índiceresumido

Parte 1 Estudio de los genomas 1

Capítulo 1 Genomas, transcriptomasy proteomas 3

Capítulo 1 Estudiodel DNA 33

Capítulo 3 Mapeo de los genomas 67

Capítulo 4 Secuenciaciónde los genomas 107

Capítulo S Conocimientode la secuencia de un genoma 137

Capítulo 6 Conocimientodel funcionamientode un genoma 171

Parte 2 Anatomía de los genomas 199

Capítulo 7 Genomas nucleares eucariontes 201

Capítulo 8 Genomas procariontesy de orgánuloseucariontes 229

Capítulo 9 Genomas virales y elementos genéticos móviles 249

Parte 3 Funcionamiento de los genomas 273

Capítulo 10 Accesoal genoma 275

Capítulo 11 Ensamblajedel complejo de iniciaciónde la transcripción 301

Capítulo 11 Síntesisy procesamiento del RNA 341

Capítulo 13 Síntesisy procesamiento del proteoma 393

Capítulo 14 Regulaciónde la actividaddel genoma 433

Parte 4 Replicación y evolución de los genomas 477

Capítulo 1S Replicación de los genomas 479

Capítulo 16 Mutaciones y reparación del DNA 519

Capítulo 17 Recombinación 555

Capítulo 18 Evolución de los genomas 577

Capítulo 19 Filogenética molecular 609

índice

Prefacio v 2.1.3 DNA ligasas 44

Nota para el lector vii 2.1.4 Enzimas de modificación terminal 45

Índice resumido xi2.2 Clonación del DNA 46

Abreviaturas xx 2.2.1 Vectores de cIonación y manera de utilizarlos 46Vectores basados en plásmidos de E. coli 47Nota sobre técnicas 2.3: purificación del DNA 48

PARTE 1 Estudio de los genomas 1Vectores de cIonación basados en genomas debacteriófagos de E. coli 50Vectores para fragmentos más largos de DNA 53

Capítulo 1 Genomas, transcriptomas y Clonación en microorganismos distintos de

proteomas 3 E. coli 55

1.1 DNA 5 2.3 Reacción en cadena de la polimerasa (PCR) 58

1.1.1 Los genes están compuestos por DNA 5 2.3.1 Práctica de una PCR 58

1.1.2 Estructura del DNA 8 Nota sobre técnicas 2.4: trabajo con una

Nucleótidos y polinucleótidos 8 genoteca de cIones 59

Evidencia que lIevó a la doble hélice 10 2.3.2 Aplicaciones de la PCR 60

Características clave de la doble hélice 11La doble hélice tiene flexibilidad estructural 12 Recursos complementarios de estudio 61

1.2 RNA Ytranscriptoma 15Capítulo 3 Mapeo de los genomas 67

1.2.1 Estructura del RNA 151.2.2 Contenido del RNA de la célula 16 3.1 Mapas genéticos y físicos 691.2.3 Procesamiento del RNA precursor 171.2.4 Transcriptoma 18 3.2 Mapeo genético 70

3.2.1 Los genes fueron los primeros marcadoresl.3 Proteínas y proteoma 18 utilizados 701.3.1 Estructura proteica 18 3.2.2 Marcadores de DNA para mapeo genético 71

Los cuatro niveles de la estructura proteica 19 Polimorfismos de longitud de los fragmentosLa diversidad de los aminoácidos es la base de restricción 71de la diversidad de la proteínas 19 Polimorfismos de longitud de secuencias

1.3.2 Proteoma 21 simples 72Relación entre transcriptoma y proteoma 22 Polimorfismos de un solo nucleótido 73El código genético no es universal 23 Nota sobre técnicas 3.1: micromatrices y chipsRelación entre proteoma y bioquímica celular 24 de DNA 75

3.2.3 El análisis de ligamiento es la base del mapeoRecursos complementarios de estudio 25

genético 76Los principios de la herencia y el descubrimiento

Capítulo 2 Estudio del DNA 33 delligamiento 76El comportamiento de los cromosomas durante

2.1 Enzimas para la manipulación del DNA 35 la meiosis explica elligamiento parcial 782.1.1 DNA polimerasas 36 Delligamiento parcial al mapeo genético 81

Nota sobre técnicas 2.1: Marcación del DNA 36 3.2.4 Análisis de ligamiento en diferentes tipos deMecanismo de acción de una DNA polimerasa organismos 82dependiente del molde 37 Análisis de ligamiento cuando son posiblesTipos de DNA polimerasas utilizados en la experimentos de cruzamientos planificados 82investigación 38 Mapeo genético por análisis de la genealogia

2.1.2 Nucleasas 40 humana 84Las endonucleasas de restricción permiten cortar Mapeo genético en las bacterias 86las moléculas de DNA en posiciones definidas 40Nota sobre técnicas 2.2: electroforesis en gel de 3.3 Mapeo físico 87agarosa 42 3.3.1 Mapeo de restricción 89Examen de los resultados de un producto de la Metodologia básica para el mapeo dedigestión con enzimas de restricción 43 restricción 89

La escala del mapeo de restricción se ve limitadapor los tamaños de los fragmentos derestricción 89Examen directo de moléculas de DNA parainvestigar sitios de restricción 92

3.3.2 Hibridación in situ fluorescente 93Hibridación in situ con sondas radiactivas ofluorescentes 94FISH en acción 95

3.3.3 Mapeo de sitios de secuencia identificada 96Cualquier secuencia única de DNA puedeutilizarse como STS 96Fragmentos de DNA para mapeo de STS 97También se puede emplear una genoteca dedones como reactivo de mapeo para el análisisde STS 99

Recursos complementarios de estudio 100

Capítulo4 Secuenciación de los genomas 107

4.1 Métodos de secuenciación de DNA 108Nota sobre técnicas 4.1: electroforesis en gelde poliacrilamida 108

4.1.1 Secuenciación enzimática (por terminación decadena) del DNA 109

Generalidades sobre la secuenciaciónenzimática 109La secuenciación enzimática requiere un DNAmolde monocatenario 111DNA polimerasas para la secuenciaciónenzimática 112El cebador determina la región del DNA moldeque será secuenciado 112La secuenciación por cidado térmicorepresenta una alternativa a los métodostradicionales 113

4.1.2 Métodos alternativos para la secuenciación delDNA 113

Secuenciación por degradación quimica 114Se utiliza la pirosecuenciación para ladeterminación rápida de secuencias muy cortas 115

4.24.2.1

Ensamblaje de una secuencia contigua de DNA 116Ensamblaje de la secuencia por el métodoaleatorio 116

El potencial del método aleatorio se probómediante la secuencia de Haemophilusinfluenzae 117

Ensamblaje de la secuencia por el método decóntigos de dones 119

Se pueden crear cóntigos de dones por paseocromosómico. pero el método es laborioso 119Métodos más rápidos para el ensamblaje decóntigos de dones 121

Secuenciación aleatoria del genoma completo 123Caracteristicas dave de la secuenciaciónaleatoria del genoma completo 123

4.2.2

4.2.3

4.34.3.14.3.24.3.3

Los Proyectos Genoma Humano 125Fase de mapeo del Proyecto Genoma Humano 125Secuenciación del genoma humano 126Futuro de los proyectos sobre el genoma humano 127

Recursos complementarios de estudio

Indice XIII

Capítulo 5 Conocimiento de las secuenciasde un genoma 137

5.1

5.1.1

5.1.2

128

Localización de los genes en la secuencia de ungenoma 138Localización de los genes por inspección desecuencias 138

Las regiones de codificación de los genes sonmarcos de lectura abierta 138Los barridos de ORF simples son menoseficaces en el DNA de eucariontes superiores 139Localización de genes de RNA funcionales 141Las búsquedas de homología y la genómicacomparativa aportan una dimensión extra a lainspección de secuencias 143Anotación automática de las secuencias degenomas 144

Técnicas experimentales para la localizaciónde genes 145

Las pruebas de hibridación pueden determinarsi un fragmento contiene secuencias transcritas 145Nota sobre técnicas 5.1: técnicas para el estudiodel RNA 146La secuenciación del cDNA permite mapeargenes dentro de fragmentos de DNA 147Hay métodos para el mapeo preciso de losextremos de los transcritos 147También se pueden localizar con precisión loslímites exón-intrón 148

5.25.2.1

Determinación de las funciones de cada gen 149Análisis computarizado de la función de losgenes 149

La homologia refleja relaciones evolutivas 149El análisis de hornologia puede aportarinformación sobre la función de todo un geno de segmentos de éste 150Utilización de la búsqueda de homología paraasignar funciones a genes responsables deenfermedades humanas 152

Asignación de la función de genes por análisisexperimental 153

Análisis funcional por desactivación de genes 153La recombinación homóloga permite desactivargenes individuales 154Desactivación de genes sin recombinaciónhomóloga 155También se puede recurrir a la sobreexpresiónde genes para evaluar la función 156El efecto fenotípico de la desactivación o lasobreexpresión de genes puede ser difícil dediscernir 157

Estudios más detallados de la actividad de unaproteína codificada por un gen desconocido 159

Se puede utilizar la mutagénesis dirigida parainvestigar en detalle la función del gen 159Nota sobre técnicas 5.2: mutagénesis dirigidaal sitio 160Es posible emplear genes indicadores einmunohistoquímica para localizar dónde ycuándo se expresan los genes 161

5.2.2

5.2.3

5.3 Estudio de caso: anotación de la secuencia delgenoma de Saccharomyces cerevisiae 162

XIV Indice

5.3.1 Anotación de la secuencia del genoma delevadura 162

5.3.2 Asignación de funciones a los genes de levadura 164

Recursos complementarios de estudio

Capítulo 6 Conocimiento del funcionamientode un genoma 171

6.16.1.1

Estudio del transcriptoma 172Estudio de un transcriptoma por análisis desecuencias 172Estudio de un transcriptoma por análisis demicromatrices o chips 173

Utilización de una micromatriz o un chip paraestudiar uno o más transcriptomas 173Estudios del transcriptoma de la levadura 176El transcriptoma humano 177

Estudio del proteoma 179Determinación del perfil proteico; métodos paraidentificar las proteínas del proteoma 179

Separación de las proteínas de un proteoma 179Identificación de las proteínas de un proteoma 181

Identificación de proteínas que interactúanentre sí 183

Identificación de pares de proteínas interactivaspor presentación en fagos y estudios de doshíbridos 183Identificación de los componentes de complejosmultiproteicos 185Identificación de proteínas con interaccionesfuncionales 186Mapas de interacción proteica 187

6.1.2

6.26.2.1

6.2.2.

6.36.3.16.3.2

Más allá del proteomaEl metabolomaConocimiento de los sistemas biológicos

Recursos complementarios de estudio

PARTE2 Anatomía de los geno mas 199

Capítulo 7 Genomas nucleares eucariontes 201

7.17.1.17.1.2

Los cromosomas contienen genomas nucleares 202Empaquetamiento del DNA en cromosomas 202Caracteristicas especiales de los cromosomas enmetafase 203

Interacciones DNA-proteínas en los centrómerosy los telómeros 206

7.2 Características genéticas de los genomasnucleares eucariontes 207¿Dónde están los genes en un genoma nuclear? 208

Nota sobre técnicas 7.1: técnicas deultracentrifugación 209

¿Cómo están organizados los genes en ungenoma nuclear? 209

Los genes representan sólo una pequeña partedel genoma humano 210El genoma de la levadura es muy compacto 211

7.2.1

7.2.2

165

Organización de los genes en otros eucariontes 2147.2.3 ¿Cuántos genes hay y cuáles son sus funciones? 215

Catálogo de genes humanos 216Los catálogos de genes revelan las caracteristicasdistintivas de diferentes organismos 216Familias de genes 219Seudogenes y otros vestigios evolutivos 220

7.2.4 Contenido repetitivo de DNA de los genomasnucleares eucariontes 220

Se encuentra DNA repetido en tándem en los centrómerosy otras partes de los cromosomas eucariontes 221Minisatélites y microsatélites 221Repeticiones dispersas 222

188189190

191

9.1 Genomas de bacteriófagos y viruseucariontes 254Genomas de bacteriófagos 254

Los genomas de bacteriófagos tienen diversasestructuras y organizaciones 254Estrategias de replicación de los genomas debacteriófagos 255

Genomas de virus eucariontes 257Estructuras y estrategias de replicación de losgenomas virales eucariontes 257Genomas al borde de la vida 259

9.1.1

9.1.2

9.29.2.1

Elementos genéticos móviles 260Transposición a través de un RNA intermediario 261

Recursos complementarios de estudio 223

Capítulo 8 Genomas procariontes y deorgánulos eucariontes 229

8.1 Características físicas de los genomasprocariontes 230

8.1.1 Los cromosomas de los procariontes 230Concepto tradicional del cromosomaprocarionte 230Algunas bacterias tienen genomas lineales omultipartitos 232

8.2 Características genéticas de los genomasprocariontes 234

8.2.1 ¿Cómo se organizan los genes en un genomaprocarionte? 235

Organización de los genes en el genoma deE. coli 235Los operones son característicos de losgenomas procariontes 236

8.2.2 ¿Cuántos genes hay y cuáles son sus funciones? 2388.2.3 Genomas procariontes y concepto de especie 240

8.3 Genomas de los orgánulos eucaríontes 2428.3.1 Orígenes de los genomas de orgánulos 2428.3.2 Características físicas de los genomas de los

orgánulos 2438.3.3 Contenido genético de los genomas de los

orgánulos 244

Recursos complementarios de estudio 246

Capítulo 9 Genomas virales y elementosgen éticos móviles 253

Los transposones de RNA con repeticionestenninales largas están relacionados conretroelementos virales 261Transposones de RNA que carecen de LTR 263

9.2.2 Transposones de DNA 264Los transposones de DNA son comunes en losgenomas procariontes 264Los transposones de DNA son menos comunesen los genomas eucariontes 266

Recursos complementarios de estudio

PARTE 3 Funcionamiento de losgenomas

Capítulo 10 Acceso al genoma

273

275

10. 110.1.1

Dentro del núcleoArquitectura interna del núcleo eucarionte

El núcleo tiene una estructura interna muyordenadaNota sobre técnicas 10.1: recuperación defluorescencia tras el fotoblanqueo (FRAP)Cada cromosoma tiene su propio territoriodel núcleo

Dominios de cromatinaLos dominios funcionales están definidos poraisladoresAlgunos dominios funcionales contienenregiones de control de locus

10.1.2

10.2 Modificación de la cromatina y expresión delgenoma 284

10.2.1 Modificación química de las histonas 284La acetilación de las histonas influye en muchasactividades nucleares, como la expresión delgenoma 285La desacetilación de las histonas reprimeregiones activas del genoma 286La acetilación no es el único tipo demodificación de las histonas 287

10.2.2 Influencia de la remodelación de nucleosomasen la expresión del genoma 288

10.310.3.1

Modificación del DNA y expresión del genoma 290Silenciamiento del genoma por metilación delDNA 290

DNA metiltransferasas y represión de laactividad del genoma 290La metilación participa en el sellado genómicoy la desactivación de X 292

Recursos complementarios de estudio 293

Capítulo 11 Ensamblaje del complejo deiniciación de la transcripción 301

11.1 Proteínas de unión al DNA y sus sitios de unión 30311.1.1 Características especiales de las proteínas de

unión al DNA 303

26711.1.2

11.1.3276276

277

27811.2

278279 11.2.1

11.2.2281

282

11.2.3

11.311.3.1

11.3.2

(ndice XV

Nota sobre técnicas 11.1: cristalografía derayos X y espectroscopia por resonanciamagnética 304El motivo hélice-giro-hélice está presente en lasproteínas procariontes y eucariontes 306Los dedos de cinc son comunes en lasproteínas eucariontes 307

Otros motivos que se unen a ácidos nucleicos 308

Localización de las posiciones de los sitios deunión al DNA en un genoma 309

La técnica de retardo en gel identifica fragmentosde DNA que se unen a proteínas 309Los análisis de protección señalan los sitios deunión con mayor exactitud 309La modificación de interferencia identificanucleótidos centrales para la unión a lasproteínas 311

Interacción entre el DNA y sus proteínas deunión 312

Lectura directa de la secuencia de nucleótidos 312La secuencia de nucleótidos ejerce efectosindirectos sobre la estructura de la hélice 313Contactos entre DNA y las proteínas 313

Interacciones DNA.proteínas durante lainiciación de la transcripción 315RNA polimerasas 315Secuencias de reconocimiento para la iniciaciónde la transcripción 316

Las RNA polimerasas bacterianas se unen a lassecuencias promotoras 316Los promotores eucariontes son más complejos 317

Ensamblaje del complejo de iniciación de latranscripción 318

Iniciación de la transcripción en E. coli 319Iniciación de la transcripción por RNApolimerasa 11 319Iniciación de la transcripción por RNApolimerasas I y III 321

Regulación de la iniciación de la transcripción 322Estrategias para controlar la iniciación de latranscripción en las bacterias 323

La estructura del promotor detennina el nivelbasal de iniciación de la transcripción 323Control regulador sobre la iniciación de latranscripción bacteriana 325

Control de la iniciación de la transcripción en loseucariontes 327

Los promotores eucariontes contienen módulosreguladores 327Activadores y coactivadores de la iniciaciónde la transcripción en los eucariontes 329El mediador establece el contacto entre unactivador y el complejo de preiniciación de RNApolimerasa 11 330Represores de la iniciación de la transcripciónen los eucariontes 331Control de las actividades de los activadoresy los represores 332

Recursos complementarios de estudio 333

XVI (ndice

Capítulo 12 Síntesis y procesamiento Edición del RNA 378

del RNA 341 12.2.6 Degradación de los RNA eucariontes 380Los eucariontes tienen diversos mecanismos

12.1 Síntesis y procesamiento de los RNA bacterianos 342 de degradación del RNA 380

12.1.1 Síntesis de los transcritos bacterianos 342 El silenciamiento del RNA se identificó por

Elongación de un transcrito por la RNA primera vez como un medio para destruir

polimerasa bacteriana 343 el RNA viral invasor 382

Termínación de un transcrito bacteriano 345 Los micro-RNA regulan la expresíón del

12.1.2 Controlsobrela elecciónentre elongacióny genoma porque degradan los mRNA dianaterminación 346 específicos 383

La antíterminación hace que se ignoren las 12.2.7 Transporte del RNA dentro de la célulaseñales de terminación 346 eucarionte 384

La atenuación determina la terminaciónRecursos complementarios de estudioprematura 347 385

Las proteínas de escisión del transcrito puedenevitar el atascamiento de una polimerasa que

Capítulo 13 Síntesis y procesamientoha retrocedido 34912.1.3 Procesamiento de los RNA bacterianos 351 del proteoma 393

Los eventos de corte liberan rRNA y tRNAmaduros de sus moléculas precursoras 351 13.1 Participación del tRNA en la síntesis deLas modificaciones de los nucleótidos amplían proteínas 394las propiedades químicas de los tRNA y los 13.1.1 Aminoacilación: fijación de aminoácidos a losrRNA 353 tRNA 394

12.1.4 Degradación de los RNA bacterianos 354 Todos los tRNA tienen una estructura similar 394Los mRNA bacterianos son degradados en Las aminoacil-tRNA sintetasas unen aminoácidosdirección 3'5' 355 a los tRNA 396

13.1.2 Interacciones codón-anticodón: la unión12.2 Síntesis y procesamiento del RNA eucarionte 356 de tRNA a mRNA 39812.2.1 Síntesis de mRNA eucariontes por la RNA

polimerasa Il 356 13.2 Participación del ribosoma en la síntesis deEl encapuchamiento de los transcritos de RNA proteínas 400polimerasa Il ocurre inmediatamente después 13.2.1 Estructura de los ribosomas 401de la iniciación 356 Se utilizó ultracentrifugación para medir losElongación de los mRNA eucariontes 358 tamaños de los ribosomas y sus componentes 401La terminación de la síntesis de la mayoria Investigación de la estructura fina delde los mRNA se combina con poliadenilación 359 ribosoma 402Regulación de la síntesis de mRNA en los 13.2.2 Iniciación de la traducción 403eucariontes 361 La iniciación en las bacterias requiere un sitio

12.2.2 Eliminación de intrones del pre-mRNA nuclear 362 interno de unión al ribosoma 404Los motivos de secuencia conservados indican La iniciación en los eucariontes es mediadalos sitios clave de los intrones GU-AG 363 por la estructura de la caperuza y la cola deGeneralidades de la vía de corte y empalme poli(A) 406de los intrones GU-AG 364 Iniciación de la traducción eucarionte sinLos snRNA y sus proteínas asociadas son los barrido 407componentes centrales del aparato de corte y Regulación de la iniciación de la traducción 407empalme 366 13.2.3 Fase de elongación de la traducción 408El corte y empalme alternativo es común en Elongación en bacterias y eucariontes 409muchos eucariontes 368 La peptidiltransferasa es una ribozima 410El transempalme vincula exones de diferentes Cambio del marco de lectura y otros eventosunidades de transcripción 371 infrecuentes durante la eIongación 411Los intrones AU-AC son similares a los intrones 13.2.4 Terminación de la traducción 413GU-AG pero requieren un aparato de corte y 13.2.5 Traducción en las arqueobacterias (archaea) 414empalme diferente 371

12.2.3 Síntesis de RNA funcionales en los eucariontes 372 13.3 Procesamiento postraducción de las proteínas 41512.2.4 Corte y empalme del pre-rRNA y el pre-tRNA 13.3.1 Plegamiento de las proteínas 415

eucariontes 373 No todas las proteinas se pliegan en formaLos intrones de los pre-rRNA eucariontes espontánea en el tubo de ensayo 416son autocatalíticos 373 En las células. las chaperonas molecularesEliminación de intrones de pre-tRNA ayudan al plegamiento 417eucariontes 375 13.3.2 Procesamiento por degradación proteolítica 419Otros tipos de intrón 376 Degradación de los extremos de los

12.2.5 Modificación química de los RNA eucariontes 377 polipéptidos 419Los RNA nucleolares pequeños actúan como Procesamiento proteolítico de los poliproteínas 420guías para la modificación química de los 13.3.3 Procesamiento por modificación química 421rRNA eucariontes 377 13.3.4 Inteínas 422

13.4 Degradación de las proteínas

Recursos complementarios de estudio

Capítulo 14 Regulación de la actividaddel genoma 433

14.114.1.1

Cambios transitorios de la actividad del genoma 435Transmisión de señales por importación delcompuesto de señalamiento extracelular 437

La lactoferrina es una proteína de señalizaciónextracelular que actúa como un activadorde la transcripción 438Algunos compuestos de señalización importadosinfluyen directamente en la actividad deproteínas reguladoras preexistentes 438Algunos compuestos de señalización importadosinfluyen indirectamente en la actividad delgenoma 440

Transmisión de señales mediada por receptoresde la superficie celular 442

Transducción de señales con un paso entreel receptor y el genoma 443Transducción de señales con múltiples pasosentre el receptor y el genoma 444Tansducción de señales a través de segundosmensajeros 445Desciframiento de una vía de transducción deseñales 446

14.1.2

14.2 Cambios permanentes y semipermanentesde la actividad del genomaReordenamientos del genoma

Los tipos de apareamiento de las levadurasestán determinados por eventos de conversiónde genesLos reordenamientos del genoma sonresponsables de las diversidades deinmunoglobulinas y los receptores de lascélulas T

Cambios de la estructura de la cromatinaRegulación del genoma por circuitos deretroalimentación

14.2.1

14.2.214.2.3

14.3 Regulación de la actividad del genoma duranteel desarrollo 454El ciclo lisogénico del bacteriófago A. 454

El bacteriófago A.debe elegir entre lisis olisogenia 455

Esporulación de Bacillus 456La esporulación implica actividades coordinadasde dos tipos celulares distintos 457Subunidades o especiales controlan la actividaddel genoma durante la esporulación 458

Desarrollo de la vulva de Caenorhabditis elegans 459C. elegans es un modelo de desarrolloeucarionte multicelular 459Determinación del destino celular durante eldesarrollo de la vulva de C. elegans 460

Desarrollo en Drosophila melanogaster 462Los genes matemos establecen gradientesproteicos en el embrión de Drosophila 463Una cascada de expresión de genes convierte lainformación posicional en un patrónsegmentario 464

14.3.1

14.3.2

14.3.3

14.3.4

423

424

(ndice XVII

La identidad de los segmentos está determinadapor genes homeóticos selectores 465Los genes homeóticos selectores soncaracteristicas universales del desarrolloeucarionte superior 466Los genes homeóticos también son la base deldesarrollo de las plantas 467

Recursos complementarios de estudio 468

PARTE4 Replicación y evoluciónde los genomas 477

Capítulo 15 RepUcación de los genomas

15.115.1.1

15.1.2

15.1.3

15.215.2.1

15.2.3

15.2.4

479

El problema topológicoPrueba experimental del esquema de Watsony Crick de replicación del DNA

Experimento de Meselson-StahlLas DNA topoisomerasas ofrecen una soluciónal problema topológicoVariaciones del modo semiconservador dereplicación

480

481482

484

485

Procesode replicación 487Iniciación de la replicación del genoma 487

Iniciación en el origen de la replicación deE. coli 487Se han definido con claridad los orígenes dereplicación en la levadura 488No ha sido tan fácil identificar los orígenesde la replicaciónen los eucariontessuperiores 489

Fasede elongaciónde la replicación 491DNA polimerasasde bacteriasy eucariontes 491Síntesis discontinua de cadenas y el problemadel cebado 493Eventos en la horquilla de replicaciónbacteriana 495Horquilla de replicación eucarionte: variacionessobre el temabacteriano 496Replicacióndel genomaen las arqueobacterias499

Terminaciónde la replicación 499La replicacióndel genomade E. coli terminadentro de una región definida 500Se sabe poco acerca de la terminación de lareplicación en los eucariontes 501

Mantenimiento de los extremos de una moléculade DNA lineal 501

El DNA telomérico es sintetizado por la enzimatelomerasa 503La longitud del telómero está implicada en lasenescencia celular y el cáncer 504Telómeros en Drosophila 505

15.3 Regulación de la replicación de los genomaseucariontes 506

15.3.1 Coordinaciónde la replicacióndel genomayla divisióncelular 506

El establecimiento del complejoprerreplicación permite que comience lareplicación del genoma 506

447448

44815.2.2

449452

453

XVIII (ndice

Regulación del ensamblaje pre-RC 50715.3.2 Control dentro de la fase S 508

Orígenes de replicación precoces y tardíos 508Puntos de control dentro de la fase S 510

Recursos complementaríos de estudio 510

Capítulo 16 Mutaciones y reparación delDNA 519

16.116.1.1

16.1.2

16.1.3

16.216.2.1

16.2.2

16.2.3

16.2.416.2.5

16.2.6

Mutaciones 520Causas de las mutaciones 520

Nota sobre técnicas 10.1: detección demutaciones 522Los errores de replicación son una fuente demutaciones puntiformes 523Los errores de replicación también puedenprovocar mutaciones por inserción y pordeleción 524Las mutaciones también son causadas pormutágenos químicos y físicos 526

Efectos de las mutaciones 530Efectos de las mutaciones sobre los genomas 530Efectos de las mutaciones sobre los organismosmulticelulares 533Efectos de las mutaciones sobre losmicroorganismos 534

Hipermutación y posibilidad de mutacionesprogramadas 535

La hipermutación se debe a procesos anormalesde reparación del DNA 536Las mutaciones programadas parecen avalar lateoría de la evolución de Lamarck 536

Reparación del DNA 538Los sistemas de reparación directa rellenanmuescas y corrígen algunos tipos demodificación de nucleótidos 539Reparación por escisión 540

La escisión de bases repara muchos tipos denucleótidos dañados 541La reparación por escisión de nucleótidos seutiliza para corregir tipos más extensos dedaño 542

Reparación de los errores de apareamiento:corrección de errores de replicación 543Reparación de roturas del DNA 545Puenteo del daño del DNA durante la replicacióndel genoma 546

La respuesta SOS es una medida de emergenciapara copiar cuando el genoma está dañado 546

Los defectos de la reparación del DNA son labase de enfermedades humanas, como el cáncer 547

Recursos complementarios de estudio

Capítulo 17 Recombinación

17.117.1.1

17.1.2

555

Recombinación homólogaModelos de recombinación homóloga

Modelos de Holliday y de Meselson-Raddingrecombinación homólogaModelo de recombinación homóloga porruptura bicatenaria

Bioquímica de la recombinación homóloga

Capítulo 18 Evolución de los genomas 577

18.118.1.1

Genomas: los primeros diez mil millones de años 578Orígenes de los genomas 579

Los prímeros sistemas bioquímicos estabancentrados en el RNA 579Los primeros genomas de DNA 580¿Cuán única es la vida? 582

18.218.2.1

Adquisición de nuevos genes 582Adquisición de nuevos genes por eventos deduplicación 584

Las secuencias de los genomas aportan extensaevidencias de duplicaciones pasadas de genes 585Diversos procesos podrían provocar laduplicación de genes 587También es posible la duplicación del genomacompleto 589El análisis de los genomas modernos aportaevidencias de duplicaciones pasadas degenomas 590También se pueden identificar duplicaciones máspequeñas en el genoma humano y otrosgenomas 591La evolución de los genomas también implicael reordenamiento de genes existentes 592

Adquisición de nuevos genes de otras especies 59518.2.2

18.318.3.1

DNA no codificante y evolución de los genomas 596Elementos transponibles y evolución de los

genomas 597Orígenes de los intrones 598

"Intrones tempranos" e "intrones tardíos": doshipótesis que compiten 598La evidencia actual no refuta ninguna de lashipótesis 599

18.3.2

548

557557

18.4 El genoma humano: los últimos cinco millonesde años 601

557 Recursos complementarios de estudio 602

Capítulo 19 Filogenética molecular 609559560 19.1 De la clasificación a la filogenética molecular 610

Vía RecBCD de Escherichia coli 560Otras vías de recombinación homóloga enE. coli 561Vías de recombinación homóloga en loseucaríontes 562

17.1.3 Recombinación homóloga y reparación de DNA 563

17.2 Recombinación específica de sitio 56417.2.1 Integración del DNA Aal genoma de E. coli 56417.2.2 La recombinación específica de sitio es una

ayuda para la ingeniería genética 565

17.3 Transposición 56617.3.1 Transposición replicativa y conservadora de

transposones de DNA 56717.3.2 Transposición de retroelementos 56717.3.3 ¿Cómo reduce las células el efecto nocivo de la

transposición? 570

Recursos complementarios de estudio 571

19.1.1 Orígenes de la filogenética molecular 610La fenética y la cIadística requieren grandesseríes de datos 610Es posible obtener grandes seríes de datosestudiando los caracteres moleculares 611

19.2 Reconstrucción de árboles filogenéticos basadosen el DNA 613Características claves de los árboles filogenéticosbasados en el DNA 613

Los árboles de genes no son iguales a los árbolesde especies 614

Reconstrucción de los árboles 616La alineación de las secuencias es el factorpreliminar esencial para la reconstrucción delárbol 616Conversión de los datos de alineación en unárbol filogenético 617Nota sobre técnicas 19.1: análisis filogenético 618Evaluación de la exactitud de un árbolreconstruido 619Los relojes moleculares permiten estimarel tiempo de divergencia de secuenciasancestrales 620La reconstrucción convencional de árbolesno es apropiada para todas las seríes dedatos de secuencias de DNA 621

19.2.1

19.2.2

19.319.3.1

19.3.2

(ndice XIX

Aplicaciones de la filogenética molecular 623Ejemplos del uso de árboles filogenéticos 623

La filogenética del DNA ha esclarecido lasrelaciones evolutivas entre los seres humanosy otros prímates 623Orígenes del SIDA 624

Filogenética molecular como instrumento para elestudio de la prehistoría humana 625

Estudio de los genes de las poblaciones 625Orígenes de los seres humanos modernos:¿salieron de Áfríca o no? 627Los hombres de Neandertal no son losancestros de los europeos modernos 628Los patrones de migraciones más modernashacia Europa también son controvertidos 630Migraciones humanas prehistórícas hacia elNuevo Mundo 631

Recursos complementaríos de estudio

Apéndice

Glosarío

634

641

669

índice analítico 709