Una breve introduccin a la Biologa Molecular Jos

Una breve introducción a la Biología Molecular José R. Valverde SCI/CNB 2015

El dogma central A partir del ADN se fabrica el ARN y a partir de éste, las proteínas. La mayoría de las funciones vitales son llevadas a cabo por proteínas. Para reproducirnos debemos transmitir a nuestra descendencia las instrucciones para fabricar las proteínas. La información se almacena en ADN. Para fabricar proteínas usamos una “copia de trabajo” en ARN.

El ADN Ácido desoxirribonucléico. Es una molécula muy larga en la que se codifica la información para “fabricar” nuevos seres vivos. La información se codifica en “unidades” o “letras”, que se unen unas a otras para formar unidades semánticas, “palabras”, “frases”, “párrafos”, “libros” y, en resumen, toda la biblioteca de información necesaria. Las “letras” se codifican usando unas sustancias llamadas nucleótidos unidas a un “esqueleto” (los “renglones”) de desoxirribosa-fosfato. En el ADN se usan cuatro “letras”: A, T, G y C. Con esas cuatro letras se codifica toda la informacion necesaria para fabricar un nuevo ser vivo. Para ganar seguridad, se mantiene una copia de seguridad “complementaria”

«Chromosome-es» de KES 47 - File: Chromosome zh. svg. Disponible bajo la licencia CC BY 3. 0 vía Wikimedia Commons http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Chromosome-es. svg#mediaviewer/File: Chromosome-es. svg

Codificando la información Los nucleótidos van “encadenados” en dos “cadenas” o “hebras” de ADN. La información en una hebra es complementaria de la información en la otra (como un negativo) y puede usarse para reconstruir o reparar daños. La información puede estar codificada en cualquiera de las dos cadenas, en ocasiones pueden incluso solaparse mensajes. No solo se guarda cómo hacer las proteínas (genes), también cuándo hay qué hacerlas y en qué cantidades (regulación).

. . . A – C T – G … T G A C . . . ACTG. . . ||||. . . TGAC. . . ||||. . . ACTG. . . «DNA chemical structure es-2008 -08 -01» de derivative work: Jfreyreg (talk)DNA_chemical_structure_es. svg: Miguelsierra DNA_chemical_structure_es. svg. Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3. 0 vía Wikimedia Commons http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: DNA_chemical_structure_es-2008 -0801. svg#mediaviewer/File: DNA_chemical_structure_es-2008 -08 -01. svg

Un poco de Gramática Far out in the uncharted backwaters of the unfashionable end of the western spiral arm of the Galaxy lies a small unregarded yellow sun. Orbiting this at a distance of roughly ninety-two million miles is an utterly insignificant little blue green planet whose apedescended life forms are so amazingly primitive that they still think digital watches are a pretty neat idea. This planet has - or rather had - a problem, which was this: most of the people on it were unhappy for pretty much of the time. Many solutions were suggested for this problem, but most of these were largely concerned with the movements of small green pieces of paper, which is odd because on the whole it wasn't the small green pieces of paper that were unhappy. And so the problem remained; lots of the people were mean, and most of them were miserable, even the ones with digital watches. Many were. Palabra increasingly of the opinion that they'd all made a big Sufijo mistake in coming down from the trees in the first place. And some said that even the trees had been a bad move, and that no one should ever have left the oceans. Párrafo Frase (compuesta) Sintagma nominal Sintagma verbal Sílabas Fonemas Puntuación

Un poco de genética ADN TAGTCCGGGGTATAAACGTAATAGTTAATTAGAAAAAGAATTATATGTTTGATAAGAGTATTATATTGTCTACTGTTAAAAAAGGATAGAGTTATTTAGATTAGCCTGGAAGAAG |<|<-- t. RNA-f. M -----------------AACTCCCTCGTTACGCTTCAGTTTGAAGCATAAGCTCGGGGGGGTTCTTCTCTCCCAGGGGTGTTAAAGAGTAAGCTAAATTAAGCTACTGGGCTCATACCCCAATGATA --- t. RNA-W ------------------------>| ND-2 ->. . . -------->| M K W L C L F F S Y I L M V S S H S W L G L W L S M E M N S L. . . //. . . GAGTAATCTCTCTTTAAATGATTAAGTGATTATGCCTATTTTTTTCCTATATTCTTATAGTGTCCTCCCACTCTTGGTTAGGTTTGTGGCTTAGTATAGAAATTCTTT. . . //. . . K S K K M E I P G I L S M G F N I F L P L F F L * AAAGTCTAAGAAAATAGAGATCCCGGGTATTCTATCAATAGGGTTTAATATTTTTCTTCCTCTATTCTTTTTGTAAAGCTTTAATAATTTACTTTAATATAGATGGGGGTATTATCTACA |<--- t. RNA-I -------TAATTACAGTATCAACGTAATCCTTTTTATCAGGCACCCCATCTCTTCTTATTATATATGAAATGTAAATTTCTCTTTAAGAATCAAAATCTTACGTGCACAGAACACTTATATACACAT --------------------->| |<--- t. RNA-Q -------------------------->| CACCCTGCTTACAATAATTTTTAGTTAATTAGGCCCGGGTTAGAAACAACTCAAGATTTGCAATCTTGTATTTTAAACTACTGAGCCGTAAATTAATCATAGTAAAGGGAA |<--- t. RNA-C ----------------------->| |<--- t. RNA-Y Mostramos solo una cadena de ADN (la otra es fácil de deducir) elegida arbitrariamente. Marcamos los genes con cajas. Anotamos cada gen indicando qué codifica. Cuando un gen codifica una proteína, incluímos la traducción; * indica dónde acaba. Indicamos en cuál de las dos hebras de ADN está codificado (qué hebra debe copiarse a ARN) poniendo la antotación arriba o abajo.

Hojeando un libro Ésta es una representación de la secuencia de ADN de un virus bacteriófago (que infecta a bacterias). A este nivel de reducción no podemos ver las letras, quedan reducidas a una línea. El ADN, como nuestros textos, siempre se lée en la misma dirección. Como una hebra es la inversa de la otra, una hebra se debe leer en sentido opuesto a la otra. Indicamos cada gen con una caja y una flecha. La dirección de la flecha indica qué hebra (y por tanto en qué sentido) debemos leer.

El ARN Ácido ribonucléico Para fabricar las proteínas, se sacan copias de la región del ADN que tiene las instrucciones para fabricar la proteína deseada. Trabajar con una copia evita dañar el plan maestro. Haciendo muchas copias se puede acelerar y aumentar la producción de proteínas. El ARN es tambien un acido nucléico formado por 4 nucleótidos (A, U, G, C) unidos por un esqueleto de ribosafosfato. Como se hacen muchas copias y debe ser leido (los nucleótidos deben estar accesibles), es monocatenario.

«Difference DNA RNA-ES» de User: Sponktranslation: User: Jcfidy http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Difference_DNA_RNA-EN. svg. Disponible bajo la licencia CC BY-SA 3. 0 vía Wikimedia Commons - http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Difference_DNA_RNAES. svg#mediaviewer/File: Difference_DNA_RNA-ES. svg

Tipos de ARN La copia del ADN con las instrucciones para hacer una proteína se llama ARN mensajero. Para decodificar el ARN mensajero se usan fragmentos de ARN unidos a aminoácidos (los “ladrillos” con los que se hacen las proteínas), llamados ARN de transferencia. La traducción se hace en el ribosoma, una máquina compuesta de proteínas y de ARN llamado ARN ribosomal. Para regular cuándo y cómo se expresan ciertos genes se usan fragmentos pequeños llamados ARN regulador.

By Yikrazuul (Own work) [CC BY-SA 3. 0 (http: //creativecommons. org/licenses/by-sa/3. 0)], via Wikimedia Commons «Protein translation» de Bensaccount at en. wikipedia. Disponible bajo la licencia CC BY 3. 0 vía Wikimedia Commons http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Protein_translation. gif#mediaviewer/File: Protein_translation. gif

Las proteínas Se construyen a partir de la secuencia de ARN enlazando sucesivamente unos bloques llamados aminoácidos. Se usan unos 20 aminoácidos. Podemos pensar en ellos como una secuencia que usa un alfabeto de 20 letras. En lugar de ser lineales, se arrugan (pliegan) en complejas estructuras tridimensionales.

El codigo genético En el ADN y ARN solo usamos cuatro “letras”. Para hacer las proteínas usamos veinte “letras”. Como solo tenemos 4 letras, no podemos establecer una biyección entre letras de ADN/ARN y letras de proteínas. Necesitamos usar más de una letra de ADN/ARN para cada aminoácido. 4 · 4 = 16 < 20. Tampoco podemos usar dos letras. 4 · 4 = 64. Podemos usar tres (tripletes o codones). Los codones que sobran se usan para añadir redundancia y reducir los errores.

El código “universal” Es el usado por la mayoría de los organismos. Existen algunas excepciones, principalmente en las mitocondrias y algunos (pocos) organismos. Es un código “degenerado”: varios tripletes pueden codificar el mismo significado. Todos los genes empiezan con un codón especial (el codón de iniciación) y terminan en un codón de terminación que no codifica ningun aminoácido.

El genoma El “libro de la vida” Es el conjunto de toda la informacion genética de un organismo. Se compone de una o más moleculas de ácido nucléico llamadas cromosomas. Los cromosomas pueden ser lineales o circulares. Contiene todos los genes y todas las secuencias reguladoras. También contiene “instrucciones” para “fabricar” nuevos genes. También contiene mucha información adicional que aún hay que interpretar. Por extension usamos “-oma” para indicar todo el conjunto de elementos de un mismo tipo en un organismo (proteoma, transcriptoma, reguloma, metaboloma. . . ). Los científicos también tienen sentido del humor.