas?

• En los plásmidos y cromosomas bacterianos, el ADN forma moléculas circularmente cerradas, lo que impide que las hebras giren libremente sobre sí mismas. En los plásmidos y cromosomas bacterianos, el ADN forma moléculas circularmente cerradas, lo que impide que las hebras giren libremente sobre sí mismas

• Durante los procesos de replicación y transcripción, las helicasas abren la doble hélice localmente, lo que genera tensión en los segmentos adyacentes. Esa tensión se compensa mediante superenrollamiento

Qué son los topoisomerasas?

Son enzimas encargadas de introducir o eliminar los superenrollamientos del DNA para mantener un nivel adecuado de tension estructural

Qué trascendencia biológica tiene el superenrollamiento del DNA?

• Permite empaquetar enormes longitudes de ADN en espacios muy pequeños (por ejemplo, un plásmido en una bacteria)

• Las regiones con superenrollamiento negativo son más accesibles para la maquinaria de transcripción → favorecen la expresión genética

Las regiones positivas o relajadas pueden reprimir la transcripcion

• Facilita la replicación y recombinación: la torsión ayuda a abrir la hélice y a posicionar las enzimas en los sitios adecuados

• Mantiene la integridad estructural: sin cierto grado de superenrollamiento, el ADN sería demasiado laxo y se dañaría fácilmente.

Qué es la camptotecina?

Es un antitumoral (topoisomerasa I como diana terapéutica) que interaccióna con el complejo Topo I DNA produciendo citotoxicidad al impedir el re-ligado de la hebra de ADN cortada por la TOP I

La camptotecina es un alcaloide pentacíclico de tipo quinolínico con una estructura plana que parece ser importante para su acción inhibidora. Se aisló por vez primera de la corteza y el tallo de Camptotheca acuminata China y Tibet

Qué es el irinotecan?

Es un antitumoral (topoisomerasa I como diana terapéutica) que se emplea en el cáncer colorrectal avanzado combinado con 5-Fluorouracilo en pacientes sin quimioterapia anterior o bien en monoterapia para pacientes que han fracasado a un régimen anterior con 5-Fluorouracilo

Qué son los etoposidos?

Derivados sintéticos de podofilina. Son agentes antitumorales que inhiben la topoisomerasa II, impidiendo el religado del ADN y provocando roturas dobles irreparables, lo que induce la muerte celular

Qué es el Vepesid®?

Es un epotosido (topoisomerasa II) que se utiliza en tumores testiculares, leucemias, cáncer microcítico de pulmón y linfoma tanto Hodgkin como no Hodgkin. Produce mielodepresión, náuseas y vómitos

Qué es Teniposido?

Es un epotosido (topoisomerasa II) que se emplea en algunos tipos de leucemias y linfomas así como en los tumores intracraneales malignos

Qué es la fluoroquinolona?

Es un inhibidor de la topoisomerasa II usado como antimicrobiano. Forma un complejo con el DNA y la DNA girasa (topoisomerasa II) o la Topoisomerasa IV bloqueando su acción

Qué es la quinolona?

Es un inhibidor de la topoisomerasa II usado como antimicrobiano. Forma un complejo con el DNA y la DNA girasa (topoisomerasa II) o la Topoisomerasa IV bloqueando su acción

Qué es la cumarina?

Es un inhibidor de la topoisomerasa II usado como antimicrobiano. Inhibe la actividad ATPasa de la DNA girasa y topoisomerasa IV