BIOLOGÍA MOLECULAR
Niveles de organización biológica
•
Átomos
•
Moléculas
•
Complejos
supramacromoleculares
•
Organelos
•
Célula
•
Tejidos
•
Órganos
•
Aparatos y Sistemas
Charles Darwin
• 12 de febrero de 1809 – 19 de abril de 1882
• Estudio medicina en la Universidad de
Edimburgo
• El Origen de las especies 1859
• Selección Natural - Evolución
• Cuestiona el origen Divino de la vida y del
hombre
• Represento un “ataque” por parte de la ciencia
a ideas fuertemente arraigadas
• ¿Consecuencias de su teoría en ese tiempo y
Gregor Mendel
• 20 de julio de 1822 – 6 de enero de 1884
• Doctor en matemáticas y ciencias -
Viena
• Formuló las 3 leyes de la herencia
biológica
• Principio de la genética moderna (padre
de la genética)
• Trabajo con guisantes en un monasterio
Friedrich Miescher
• 13 de agosto de 1844 – 16 de agosto
de 1895
• Trabajo en el laboratorio de
Hoppe-Seyler
• Descubrió en la pus una sustancia
con un componente de nitrógenos y fósforos que estaba asociada a los núcleos
Frederick Griffith
• 1879 – 1941
• Hizo sus trabajos durante la segunda guerra mundial
• Principio transformante
Edwin Chargaff
• 11 de agosto de 1905 – 20 de junio de 2002
• Emigro a Estados Unidos durante la 2da Guerra Mundial
Erwin Chargaff
ADN diferentes organismos: – Pirimidinas (T+C)
= Purinas (A+G) – Cantidad (A) = (T)
– Cantidad (C) = (G)
– Cantidad (A+T) ≠ (G
Matthew Messelson y Franklin Stahl
Nathans y Arber
• Desarrollan trabajos en los 70´s en los que descubren las
Howard Temin y David Baltimore
• Descubrimiento de la Transcriptasa reversa a comienzos
Frederick Sanger
• 13 agosto de 1918 – 19 de noviembre de 2013
• Primer premio Nobel en Química en 1958 – Estructura de
la insulina
• Segundo premio Nobel en Química en 1980 –
Martin Cline
• Primer persona que transfirió un gen de humano a un
ratón, creando el primer organismo transgénico
• Trato a dos personas que padecían un desorden
hereditario en la sangre con terapia génica, sin tener autorización de ninguna institución
• Tuvo que renunciar a su puesto como profesor en la
Kary Mullis
• PCR – Reacción en Cadena de la Polimerasa
• Tuvo la idea de la PCR en 1983 y para 1985 ya la había
desarrollado
Ian Wilmut
• Dirige el proyecto para la clonación del primer mamífero a
Chalfie – Shimomura - Tsien
• Descubrimiento de la Proteína Verde Fluorescente (GFP)
UNIDADES BÁSICAS DEL ADN
Polímeros lineales de nucleótidos
Nucleótido:
- un grupo fosfato - azúcar= ribosa - base nitrogenada
4 nucleótidos
4 bases nitrogenadas:
PURINAS:
- Adenina - Guanina
PIRIMIDINAS: - Citosina
- Timina (ADN) - Uracilo (ARN)
NUMERACIÓN: - Bases
nitrogenadas: 1, 2, 3, ….
- Ribosa:
1´, 2´, 3´, 4´, 5´
NUCLEOSIDO = BN+AZUCAR
Solo RNA
Evidencias previas al descubrimiento de Watson y Crick
Erwin Chargaff
ADN diferentes organismos: – Pirimidinas (T+C)
= Purinas (A+G) – Cantidad (A) = (T)
– Cantidad (C) = (G)
– Cantidad (A+T) ≠ (G
+C)
Franklin y Wilkins
Difracción de rayos X: - ADN largo y fino
- Dos partes similares
paralelas
34 Å
Estructura simplificada de HÉLICE DOBLE
-Cada Hélice es un liston de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiester.
-Las hebras son antiparalelas (5’ à 3’ y 3’ à 5’).
-Las hebras son unidas por puentes de hidrógeno.
LA ESTRUCTURA CUMPLE: - Espesor de rayos X
(PURINA + PIRIMIDINA)
- Regularidad
(A+G) = (T+C)
Tipos de ARN
• ARNm – Secuencia de ARN que contiene la información
necesaria para la codificación de una proteína
• ARNt – Secuencia de ARN que se encarga de transportar
los aminoácidos para la cadena peptídica
• ARNr – Componente de los ribosomas, esencial para la
REPLICACIÓN DEL ADN
Replicación Semiconservativa
Sitios de Inicio de la Replicación
• Múltiples sitios de inicio
Topoisomerasas
• Grupo de enzimas capaces de actuar sobre la estructura del
ADN (enredándolo y desenredándolo)
• Primera topoisomerasa descrita en E. Coli, por James C. Wang • Quimioterapeuticos contra topoisomerasas
• Anticuerpos anti Topoisomerasa I (Anti-Scl-70) en
Topoisomerasas
Topoisomerasas I
Helicasas
• Enzimas que genera el rompimiento de los puentes de
hidrogeno entre las bases nitrogenadas
• Se desplaza a lo largo de la hebra de ADN
• El genoma humano codifica para 95 helicasas (64 para ARN y
SSBs
• Proteínas que se encargan de la estabilización del ADN
Primasa y Cebadores
• Polimerasa que sintetiza cebadores de ARN ( aprox. 10
nucleótidos) en la hebra molde durante el proceso de replicación
DNA ligasa
• Enzima que cataliza la formación de enlaces entre el
RNAsa H
• Enzima encargada de la degradación del los primers de
ARN durante la replicación del ADN
Polimerasas
• Complejos proteicos con capacidad enzimática que
polimerizan cadenas de ácidos nucleicos
• DNApo III
DNApol I
• Enzima que participa en el proceso de replicación de ADN
• Rellena el espacio que queda después de la eliminación
del primer de ARN
• Trabaja en una dirección 5’ – 3’
DNApol III
• Holoenzima
• 2 subunidades alfa α – Polimerasas
• 2 subunidades epsilon ε – Exonucleasa (proofreading)
• 2 subunidades teta θ – Proofreading junto con ε
• 2 sununidades beta β – Abrazaderas (clamps)
• 2 subunidades tau τ – Dimerizacion de α, ε y θ
• 1 subunidad gama γ – Participa en la union de β al ADN
• 1 subunidad ji χ – se asocia con γ para estabilizar
ARN polimerasa
TIPO DE POLIMERASA ARN SINTETIZADO
ARNpol I ARN ribosomal
ARNpol II ARN mensajero y miRNAs
ARNpol II
Exones
• Región del ARNm (inmaduro) que se conserva durante su
Intrones
• Región del ARNm (inmaduro) que se no conserva durante
Espliceosoma
1. Complejo de Ribonucleproteinas pequeñas nucleares
(snRNPs)
2. El ARN de las snRNPs es el encargado del
reconocimiento de los intrones
Espliceosoma mayor: U1, U2, U4, U5 y U6
• Reconoce la secuencia consenso de GU en 5’ y AG en 3’
5’ Cap
• Modificación del extremo 5’ de un ARNm inmaduro por la
adición de un nucleotido (GTP) en en un sentido diferente.
• Enlace 5’-5’ trifosfato
• ARN mitocondrial y ARN de cloroplastos no tiene 5’-cap
• Exportación desde nucleo – Prevenir degradación por
5’ Cap
• La guanina es metilada por una metiltransferasa en la
posición 7
Proceso 5’ Cap
1. La ARN-trifosfatasa elimina uno de los fosfatos del
nucleótido en 5’
2. La ARN-guanililtransferasa añade un GTP (que pierde 2
fosfatos) a los dos fosfatos del nucleótido en 5’
3. La guanina-N7-metiltransferasa metila el nitrógeno 7 de
la guanina
4. Se pueden producir otras modificaciones en los
mRNA
IRE – Iron Responsive Element
IRES – Internal Ribosome Entry Site uORF – Upstream Open Reading Frame ARE – AU Rich Element
PAS – Poly(A) Signal
UTR – UnTranslated Region CDS – Coding Sequence
TRADUCCIÓN
Definición
• Segundo proceso de la expresión génica que consiste en
la síntesis de una proteína a partir de la secuencia de un ARNm
• Aparato decodificador
• Ribosomas (rRNA + proteínas): lugar de síntesis • tRNA: Portador de aminoácidos
• mRNA: Portador del mensaje cifrado
• Aminoacil tRNA
Definición
• El código genético es el conjunto de reglas que define la
traducción de una secuencia de nucleótidos en el ARN a una secuencia de aminoácidos en una proteína, en todos los seres vivos. El código define la relación entre
secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y
Definición
• Debido a esto, el número de codones posibles es 64, de
los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, AUG) y los tres restantes son sitios de parada (UAA-UAG-UGA). La secuencia de
Núcleo
• Organelo de 6 µm en el que se encuentra el material
genético de las células eucariotas
• Síntesis de ADN y ARN
• Membrana de doble capa que separa el citoplasma del
Nucléolo
• Región sin membrana del núcleo de 1 – 2 µm
• Síntesis de ARNr y ensamblaje de proteínas del ribosoma
con los ARNr (ARNpol I
• Aminoacil tRNA
sintetasa específica para cada aa (20)
Brazo D – Unión a la Aminocil ARNt sintetasa
Modificaciones químicas en ARNt
• Adición de metilaciones y grupos isopentinilo
• Modificación de Uridina en hidroxiuridina, pseudouridina o
Características
• Fuente de energia GTP
• Primer aminoacido (ARNt) se une en el sitio P
• Secuencia de inicio Shine-Dalgarno (GGAGG) –
Procariontes
Características
• La Peptidil-transferasa genere el enlace peptídico entre el
Características
• La síntesis de la cadena polipetidica termina cuando el
ribosoma encuentra un codón de paro, que no es reconocido por ningún ARNt.
• Estos codones interactúan con un factor liberador
• RF-1 (UAA, UAG)
• RF-2 (UAA, UGA)
• RF-3 Cataliza la liberación producida por RF-1 y RF-2
• Polisomas: un ARNm que se le de manera simultanea por
• Estreptomicina: se enlaza a la unidad 30s (no inicio de la
traducción)
• Tetraciclina: bloquean el sitio A del ribosoma
• Puromicina: estructura similar al ARNt-Tyr (terminación
temprana de la traducción)
Glicosilaciones
Diferenciación de células y tejidos
Regulación metabólica
Regulación en la expresión de genes
Actividad de las proteínas
Fosforilaciones
Diferenciación de células y tejidos
Vías de señalización
Regulación en la expresión de genes
Activación de las proteínas
MUTACIONES
Definición
• Cambio en la información genética (genotipo) de un ser
Clasificación
Tipo de célula (Físico , químico, etc.) Tipo de agente
Tamaño del daño Tipo de cambio
(sustitución, deleción, etc.)
Tipo de célula
• Germinal: Precursora de gametos – contiene la
información de la siguiente generación.
• Somática : Forman parte de tejidos y órganos
Enfermedades Genéticas
Evolución Biológica
Tipo de agente
Químico:
• Agentes que reaccionan con al ADN: Hidroxilamina, Etil
metano sulfonato, metil metano sulfonato, etc
• Agentes intercalantes: naranja de acridina, Bromuro de
etidio, ioduro de propidio, etc.
Tipo de agente
Físico
Tipo de agente
Tamaño del daño
Teratógenos
• Producto que administrado a una mujer embarazada
