Clase 1: 24 y 25 marzo

Aplicaciones de bases moleculares

DRA. PAULINA RAMOS ESPINOSA SEMESTRE AD25

• Correo: paulinare@tec.mx
• Zoom: https://itesm.zoom.us/my/ramospaulina (Zoom ID: ramospaulina)
• Oficina: 4to piso Edificio administrativo, Escuela de Ingeniería y Ciencias

Vías de comunicación

• Licenciatura en Químico farmacéutico biologa (QFB), UNAM.
• Doctorado en Ciencias Biomédicas (UNAM-Departamento de Medicina Genómica y Toxicología Ambiental).
• Estancia en la Universidad de Florida.

¿Quién es tu profesora?

Las fechas de los temas pueden sufrir cambios. Mantente atento a las indicaciones.

Antecedentes de la biología molecular. Generalidades de los ácidos nucleicos. Replicación del DNA. Transcripción del DNA. Traducción del RNA. Microorganismos. Aplicaciones de ingeniería genética. Herramientas de clonación genética. Herramientas computacionales de Ingeniería Genética. Actualizaciones en Ingeniería Genética.

SYLLABUS

Comprende 2 avances de proyecto y una final, así como una contribución del 5% de co-evaluación.

Reporte final de Situación problema

Actividades en equipo........ 20% Exámenes parciales............. 40% Evidencia 1............................ 20% Evidencia 2............................ 20% _________ 100%

EVALUACIÓN

Elige a tu equipo: 3 integrantes

• No hagas llamadas dentro del salón.
• Sé puntual.
• Avisa con anticipación tus ausencias si tienes evento académicos y/o deportivos (representativos).
• Justifica tus ausencias por enfermedad.
• Entrega tus actividades en la fecha y horario acordado, no habrá prórroga (solo urgencias).
• Eres responsable del desempeño de tu equipo, dialoga si presentan desacuerdos.

recuerda que...

La aparición de nuevas enfermedades y evolución de las ya existentes demanda el desarrollo de nuevos y mejores tratamientos para garantizar una vida sana y promover el bienestar para todos en todas las edades (ODS 3 – SALUD Y BIENESTAR). Una opción muy prometedora es la producción recombinante de enzimas para el tratamiento y/o diagnóstico de enfermedades.

SITUACIÓN PROBLEMA

El botánico danés Wilhelm Ludvig Johannsen acuña el término 'gen' para describir al elemento transportador de los caracteres hereditarios. Denomina “genotipo” a la constitución genética de un organismo, y fenotipo a la expresión del genotipo. Año 1909.

Unidad de herencia

Mendel tenía 34 años cuanto publicó las leyes de la herencia. Las leyes de la herencia son principios fundamentales que describen cómo se transmiten los rasgos de generación en generación. Propone la existencia de “factores hereditarios” que se transmiten de generación en generación

1895: Basic Law of inheritance

¿Cuándo nació la biología molecular?

"Dominante", se refiere a la relación entre un rasgo observado y las dos versiones heredadas de un gen relacionado con ese rasgo. Las personas heredan dos versiones de cada gen, conocidas como alelos, de cada progenitor. En el caso de un rasgo dominante, se necesita solo una copia del alelo dominante para expresar el rasgo. El efecto del otro alelo (el alelo recesivo) queda oculto por el alelo dominante. Alelo: Es una secuencia de DNA, es una variación de un gen.

Gen: orígen, nacimiento

El alelo para el color marrón es dominante sobre el alelo para el color azul. Esto significa que si una persona tiene al menos un alelo B, sus ojos serán marrones.

Un alelo "recesivo" no produce un rasgo cuando hay una sola copia presente. Ocurre lo opuesto con un rasgo dominante, que requiere que esté presente solo uno de los dos alelos para expresar el rasgo.

Mostró que la información genética podía transferirse entre bacterias.

Este experimento reveló que las bacterias pueden transferir material genético entre sí, lo que sentó las bases para el descubrimiento del DNA como portador de la información genética.

1928: Frederick Griffiths experiments

1947: Chargaffs rules

Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty en 1944, fue un hito importante en la genética molecular, ya que lograron identificar la molécula responsable de la transformación bacteriana.

¿Qué tipo de molécula era la encargada de la herencia de los rasgos? un polisacárido, proteína, DNA o RNA.

Early 1950s: Franklin and Wilkins showed X-ray structure analysis of crystallized DNA.

Hershey y Chase marcaron el ADN con fósforo radiactivo (32P) y las proteínas con azufre radiactivo (35S). El fósforo se encuentra principalmente en el ADN, mientras que el azufre se encuentra en las proteínas pero no en el ADN.

1952: Hershey and Chase use radioactive labeling to confirm that DNA, not protein.

Cobb M. 60 years ago, Francis Crick changed the logic of biology. PLoS Biol. 2017 Sep 18;15(9):e2003243. doi: 10.1371/journal.pbio.2003243. PMID: 28922352; PMCID: PMC5602739.

1958: Central Dogma of Biology by F. Crick

dogma central de la biología molecular

1953: Crick and Watson were able to decode the 3D structure of the DNA

Watson Crick

Chargaff

Franklin Wilkins

El ‘Dogma central de la biología’ es el proceso por el cual las instrucciones del DNA son convertidas a un producto funcional.

Zudaire, Isabel & Napal, María. (2021). Exploring the Conceptual Challenges of Integrating Epigenetics in Secondary-Level Science Teaching. Research in Science Education. 51. 1-18. 10.1007/s11165-019-09899-5.

Beyond Central Dogma...

El DNA es un polímero flexible y dinámico, capaz de doblarse, enrollarse (superenrollamiento) y cambiar de conformación. Estas propiedades son esenciales para su empaquetamiento, accesibilidad y modulación estructural, influenciadas por la secuencia y la interacción con proteínas arquitectónicas.

El DNA es la molécula encargada de almacenar información. Todos los organismos vivos celulares (bacterias, plantas, animales, etc.) tienen DNA.

El ADN es un polímero compuesto por unidades monoméricas llamadas nucleótidos que comprende un azúcar de cinco carbonos, desoxirribosa, una base nitrogenada y uno o más grupos fosfato. Para la síntesis de ADN los NTs contienen 3 grupos fosfato, dos se pierden durante este proceso, por lo que la cadena de ADN contiene un grupo fosfato por nucleótido.

Los ácidos nucléicos fueron descritos en 1869 por el suizo Friedrich Mierscher. Él quería determinar la composición química de los leucocitos (glóbulos blancos), su fuente de leucocitos era el pus de vendajes quirúrgicos frescos.

Ribose Single strand Cytoplasm

RNA

Two types: DNA and RNA What is the difference between them?

Nucleic acids

Deoxyribose Double helix Nucleus

DNA

Enlace glucosídico

C1

C5

Los carbonos dentro del anillo de desoxirribosa se numeran del 1′ al 5′

Base pairing

T=A G=C

Pyrimidines Long name, short structure Purines

The double helix is right-handed; the turns run clockwise looking along the helical axis. The accepted model for what is known as the B-form of DNA.

In addition to the major and minor grooves providing variation within the double helix structure, the axis alignment of the helix along with other influencing factors such as the degree of solvation, can give rise to three forms of the double helix, the A-form (A-DNA), the B-form (B-DNA), and the Z-form (Z-DNA).

DNA structure

index

formas que puede adquirir el dna

Tenemos 37.2 billones de células, lo que equivale a 74.4 billones de metros de DNA, suficiente para llegar de la tierra al sol 74 veces.

¿Cuánto DNA tenemos en una célula? En general, el genoma humano consta de aproximadamente 3 mil millones de pb. Cerca de 2 metros de DNA por célula.

Visualización 3D del DNA

1. Visualiza una molécula de DNA.2. Identifica más de una forma de esta molécula. 3. Identifica los enlaces en el DNA así como las BN, fosfátos, azúcares.

MoleculARweb

Citoplasma vs núcleo

¿Dónde se encuentra el DNA?

Adentro

Endo

Cuerpo

Soma

Color

Chromo

Célula

Cito

Tratado

Planta

MIEDO

Logos

Fito

Phobos

ORIGEN

CALOR

Vida

Genos

Thermo

BIO

Inflamación

Itis

Poco

Oligo

Movimiento

Kinesis

Condición anormal

Osis

Muero

Romper

Exceso

Necro

Liso/Lisis

Hiper

Luz

Comer

Verdadero

Foto

Phago

EU

¿Cómo meter 3'000,000,000 pb en el núcleo?

Genomes: Human includes 21, 000 genes. Rice has 41, 000 genes. Strep throat bacteria 1,343 genes. Chicken pox virus 70 genes.

Chromatin refers to a mixture of DNA and proteins that form the chromosomes.

Cromatina

Compactación del DNA

Histones are a family of basic proteins (positive charge) that associate with DNA (negative charge) in the nucleus and help condense it into chromatin.

A nucleosome is a section of DNA that is wrapped around a core of histones. Each nucleosome is composed of a little less than two turns of DNA wrapped around a set of 8 histones: octamer. Each is composed of two copies each of the histone proteins H2A, H2B, H3, and H4.

SOLENOID

NUCLEOSOME

The chain of nucleosomes is then wrapped into a 30 nm spiral called a solenoid, where additional H1 histone proteins are associated with each nucleosome to maintain the chromosome structure.

Histones

HISTONES AND DNA

Mitotic chromosome 1400 nm

Condensed chromatin 700 nm

Chromatin loops 300 nm

Solenoid 30 nm

Octamer + Histone 1 11 nm

Nucleosome DNA wraps 1.65 times

DNA Packing level

Chromosome

Chromosomes are threadlike structures made of protein and a single molecule of DNA that serve to carry the genomic information from cell to cell.