119/07/2015 PRINCIPIOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR Curso de Bioquímica General 2015.

121/04/23

PRINCIPIOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR

Curso de Bioquímica General 2015

221/04/23

TEMAS

•Introducción.•Dogma central Biol. Mol.

•Acidos nucleicos •Estructura

•Replicación•Transcripción•Traducción

321/04/23

Introducción

Seres vivos

Diversidad

Morfología

Metabolismo

Composición química

Organización celular

Unidad

421/04/23

Interacción entre los niveles

de complejidad

Individuo

Sistema

Organo

Tejidos

Célula

Moléculas

521/04/23

Eucariontes y procariontesMembranacelular

Núcleo

Citosol

Paredcelular

PlantasOrganelos ADN

621/04/23

Principales grupos de organismos

Evolución prebiótica

Origen de la vida yúltimo ancestro común

BacteriaE coli

B. subtilisThermotoga

Borreliaburgdorferi

Bacterias sulfurosasverdes

Flavobacterias

ArqueobacteriaSulfolobulus

Thermococcus

Methanobacterium

Halococcus

HalobacteriumMethanococcusjannaschii

Diplomonads

Euglena

FungiPlantasEucariontesAnimales

Ciliados

Microsporidia

721/04/23

Moléculas y macromoléculas

•Acidos nucleicos (ADN y ARN)

•Polipéptidos (proteínas)

•Lípidos (grasas)

•Carbohidratos (azúcares)

•Agua

•Iones

•Oxígeno

•Carbono

•Compuestos nitrogenados

821/04/23

Evolución

Variación al azar de las características de los organismos

y selección de los más aptos

CaracterísticasVariación

Codificación

Variación

Lectura e interpretación

Blancos de acción

Heredable

921/04/23

Dogma central de la Biología Molecular

ADN

Replicación

Retrotranscripción

ARNm

Transcripción

Polipéptido

Traducción

Regulación

ADN ARNm Polip

1021/04/23

Estructura de los ácidos nucleicos

CH

CH

HC

NH

HC

N

12

34

5

6 Pirimidinas

C

C

HC

N

HC

N

N

CH

NH

1

23

4

56 7

8

9Purinas

HOH

O

H

HHH

CH2HO P

OH

O

O

Base

1’

3’ 2’

4’

5’

Desoxirribonucleótidos (ADN)

O

OHOH

H

HHH

CH2HO P

OH

O

O

Base

1’

3’ 2’

4’

5’

Ribonucleótidos (ARN)

ADN ARNm Polip

1121/04/23

Nucleótidos

Pirimidinas

Purinas

C

C

HC

N

HC

NN

CH

N

1

23

4

56 7

8

9

HOH

O

HHHH

CH2HO P

OH

O

O1’

3’ 2’

4’

5’

Desoxirribonucleótidos (ADN) Ribonucleótidos (ARN)

CH

CH

HC

N

HC

N

12

34

5

6

HOH

O

HHHH

CH2HO P

OH

O

O1’

3’ 2’

4’

5’

C

C

HC

N

HC

NN

CH

N

1

23

4

56 7

8

9

OHOH

O

HHHH

CH2HO P

OH

O

O1’

3’ 2’

4’

5’

CH

CH

HC

N

HC

N

12

34

5

6

OHOH

O

HHHH

CH2HO P

OH

O

O1’

3’ 2’

4’

5’

FosfatoAzúcarPentosa

Basenitrogenada

1221/04/23

PirimidinasPurinas

C

C

C

N

HC

N

N

CH

N

1

23

4

56 7

8

9

NH2

H

C

CH

C

N

HC

HN

12

34

5

6

H

O

CH3

O

H

CH

CH

C

N

C

HN

12

34

5

6

O

O

C

C

N

C

HN

N

CH

N

1

23

4

56 7

8

9

O

H

H2N

CH

CH

C

N

HC

N

12

34

5

6

H

NH2

Adenina (A)

Guanina (G)

Uralicio (U)

Timina (T)

Citocina (C)

ADN

ARN

Ambos

1321/04/23

Bases nitrogenadas

ADN ARN

Adenina (A)

Guanina (G)

Uralicio (U)Timina (T)

Citocina (C)

Adenina (A)

Guanina (G)

Citocina (C)

1421/04/23

ADN

HO

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

C

HO

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

A

HO

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

G

HOH

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

T

5’

3’

P

C A G T G C C

OH

3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’

5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’

5’ C-A-G-T-G-C-C 3’

5’ 3’

5’ 3’

1521/04/23

Estructura de la doble hélice

1621/04/23

Estructuras alternas

1721/04/23

Replicación

ADN

Replicación

ARNm Polipéptido

ADN polimerasa

1821/04/23

ReplicaciónAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCT

TCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGAI I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

5’

5’

3’

3’

TCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGA5’ 3’

AGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCT 5’3’



5’3’ AGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCU

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

UCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGA5’ 3’


ADN

Separación de las cadenas

ReplicaciónADN ARNm Polip

Templado 1

Templado 2

1921/04/23

Sitios de origen de la replicación

Genoma circular1 sitio origen

de la replicación

Genoma linealvarios sitios origen

de la replicación

2021/04/23

Transcripción

ADN ARNm

Transcripción

Polipéptido

2121/04/23

TranscripciónAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCT

TCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGATTCGAATCGGAI I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

5’

5’

3’

3’




AGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCTAAGCTTAGCCT 5’3’UCGAAUCGGAUUCGAAUCGGAUUCGAAUCGGAUUCGAAUCGGA

5’ 3’


ADN

Separación de las cadenas

TranscripciónADN ARNm Polip

Cadena codificante

2221/04/23

Inicio de la transcripción en bacterias

Dirección de la transcripción

Solo hay 1 ARN polimerasa bacteriana para la transcripción de tARN, rARN y mARN y Factores sigmas alternativos

“downstream”“upstream”

Números - Números +

+1

2321/04/23

Promotor

+1-10-35 a

TATAATTTGACAT

ARNpolimerasa

Represor

Secuencias consenso

Receptor AMPc

Operador

•Activadores•Represores

2421/04/23

Regulación inicio de la transcripción

Secuencia efecto en cis

Efecto en trans

2521/04/23

Operón

PolicistronesTranscripción y traducción

puede ser simultánea

Policistrón

Polipéptido A

Polipéptido B

Polipéptido C

Polipéptido D

Polipéptido E

Polipéptido F

Operon.- unidad de transcripción que contiene varios genes

mRNA

Ribosomas

2621/04/23

Regulación inicio de la transcripción

Secuencia efecto en cis

Regulón.- operones regulados de manera coordinada

Efecto en trans

2721/04/23

Eucariontes

ARN polimerasa I

ARN polimerasa II

ARN polimerasa III

Pre ARNr

Pre ARNm y sn ARN

ARNt, 5s ARN, sARN

Multiméricas, más complejas que las procariontes

2821/04/23

Promotor

+1 puede variar20 a 200 bp-25 ó -35-100 a 200

TATA boxElementos proximales

IniciadorSecuencia muy variable

Enhancers•Upstream•Downstream•En intrones•DS ultimo exon

-Kb

2921/04/23

Activadores y represores

•Activadores•Represores

Dominio de unión al ADN

Dominio activo

Motivos estructurales

•Homeodominio•Dedos de zinc•Zipper de leucina•Hélice vuelta hélice

3021/04/23

Enhanceosoma

+1 puede variar20 a 200 bp-25 ó -35-100 a 200

TATA boxElementos proximales

IniciadorSecuencia muy variable

Enhancers•Upstream•Downstream•En intrones•DS ultimo exon

-Kb

Se forma en la región del enhancer, y son complejosnucleoproteicos, que se forman de la unión cooperativa de Factores de transcripción

3121/04/23

Traducción

ADN ARNm Polipéptido

Traducción

ARN mARN tRibosomas

3221/04/23

RNA

OHO

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

C

OHO

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

A

OHO

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

G

OHOH

O

HHHH

CH2

O P

O

OO

1’

3’ 2’

4’

5’

U

5’

3’

P

C A G U G C C

OH

3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’ 3’

5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’ 5’

5’ C-A-G-U-G-C-C 3’

ADN ARNm Polip

Taller de Introducción a la Bioinformática

3321/04/23

Estructuras 2ias y 3ias

3421/04/23

Codon

AUG UGU UUA CGA AUU UGA5’ 3’ mRNA

Met Cys Leu Arg Ile Polipéptido

5’-AUGUGUUUACGAAUUUGA-3’ ADN ARNm Polip

1a 2a 3a 64 codones20 aa

Taller de Introducción a la Bioinformática

3521/04/23

Código genéticoPrimera Posición

(5’) Segunda posición

Tercera Posición

(3’)

Leu Pro His ArgLeu Pro His Arg

Leu Pro Gln ArgLeu (Met) Pro Gln ArgIle Thr Asn SerIle Thr Asn Ser

Ile Thr Lys ArgMet (Start) Thr Lys ArgVal Ala Asp GlyVal Ala Asp Gly

Val Ala Glu GlyVal (Met) Ala Glu Gly

Phe Ser Tyr CysPhe Ser Tyr Cys

Leu Ser Stop (och) StopLeu Ser Stop (amb) Trp

U C A G

U

C

A

G

UC

AGUC

AGUC

AGUC

AG

3621/04/23

Cambio en el significado de codones

Codón Código universal Cambio en uso Organismos,Organelos

UGA Stop Trp Micoplasma, Espiroplasma, mitocondrias

CUG Leu Thr Mitocondrias de levadura

UAA,UAG Stop Gln Acetabularia, Tetrahymena

UAG Stop Cys Euplotes

Cambio en el uso de codones

Diferencias en las frecuencias en que se utilizan los diferentes codones para representar a los aa

3721/04/23

Cambio de marco de lectura

GCU UGU UUA CGA AUU

Ala Cys Leu Arg Ile

UGA5’ 3’ mRNA

Polipéptido

5’ 3’CUU GUU UAC GAA UUU- - G GA - mRNA

PolipéptidoLeu Val Tyr Glu Phe - - -

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 31 2 3

1 2 3

3821/04/23

Estructura tRNA

I G C

C

AC Tallo aceptor

Asa TCG

Asa variableAsa anticodón

Asa D

Anticodón

Codón

C C G 5’

5’3’

Aminoácido

3’

3921/04/23

Estructura de Ribosomas

23S(2900 bases)

rRNA

5S(120 bases)

Proteínas(31)

Proteínas(21)

16S(1500 bases)

28S:5.8S(4800+160 bases)

5S(120 bases)

28S

5.8S

18S(1900 bases)

Euc

ario

ntes

Pro

cari

onte

s

Proteínas(50)

Proteínas(33)

50S

30S

60S

40S

70S

80S

4021/04/23

Gen

Secuencias de ADN requeridas para la síntesis de un polipéptido funcional- Regiones reguladoras- Regiones codificantes

Genes que no codifican polipéptidos- ARNt- ARNr- Otros tipos de ARN

4121/04/23

RNAs mensajerosPolicistrones Transcripción y

traducción puede ser simultáneaMonocistrones Transcripción y

traducción separadas

ADN

RNA polimerasa

ARNm

Polipéptido

Ribosomas

Procesam

iento

Cap PoliA

4221/04/23

Operón

PolicistronesTranscripción y traducción

puede ser simultánea

Policistrón

Polipéptido A

Polipéptido B

Polipéptido C

Polipéptido D

Polipéptido E

Polipéptido F

Operon.- unidad de transcripción que contiene varios genes

mRNA

Ribosomas

4321/04/23

Procariontes Eucariontes

ADN codificante > no codificante ADN codificante < no codificante

Operon, policistrones Sencillos, monocistrones,Intrones-exones

Intrones-exones- Transcritos simples- Complejos

-Splicing alternativo-Sitio PoliA alternativos-Exon skipping

ADN circular, 1 ORI ADN lineal, varios ORI

4421/04/23

Cantidad ADN y “complejidad”

ORGANISMO pico gramos ADNconjunto cromosomas haploide

Levadura 0.015Mosca de la fruta 0.15Pollo 1.3Humano 3.2Trigo 7.0Frijol 14.6Cebolla 16.8

4521/04/23

ADN

ADN

Regiones reguladoras

RegionesEstructurales

?

Función ?

ADNmóvil

Genes

Regionescodificantes

4621/04/23

Clasificación ADN IIGenes que codifican para polipéptidos

Genes únicosGenes duplicados y genes que con divergencia(Familias genes funcionales y pseudogenes)

Genes repetidos en TandemARNr, ARNr, ARNt, histonas

ADN repetitivoADN de secuencia simpleADN moderadamente repetitivo (ADN móvil)

TransposonesRetrotransposones viralesLINES (retrotransposones no virales)SINES (retrotransposones no virales)

ADN espaciador

4721/04/23

Genoma de organelos

Mitocondrias y cloroplastos

•Circulares•Mayoría es codificante•Algunos cambios en el código genético•Productos no se exportan al citoplasma•Algunas características similares a procariontes•Posible origen como endosimbiontes

4821/04/23

Métodos en Biología Molecular

•Electroforesis•Clonación•Vectores

•Enzimas de restricción•Transformación•Síntesis de oligos•cADN•Hibridación•EST•Secuenciación•PCR

4921/04/23

Biología molecular

-Biología molecular-Bioquímica-Genética-Biología celular-Biología del desarrollo

BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

óBIOLOGIA MOLECULAR

DE LA CELULA

5021/04/23

PRINCIPIOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR

Curso de Bioquímica General 2015

FINFIN

119/07/2015 PRINCIPIOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR Curso de Bioquímica General 2015.

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