NUESTRO MATERIAL GENETICO

Rafael Peñafiel García

Curso de Biología humana, salud y hábitos saludables

Molina de Segura, Noviembre 2010

“Las células de nuestro organismo portan en su núcleo un manual de instrucciones

donde se especifican sus distintas funciones. Aunque ese

manual es el mismo para todas, cada estirpe celular –hepáticas, epidérmicas y otras-

echa mano de un capítulo

diferente para cumplir su

propia misión. El manual contiene asimismo la información en virtud de la cual un embrión unicelular, el óvulo fecundado, se convierte primero en feto y luego en bebé. Y además sigue suministrando información

mientras el niño madura física e intelectualmente. Cada uno de nosotros es irrepetible; en efecto el manual difiere ligeramente de un sujeto a otro, de suerte que en él están especificadas casi todas las características físicas y muchas claves del comportamiento que nos individualizan.

Manual tan extraordinario se llama genoma”

Mario R. CapecchiPremio Nobel de Medicina 2007

Espermatozoide Óvulo

8

16 Feto Neonato

100 billones de células

o o

o

o

o

o

o

o

o

o

...

..

.

..

..

.

Genoma : 10 PICOGRAMOS

Proyecto Genoma Humano (1990-2003)

Proyecto 1000 Genomas

(D) (E)

Variedad biológica, unidad bioquímica. Fenotipo y genotipo

(F)

Estructura celular Biomoléculas

ProteínasMiles de proteínas diferentes

(HemoglobinaColágenoInsulina

Transaminasas…)

PROTEOMA

Hidratos de carbono

Lípidos

Acidos nucleicos

Estructura y función de la célula

Anemia falciforme

Hemoglobina

Glu→Ala

VHLTPEEKSAV secuencia

20 aminoácidos proteicos

Estructura de proteínas

Información necesaria para la síntesis de PROTEÍNASalmacenada en los GENES

Existen MILES de proteínas diferentes(200.000-300.000)

Los GENES están formados por ácido desoxirribonucleico (ADN)

Un gen codifica una proteína

ADN: polinucleótidos

Mononucleótidos

1 GGCTGCTGGGCTGGCGGGGCGCAGGCCGCGGGACCCGAGCCCGGGGAAGCGAGAGAGCGG ............................................................ ............................................................ 61 AGGCGCCGAGGATCCGATTCACTCCCTGGGGAGACCTATGGGCCGAAGCCGTGTAAATGC ............................................................ ............................................................ 121 GTTTTAAGAGGCCTCGGCTCCGCAACTGCCACTCCTCCTCGGGGTGTTGCACAAGTTTCG ............................................................ ............................................................ 181 AGGTCACCGGCGACCCCCCCTAGCAGCGCGCCTGGCTCTGGCCCCCGCGAAGGAGGACGG ............................................................ ............................................................ 241 AGTTTGTGTGTTGCATACTTTCTAAGGCGGCGGCTGCAGCAGCGGCTCCATCCAGCCCGT

Correlación entre secuencia de proteína y secuencia de ADN

ADN ARN ProteínaARN mensajero

A,T,C,G A,U,C,G 20 aminoácidos

TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN

4 letrasADN

PROTEINA

20 letras

Código genético

ARNt(“traductores”)

Estructura del ADN: doble hélice

Watson y Crick

ADN: dos cadenas polinucleotídicas de secuencias complementarias

A

T

G

C

ADN

ARN

PROTEÍNAS

Transcripción

Traducción

ADN

ARNm

ARNt

Proteína

ARNmRibosoma

Multiplicación de bacterias

Helicobacter pylori

Fenómeno de la herencia

2-5 x106

pares de bases2.000-4000 proteínas diferentes

ATTCGATACGGTATGCTAAGCTATGCCATACG

ATTCGATACGGTATGCTAAGCTATGCCATACGT

ATTCGATACGGTATGCTA

ATTCGATACGGTATGCTAA

ATTCGATACGGTATGCTAAGCTATGCCATACG

C

TAAGCTATGCCATACGGC

TAAGCTATGCCATACGTGC

ATTCGATACGGTATGCTAAGCTATGCCATACG

Replicación del ADN: proceso de copia del ADN

Espermatozoide Óvulo

5 pico gramos ADN

...

.. .

núcleo

mitocondrias

ADN mitocondrial(herencia materna)

3.000.000.000 pares de bases

3 Gb

2 x 3.000.000.000 pares de bases

ADN de una célula =2 metros

ADN 200 M de Km

1000 libros 1000 pg

Dimensiones genoma humano

Paris Japonica

91 m

384.000 Km

Cromosomas y cariotipoMujer Hombre

Cromosoma

Cromatina

Nucleosoma

ADN

24 moléculas diferentes

HISTONAS

Epigenética

El ADN se puede aislar, fragmentar y analizar

Secuenciación de losfragmentos de ADN

Endonucleasasde restricción

Palindromos

RADAR

DABALE ARROZ A LA ZORRA EL ABAD

Obtención deADN recombinante

Análisis de genes: arquitectura génica

Globina beta

Albúmina

exones intrones

1 2 3 4 5 6

GENES HUMANOS

GENES BACTERIANOS

Proyecto Genoma Humano (1990-2003)

CONSORCIO INTERNACIONAL CELERA GENOMICS (Craig Venter)

Bancos de Genes

(www.ensembl.org)

~30.000 genes(Función desconocida de muchos de ellos)

3.000.000.000 pares de bases

ADN codificante ~ 2% ADN regulador

ADN repetitivo

MicrosatélitesHuella de ADN

ADN separador

ADN mitocondrialADN nuclear 16.569 pb37 genes

Telómeros

Proyecto 1000 Genomas

Se pretende analizar el genoma de 2500 personas

Octubre de 2010: análisis de ~900 personas de diferentes grupos étnicos

Genoma completo de 179 personas de cuatro grupos

Genoma completo de dos trios: padre-madre-hijo

Genoma codificante de 697 personas de 7 grupos étnicos

15 millones de polimorfismo de un nucleótido (SNP) (la mitad no descritos antes)

Cada niño tiene 60 mutaciones que no existían en sus padres

Genes que son importantes en el desarrollo neuronal

Conocer aspectos de la evolución de la especie humana

Conocer mejor la causas de diferentes enfermedades

Farmacogenética: medicamentos más efectivos

Genoma personalizado

ADN(ácido desoxirribonucleico)

ADN

ADN

ADN**

Mutaciones EnfermedadesEvolución

RecombinaciónReplicación

ARN

PROTEINAS

Transcripción

Traducción

LesionesReparación

ADN*Modif. epigenéticas

Agentes endógenos

Agentes exógenos

Enfermedades genéticas

Hereditarias

Cáncer

Oncogenes

Genes supresores de tumores

Enfermedades cromosómicas

Enfermedades monogénicas

Enfermedades poligénicas

ADN

ENFERMEDADES GENÉTICAS

ALTERACIONES

Aplicaciones del estudio del ADN a la Medicina

Medicina legal y forense

Investigación de paternidadIdentificaciónCriminalística

Diagnóstico y pronóstico

Biotecnología: obtención de proteínas de interés médico

Terapia génica

Farmacogenética

Animales transgénicos

Ratones transgénicos del gen de la hormona del crecimiento

NT

Ratones transgénicos

Proteínas fluorescentes

Transgénesis

Eliminación, abatimiento o noqueo de genes (KO)

Introducción de genes

Ap

LHX2

Genómica sintética

Síntesis genoma de 'Mycoplasma mycoides' 'Mycoplasma capricolum'.

Eliminación genoma

Introducción genoma sintético

C. Venter, 2010

Art. 1. El genoma humano es la base de la unidad fundamental de todos los miembros de la

familia humana y del reconocimiento de su dignidad intrínseca y su diversidad. En sentido simbólico, el genoma humano es el patrimonio

de la humanidad.”

Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos (UNESCO)

25 artículos

Art. 2. (a) Cada individuo tiene derecho al respeto de su dignidad y derechos, cualesquiera que sean sus características genéticas.

(

b) Esta dignidad impone que no se reduzca a los individuos a sus características genéticas y que se respete el carácter único de cada

uno y su diversidad.