Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
Introducción a la biología molecular
Osvaldo Grañ[email protected]
Unidad de Bioinformática (CNIO)UBio@CNIO
Facultade de Informática, OurenseMaio 2008
2Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNA• El ácido desoxiribonucleico (ADN - DNA en inglés) es un ácido nucleico que contiene las
instrucciones genéticas que se usan en el desarrollo y funcionamiento de todos losorganismos vivos y algunos virus.
• Químicamente el DNA es un polímero de unidades simples que se llaman nucleótidos. Enel DNA un nucleótido consta de una base nitrogenada (A, G, T ó C), un esqueleto deazúcar (desoxirribosa), y los grupos fosfato unidos mediante enlaces fosfodiéster.
• Bases nitrogenadas: Adenina (A), Guanina (G), Timina (T), Citosina ( C) y Uracilo (U).
3Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNAFormación de un nucléotido
DNA: RNA:A, G, T, C A, G, C, UDesoxirribosa Ribosa
4Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNA• El DNA es una doble hélice. En ella cada una de sus dos hebras se enrolla alrededor del
eje central, generalmente en forma de hélice dextrógira.• Los dos esqueletos de azúcar fosfato rodean el exterior de las bases como un pasamanos
de una escalera espiral y están expuestos al medio acuoso.• Los enlaces fosfodiéster de las dos hebras entrelazadas avanzan en dirección opuesta, es
decir, las dos cadenas son antiparalelas.• Cada A de una cadena de DNA se une mediante enlaces de hidrógeno a una T de la otra
cadena. La C hace lo propio con la G. Aunque parece, que cualquier purina podríaaparearse con cualquier pirimidina, los apareamientos AT y CG son los idóneos, mientrasque los AC y GT son improbables debido a la química de las bases.
5Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNADoble hebra de DNA
surco mayor y James Watson
surco menor yFrancis Crick (1953)
6Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNAEstructuras de doble hélice alternativas• El DNA puede existir en distintas conformaciones, dependiendo de la composición de
bases y de las condiciones físicas. La más tipica es la B (figura centro), determinada porWatson y Crick: La hélice completa una vuelta cada 10.4 pares de basesaproximadamente, con un diámetro de 2.37 nm.
• La forma A (figura izquierda) se da en bajas condiciones de sal, no se ha encontrado encondiciones fisiológicas.
• La forma Z (figura derecha) se ha encontrado en zonas ricas en pares de bases GC.
• El DNA dentro de las células se empaqueta en los cromosomas.
7Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNACromatina, cromosomas, DNA
8Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNACromatina, cromosomas, DNA
Diferentes niveles de condensación de DNA. (1) Hebra simple de DNA. (2) Hebra de cromatina(DNA con histonas). (3) Cromatina durante la interfase con centrómero. (4) Cromatinacondensada durante la profase (dos copias de DNA están presentes). (5) Cromosomadurante la metafase.
9Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNAVídeo que resume lo visto hasta ahorahttp://www.youtube.com/watch?v=Nmm6Pgh6Kl4
Cariotipo: ordenamiento de los cromosomas deuna célula metafásica de acuerdo a su tamaño y Cromosomas humanosmorfología.
Ejemplo de un cariotipofemenino (2 cromosomasX).
10Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNA y genesGen• Fragmento de una secuencia de DNA que, al expresarse, confiere a un ser vivo una
característica determinada.• Por tanto el DNA es la molécula que contiene toda la información genética.
11Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
DNA y genesTipica estructura de un gen (ecuariota)
BDs donde encontrar las secuencias de DNA de los organismos secuenciados y de genes
• Entrez Genome: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=genome• Entrez Gene: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=gene
12Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
RNADel DNA al RNALa secuencia de DNA se copia a RNA, dando lugar al RNA mensajero (mRNA).
13Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
RNARNAEl RNA es un ácido nucleico como el DNA. Pero el RNA:1) utiliza la ribosa como azúcar, en lugar de la desoxirribosa del DNA.2) El RNA posee como bases nitrogenadas (A, G, C y U - no hay T en el RNA).3) El RNA está formado por una única hebra, aunque a veces se organice en estructuras
secundarias de doble cadena (bucle y horquilla).
14Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
RNATipos de RNAmRNA (RNA mensajero): transporta la información genética desde el DNA a los ribosomas,
orgánulos celulares responsables de la síntesis de proteínas. La secuencia de nucleótidosdel mRNA determinará la secuencia de aminoácidos de la proteína.
rRNA (RNA ribosómico): forma parte de los ribosomas.
tRNA (RNA de transferencia): transporta los residuos de aminoácidos que son adicionados alas cadenas polipeptídicas crecientes durante la síntesis de proteínas.
RNA viral: los “virus de RNA” poseen genomas compuestos de RNA, además de una variedadde proteínas. Existe dsRNA (RNA de doble cadena) en algunos de estos virus de RNA.
RNA de ribonucleoproteínas como la telomerasa.
ncRNA (non-coding RNA): RNAs que no darán lugar a proteína. Regulan la actividad de otrosgenes. Un ejemplo serían los mRNA.
15Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
RNAImagen de un tRNA y su estructura secundaria de doble hebra.
16Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
RNATranscripción: Mecanismo a partir del cual el DNA se copia a RNA. Este proceso está dirigido
por la RNA polimerasa.
17Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
RNAMediante splicing alternativo del “transcrito primario” (pre-mRNA, contiene intrones) se
pueden formar distintas proteínas desde un mismo gen. Representación de la secuencia de DNA de un gen eucariota de dos exones
18Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
RNALa secuencia de mRNA se lee por tripletes, conocidos como codones. El código genético
consta de 64 codones diferentes. Hay un codon de inicio, 3 de terminación. Los otros 61codifican para los 20 distintos aminoácidos. Como distintos codones codifican para unmismo aminoácido, se dice que el código genético está degenerado.
19Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
AminoácidosEstructura básica de un aminoácido
Tabla de los 20 aminoácidos principales
20Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
AminoácidosImagen que muestra la estructura de los 20 aminoácidos principales
21Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
Del mRNA a la proteína: TraducciónTraducción: del mRNA a la proteína
Varios ribosomas pueden progresarrsobre la misma cadena de mRNA ,cada uno sintetizando una secuenciade proteína. Estos clusters de síntesisse llaman polisomas.
http://www.youtube.com/watch?v=NJxobgkPEAo
22Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
ProteínasEstructuras de una proteína• Estructura 1aria: secuencia de aminoácidos• Estructura 2aria: formación de hélices alfa o de hojas B
Giros (turns) y los loops no tienen estructura secundaria establecomo las hélices y las betas.
• Estructura 3aria: plegamiento espacial
23Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
ProteínasVídeo que resume las distintas estructuras de las proteínas:http://www.youtube.com/watch?v=lijQ3a8yUYQ
Estructuras terciarias o “nativas”de algunas proteínas
24Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
ProteínasBD más popular de secuencias de proteínas:
29-Apr-2008: 366226 secuenciashttp://expasy.org/sprot/
BD más popular de estructuras de proteínas:
En este momento contiene más de 50.000 estructuras.http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do
25Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
Dogma central de la biología molecular
DNA
mRNA
Proteína
26Osvaldo Graña, CNIO
Structural Biology and Structural Biology and Biocomputing ProgrammeBiocomputing Programme
Muchas gracias
Osvaldo Grañ[email protected]
Unidad de Bioinformática (CNIO)UBio@CNIO
Facultade de Informática, OurenseMaio 2008