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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: [email protected]
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
