Genes Estructura Y Funcion 3k5f3x

Dra. Mary Dominguez

Genes: estructura y función

Información de los genes  

De genes a proteínas Proteína:  Funciones de células órganos y

organismos  Interacciones con el ambiente

Conocemos secuencia del DNA, no el número de genes  Estimación 25,000 genes... ¿Un gen para cada proteína?... NO!!!  Redes de combinaciones de genes = diversidad 

Enrollamiento del DNA: formación de cromosomas

De genoma a proteína: amplificación de información

El dogma central DNA  Contenido

 RNA  Proteína de la información

genética:  DNA, núcleo

 Utilización

de la información

genética:  Síntesis de proteínas, citoplasma

 Molécula

enlace entre DNA y Proteínas:

El dogma central Genoma del DNA Síntesis y secuencia del RNA

RNA Síntesis y secuencia de polipéptido

Proteínas Síntesis y metabolismo del DNA y RNA

Gen: Definición molecular  Una

secuencia de DNA en el genoma requerida para la producción de un producto funcional, sea proteína o molécula de RNA

Gen: organización y estructura  ¿Qué

incluye un gen?

 Secuencia de codificación ▪ Exones ▪ Intrones  Secuencias adyacentes requeridas para su

expresión ▪ Producción normal de la molécula de RNA ▪ Cantidad correcta ▪ Lugar correcto ▪ Tiempo correcto

Gen: organización y estructura 

Región promotora (P)



Región codificadora (C)



Región terminadora (T)

Región promotora (P)  Secuencia

responsable del reconocimiento de la iniciación de la transcripción

 Secuencia

no codificante situada en el extremo 5´del ADN

Región codificadora (C)  Contiene

la información para la síntesis proteica

 Fragmentos

codificantes: Exones

 Secuencia START  ATG  Secuencia STOP  TAA, TAG, TGA

 Fragmentos

no codificantes: Intrones

 Presentes en el RNA nuclear, no en el RNAm maduro  Acumulación de intrones produce longitud excesiva del

gen ▪ Gen de la distrofina: Distrofia Muscular de Duchenne

Región codificadora (C):



ARN resultado de la trascripción DNA  Intrones y exones



ARN mensajero  ARN maduro  Solo exones

Región terminadora (T)  Secuencia

responsable del reconocimiento de la terminación de la transcripción

 Secuencia

no codificante situada en el extremo 3´del ADN  Secuencia de residuos de Adenosina:

cola poli-A  ¿Marca

el final del gen?

Pseudogenes  Secuencias

relacionadas a genes, pero no producen RNA ni proteínas  Secuencias conocidas, pero no funcionales  Tipos:  Pseudogenes que no proceden ▪ Vestigios de la evolución ▪ Funcionales en el pasado (genes muertos)  Pseudogenes que proceden ▪ Formados por retro transposición ▪ DNA formado del RNAm

Genes de RNA no codificadores  No

todos lo genes codifican proteínas

 Cromosoma

11: 200 genes codificadores de

RNA  Además…  Regulación de otros genes  Papeles estructurales en núcleo y citoplasma  Control de expresión o represión de genes

durante el desarrollo: ▪ microRNA (miRNA)

El código genético

 Relaciona

la secuencia de bases en el ARN mensajero con la secuencia de Aminoácidos en las proteínas

Características del código genético Es universal  • todos los organismos vivos Es degenerado  • 64 codones, 20 AA’s Contiene tres codones “sin sentido” o “Stop” • UAA, UAG, UGA Contiene una secuencia iniciadora, • AUG, que codifica metionina

El código genético

Regulación de genes: Operon Genes estructurales Gen operador Gen regulador • Represor

Lac Operon: modelo E.coli

Herencia mendeliana Genética Clásica

Conceptos generales Locus (Loci) • Localización de un gen en el cromosoma Alelos • Variaciones alternativas de expresión del gen Haplotipo • Set de alelos en un locus o set de loci Polimorfismo • Dos o mas alelos en el locus de una población Mutación • Cambio genético nuevo • Enfermedad causada por alelo mutado

Alelos  Gen

 Distintas

 ≠ variedades  ≠ características

variedades de un gen para un carácter Gen A  color amarillo Gen a  color verde

Relaciones alélicas  





Los genes residen en los cromosomas Individuos diploides, pares de cromosomas homólogos Un par de cromosomas, 2 genes para cada caracter 2 alelos para c/ caracter

Alelo A  color amarillo Alelo a  color verde

Genotipo vs. Fenotipo GENOTIPO

FENOTIPO



Pleiotropismo: un gen anormal produce diferentes  Set de alelos que constituyen el fenotipos genoma de una persona



Expresión observable del genoma Presentación  Morfológica  Clínica  Celular  Bioquímica

Genotipo vs. fenotipo Fenotipo Expresión externa del carácter Genotipo + Ambiente

Genotipo Genes que determinan un caracter

Homocigosis y heterocigosis

1.AA 2.Aa 3.aa

Dominancia y recesividad ALELOS HOMOCIGOTOS

AA – aa Se manifiesta carácter correspondiente al alelo ALELOS HETEROCIGOTOS

Aa

ALELO DOMINANTE Siempre se manifiesta, aun en heterocigosis ALELO RECESIVO Se manifiesta SOLO en homocigosis CODOMINANCIA Se manifiesta los dos alelos HERENCIA INTERMEDIA Se manifiesta mezcla de los dos alelos

Codominancia y herencia intermedia HERENCIA INTERMEDIA

CODOMINANCIA

Representación de los genes A



Si dominante:



Si recesivo:



Si homocigoto:



Si heterocigoto:



Si herencia intermedia:



Si codominante:

a AA, aa Aa

IAIB

RB

Pedigrees: Árbol genealógico   

Útil herramienta Genética Medica Ilustra sanos y afectados Grados de parentesco  Primer grado  Segundo grado  Tercer grado

 

“Probando” o “Propósitos” “Propósito”

Simbología del árbol genealógico

Desórdenes de gen simple: Clasificación 1.

Según el fenotipo 1. Dominante 2. Recesivo

Dominant e

Autosómica Autosómica Autosómica dominante recesiva Ligada a X

2.

Según la localización cromosómica del locus 1. Autosómica 2. En cromosomas

sexuales 1.

Ligada a X

3. Pseudoautosómica***

Recesiva

Ligada a X dominante

Ligada a X recesiva

Primera Ley de Medel 

Ley de uniformidad de híbridos en F1  Cuando se cruzan

dos progenitores puros para determinado carácter, todos los hijos de la primera generación son iguales fenotípica y genotípicamente.

Segunda Ley de Medel Ley de segregación:

 



Los genes se encuentran en parejas y solo uno de los dos genes se transmite a la descendencia. Los genes permanecen intactos y bien diferenciados.

Tercera Ley de Medel Ley de distribución independiente

 



Los genes localizados en loci diferentes se transmiten en forma independiente. Se transmite un alelo de c/loci a la descendencia.

Ley de distribución independiente

Factores que afectan el Pedigrees PENETRANCIA  



EXPRESIVIDAD

Severidad de Concepto del todo o expresión del fenotipo nada en individuos con el 100% expresión mismo genotipo fenotípica de un gen causante de alterado enfermedad Si no 100%,  Signos y síntomas en penetrancia reducida común vs. Neurofibromatosis: penetrancia y manifestaciones expresividad dependientes de la edad diferentes 

Neurofibromatosis Herencia: Autosómica dominante  Penetrancia dependiente de la edad  Expresividad variable  Desorden de SN, ojo y piel  Mutación gen NF1 

 Neurofibromina  Perdida de función

Neurofibromatosis  Fenotipo  Neurofibromas  Maculas café au lait  Nódulos de Lisch

(iris)  Retardo mental  Tumores SNC  Desarrollo de cáncer ▪ SNC ▪ Musculo

Heterogenicidad genética Fenotipos similares - Genotipos diferentes Heterogenicidad de alelos • Diferentes mutaciones en el mismo locus • Fibrosis quística (FQ) • Mutación CFTR

Heterogenicidad de locus • Diferentes mutaciones en diferentes loci • Retinitis pigmentosa • Degeneración fotoreceptores

Heterogenicidad fenotípica • Distintos fenotipos resultados de diferentes mutaciones de alelos en el mismo gen • Mutación gen RET codificador tirosina-kinasa • Enfermedad de Hirschsprung • Neo endocrina multiple tipo 2 • Ambos fenotipos a la vez

Heterogenicidad alelica Causa importante de variación clínica  Un locus…. Varias mutaciones  Recesivos heterocigotos con consecuencia clínicas variables: 

 Cosanguinidad  Manifestación étnica  Mutación de único ▪ Enf. Células falciformes



Fibrosis quística:  1400 mutaciones en

el alelo del CFTR  Diferentes grados de severidad ▪ FQ Clásica ▪ Insuficiencia pancreática ▪ Insuficiencia pulmonar progresiva ▪ Ausencia vas deferens

▪ FQ no clásica

Herencia autosómica dominante 

 

Fenotipo expresado en homocigosis y en heterocigosis Si ligado a X, homocigosis y heterocigosis Dominancia incompleta



 Patrón de

transmisión vertical del fenotipo

 Severidad variable  

Enfermedades comunes según poblaciones Frecuente unión entre progenitor sano y progenitor heterocigoto afectado

No salta generaciones



Igual proporción ♀:♂ afectados



Relación padrehijo de la enfermedad

Herencia autosómica dominante

Herencia autosómica dominante  Hipercolesterolemia familiar  Enf. De Huntington  Neurofibromatosis  Enf. Renal poli quística  Acondroplasia

Pedigrees Herencia Autosómica Dominante

Herencia Autosómica Dominante

Herencia autosómica recesiva    



Manifestación solo en homocigosis Mutaciones con perdida de función Raras en la población Mas frec. heterocigotos portadores que homocigotos afectados Frec. unión entre dos progenitores portadores



Afectación de hermanos, no en progenitores  Patrón transmisión

horizontal



Igual proporción ♀:♂ afectados



¼ hijos afectados



Cosanguinidad



Aislamiento genético

Herencia autosómica recesiva

FQ Xerodermia pigmentosum  Enf. Tay-Sachs 



Pedigrees Herencia Autosómica Recesiva

Herencia autosómica recesiva

Herencia Autosómica Recesiva

Genes letales  Genes

que producen la muerte prematura del organismo

 Genes

letales dominantes

 Muerte en heterocigotos

 Genes

letales recesivos

 Muerte en homocigotos.