Zusammenfassung der Ressource
Biología Molecular 1.0
- 1. Células
y
Genomas
- Origen del
universo y la
vida
- Creación de materia a partir
de la nada: Planck, Maxwell,
Einstein, Heisenberg
- Big Bang y
evolución
- Gran Explosión
(He, H)
- Formación de elementos de la tabla periódica (Meyer, Newands y Mendeleev) en las estrellas.
Las supernovas explotan -> nubes de polvo -> estrellas y planetas
- Síntesis de moléculas orgánicas prebióticas
(Oparin)
- Experimentos de Urey y Miller. Energía de
descargas=aminoácidos
- Calor y radiaciones: Péptidos y A.
Nucleicos
- Meteoritos: Extinciones o
Evolución
- Ley de
conservación
de la energía
- ¿Por qué
existe?
- Energía neta del
universo=0
- Radiotelescopios:
solo hay vida en la
Tierra
- ¿Cómo?
- Generación
espontánea
- Hipótesis del Mundo de
ARN
- Síntesis y crecimiento de membranas
celulares: agitación, sonicación y
temperatura
- Evolución biológica: Wallace y
Darwin
- La Célula y la
Vida
- Importancia del C; el agua
presenta las propiedades
básicas para la vida (dipolo);
Principios inmediatos (Glúcidos,
lípidos, Proteínas y A. Nucléicos
- Vida=Homeostasis
- Unidad Básica de la vida
- Seres
Vivos
- Autótrofos
(Quimio/fotosintéticos) y
Heterótrofos
- Procariotas (Bacterias y arqueas);
Eucariotas (Protistas, Plantas, Hongos,
Animales y Organismos de Biología sintética)
- Organismos unicelulares, pluricelulares y
reproducción
- Organismos unicelulares sufren más
mutaciones y por tanto más evolución
- Todos derivan de una célula
(Reproducción sexual o asexual)
- Algunos seres vivos forman colonias,
división del trabajo, simbiosis o
helotismo
- Parásitos obligados
- Virus: ADN/ARN de
cadena doble o
sencilla; lineal o
circular
- Virusoides y
viroides
- Teoría
endosimbiótica
- Bacterias que dan lugar a
Mitocondrias y Cloroplastos
- Membrana Plasmática: Protege y
permite el intercambio de
sustancias. Algunas células
también tienen pared celular
- Información Genética: ADN de
cadena doble, circular o lineal.
Mitocondrias y cloroplastos
tienen ADNds
- Entidades Biológicas: ARNss circular
- Los Ácidos Nucleicos están superenrollados, se
replican y transfieren la información genética
- Leyes de la Herencia:
Mendel
- Herencia vertical u
horizontal
- Dogma Central de la Biología Molecular: Transferencia de la información
genética: Transcripción (ADN-ARN) - Traducción (ARN-Proteínas).
Excepción: Retrovirus (ARN-ADN mediante retrotranscriptasa; como el
virus del SIDA)
- Diversidad Genómica y Árbol de la
vida
- Los genomas pueden aumentar de tamaño incluyendo poliploidía
- Duplicaciones
- Genes conservados evolutivamente
- Eucariotas tienen origen polifilético
- Genes
NOTCH2NL
- Se encuentran en regiones cromosómicas asociadas a trastornos del
neurodesarrollo, y que mediante sus duplicaciones aumentaron el córtex
cerebral y nos hicieron humanos
- Estudio de
las
biomoléculas
y procesos
de la vida
- 2. Estructura del
Material Genético
- Base Molecular de la
información Genética
- -Mendel: Herencia (1865)
-Miescher: Estudio de la
tuberculosis; el núcleo se
tiñe con colorantes (Ácidos
Nucleicos)
- Griffith (1928): Principio transformante: Los
genes de neumococos vivos pasan a los
muertos
- El principio transformante es ADN. (Avery,
McLeod y McCarthy)
- Aceptación del
ADN: Hershey y
Chase
- Las proteínas del virus son
radiactivas, no el ADN
- 1ª Ley de
Chargaff
- A=T G=C
- A; G:
Purinas
- T; C:
Pirimidinas
- Watson y Crick: Estructura del ADN
Franklin: cristalografía, flotodifracción de
rayos X de fibras de ADN
- Estructura
Helicoidal Distancia
entre bases:
0,34nm Distancia
repetida cada
3,4nm
- Doble Hélice: Premio Nobel (Watson,
Crick y Wilkins) 1962
- Ácidos
Nucléicos
- Nucleósido: Grupo fosfato+azúcar
Nucleótido: Grupo fosfato+azúcar+base
nitrogenada
- Cadenas polinucleotídicas: sentido 5´ a
3´
- Ácido desoxirribonucleico:
ADNC
- Gira a derechas (ADN-B): pero puede girar a
izquierdas (ADN-Z)
- Surcos mayor y menor: el represor del
fago se une al surco mayor lo que
produce cambios de conformación y
energía libre
- Nanobiotecnología
- Transporte y liberación de medicamentos
anticáncer y sistemas de edición genómica
(CRISPR-Cas9)
- Cromosomas
- Virusoides: viroides defectivos que necesitan
virus coadyuvantes (Parásitos celulares)
Cromosomas: ARNss
- Virus: ADNss o ADNds/
ARNss o ARNds
circular/lineal (variabilidad)
- Bacterias: Excepcionalmente,
cromosomas y plásmidos de
ADNds lineal
- Asociado a proteínas y membrana
plasmática
- Eucariotas
- Lineales ADNds asociados a histonas (nucleosomas)
-Centrómeros: segregación de cromosomas en la división
-Telómeros: protegen los extremos de los cromosomas y
las telomerasas mantienen la longitud en la replicación
- -Motor de condensina: Organizar y compactar la
cromatina -Interactoma global de ARN-cromatina: regular
la expresión génica
- Propiedades del
ADN
- Físicas
- -Curvatura,
flexibilidad,
elasticidad,
estabilidad(más
en ADN)
transiciones
mecánicas.
-Aumenta la
densidad al
aumentar CG y
viscosidad mayor
en la doble
cadena
-Superenrrollamiento
- Térmicas, Ópticas y
eléctricas
- -Tª de fusión y ebullición modeladas por la
cantidad de AT vs CG -Absorbancia de
radiación electromagnética, hipercromacidad
e hipocromacidad -Electroforesis
- Químicas
- -material genético ácido
-Síntesis natural y artificial
- Biológicas
- -ADN celular y usado en
ingeniería genética
-Replicación en vivo y en
vitro -Transcripción y
traducción -Recombinación
Genética
- Codificación de la
información
- -Uniones de Holliday y enlaces cruzados dobles
-Ensambalajes tipo ceja y celosía -Andamiajes de
papiroflexia
- Topológica
- Ácido Ribonucleico:
ARN
- Codificantes: ARNm (portan la
información genética)
- Procariotas: policistrónicos
Eucariotas: mnocistrónicos
- No
codificantes
- ARNt: unen cada aminoácido con su
codón
- ARNr: Forman parte de los ribosomas
y regulan la traducción
- ARNpn; ARNsn; ARNpno; ARNsno; microARN;
ARNlargos; ARNcirculares
- Nanobiotecnología
- CRISPR-Cas9
- Incremento de ARN y NOTCH2NL:
evolución
- 3. Replicación
Cromosómica
- Replicación del
ADN
- Es semiconservativa: Meselson y
Stahl
- Diferencias principales entre
procariotas y eucariotas
- Procariotas
- Exonucleasas; Un origen de replicación;
Fragmentos de Okazaki de 1000-2000
residuos; No proteínas con el ADN;
Cromosomas circulares y pequeños
- Eucariotas
- Varios orígenes de replicación; Fragmentos de
Okazaki de 100-200 residuos; Histonas asociadas
con el ADN; Cromosomas lineales y grandes
- Estructuras anidadas: Replicones;
Isócoros (H y L); Bandas
- Estrategias para copiar los
telómeros
- Horquillas y proteínas con residuo cebador
equivalente al 3´-OH (Procariotas)
- Telomerasa: Longevidad mediante transposición
(Eucariotas)
- Recombinación Homóloga (Conversión
Génica)
- Producción de Isómeros ópticos de fármacos y
bacterias resistentes a virus (Quiral de
enantiómeros)
- Replicación y Ciclo
celular
- División
Celular
- Procariotas
- Fisión
Binaria
- Eucariotas
- Mitosis
- Meiosis
- Reproducción
- Sexual
- Meiosis
- Asexual
- Mitosis
- Fisión
Binaria
- Ciclo
celular
- Meiosis
- Coordinación
- Licencia; Activación mediante fosforilaciones; CDK:
quinasas dependientes de cidinas
- Regulación de la replicación y
chequeo de daños del ADN
- Evolución
- 66% de cánceres humanos son debidos a fallos en
la replicación; teniendo como consecuencia la
evolución
- 4-
Reparación
del ADN
- Mutación y
Evolución
- Vía selección: Resistencia bacteriana a
antibióticos
- Mayoría de mutaciones:
Perjudicales
- Mecanismos de
reparación
- Reparación de daños en una
cadena
- Autocorrección: Más fácil, porque tiene otra cadena
(molde ADNdc); zigzag de la polimerasa
- Reversión directa por fotoreactivación
(energía de la luz visible)
- Reversión directa por desmetilación de
guaninas
- Por escisión de
base
- Por escisión de nucleótidos (la cadena transcrita se
repara antes)
- Desmetilación: Proceso costoso
energéticamente
- Reparación de cadena no
transcrita
- La rotura no se transcribe; NT-SSBs facilita o inhibe la
transcripción; cambios de conformación;
superenrrollamiento positivo y negativo
- Reparación de daños en ambas
cadenas
- Proceso energéticamente costoso, con gran dificultad; Proceso cooperativo
con reacciones en cascada
- Reparación de cromosomas
homólogos
- Procariotas
- Eucariotas
- Conservación de proteínas de recombinación homóloga
en bacterias, arqueas y eucariotas
- Unión de cromosomas rotos no
homólogos
- mutaciones
- supervivencia
- Unión de extremos microhomólogos pueden causar: deleciones o
inserciones
- Reparación de
emergencia
- Síntesis de ADN translesión=Replicación
translesión
- Mutasoma con polimerasas de ADN propensas a
error
- Mutagénesis
- Supervivencia a base de
riesgo de mutaciones
- Proceso cooperativo con reacciones en
cascada
- Supervivencia
SOS
- En procariotas y
eucariotas
- La proteína cambia de conformación y
función, rompe los represores del ADN y
lo repara provocando mutaciones
- Grabadores moleculares que usan las mutaciones
para:
- Grabar eventos
biológicos
- Aplicaciones
informáticas
- Los mutágenos dañan al ADN, que puede mutar por
replicación o reparación errónea
- Reparación del ADN y ciclo
celular
- Morgan
- Sobrecruzamiento de
cromosomas
- Recombinación
homóloga
- Lesiones, puntos de control y quinasas
(transductoras)
- Respuesta doble cadena: cambios de transcripción, controles del
ciclo celular y reparación del ADN
- Luz UV y
Tabaco
- Melanina
- -Se producen dímeros de timina
-Especies activas de N2 y O2
excitan electrones de la melanina
-Estados de tripletes cuánticos
que inducen dímeros de timina,
independiente a la raciación UV.
- Protectora/Cancerígena
- Inhibición de quinasas: Aumenta la actividad de CDK y el inicio de
replicación dproduciendo roturas de ADN (cáncer)
- Vida
Saludable
- Consumo de etanol:
tóxico
- Cirrosis
- Acetaldehído
- Mutaciones en
células
- Somáticas
(cáncer)
- Germinales (defectos
congénitos)
- Destruye el cerebro:
Alzheimer
- Supervivencia o muerte
celular y del organismo
depende de:
- Continuar, retrasar o parar el ciclo
celular en los puntos de control, para
reparar el ADN dañado con
posibilidad de mutagénesis o
carcinogénesis
- Genes relacionados con la
reparación del ADN y con la
longevidad, favorecida por las
dietas hipocalóricas
- 5.
Transcripción
- Dogma central de la Biología
Molecular
- Mayor complejidad en
eucariotas que en
procariotas
- Expresión
génica
- Procariotas
- 1 polimerasa de
ARN
- Policistrónicos
- Eucariotas
- Monocistrónicos
- ARNm
- Caperuza
- Metilación
- Cola
Poli-A
- Fases
- Procariotas
- (Si no se le pega el factor
sigma, tiene energía libre y
hay conformación)
- Terminación:
independiente/dependiente de
ro
- Algunos ARNm de bacterias
tienen colas poli A
- Eucariotas
- Represores se unen a los silenciadores y
reprimen la expresión génica
- Genes interrumpidos por intrones:
Descubierto de froma independiente
- Robert
- Sharp
- El ARNm se puede
metilar
- Caperuza al extremo 5´ y la poliadenilación (que desencadena la
terminación): Protegen al ARNm de las nucleasas e intervienen
en la regulación de la traducción
- Mecanismos de
Ayustamiento
- ARN como enzima: origen de la
vida
- Intrones requieren snRNP (Ribonucleoproteínas
nucleares pequeñas
- Degradación del ARN
- Procariotas
- Bacterias Gram negativas y Gram positivas; Poliadenilación
- PNPasa (enzima que lo degrada):
Degradosoma de eubacterias
- Arqueas: Exosomas (como
eucariotas e intrones)
- CRISPR
- Sistema que
degrada ADN/ARN
extraño
- Cas: proteína
asociada
- Efectos
colaterales
- Ingeniería
genética
- Revolución
Biotecnológica
- Eucariotas
- Procesos de interferencia de ARN pueden favorecer la
desadenilación y degradan el ARN
- Exosoma
- Interferencia/Silenciamiento
- ARNpi (pequeños de
interferencia)
- Micro
ARN
- ARNip (interacción
piwi)
- 6. Traducción
- Código
Genético
- Traducción del lenguaje de
ADN/ARN a proteínas
- Severo Ochoa
(1959)
- Características
- Degenerado (redundante) y con
señales de parada
- Universal
- Procariotas y Eucariotas
- Ribosomas
- ARNm
- Policistrónico en
Procariotas
- También metila en
Eucariotas
- Fosforilaciones:
Activar/Energizar las
moléculas
- Hidrólisis del pirofosfato: Desplaza
la reacción a la derecha
- Proceso energéticamente
costos0
- Fases
- 1. Activación de
aminoácidos
- ADN:
Codógeno
ARNm: Codón
ARNt:
Anticodón
- Procariotas
- Secuencia consenso de
Shine-Dalgarno (sitio de unión al
ribosoma: AGGAGG) e iniciación (ATG)
- Polisomas: antes de que acabe la
transcripción empieza la
traducción
- Eucariotas
- Polisomas y múltiples sitios de
iniciación y terminación
- Iniciación dependiente de
CAP e IRES
- Secuencia
consenso de Kozak
- Iniciación: AUGG; no sitio de
unión al ribosoma
- Polirribosomas y múltiples sitios de
iniciación y terminación
- Plegamiento de
Proteínas
- Plegamiento espontáneo, con
gasto de ATP
- Carabinas (chaperonas) y
chaperoninas
- Plegamiento Incorrecto: Puede
producir enfermedades como el
Alzheimer
- Modficaciones
Postraduccionales
- Prenilación: Unión de grupos
hidrofóbicos a péptidos
- Glucosilación
- Biosíntes de insulina incluyendo
oxidación y proteolisis
- Ubiquitinación: Etiquetaje de
péptidos para marcar su destino
- Transporte de Proteínas
en eucariotas
- Citoesqueleto:
- También aprovechado por
los virus para llegar al
núcleo
- Nanobiotecnología
de péptidos
- Transporte y liberación de
medicamentos anticáncer
- Degradación de
Proteinas
- Lisosomas
- Mezcla de enzimas
hidrolíticas Proceso costoso
(ATP)
- Proteosomas (conservados
evolutivamente)
- Inhibición: Apoptosis, senescencia
celular y efectos citotóxicos de la
quimioterapia
- Marcaje y
digestión
- Degradación y
activación de
péptidos
- 7. Regulación de la Expresión Génica
- En Procariotas
- El operón lac
no se induce
en presencia
de glucosa
- Catabolismo
- Anabolismo
- Doble mecanismo
de regulación: El
operón trp se
reprime/atenúa
cuando hay
mucho/bastante
triptófano
- Comunicación entre
moléculas: Un cambio de
conformación provoca un
cambio de función de la
proteasa específica
- En
eucariotas
- Modos de co-regulación de
genes
- Potenciadores
- Pueden estar en
posiciones distantes
del gen al que regulan,
tener diferentes
orientaciones e
interaccionar con
factores de
transcripción, que a
su vez interaccionan
con la polimerasa de
ARN
- Super-potenciadores
- Están formados por múltiples
potenciadores unidos
coordinadamente a factores de
transcripción
- Aisladores
- Bloquean la interacción de los
potenciadores con los promotores
- Factores de
transcripción activos
e inactivos
- ´Monitorización de la transcripción
mediante cuantificación de
desacetilasas de histonas usando
tomografía por emisión de positrones
- La disfunción
epigenética/transcriptómica está
implicada en muchos desórdenes
neurológicos y psiquiátricos
incluyendo la enfermedad de
alzheimer y esquizofrenia.
- Control negativo (represor) y
positivo (activador) de inducción o
represión
- Los genes se
inducen/reprimen
- Las enzimas se
activan/inhiben
- Inducción de defensa en plantas mediante
fragmentos virales de ARN de doble cadena y ARN
de interferencia suministrados en nanopartículas
de Bioarcilla. Tecnología con potencial terapéutico
para animales
- Gen y transcripción
- ARN no
codificantes
- ARN no codificantes y
enfermedades
- Mecanismos de acción de ARNnc
relacionadas con el cáncer y el
alzheimer; envejecimiento y terapias
dirigidas a miARN
- Relaciones funcionales entre ARNpnc, ARNlnc y
enfermedades asociadas, incluyendo cánceres,
inmunitarias y neurodegenerativas.
- Relación entre ARNnc y muerte celular, que
puede explotarse para curar
enfermedades como el cáncer
- REALIZADO POR: LIDIA
JURADO ORTIZ