CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA...

CARRERA DE ESPECIALIZACION EN CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIALBIOTECNOLOGIA INDUSTRIALBIOTECNOLOGIA INDUSTRIALBIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL

FCEyNFCEyN--INTIINTI

Materia de Articulación CEBI_A5Biología MolecularBiología Molecular

Docente a cargo: Gustavo Gudesblat

Mail: ggudesblat@bg.fcen.uba.ar

Bibliografía: Alberts et al. Molecular Biology of the Cell (5a o 6a edición)

Para saber más:Para saber más:RevistasNature Biotechnology http://www.nature.com/nbt/index.htmlTrends in Biotechnology

http://www.sciencedirect.com/science/journal/01677799Current Opinion in Biotechnology

http://www.sciencedirect.com/science/journal/09581669CursoIntroducción a la Biología Molecular y Celular g yhttp://www.fbmc.fcen.uba.ar/materias/ibmc

Problema: quiero ver un videoq

…10001111011100111100111111…

Problema: quiero tratar a un pacienteProblema: quiero tratar a un pacientediabético con insulina

Insulina

Humano: tiene la

…ATTGCCTTATAGG…secuenciade la insulinacodificada

Escherichiacoli

codificadaen sugenoma

El mismo código genético se conserva entre organismos cuyo antepasado común vivió hace mil millones de años!

http://www.dailyinfographic.com/evolution-life-on-earth-is-one-big-extended-family-infographic

El gen que codifica la insulina se puede cortar de un cromosoma humano y pegarlo en un minicromosoma bacteriano (plásmido)

http://taowellnesscenter.com.ec/blog/wp-content/uploads/2012/11/diabetes.jpg

Historia del tratamiento de diabetes con insulina

~ 1920: Descubrimiento de la actividad hormonal de la insulina. Primer tratamiento de un paciente con insulina bovina

~1950: Obtención de la secuencia aminoacídica de la insulina(primera proteína de la historia)(primera proteína de la historia)Descubrimiento de la estructura del ADN

~ 1960: Síntesis química de la insulinaD b i i t d l ódi étiDescubrimiento del código genético

~ 1970: Desarrollo de la ingeniería genética

~ 1980: Primer paciente tratado con insulina recombinante producidaen E. coli

~1990: Modificación genética de la insulina humana para mejorar su~1990: Modificación genética de la insulina humana para mejorar sueficiencia

¿Cómo se almacena, se expresa y se transmite a laexpresa y se transmite a la

descendencia la información genética?

El hombre manipula genes d d h tidesde hace tiempo

10.000 años

Domesticación del maiz

s. XIX: Mendel observó que distintoscaracteres se heredancaracteres se heredan de manera independiente

Có dó d tá d d i di id l i f ió éti ?¿Cómo y dónde está guardada en un individuo la información genética?

1928 - La información hereditaria está guardada en algún tipo de moléculaguardada en algún tipo de molécula

Griffith 1928 – Bacterias muertas son capaces de transferir información genética a otras bacterias

¿La información hereditaria está guardada en proteínas o en ácidos nucleicos?

Acidos nucleicos: polímeros de 4 tipos d b id d

Proteínas: polímeros de 20 tipos de subunidades

de subunidades

vs

1952 - La información hereditaria está guardada en los ácidos nucleicos (ADN)

Hershey y Chase 1952 – La información genética de un virus está en su ADN y no en sus proteínas

1952 – El descubrimiento de laestructura del ADN explica cómo se guarda y se copia la información genética

1956 C i k D d l bi l í l l1956 – Crick - Dogma de la biología molecular

¿Cómo se originó la diversidad la vida a partir de una célula primitiva?vida a partir de una célula primitiva?

El material genético sufre cambios por errores durante su replicación

¿Cómo se originó la diversidad la vida a partir de una célula primitiva?vida a partir de una célula primitiva?

¿Cómo se originó la diversidad la vida a partir de una célula primitiva?vida a partir de una célula primitiva?

Las mitocondriasLas mitocondrias derivan de bacterias endocitadas y tienen su propio genoma

No todos los genes mutan a la misma velocidad

Fragmento de ADN que codifica para un ARN risosomal 16S

Evolución del gen codificante para la hemoglobina de los glóbulos rojos

Organismos modelo

Saccharomyces cereviciae

Drosophilamelanogaster

Caenorhabditis elegans

Mus musculus Danio rerio

Xenopus laevis Arabidopsisthaliana

El tamaño del genoma o el número de genes no esta siempre g prelacionado con la complejidad del organismo

El tamaño del genoma o el número de genes no esta siempre g prelacionado con la complejidad del organismo

Homo sapiens

E. coli

La complejidad de un organismo no está dada sólo por el número de genes, sino principalmente por cómo esos genes se pueden “encender” i d di t t d t dDinium

(protozoo)

independientemente unos de otros, y se pueden expresar de a partes (splicing) para dar distintos tipos celulares.

El costo de secuenciar ADN cayó enormemente en los últimos añosenormemente en los últimos años

Las secuencias de ADN públicas son una valiosa fuente de nuevos genes para usos biotecnológicos

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/refseq/

Aislamiento de genes de celulasasresistentes a calor para procesosresistentes a calor para procesos industriales

http://newscenter.berkeley.edu/2011/07/05/hot-springs-microbe-yields-record-breaking-heat-tolerant-enzyme/

¿De qué esta hecha una célula?

99%: C, N, O, H

Azúcares

•Almacenamiento y fuente de energía•Soporte mecánico (algodón madera quitina)•Soporte mecánico (algodón, madera, quitina)•Constituyente del ADN•Componentes de glicoproteinas

Acidos grasos

Ácido graso

Dos ácido grasos > un fosfolípido

•Almacenamiento de energía•Componentes de la membranas de la célulaDos ácido grasos -> un fosfolípido de la célula

Acidos grasosBiodiesel Jabón

Aceite comestible

Aminoácidos

Aminoácidos

Los aminoácidos se encadenan para formar proteínas o polipéptidos

Estructura primaria de las proteínas

Aminoácidos

Estructura secundaria de las proteínas

Aminoácidos

Estructura terciaria de las proteínas

Aminoácidos

Estructura cuaternaria de las proteínass uc u a cua e a a de as p o e as

AminoácidosProteínasConstituyen la mayor parte del peso seco de las células y cumplenlas células y cumplen muchas funciones

www.novozymes.com

Nucleótidos

Apareamiento específico de bases nucleotídicasbases nucleotídicas

El uracilo solo está en el ARN

El contenido de G-C de una secuencia de ADN determina su temperatura media de desnaturalización

Las hebras de ADN se acomodan en forma de hélice

Cómo se encuentran el ARN y el ADN en la célulaADN en la célula

Moleculas largas, doble cadenaMoleculas cortas, simple cadena

El ADN está y se transcribe en el núcleoEl ARN mensajero se traduce en el citoplasmaEl ARN mensajero se traduce en el citoplasma

http://www.bio.miami.edu/~cmallery/255/255hist/mcb4.1.dogma.jpg

Otras funciones de los nucleótidos en la célula

Termodinámica de la célulaTermodinámica de la célula

¡En un ser humano se crean y se destruyen dos millones de glóbulos rojos por segundo!

El balde de agua y l l í ilos enlaces químicos permiten almacenar energía usable

Glucólisis: proceso catabólico, produce ATPp , p

Síntesis de ADN: proceso anabólico, consume ATP