7/23/2019 Tema 1 - Introduccin a la Bioinformtica

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ntroduccin: de las Ciencias Naturales a la Biologa

Computacional.

Teleonoma: Calidad de una estructura o funcin de un organismo vivo en funcin de su aparentepropsito y su orientacin a objetivos, la cual deriva de su historia y de su adaptacin evolutiva para elxito reproductivo.

Existen dos teoras contrarias ue uieren dar explicacin a la existencia de la vida.

Vitalismo: !efiende ue las caractersticas reativas a la vida se explica por una "fuer#a vital",imposible de explicar, caracterstica de los seres vivos.

Mecanicismo: !efiende ue todas las caractersticas relativas a la vida son explicables por mediode la fsica y la umica.

$a ciencia es necesariamente mecanicista.

%nte la diversidad de seres vivos se impuso la necesidad de clasificarlos por alg&n medio ordenado. %s,$inneo cre una clasificacin ue pretenda agrupar a los seres vivos en funcin de sus caractersticas. $astcnicas de secuenciacin y filogenia han cambiado esta clasificacin, pero a&n se conserva la

nomenclatura ue adopt de dos nombres en latn para diferenciar a cada especie.

'odo esto nos plantea una cuestin: (cmo se ha generado la diversidad biolgica a lo largo de la historia)*ara explicar este hecho han existido muchsimas teoras. $amarc+ sugiri ue la evolucin se deba a laherencia de caracteres aduiridos debido a los cambios del ambiente. %unue se desech en un principioporue se supuso ue el ambiente no influa en los caracteres ue se transmitan de generacin engeneracin, tiempo despus se vio ue s existe cierta influencia ambiental ue se hereda: es la herenciaepigentica modificaciones de metilacin, fosforilacin, acetilacin... en el %!-.

/ch0ann y /chleiden son los creadores de la teora celular, al estudiar cada uno por su cuenta tejidosanimales y vegetales, ver las clulas y llegar a la conclusin de ue en realidad plantas y animales, aunuea un nivel de complejidad mayor son bastante diferentes, a nivel celular se parecen bastante.!esarrollaron as la teora celular, ue consta de los siguientes postulados:

1. 'odos los seres vivos est2n compuestos por unidades elementales de estructura, funcin yorgani#acin, denominados clulas.

3. Estas clulas tienen una doble funcin: por un lado constituyen el 4mnimo objeto5 ue puedeconsiderarse dotado de vida independiente6 por otro lado, forman parte de los seresmulticelulares.

7. Como ya hemos visto, las clulas no aparecen por arte de magia, sino ue siempre proceden deotras clulas. En latn: omnis cellula ex cellula.

*ese a todo, haba un gran desconocimiento en materia de gentica no se saba nada sobre cromosomas,genes,.... Existan teoras sobre cmo podran transmitirse estos caracteres por la me#cla de sangre delos padres6 seg&n la teora del animaculismo, ue deca ue el hombre tena un peue8o hombrecillo ue

suba al &tero de la mujer y se converta en el beb, aunue esto solo explicaba la herencia de loscaracteres masculinos 9y siendo honestos es una teora muy machista96.... *ese a este desconocimiento,se utili#aba la mejora gentica desde haca muchos a8os.

regor ;endel comen# a estudiar la herencia de caracteres a partir de guisantes. 'uvo grandes xitos porsu eleccin a la hora de u caracteres estudiar, entre otras cosas6 no obstante sus descubrimientospermanecieron en secreto durante muchos a8os y, de hecho, salieron a la lu# porue dos cientficos uepretendan robar el trabajo de este buen se8or discutieron por su autora y uno de ellos acus al otro dehaber robado sus ideas de ;endel.

!ar0in, por su parte, estudi los fenmenos de la evolucin, sacando conclusiones lgicas en base a lo ueobservaba pese a ue le faltaba la base gentica ya hemos dicho ue permanecieron en secreto losdescubrimientos mendelianos durante muchos a8os, y por tanto no poda dar explicacin cientfica amuchas cosas. $a idea de !ar0in, una idea peligrosa, fue un desastre a nivel intelectual cuando intentaplicarse como teora social y psicolgica.

%s, la teora de la seleccin natural ue propone !ar0in tiene diversas pruebas a su favor:

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Registro fsil y datacin absoluta.

Biogeografaun antecesor aislado en distintos lugares evoluciona de manera diferencial paraadaptarse a las condiciones.

Anatoma comparadaantecesores comunes con evolucin diferencial.

Evolucin molecularse hacen 2rboles de evolucin de genes.

!espus de la teora de !ar0in nace la teora sinttica de la evolucin, ue combina la seleccin naturalcon la teora de la gentica. Esta teora consta de los siguientes postulados:

Teora sinttica de la evolucin

$as mutaciones se producen al a#ar.

En las poblaciones de cualuier especie existe un cierto grado de variabilidad natural.

$a seleccin natural tiende a oponerse al cambio.

$os cambios en el ambiente fuer#an la evolucin de las especies.

$os seres vivos est2n optimi#ados por la seleccin natural.

Esta teora se combina con otras, como el !eutralismo

$a mayor parte del cambio gentico es neutral.

$a deriva gentica es una fuer#a esencial en la evolucin.

%dmite ue la seleccin natural es la &nica explicacin del cambio gentico adaptativo.

$a biologa evolutiva deja ciertas cuestiones abiertas .

Cuando vio ue mutaciones en genes cortaban rutas metablicas en cierto punto, se cre el paradigma "ungen, una en#ima".

$a bioinform2tica tambin puede ayudarnos a describir fenmenos vitales a nivel de estructurassubcelulares y moleculares de biologa molecular y celular. *rocesos ue deben estudiarse son, porejemplo, el ciclo celular, procesos de diferenciacin, procesamiento y transporte de protenas, las basesmoleculares del c2ncer, y procesos ue participan en el sistema inmunolgico.

%lrededor de los a8os noventa entramos en la era de las "micas": aparecen tcnicas para la recombinacinde %!- y la secuenciacin del %!-, primero de forma manual, y despus automati#ada.

%spectos ue se pueden estudiar por medio de la bioinform2tica:

"ilogenia/e ha convertido en un estudio molecular, y esto la hace mucho m2s precisa de lo uesola ser. 'iene grandes aplicaciones y es necesario diferenciarla de la taxonoma ue pretendeclasificar los seres vivos ordenadamente pero no presta atencin a su relacin evolutiva.

#enmica funcionalEstudio de organismos modelo gusanos, mosca de la fruta, levaduras yratones para determinar la funcin de los genes. /e reali#a mediante an2lisis a gran escala decomponentes. *or ejemplo, si existe expresin de ciertos genes en ciertas condiciones, podemosintuir en un principio cu2l es su funcin.

Transcriptmica.

$rotemica: el proteoma es el conjunto de protenas expresadas en un genoma. Es importanteporue la expresin de protenas no coincide ni con el nivel de mensajero ni con los genes de unaclula. Estos datos no coinciden, y nos dan informacin sobre las protenas.

$rediccin de la estructura %& a partir de la secuencia de aadificultada por ((modificaciones

estructurales)). Es muy importante porue en general puede asociarse la forma a la funcin de laprotena. /e suele hacer con dos tcnicas, ue han hecho ue avance en gran medida:

'ristalografa, ue consiste en la cristali#acin de protenas, aunue no es infalible no puede

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reali#arse con todas las protenas.

Espectroscopa !MR?euiere ue las protenas tengan peue8o tama8o.

Redes de interaccin protena(protena: los complejos reguladores, por ejemplo, foman unconjunto ue interaccionan entre ellas y les permite reali#ar su funcin. Con esto pueden, porejemplo, hacerse estudios metabolmicos, y ver protenas ue act&an en la misma va.