1953: Watson y Crick desvelaron la naturaleza y estructura de la información genética - el ADN James Watson Francis Crick.

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1 1953: Watson y Crick desvelaron la naturaleza y estructura de la información genética - el ADN
James Watson Francis Crick

2 El ADN es el depositario de la información genética
Información total (secuencia combinatoria de 4 bases) ARN Mensajes individuales- genes (secuencia de 4 bases) Proteinas Funciones biológicas fundamentales: básicas específicas (secuencia combinatoria de 20 aminoácidos) El mensaje del ADN - GUC - AAG - GCA - AGC - CUA - AGA - se traduce en una secuencia específica - Val Lys Ala - Ser - Leu - Arg - de aminoácidos que forman las diferentes proteinas del cuerpo El código de traducción, llamado código genético, es universal para todos los organismos

3 La universalidad del lenguaje genético
Formula para hacer un Couscous Fórmula para hacer un ser vivo: la secuencia del fago ØX174 consta de 5000 pares de bases Formula para hacer un bacteriofago: A, T, C, G

4 La secuencia de ADN constituye el manual de instrucciones para hacer un ser vivo
La secuencia de ADN del gusano nemátodo consta de 90 x 106 pares de bases La secuencia del fago ØX174 consta de 5000 pares de bases La secuencia de ADN de la mosca del vinagre consta de 120 x 106 pares de bases Dentro de la secuencia completa, los genes son los elementos individuales de información La secuencia de ADN de un ser humano consta de 3300 x 106 pares de bases

5 La Biología Molecular se centró en el estudio del ADN, su estructura y sus propiedades
Manipulación del ADN (ADN recombinante) Generación de animales y plantas transgénicas Síntesis artificial de genomas - Terapia génica Secuenciación rápida del ADN Bioinformática - Proyectos Genoma

6 Como se hace un organismo transgénico
El ADN móvil: los transposones Existen en todos los genomas - incluyendo el genoma humano Tienen la capacidad de insertarse en el genoma de otros organismos Muchos virus animales (adenovirus, retrovirus, etc) tienen estructura de trasposones por lo que se utilizan como “vectores de la modificación genética El gen a introducir en el genoma se inserta en esta región

7 La tecnología del ADN recombinante permite crear organismos transgénicos que la evolución biológica nunca produciría Cerdos transgénicos con un gen de medusa que expresan una proteína fluorescente en el morro y las pezuñas Estirpes de gallinas que ponen huevos conteniendo productos humanos, vitaminas o hormonas de interés biomédico. (Pettite et al , PNAS) Ratón transgénico conteniendo el gen de rata que codifica para la hormona de crecimiento Peces transgénicos con gen de medusa que codifica para proteínas fluorescentes

8 Síntesis artificial de un genoma bacteriano: creación de vida en el laboratorio?
Science May 2010 Mycoplasma mycoides: su genoma entero (aprox. un millon de pares de bases) se sintetizó en el laboratorio. Se introdujo en el cuerpo de una bacteria distinta a la que se le había extraído el ADN. La nueva bacteria produce una colonia idéntica a las naturales de Mycoplasma mycoides Colonia formada por bacterias normales Colonia formada por bacterias “artificiales” Craig Venter El inventario de proteínas de la bacteria artificial es indistinguible del de la bacteria natural

9 Los Proyectos Genoma: una nueva época
Genoma del fago ØX174: pares de bases El Proyecto Genoma Humano Venter Clinton Collins Mayo 2001 El primer gran proyecto transnacional de la Biología Se utilizó el ADN de 5 personas (3 mujeres - 2 hombres) de cuatro grupos étnicos diferentes (hispano, asiático, afroamericano y caucasiano) Ha conseguido: determinar la secuencia de los 3300 millones de pares de bases que forman el ADN humano, hacer un inventario de todas las proteínas humanas, acumular esta información en bases de datos y hacer accesible esa información a la comunidad científica

10 El rapidísimo progreso de las tecnologías genómicas: ¿una genómica personalizada?
Mayo 2001 Nature, Abril 2008 Coste: Aprox 3000 dólares El Genoma de James Watson se completó en dos meses, por unas decenas de investigadores y a un coste al menos veces inferior Nature, Noviembre 2008 Yoruba man from Nigeria Chinese Han individual Cancer patient Coste: Aprox 800 dólares Venter Clinton Collins El primer borrador del Genoma Humano se presentó en 2001 Se necesitaron unos 12 años y varios cientos de investigadores y técnicos para secuenciar los millones de pares de bases. Coste: millones de dólares

11 Comienzo de la genómica personalizada: 23andme
23andMe es una compañía privada basada en California que ha desarrollado nuevos métodos de análisis genómico personalizado. Permite predecir las posibilidades que un individuo concreto tiene de desarrollar gran número de enfermedades, mas de 200, incluyendo cáncer de pecho, de próstata, diabetes, enfermedades metabólicas, Parkinson, Alzheimer, melanomas, etc, Además, permite saber si un individuo es portador de determinadas enfermedades, aunque no las sufra En 2008 el test costaba 999 dólares En 2011 cuesta 399 dólares

12 Cómo se construye el cuerpo tridimensional de un animal

13 Comparación de algunos genomas importantes
El gusano nemátodo C. elegans (1998) x 106 bp genes La mosca del vinagre Drosophila (2000) x 106 bp genes La especie humana (2001) x 106 bp genes Las técnicas informáticas nos permiten comparar las secuencias de ADN de especies diferentes, es decir, su grado de similitud genética: Los humanos tenemos 50% de identidad con el gusano C. elegans 60% de identidad con la mosca Drosophila

14 Contribución de organismos modelo al conocimiento de la Biología y la enfermedad humana
Drosophila melanogaster Caenorhabditis elegans Xenopus laevis Danio rerio