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BIOLOGÍA 
CELULAR
BIOQUÍMICA GENÉTICA
BIOLOGÍA 
MOLECULAR
2
Gregor Mendel, 1865
Las leyes de la herencia
Proteínas
Los seres vivos como colección de enzimas
Enzimas
4
Un gen, un enzima (1941)
Bioquímica y Genética
George W. Beadle
Edward L. Tatum
5
Erwin Schrödinger, 1944
“What is life?”
Max Delbruck
1. ¿Qué son los genes?
2. ¿Cómo se reproducen?
3. ¿Cómo actúan?
El nacimiento de la Biología Molecular
6
Proyecto Genoma
7
Friedrich Miescher, 
1869 (nucleína)
El descubrimiento del DNA
Laboratorio de Felix Hoppe-Seyler, 1879
Tübingen castle
8
Walter Sutton, 1903
Teoría cromosómica 
de la herencia
Biología Celular y Genética
9
El descubrimiento del DNA
Albrecht Kossel, 1920: 
DNA= polímero de Nucleótidos
Nucleótido: Fosfato + Pentosa + Base
Friedrich Miescher, 
1869 (nucleína)
10
Transformación de Streptococcus pneumoniae 
Frederick Griffith
Inyección
El ratón muere
Bacterias vivas
virulentas y encapsuladas El ratón vive
Bacterias vivas
no virulentas, no encapsuladas
calor
El ratón vive
Bacterias 
vivas,
virulentas y 
encapsuladas
Bacterias
virulentas muertas
El ratón muere
Bacterias 
vivas, 
no virulen-
tas, y no 
encapsuladas
Bacterias
virulentas muertas + 
vivas no virulentas
Bacterias virulentas, muertas 
por calor
11
Oswald T. Avery Colin MacLeod Maclyn McCarty
1944
Principio transformante= DNA
El ratón muere
Bacterias 
vivas, 
no virulen-
tas, y no 
encapsuladas
Bacterias
virulentas encapsuladas
Bacterias vivas, no virulentas
DNA de bacterias virulentas, 
muertas por calor
transformación
12
Alfred Hersey, 
Martha Chase, 
1952
32P 35S
Envuelta
No radiactiva
DNA radiactivo
Envuelta
Radiactiva
DNA 
No radiactivo
Inyección
Homogeneizado
Separa cápsides 
vacías
No radiactivo
No radiactivo
Radiactivo
Radiactivo
Centrifugación
Fago
Bacteria
13
1. ¿Qué son los genes?
2. ¿Cómo se reproducen?
3. ¿Cómo actúan?
14
Lehninger. Principios de Bioquímica
Replicación
Transcripción 
Traducción 
Proteína
• Replicación: copia del DNA parental
para formar moléculas de DNA hijas con
idéntica secuencia.
• Transcripción: parte del mensaje
genético codificado por el DNA es copiado
en forma de RNA.
• Traducción: el mensaje genético
codificado por el RNA mensajero es
traducido en los ribosomas en forma de
polipéptido.
El dogma central de la Biología Molecular
15
NUCLEÓTIDOS
• Base nitrogenada/(2-desoxi)ribosa/fosfato
• Base nitrogenada Información genética
• Azúcar/Fosfato Función estructural
16
NUCLEÓTIDOS
Lehninger. Principios de Bioquímica
Base púrica o 
pirimidínica
PentosaFosfato
17
18
BASES NITROGENADAS
Lehninger. Principios de Bioquímica
• Derivan de purina o de pirimidina
19
BASES NITROGENADAS
Lehninger. Principios de Bioquímica
20
BASES NITROGENADAS
Lehninger. Principios de Bioquímica
21
NUCLEÓSIDOS
Lehninger. Principios de Bioquímica
Enlace N-glucosídico
Se forma por eliminación de 1 
molécula de H2O: el OH 1’ de la 
pentosa y el H de la base 
nitrogenada
22
NUCLEÓSIDOS
Lehninger. Principios de Bioquímica
23
BASES NITROGENADAS
Lehninger. Principios de Bioquímica
24
Lehninger. Principios de Bioquímica
• Azúcar: ribosa
adenilato
adenosina 5’-
monofosfato
guanilato
guanosina 5’-
monofosfato
uridilato
uridina 5’-
monofosfato
citidilato
citidina 5’-
monofosfato
Nucleótido:
Símbolos: A, AMP G, GMP C, CMPU, UMP
Nucleósido: Adenosina Guanosina CitidinaUridina
RIBONUCLEÓTIDOS
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DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS
Lehninger. Principios de Bioquímica
•Azúcar: 2-desoxirribosa
Desoxiadenilato
desoxiadenosina 
5’-monofosfato
Desoxiguanilato
desoxiguanosina 
5’-monofosfato
Desoxitimidilato
desoxitimidina 
5’-monofosfato
Desoxicitidilato
desoxicitidina 5’-
monofosfato
Nucleótido:
Símbolos: A, dA, dAMP G, dG, dGMP C, dC, dCMPT, dT, dTMP
Nucleósido: Desoxiadenosina Desoxiguanosina DesoxicitidinaDesoxitimidina
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NUCLEÓTIDOS MONO- DI- Ó 
TRIFOSFATO
Lehninger. Principios de Bioquímica
27
Lehninger. Principios de Bioquímica
•Enlaces fosfodiéster entre el
grupo 3’ de un nucleótido y el
grupo 5’ del nucleótido
siguiente.
•Carga negativa a pH 7’0.Enlace 
fosfodiéster
28
Lehninger. Principios de Bioquímica
Polaridad 5’ -> 3’ de las
cadenas de DNA y RNA
Enlace 
fosfodiéster
29
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE 
UN OLIGONUCLEÓTIDO
Lehninger. Principios de Bioquímica
Forma simplificada: 5’-ACGTA-3’
Forma aún más simplificada: ACGTA
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Ley de Chargaff
Nº de residuos de adenina = nº de residuos de timina 
A=T
Nº de residuos de citosina= nº de residuos de guanosina
G=C
Nº de purinas= nº de pirimidinas
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DIAGRAMA DE DIFRACCIÓN DE 
RAYOS X DEL DNA
Maurice Wilkins
32
3´
0.34 nm
Surco 
menor
5´
Surco 
mayor
3´
5´
3.4 nm
La doble hélice
James Watson y Francis Crick (1953)
33
Libros sobre el descubrimiento de la 
doble hélice
34
Lehninger. Principios de Bioquímica
Adenina
Timina
35
Lehninger. Principios de Bioquímica
Guanina
Citosina
36
COMPLEMENTARIEDAD DE LAS CADENAS
Lehninger. Principios de Bioquímica
37
Lehninger. Principios de Bioquímica
Surco 
mayor
Surco 
menor
38
Los surcos mayor y menor se forman porque los enlaces N-
glucosídicos no están diametralmente opuestos entre sí
Stryer. Bioquímica
Surco mayor Surco mayor
Surco menor Surco menor
Adenina-Timina Guanina-Citosina
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CARACTERÍSTICAS DEL MODELO DE 
WATSON Y CRICK
• Doble hélice formada por 2 hebras antiparalelas y 
complementarias
• Cada residuo de una hebra está unido por puentes de hidrógeno 
con el residuo correspondiente de la hebra complementaria 
(A=T, G≡C)
• Bases nitrogenadas en el interior y esqueleto azúcar-fosfato en 
el exterior
• Plano de las bases perpendicular al eje de la hélice
• 10’5 pares de base por vuelta
• Dextrógira
40
FUERZAS QUE ESTABILIZAN LA 
DOBLE HÉLICE
• Puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas
A-T Dos puentes de hidrógeno
C-G Tres puentes de hidrógeno
• Fuerzas hidrofóbicas por apilamiento entre bases 
nitrogenadas de la misma hebra
• Interacciones iónicas
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REPLICACIÓN DEL DNA SEGÚN 
WATSON Y CRICK
• Separación de las dos hebras
• Cada hebra hace de molde 
inequívoco para la síntesis de 
una hebra nueva
Lehninger. Principios de Bioquímica
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FORMAS A, B Y Z DEL DNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
Forma A
• Dextrógira
• Hélice más gruesa
• Plano de las bases inclinado 20º 
respecto al eje
Forma B
• Doble hélice de Watson y Crick
• La más abundante en la célula
Forma Z
• Levógira
• Hélice más alargada y estrecha
26 Å 20 Å 16 Å
43
FORMAS A, B Y Z DEL DNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
Forma A Forma B Forma Z
dsRNA, RNA-DNA, 
DNA deshidratado
Mayoritaria en 
DNA
Secuencias 
reguladoras
Sentido de la hélice Dextrógira Dextrógira Levógira
Diámetro aprox. 26 Å aprox. 20 Å aprox. 18 Å
Pares de bases/vuelta 11 10,5 12
Distancia/par de bases 2,6 Å 3,4 Å 3,7 Å
Inclinación de la base con 
respecto al eje de la hélice
20º 6º 7º
Conformación del azúcar C-3’ endo C-2’ endo
C-2’ endo pirimidinas; 
C-3’ endo purinas
Conformación enlace 
glucosídico
Anti Anti
Anti para pirimidinas; 
syn para purinas
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DESNATURALIZACIÓN DEL DNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
•Se produce sometiendo el DNA a 
altas temperaturas o a pHs extremos
•Proceso reversible
•El proceso inverso se denomina 
renaturalización o hibridación
•Puede seguirse 
espectroscópicamente a 260 nm
45
DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DEL DNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
•La temperatura de fusión (tm) 
es la temperatura a la cual se 
consigue el 50% de 
desnaturalización del DNA
•Cada molécula de DNA 
dúplex tiene una tm 
característica
46
DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DEL DNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
•Cuanto mayor es el 
contenido en GC más alta 
es la tm
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HIDRÓLISIS ALCALINA DEL RNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
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DESPURINACIÓNDEL DNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
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DESAMINACIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS
Lehninger. Principios de Bioquímica
50
AGENTES ALQUILANTES
Lehninger. Principios de Bioquímica
51
FORMACIÓN DE DÍMEROS DE PIRIMIDINA POR 
ACCIÓN DE LA LUZ UV
Lehninger. Principios de Bioquímica
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Alteraciones del DNA
Lehninger. Principios de Bioquímica
• Espontáneas: Despurinación, desaminaciones
• Causadas por agentes físicos
• UV: dímeros de pirimidina
• Radiaciones ionizantes: rotura de las bases
• Causadas por compuestos químicos
• Desaminaciones (ácido nitroso, bisulfito)
• Agentes alquilantes
• Oxidación (formas de oxígeno reactivas, ROS)
• Envejecimiento
• Enzimas defensivos: Catalasa, Superóxido dismutasa
53
DNA DE UNA CÉLULA LISADA DE 
E. COLI
Stryer. Bioquímica
• Las moléculas de DNA son las 
mayores macromoléculas de una 
célula
• Su tamaño lineal es varios miles 
de veces mayor que el diámetro 
de la célula en que se encuentra
• Cada cromosoma procariota es 
una molécula circular
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CROMOSOMAS EUCARIOTAS
Lehninger. Principios de Bioquímica
• Cada cromosoma eucariota es una 
molécula de DNA lineal que se 
encuentra en el núcleo
• Las células somáticas humanas 
tienen 23 pares de cromosomas 
• Las células eucariotas poseen 
también DNA extranuclear 
(mitocondrias o cloroplastos)
• Si se extendiera el DNA de una sola 
persona, podría ir y volver varias 
veces de la Tierra al Sol
55
DNA DE ORGÁNULOS EUCARIOTAS
Lehninger. Principios de Bioquímica
• Mitocondrias 
• DNA circular, doble hebra
• Aprox. 20 kb en animales
• Genes síntesis de proteínas
• Herencia materna: Eva 
mitocondrial
• Cloroplastos
• DNA circular, doble hebra
• 120-160 kb
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57
SUPERENROLLAMIENTOS
Lehninger. Principios de Bioquímica
• El término superenrollamiento 
se refiere al enrollamiento de una 
hélice sobre sí misma
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SUPERENROLLAMIENTO DEL DNA
•El DNA circular presenta un 
nuevo tipo de superestructura: la 
superhélice
•El DNA con vueltas 
superhelicoidales se llama DNA 
superenrollado
•Cuando no hay enrollamiento 
neto del eje del dúplex sobre sí 
mismo, el DNA está relajado
Lehninger. Principios de Bioquímica
eje
Doble hélice 
de DNA
Superhélice
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SUPERENROLLAMIENTO CAUSADO POR 
LA SEPARACIÓN DE LAS DOS HEBRAS
• Al separar las dos hebras, la
tensión resultante produce
superenrollamiento
Lehninger. Principios de Bioquímica
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NUMERO DE ENLACE
• Número de veces que una
hebra cruza a la otra suponiendo
que ésta última estuviera en un
plano único.
•Topoisomerasas tipo I: Cortan
una de las hebras, hacen girar
uno de los extremos alrededor de
la hebra intacta y vuelven a unir
los extremos. Cambian Lk en
incrementos de 1.
•Topoisomerasas tipo II: Cortan
ambas hebras y hacen variar Lk
en incrementos de 2.
Lehninger. Principios de Bioquímica
61
Corte en 
una hebra
Lehninger. Principios de Bioquímica
Lk=200=Lk0
Lk no definido
Lk=198
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Lehninger. Principios de Bioquímica
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DNA RELAJADO Y SUPERENROLLADO
Lehninger. Principios de Bioquímica
DNA relajado DNA superenrollado
64
TOPOISOMERASAS TIPO I
1. Corte de una hebra 
mediante un residuo de 
tirosina
2. Giro alrededor de la 
hebra intacta
3. Reparación de la 
hebra cortada
Stryer. Bioquímica
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TOPOISOMERASAS TIPO II
Lehninger. Principios de Bioquímica
66
TOPOISOMERASAS TIPO II
Stryer. Bioquímica
Inhibidores: acido nalidíxico, ciprofloxacina
camptotecina (topoisomerasa I)
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CROMOSOMAS Y CROMATINA
•Cromosoma: 1 molécula de DNA (+ proteínas asociadas).
•Los cromosomas eucarióticos se compactan durante la división 
celular para formar “cuerpos densamente coloreados” visibles 
al microscopio óptico.
•En células no en división, el material cromosómico está 
disperso en el núcleo: cromatina.
•Cromatina: DNA + proteínas en cantidades comparables.
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NUCLEOSOMAS EN LA CROMATINA
Lehninger. Principios de Bioquímica
•DNA unido a histonas formando un nucleosoma.
•Histonas: H1, H2A, H2B, H3, H4. Muy básicas.
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ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DE LAS HISTONAS
Dímero H2A-H2B
H2A
H2A
H2B
H3
H4
cola N-terminal dominio común
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MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES DE LAS 
HISTONAS
76
CÓDIGO DE HISTONAS
77
DNA “R
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Matriz 
nuclear
MODELO DE LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN 
ESTRUCTURAL DE LA CROMATINA
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DEGRADACIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
• NUCLEASAS: DNasas, RNasas
– ENDONUCLEASAS
– EXONUCLEASAS
• 5’-> 3’
• 3’-> 5’