APUNTE 11 BIOQUIMICA

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Acidos nucleicos – Genética 
Molecular – Genoma humano 
ESTRUCTURA Y FUNCION DE LOS 
ACIDOS NUCLEICOS: 
EL ADN: 
• El ADN o ácido desoxirribonucleico, es la 
molécula que contiene toda la información 
genética y hereditaria de las células. 
NUCLEÓTIDOS DEL ADN 
• Son las unidades monoméricas conformacionales de la cadena de ADN. 
• Se forman por la unión de una base nitrogenada a la desoxirribosa y ésta 
posteriormente se une a un grupo fosfato. 
• Las bases nitrogenadas del ADN son 4 en total: 
1. Desoxiadenilato (adenina) 
2. Desoxiguanilato (guanina) 
3. Desoxicitidilato (citosina) 
4. Timidilato (timina) 
• Estos nucleótidos se van a enlazar 
entre sí en una secuencia lineal, a 
través de un tipo de enlace especial 
conocido como 3’-5’ fosfodiéster. 
• Esto consiste en que una sola unidad 
de fosfato es común a dos nucleótidos, 
uniéndose en el tercer carbono de una 
pentosa y dirigiéndose al quinto 
carbono de la pentosa del siguiente 
nucleótido. 
• Esto otorga una polaridad 
(direccionalidad) a la cadena formada, 
la cual va a ir desde un extremo 5’ 
terminal hasta otro 3’ terminal. 
• En los primeros años de estudio del 
ADN, se logró determinar que la 
concentración de nucleótidos de adenina era equivalente a la de timina y 
su vez, la cantidad de nucleótidos de citosina equivalía a la de nucleótidos 
de guanina. 
• En base a ello, Watson y Crick postulan 
su modelo de la doble cadena de nucleótidos 
de ADN. 
• Correspondencia de bases nitrogenadas 
A-T y G-C a través de enlaces de puente de 
hidrógeno. 
• La doble cadena así formada adopta una 
configuración helicoidal. Sin 
embargo, las cadenas son antiparalelas 
entre sí (igual dirección, pero diferente 
sentido), es decir una se orienta en 
dirección 3’ → 5’ y la otra en 5’ → 3’ 
• De ambas cadenas, una contiene la 
secuencia de información genética que 
se va a copiar “cadena patrón”. 
• La otra cadena se llama 
“codificadora” porque ella se 
encargará de igualar el ARN 
de transcripción a la 
secuencia patrón para la 
realización de la síntesis 
proteica. 
DESNATURALICACION 
DEL ADN: 
• Consiste en la separación 
de las 2 cadenas de la molécula de ADN, debido al aumento de la 
temperatura o a la disminución de la concentración salina o a las 
variaciones de pH. 
• Sin embargo, este proceso es reversible, volviendo las cadenas a su 
configuración natural luego de que se retomen las condiciones 
fisiológicas. 
EL ARN: 
• Al igual que el ADN, es un polímero de nucleótidos ensamblados con 
enlaces 3’-5’ fosfodiéster. 
• Su funcionamiento está vinculado a la síntesis de proteínas 
PROCESAMIENTO DEL ARNm: 
• Tiene lugar en el 
núcleo 
• Nótese que el 
casquete para 5’ y la 
cola de residuos de 
adenilato para el 
extremo terminal 3’ 
se agregan pos 
transcripción. 
• El ARN recién 
transcripto sufre 
modificaciones 
(remoción de 
intrones y unión de 
exones). 
• Segmento de 
ARNm, en el cual 
se puede apreciar enlazado al extremo terminal 5’ la cápsula de protección 
contra las nucleasas. 
LA INFORMACION EN EL ARNm ESTA ORGANIZADA 
MEDIANTE CODONES: 
ARNt (TRANSFERENCIA) 
• Encargado de transportar los aminoácidos específicos desde el citoplasma 
hasta el ribosoma para la formación de polipéptidos. 
• Posee una secuencia de 74 a 95 nucleótidos que adquiere una 
configuración doblada sobre sí misma (hoja de trébol). 
ARNr (RIBOSOMAL) 
Este ARNr es el más abundante (80% del ARN celular). Tiene función 
estructural ya que se encuentra formando parte de los ribosomas (organelos 
encargados de la síntesis proteica). Para el caso de las células de los 
mamíferos (eucariontes), los ribosomas poseen un coeficiente de 
sedimentación de 80s, y se forman de dos unidades: una pequeña de 40s y la 
otra más grande de 60s. 
ARN PEQUEÑOS 
• Su tamaño varia de 20 a 1000 nucleótidos. 
• ncRNA (ARN no codificante): De tamaño desde 300 a más nucleótidos, 
estos no codifican para proteína. Participa en la regulación de la 
transcripción del gen que codifica para mRNA por la ARN polimerasa II. 
• miRNA (Micro ARN): De tamaño de 21 a 25 nucleótidos de largo y van 
a encargarse de la regulación postranscripcional de la expresión de genes 
(inhibir la producción de proteínas). 
• siRNA(silenciamiento ARN): Es un ARN bicatenario, mide 20 a25 
nucleótidos, interfiere con la expresión de un gen específico. También 
participan en la defensa antiviral o la organización de la cromatina. Sus 
descubridores recibieron el premio nobel 2006. 
NUCLEOS: DIGESTION DE LOS ACIDOS NUCLEICOS: 
 
GENETICA MOLECULAR, ADN RECOMBINANTE Y 
TECNOLOGIA GENOMICA: 
IMPORTANCIA BIOMEDICA DE ESTA TECNOLOGIA: 
1. Ofrece un método racional para entender la base molecular de diversas 
enfermedades. 
2. Es posible producir proteínas de origen humano en abundancia para 
terapia 
3. Pueden obtenerse proteínas para pruebas diagnósticas 
4. Esta tecnología se usa para diagnosticar enfermedades existentes y 
predecir el riesgo de aparición de una enfermedad dada y la respuesta 
individual a la farmacoterapia. 
5. Técnicas especiales han llevado a notorios avances en medicina forense. 
6. Es factible idear terapia génica para, en potencia, curar enfermedades 
causadas por una deficiencia de un gen único, como la enfermedad de 
células falciformes, las talasemias, la deficiencia de adenosina 
desaminasa, y otras. 
LA TECNOLOGIA DE ADN RECOMBINANTE COMPRENDE 
AISLAMIENTO Y MANIPULACION DE ADN PARA HACER 
MOLECULAS QUIMERICAS: 
• El ADN recombinante (rADN) es una tecnología que utiliza enzimas para 
cortar y unir secuencias de ADN de interés. Las secuencias de ADN 
recombinado se pueden colocar en unos vehículos llamados vectores que 
transportan el ADN hacia el lugar adecuado de la célula huésped donde 
puede ser copiado o expresado. 
• Las moléculas quiméricas son moléculas de ADN que contiene 
secuencias procedentes de dos especies diferentes (ej. Humano y 
bacterias). Debido a que pueden estar hechos de material proveniente de 
dos especies diferentes como la mítica quimera. 
I. LAS ENZIMAS DE RESTRICCION CORTAN CADENAS DE ADN 
EN UBICACIONES ESPECIFICAS: 
• Las endonucleasas cortan secuencias específicas dentro del ADN y las 
exonucleasa desde los extremos 
• De restricción porque restringían el crecimiento de bacteriófagos (virus 
de las células) 
• Se denominan a partir del nombre de la bacteria de la que fueron aisladas. 
• Dan por resultado extremos romos o pegajoso o cohesivos (que se 
superponen). 
II. LAS ENZIMAS DE RESTRICCION Y LA ADN LIGASA SE USAN 
PARA PREPARAR MOLECULAS DE ADN QUIMERICAS: 
PROBLEMAS: 
1. Los extremos pegajosos de un vector pueden reconectarse consigo 
mismos, sin anancia neta de DNA 
2. Los extremos pegajosos de fragmentos también se renaturalizan. 
3. Los sitios de extremo pegajoso quizá no estén disponibles o en una 
posición conveniente 
ALTERNATIVAS: 
1. Colocación de cola de homopolímero (Se “añaden” nuevos extremos 
Romos) 
2. Enlazadores de oligonucleótidos dúplex (Se “añaden” nuevos 
extremos romos pero con una secuencia de reconocimiento) 
III. LA CLONACION AMPLIFICA EL ADN: 
• Clona es una población grande de moléculas, bacterias o células 
idénticas que surgen a partir de un ancestro común. 
• La clonación se basa en el hecho de que moléculas de DNA 
quiméricas o híbridas pueden introducirse en vectores de clonación 
que después se siguen replicando en una célula huésped bajo sus 
propios sistemas de control. 
VECTORES DE CLONACION: 
✓ FAGO.-Virus 
de las bacterias. 
Tiene ADN 
lineal por lo que 
se puede 
insertar ADN 
extraño en 
varios sitios. 
Mientras que 
los plásmidos 
aceptan 
fragmentos de 
DNA de 6 a 10 
kb de largo, los 
fagos pueden 
aceptar 
fragmentos de 
10 a 20 kb de 
largo. 
✓ PLASMIDO.-a.-Son únicos o múltiples y se replican 
independientemente del ADN bacteriano mientras usan la maquinaria de 
replicación del huésped. b.-se conocela secuencia completa del DNA de 
muchos plásmidos 
✓ COSMIDO.-Combinan las mejores características de los plásmidos y los 
fagos. 
BIBLIOTECA GENOMICA: 
• No es posible secuenciar un genoma en una sola reacción entonces, se 
divide el genoma en fragmentos. 
• Cada fragmento es colocado en un vector y éste es introducido en una 
célula anfitriona 
• El conjunto de células anfitrionas que contienen los diferentes fragmentos 
del genoma inicial conforma la biblioteca genómica 
IV. LAS SONDAS BUSCAN GENES ESPECIFICOS: 
Una sonda es un fragmento de ADN o ARN marcados con un nucleótido que 
contiene 32P o nucleótidos marcados con fluorescencia, ninguna de estas 
“marcas” afectan sus propiedades de hibridación. 
V. TECNICAS DE ELECTROTRANSFERENCIA E 
HIBRIDACION PERMITEN VER FRAGMENTOS 
ESPECIFICOS: 
 
 
VI. HAY TECNICAS PARA DETERMINAR LA SECUENCIA DE 
ADN: 
Los segmentos de moléculas de DNA obtenidas mediante tecnología de DNA 
recombinante se pueden analizar para determinar su secuencia de nucleótidos 
siempre que haya suficiente número de dichas moléculas lo cual, se puede 
conseguir con el método de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR). 
También existen los métodos para determinar la secuencia: 
• Método enzimático manual (Sanger) 
• Método manual químico de Maxam y Gillbert 
Una secuencia es una sucesión de letras que representa la estructura primaria 
de una molécula de ADN. Para que pueda llamarse secuencia tiene que haber 
una secesión de al menos 4 nucleótidos. 
VII. LA REACCION EN CADENA DE LA POLIMERASA (PCR) 
AMPLIFICA SECUENCIAS DE ADN: 
APLICACIONES: 
- Detectar agentes infecciosos en especial virus latentes 
- Hacer diagnostico genéticos prenatales 
- Detectar polimorfismos alélicos 
- Establecer tipos de tejido exacto para trasplante 
- Estudiar la evolución con ADN de muestras arqueológicas 
- Medicina forense: la PCR permite amplificar y analizar el ADN de 
una sola célula, folículo piloso o espermatozoide 
GENOMA HUMANO: 
Genoma es el contenido total de ADN de la célula. 
Incluye no solo la porción codificante (genes) sino también las regiones 
intergénicas y los ADN repetidos. 
Los eucariotas tienen 2 a 3 genomas: 
• Genoma nuclear 
• Genoma mitocondrial 
Generalmente “genoma” se utiliza para referirse al genoma nuclear 
La genómica se dedica a estudiar a los genes 
EL GENOMA DE CADA ESPECIE SE ORGANIZA EN 
CROMOSOMAS CON FORMA, TAMAÑO Y CANTIDAD 
CARACTERISTICAS: 
 
La cantidad, morfología y tamaño de los cromosomas de cada especie es 
característico. 
Es independiente del tamaño del genoma. 
DISTINTO ORGANISMO TIENEN DIFERENTE ESTRUCTURA 
GENOMICA: 
• Los genomas procariotas son muy pequeños y compactos casi sin espacio 
entre los genes. 
• El genoma de las levaduras contiene 6000 genes y es compacto. 
• Los genomas de algunas plantas son muy grandes pero dominados por 
• secuencias de ADN repetidas no funcionales. 
• El genoma humano contiene aproximadamente 30 000 genes, pero las 
regiones codificantes de estos genes ocupan solo un 3% del genoma. 
Existen muchas secuencias repetidas. 
ESTRUCTURA DE UN GEN: 
• Un gen es una secuencia de nucleótidos que contiene la información 
necesaria para la síntesis de un polipéptido o un ARN funcional. 
• En procariotas y eucariotas la estructura del gen es levemente diferente. 
PROYECTO GENOMA HUMANO: 
DEFINICIONES: 
• GENOMA: es el set completo de genes de un organismo. 
• Transcriptoma: set completo de genes que se expresan (todas las moléculas 
de RNA) 
• Proteoma: set completo de polipéptidos codificado por un genoma 
completo. 
• Objetivo fue secuenciar todo el genoma nuclear humano para obtener un 
conocimiento básico de la dotación genética humana completa. 
• En 1990 se inició oficialmente el proyecto como un programa de quince 
años con el que se pretendía registrar todos los genes que codifican la 
información necesaria para construir y mantener la vida. 
• El 14 de abril del 2003, científicos del consorcio público completaron el 
90% de la secuenciación del genoma humano y se anuncian la finalización 
del proyecto genoma humano. 
HALLAZGOS PRODUCTO DE LA DETERMINACION DE LA 
SECUENCIA DEL GENOMA HUMANO: 
• El genoma humano codifica cerca de 25000 proteínas. 
• Sólo El 2% del genoma humano codifica proteínas (consiste de exones), 
aproximadamente el 24% de intrones y 75% secuencias que están entre los 
genes. 
• Genes humanos → más funciones que los de organismos más simples. 
• Proteomas humanos más complejo que el de los invertebrados. 
• Probable que secuencias repetidas constituyan más de 50% del genoma 
humano. 
BIOINFORMATICA Y BIOLOGIA COMPUTACIONAL 
GENÓMICA: UNA AVALANCHA DE INFORMACIÓN 
• Estudio de un conjunto completo de ADN (con todos sus genes) de una 
persona u otro organismo. 
• Casi todas las células del cuerpo de una persona tienen una copia completa 
del genoma. 
• El genoma contiene toda la información necesaria para el desarrollo y el 
crecimiento de una persona. 
GENOMA Y MEDICINA: 
• El hallazgo que define la Medicina del siglo XXI es la descodificación del 
genoma humano. 
• El genoma humano, se estableció en 3240 millones de pares de bases que 
codificaban unos 30.000 genes. 
• El costo de secuenciar un genoma fue 14 millones de dólares en el año 2006, 
a los 4.000 dólares del año 2016. 
• Actualmente se aconseja no realizar el estudio del “genoma total” sino 
solamente del exoma (2% del genoma humano que codifica 25000 proteínas 
conocidas) cuya función o disfunción se puede relacionar con la salud o la 
enfermedad. 
SECUENCIACIÓN DEL EXOMA 
LOS DESAFÍOS POTENCIALES DE LA MEDICINA DE 
DISEÑADOR: 
• Medicina de diseñador: muy eficaz pero confronta a la humanidad con 
desafíos éticos, legales y políticos. 
• Irónicamente la resolución de este proceso será más prolongada que la 
determinación del genoma. 
BIOINFORMATICA: 
Montar toda la información disponible → Base de datos → Manipulación y 
análisis por medio de algoritmos de computadora. 
 BASES DE DATOS DE BIOONFORMATICA 
POTENCIAL MÉDICO DEL PROCESAMIENTO DE 
INFORMACION 
• Capacidad de los científicos de laboratorio para manipular blancos de 
investigación. 
• Emplea métodos bioinformáticos para identificar factores que 
contribuyen o alteran la salud humana. 
BIOINFORMATICA Y RECURSOS GENOMICOS 
BIOLOGIA COMPUTACIONAL 
• Procesamiento digital de imágenes y reconstrucción tridimensionales de 
imágenes de ME. 
• Modelaje molecular de estructuras usando datos de cristalografía por RX, 
RMN o por difracción de electrones. 
• Mecánica molecular para entender para entender y predecir el 
comportamiento macroscópico de biomoléculas. 
• Ajuste de estructuras cristalográficas a mapas 3D obtenidos por ME 
(Tinción negativa o congelado hidratado). 
1. Subjetivo a la superficie 
2. Objetivo a la superficie 
BIOLOGÍA DE SISTEMAS Y 
CÉLULAS VIRTUALES 
BIOLOGIA DE SISTEMAS: 
Construir el equivalente 
molecular de diagramas de 
circuito que describan fielmente 
los componentes de una unidad 
funcional particular y las 
interacciones entre ellos. 
CÉLULAS VIRTUALES: 
Identificar sitios óptimos para intervención terapéutica de un modo rápido y 
diagnosticar y tratar enfermedades con mayor seguridad y eficiencia . 
MAPAS DE INTERACCIÓN 
MOLECULAR 
• Son representaciones 
esquemáticas, en los que se emplea la 
lógica simbólica para ilustrar las 
relaciones entre los componentes que 
constituyen una vía o alguna otra 
unidad funcional.