Presentación de PowerPoint

Biology at a glance
Aplicações biomédicas em plataformas
computacionais de alto desempenho
Aplicaciones biomédicas sobre plataformas gráficas de altas prestaciones
Biomedical applications in High performance computing platforms
Oswaldo Trelles, PhD
University of Malaga
The fundamentals of life are stored in the material that constitute organisms but specially in the
information that governs their organization, development, proliferation, identity and evolution. This
section surveys the sources of information in living organisms and their relationships
O.Trelles, PhD
Cells, DNA,
chromosomes,
genes and proteins
O.Trelles, PhD
All living organisms are made of cells
All living things are made of cells. Different and
specialized types of cells make up all of the parts of an
organism and are responsible for all the events that
occur in the organism.
The principles of cell theory stated by Dr. Charles Mallory
include:
1. All organisms are made up of cells.
2. Cells are the basic units that form the structure of the
organism.
3. Cells are derived only from other cells.
4. Cells contain the genetic instructions of organisms.
5. Cells contains the mechanism that control the
metabolism and biochemistry of organisms.
O.Trelles, PhD
Cells reproduction
Cell reproduction is the process of a cell
splitting and becoming two similar cells.
Prokaryotes reproduce in a process called
binary fission, that first replicates the DNA,
then attaches each copy to a different part
of the cell membrane following cell splitting
producing two cells of identical genetic
composition, except for spontaneous
mutations.
Eukaryotic cells reproduce using either
mitosis or meiosis. Mitosis creates two
daughter cells with an equal number of
chromosomes. Meiosis creates four
daughter cells, each with half the number
chromosomes as the parent, and is used in
sexual reproduction.
O.Trelles, PhD
Prokaryote cells are the ancients living organisms and eukaryote
cells have a nucleus with most of the genetic information
Prokaryote and Eukaryote are the two main types of cells. Prokaryotes are much simpler in their
organization than are eukaryotes, do not have membrane nucleus and their genetic information
is organized in a circular chromosome. Eukaryotes have a membrane-bound nucleus were is
stored most of the hereditary material and it also contains many other structures called
organelles.
A coarse analogy can be made
with the chicken egg, an eukaryote
organism, hence a cell with
nucleus, the yolk. However, this is
a germinal cell, therefore it only
contains half of the genetic
information, that will be completed
during fecundation
O.Trelles, PhD
Unicellular Prokaryote organisms do not have nucleus
Bacteria are prokaryotes (the most abundant in
the planet), unicellular and without nucleus
Viruses are small biological entities that need a
host for reproduction. ¿ are viruses living
organisms? This is an open question.
Different strains of Lactococus lactis bacteria used in
cheeses and yogurth production in food industry.
The DNA in prokaryotes is plenty of genes and is organized
in a circular chromosome. Some particular bacteria have
been deeply studied and are used as molecular models.
O.Trelles, PhD
Eukaryote cells have nucleus
In the eukaryote cell some other organelles are present in
the cytoplasm that surround the nucleus (the white section
in our egg example) and is border by the cellular membrane
that differentiates the cell from the other cells. The
mitochondria organelle is present in all eukaryotes, and the
chloroplast is present in all plants.
These organelles are of interest because they have their
own genetic material.
DNA organization in eukaryotes is more complex, and we
are still learning the rules for its interpretation.
Organisms, as the well accepted evolutionary theory states,
changes from one generation to another, by random
mutations or errors during cell reproduction. Specially
important in the germinal or sexual cells since mutations will
pass to descendants.
Mutations have substantial impacts on evolution, in
particular, beneficial mutations could make the life organism
longer, produce more offspring, etc. (thus mutation not
necessarily means something negative). Thus, it will live
long and thrive and have healthy progeny. This is called
Evolution
Question 1.- At the end of this session, explain why the
mitochondrial DNA is inherited by maternal way
(results at the end of the chapter)
O.Trelles, PhD
The DNA carries the hereditary information
The Genetic information that living organisms transmit from parents to
progeny is coded in the ADN (deoxyribonucleic acid) stored in the
cell (nucleus in eukaryotes).
DNA conforms a long linear polymer using 4 different molecules or
monomers: Adenine, Cytosine, Guanine y Thymine (A, C, G and T)
also called nucleotides or bases.
If we make the analogy of a nucleotide as a colored pearl, the DNA would
be a long necklace or a chain –see the image-. This chain contains the
instructions in a particular language using a fourth letter alphabet, in the
same way as we use a 26 letter alphabet (plus some punctuation symbols)
to write our instructions. It is only a matter of language, that we are in the
way to descipher
O.Trelles, PhD
The paired double helix organization of the DNA explains
replication
DNA is arranged in two long strands that form a spiral called a double
helix. Both strands are complementary when one strand contains an A
the other has a T (and C with G), to form units called base pairs.
This important property of DNA allow it to replicate, or make copies of
itself. Each strand of DNA in the double helix is used as a pattern for
duplicating the sequence of bases. This is critical when cells divide
because each new cell needs to have an exact copy of the DNA
present in the old cell.
Transcription is another important cell mechanism. It allows the partial
copy of DNA to produce RNA, a more ancient molecule than DNA in
which Thymine is replaced by Uracil. The RNA molecules are singlestranded (named at this point messenger RNA or mRNA) and it carries
the genetic information to direct the synthesis of proteins on ribosomes.
DNA replication
O.Trelles, PhD
The full genome of the organism is present in every cell of the organism,
except in the germinal or sexual cell.
A “DNA sequence” is represented as a string in
a fourth letter alphabet of DNA-nucleotides. A
“protein sequence” refers to the consecutive
string of the 20 letters amino acid alphabet.
The genome is the full genetic endowment
(replicated in each cell) and can be as short as
few thousands of bases, need about 200 pages
in bacteria or about 28 volumes each with
about 1500 pages and 1500 letters by page.. A
good library, the library of life.
Each chromosome can be associated o a
recipes volume, with different chapters that
contains instructions (genes) to produce a
protein.
O.Trelles, PhD
The DNA is organised in chromosomes in the cell.
The number of chromosomes differs along organisms
During mitosis (cell reproduction), DNA is
organized in X shaped molecular structures
called chromosomes (most of the time, DNA is
spread inside the nucleus).
The double strained DNA folds as that old
telephone cables spiral
Each specie has a particular number of
chromosomes. Prokaryotes have only one
circular chromosome but also some
eukaryotes (e.g. the yeast Sacharomyces
Serevisiae), but in general eukaryotes have
more than one chromosome.
But neither the number nor the size of the
genome is related to the organism
complexity (even if we could define the
concept of complexity for living organisms).
Therefore it is better to talk about evolution.
Humans have 23 pairs of chromosomes,
same as hare but less than horse or dogs.
Activity: Mitosis: see http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/cells3.html
O.Trelles, PhD
The human chromosome pair number 23 is
different in males and females
22 of the 23 pairs of human chromosomes are equal in size
and shape –each couple-- (named autosomes), but the last
pair depends on the gender: females have 2 equal X
chromosomes, while males have one X and the other Y
(heterosomes).
Germinal cells (ovules and sperm) have half of the genetic
information (one haploid chromosome of the 23 pair of the
organism) and during fecundation the new organism
receives the pair (diploid).
Question 2.- ¿ which pairs combination during fecundation produce
a male or a female new organism?
(results at the end of the chapter)
O.Trelles, PhD
The main function of genes is to carry out the instructions to
synthetize a protein (or even several proteins)
By unwinding the DNA its nucleotide composition is exposed in a paired complementary
double helix. The sequence is typically read in the 5 'end (that will later be the amino
terminus in the protein) to the 3' (carboxyl) and as is usually stored in databases or flat
text files. In the figure above, the DNA strand would read "ACGTTGA .... ACAG ..."
O.Trelles, PhD
The main function of genes is to carry out the instructions to
synthetize a protein (or even several proteins)
Genes code for proteins. This modern model of
the DNA double helix shows that the two long
strands forming the backbones of the helix are
made of identical sugar and phosphate
molecules. Only the bases vary. Starting at a
particular place of the helix, every group of
three bases acts as “codon” and translates into
a particular aminoacid.
Each gene consist of thousand of bases and
codes for one (or several alternative) protein.
These proteins include thousand of enzymes,
which control all the chemical reactions taking
place in the body, producing growth,
movement, behavior, digestion, and all other life
processes; controlling every aspect of living
things
Analogy representing several proteins working together to close a wound (blood
coagulation cascade
O.Trelles, PhD
Genes are dispersed along the genome
Ancient prokaryotes organism organize all their genetic endowment in a circular
chromosome (on the left, the genome of “Odontella sinensis”)
In the Eukaryote organisms only a small fraction of DNA correspond to genes (see on the
right)
Scheme of the zones with genes in the mouse genome.
Each band represents one of the 20 pairs of
chromosomes
Circular chromosome of “Odeontella” with 119,704 base pairs that code for 174 genes
source:
http://chloroplast.ocean.washington.edu/chloroplast_files/images/odontella_genome.png
O.Trelles, PhD
Central Dogma of molecular biology
The central dogma of molecular biology states:
(1)
DNA carries the genetic information of organisms
and replicates during cell division to allow each
daughter cell to contain a full complement of
chromosomes.
(2)
The genetic information in the DNA is used in a
process called transcription to produce a
complementary one-strand messenger of mRNA
(3)
mRNA is interpreted (translation) in the ribosomes
using the genetic-code to produce a protein.
Replication
DNA
Trascription
RNA
Translation
Protein
O.Trelles, PhD
From
Genes to
Proteins
Genes contains the instructions for protein synthesis. That instructions are translated by the
cellular machinery using the so called genetic code that translate each consecutive codon
(DNA triple) into an specific amino acid
O.Trelles, PhD
Messenger RNA contains only coding DNA
Protein synthesis start with a copy of one of the
DNA strands into RNA inside the cellular nucleus.
This RNA is spliced to remove the introns (mature
mRNA).
Small signals for starting (donors) of introns and
exons and ending points (acceptors) are used to
identify the right cutting position, including the
stop signals for ending the translation.
To ribosomes
O.Trelles, PhD
The Genetic code establish the correspondence between each codon (3 consecutive
DNA bases) and a given amino acid
As DNA, Proteins are also linear chains but of
amino acids (20 different AA). The order of the
amino acid in the protein chain is the same as
the order of their corresponding codons in the
DNA.
Translation is the mechanism by which the
sequence of codons (DNA) produce a sequence
of amino acids (proteins)
Each combination of 3 nucleotides determine a
specific amino acid. That correspondence is
called the Genetic Code.
Thus, the AAA codon codes for the Lysine (K)
amino acid, while, the TGC codes for a Cysteine
(C) See table
Noteworthy observe, there are only 20 amino acids (and 3 stop signals) but up to 64 different codons (from AAA to TTT). When
the initial base of a codon is unknown, there are 6 different possible coding chains (or ORF, open reading frames).
O.Trelles, PhD
Although the DNA is extemelly important,
organisms are made of proteins.
The main function of DNA is to contain the instructions to drive the synthesis of proteins (i.e. as
response to external stimuli) Coarsely, organisms are made of proteins (bones, muscles, nervous…
Protein function is associated to its 3D spatial conformation that
allow interactions with other proteins (see on the left), forming
muscles, nervous, or being used to catalyze chemical reactions.
Proteins are present in food
Organisms are made of proteins. Although all the DNA is present in
every cell, each cell produces only those proteins the cell needs
(cell specialization) (below: heparin (green) interaction with
sulphate (blue)
O.Trelles, PhD
La forma espacial de la proteína tiene que ver con la función que desempeña
Las proteínas se caracterizan por su forma espacial lo que
les permite interactuar entre sí a la manera de piezas de un
puzzle (figura a la izquierda: interacción de heparina (en
color verde) con el sulfato (en azul)
Esta forma espacial se conserve bien a lo largo de la
evolución (una vez que algo funciona tiende a ser usado en
adelante). Una forma de “organizar” o catalogar las
proteínas es por su forma espacial o su función
Los organismos están hechos de proteínas y aunque todo el
ADN está en todas nuestras células, las proteínas que se
producen en cada una de dichas células no son las mismas
ni en las mismas cantidades. Esas diferencias hacen que
las células se especialicen para formar tejidos, músculos,
señales, etc.
Consulte acerca de proteínas en: http://www.aula21.net/Nutriweb/proteinas.htm
O.Trelles, PhD
Forma 3D y función
La función de una proteína está muy
asociada a su forma o plegamiento tridimensional, de forma que las zonas
activas quedan expuestas para una mejor
interacción con otras moléculas.
Por ello, al igual que en secuencia, hay
motivos estructurales en las proteínas (ver
figura superior); e incluso es posible hacer
un catálogo de “familias” de proteínas
según su plegamiento característico.
Las búsquedas en bases de datos, usando
métodos de comparación en 3D son
también una herramienta fundamental para
predecir la estructura de una proteína
desconocida.
O.Trelles, PhD
Niveles de organización estructural de
las proteinas
La estructura primaria de una proteína es su
secuencia (lineal) de aminoácidos.
La estructura secundaria está formada por las disposiciones
regulares de átomos que forman elementos característicos:
hélices Alfa (a-helix), láminas Beta (ß-strands) y giros (turns).
La estructura terciara de una proteína corresponde a la
disposición espacial de la cadena polipeptídica.
La estructura cuaternaria es la producida por
varias cadenas polipeptídicas.
En la figura, estructura cuaternaria del canal de
potasio presente en las neuronas del cerebro de
rata y que regula el paso de iones K+ a través de
la membrana para el proceso de sinapsis. Está
formado por 6 cadenas polipeptídicas y se aprecia
el canal central que forman las 6 cadenas y que es
vital para la actividad de la estructura.
O.Trelles, PhD
Descubriendo la estructura o forma espacial de las proteínas
(a)
(b)
(c)
Las estructuras se determinan por medio de tres grandes técnicas experimentales: (a) cristalografía de
rayos X para proteínas previamente cristalizadas y que alcanza gran resolución; (b) la resonancia
magnética nuclear, que permite el estudio de proteínas en disolución pero sólo de pequeño tamaño y (c)
la microscopia electrónica tridimensional en la que se obtienen diferentes vistas de proyección de una
molécula a través del microscopio electrónico para luego ser combinadas mediante el uso de algoritmos
de reconstrucción para obtener un mapa tridimensional de la densidad de la proteína. Esta técnica se
puede utilizar con grandes complejos moleculares, pero no se llega a resolución atómica salvo en casos
muy favorables.
O.Trelles, PhD
Bases de datos de estructuras de proteínas
HEADER
TITLE
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COMPND
COMPND
COMPND
SOURCE
SOURCE
KEYWDS
EXPDTA
AUTHOR
AUTHOR
REVDAT
SPRSDE
JRNL
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SEQRES
HELIX
HELIX
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SSBOND
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CRYST1
ORIGX1
SCALE1
SCALE2
MODEL
ATOM
ATOM
ATOM
HORMONE
08-OCT-96
2HIU
NMR STRUCTURE OF HUMAN INSULIN IN 20% ACETIC ACID,
2 ZINC-FREE, 10 STRUCTURES
MOLECULE: INSULIN;
2 CHAIN: A, B;
3 BIOLOGICAL_UNIT: HETERODIMER
ORGANISM_SCIENTIFIC: HOMO SAPIENS;
2 ORGANISM_COMMON: HUMAN
INSULIN, HORMONE, GLUCOSE METABOLISM
NMR, 10 STRUCTURES
Q.X.HUA,S.N.GOZANI,R.E.CHANCE,J.A.HOFFMANN,B.H.FRANK,
2 M.A.WEISS
1
01-APR-97 2HIU
0
01-APR-97 2HIU
1HIU
AUTH
Q.X.HUA,S.N.GOZANI,R.E.CHANCE,J.A.HOFFMANN,
AUTH 2 B.H.FRANK,M.A.WEISS
TITL
STRUCTURE OF A PROTEIN IN A KINETIC TRAP
REF
NAT.STRUCT.BIOL.
V.
2
129 1995
REFN
ASTM NSBIEW US ISSN 1072-8368
2024
1 NUMBER OF NON-HYDROGEN ATOMS USED IN REFINEMENT.
1
PROTEIN ATOMS
: 785
1
NUCLEIC ACID ATOMS
: 0
1
HETEROGEN ATOMS
: 0
1
SOLVENT ATOMS
: 0
2HIU A
1
21 SWS
P01308
INS_HUMAN
90
110
2HIU B
1
30 SWS
P01308
INS_HUMAN
25
54
1 A
21 GLY ILE VAL GLU GLN CYS CYS THR SER ILE CYS SER LEU
2 A
21 TYR GLN LEU GLU ASN TYR CYS ASN
1
1 ILE A
2 THR A
8 1
2
2 LEU A
13 TYR A
19 1
3
3 SER B
9 CYS B
19 1
1 T1 GLY B 20 GLY B 23
1 CYS A
6
CYS A
11
2 CYS A
7
CYS B
7
3 CYS A
20
CYS B
19
1.000
1.000
1.000 90.00 90.00 90.00 P 1
1
1.000000 0.000000 0.000000
0.00000
1.000000 0.000000 0.000000
0.00000
0.000000 1.000000 0.000000
0.00000
1
1 N
GLY A
1
-6.132
6.735
1.016 1.00 0.00
2 CA GLY A
1
-4.686
6.753
1.376 1.00 0.00
3 C
GLY A
1
-3.864
6.149
0.235 1.00 0.00
Una vez obtenida la información
sobre la estructura espacial de
la proteína, esta se almacena
en bases de datos (por ejemplo,
PDB: Protein Data Bank) en las
que se incluye la posición
espacial de cada uno de sus
átomos lo que permite obtener
la forma 3D de la estructura.
7
7
11
N
C
C
O.Trelles, PhD
Crecimiento de las bases de datos
Aunque las tasas de crecimiento de las bases de datos de proteínas (secuencias en
SwissProt) y estructuras (PDB) no son tan espectaculares como en el caso de secuencias
de ADN, la tendencia es muy parecida. Es necesario tener en cuenta las mayores
dificultades para la determinación de la estructura. Actualmente contamos con unas 200
mil secuencias de proteínas y unas 20 mil estructuras 3D.
O.Trelles, PhD
Rutas metabólicas
Los genes y las proteínas no trabajan individualmente sino
que participan en complejas reacciones bioquímicas, unas
activando o inhibiendo la producción de otras, o
combinándose entre ellas para poder realizar estas tareas, en
lo que se conoce como “rutas metabólicas” o redes de
interacción.
Ejemplos típicos son las cadenas de coagulación sanguínea
en la que los distintos factores de coagulación (proteínas)
actúan coordinadamente para detener el sangrado.
Cuestión 1.- busque en la Web información sobre la
“cascada de coagulación”. Qué enfermedad produce la
deficiencia de producción de los factores F8 o F9 ?
(las respuestas al final de la presentación)
O.Trelles, PhD
Expresion de
genes
Las células portan el ADN y los genes con instrucciones para sintetizar proteínas. Cada
proteína cumple una determinada función, sin embargo no trabajan de forma aislada sino
interactuando y formando compuestos entre ella como respuesta al entorno o a sus cambios.
O.Trelles, PhD
La respuesta biológica
Los cambios en los niveles de proteínas en las células
tiene profundos efectos en la función biológica del
organismo y pueden ser fuente de la alteración de
procesos fisiológicos con efectos patológicos.
En cada momento, los niveles de proteínas guardan
relación con el estado celular o de adecuación al entorno.
Por ejemplo, un organismo en reposo mostraría unos
determinados niveles de proteínas, y diferentes para cada
una de ellas.
Si dicho organismo realiza una actividad, determinas
proteínas cambiarán sus niveles para responder
adecuadamente a dicha actividad (deporte) o produciendo
adrenalina para escapar al peligro.
Para producir cambios en los niveles de proteínas la
maquinaria celular modifica proporcionalmente la actividad
de los genes que controlan dicha producción.
Si pudiéramos medir los niveles de proteínas en cada momento, podríamos conocer qué proteínas cambian como respuesta
a un estímulo, y por tanto averiguar qué genes están involucrados en la respuesta
O.Trelles, PhD
Los niveles de proteínas
Relación de
proteínas
Nivel de
expresión
Imaginemos que podemos medir esos niveles y obtener una lista como la mostrada
(arriba) para todas las proteínas, que sería similar a aquellas que observamos
cuando nos hacemos un análisis clínico, aunque ésta contendría unas 30 mil
proteínas en humanos.
(Nota: recordará que el médico observa los niveles “anormales” para hacer su
diagnóstico e intentar restablecerlo)
La imagen de la derecha representa esa lista completa. Cada línea horizontal correspondería a
una determinada proteína y lo largo de la línea indicaría su “nivel” de expresión o abundancia.
Nota 1: el ADN es más fácil de manipular que las proteínas. Por ello se suelen medir los niveles
de expresión de los genes y considerar que los niveles de proteínas guardan proporción lineal
con ellos.
Nota 2: además de la respuesta a los estímulos, los niveles de abundancia de proteínas en cada
célula depende de tejido en que se encuentra, es decir, algunas proteínas “se expresan” en
hígado, otras en cerebro, otras en corazón etc. o mostrando distintos niveles de ello
O.Trelles, PhD
Cambios en los niveles de proteína
Los genes modifican sus niveles de expresión
en respuesta a determinados estímulos
externos, o dependiendo del tejido en que se
encuentran, etc.
Para determinar qué genes (proteínas) están
involucrados en la respuesta biológica, se suele
estudiar varias muestras del organismo en la
misma condición “experimental” (haciendo
deporte) frente a una condición de control
(reposo en la figura). En el esquema se han
pintado en rojo las proteínas que han
aumentado su concentración y en verde las que
lo han disminuido (ver la página anterior que
explica el significado de cada figura).
Estas variaciones alteran las proporciones relativas de
proteínas en la célula y pueden tener efectos muy profundos en
las funciones biológicas en las que intervienen, siendo la razón
clave para detectar las alteraciones fisiológicas o patológicas.
Por ejemplo, la expresión de determinados genes en células
cancerosas podría indicar que están involucrados en ese
malfuncionamiento. La terapia busca reestablecer los niveles.
Recuerde que lo que interesa medir es la concentración de proteínas. Esta concentración se mide de forma “indirecta” a través de
la expresión de los genes y asumiendo proporcionalidad, es decir asumimos que si se observa cambios en un gen (ha doblado su
producción, por ejemplo), asumimos que la proteína correspondiente también lo ha hecho
O.Trelles, PhD
Experimentos
Los genes modifican sus niveles de expresión
en respuesta a estímulos externos, o
dependiendo del tejido en que se encuentran,
etc. Estos cambios alteran las proporciones
relativas de proteínas en la célula y pueden
tener efectos muy profundos en las funciones
biológicas en las que intervienen, siendo la
razón clave para detectar las alteraciones
fisiológicas o patológicas.
Cuando un organismo no funciona correctamente
se estima que los genes involucrados en el
malfuncionamiento están teniendo niveles de
expresión diferentes que el que tendrían en un
tejido u organismo sano. Esta es la idea que
subyace en los experimentos de expresión
génica: detectar que genes (de un tejido enfermo,
por ejemplo) tienen una expresión diferencial con
respecto a un tejido de referencia (sano). En la
figura inferior se muestran diferentes tejidos
afectados de cáncer, de los cuales se tomarán
muestras para detectar cuales son los genes
involucrados en la enfermedad.
Importante: Hoy en dia los experimentos de expresion han
sido reemplazados por la tecnología de RNAseq
O.Trelles, PhD
Datos de expresión génica
Control
(T sTb )
r
(Cs  Cb )
Diana
Aunque existen diferentes tecnologías (doble híbrido, affymetrix, PCR, etc); la idea general es tomar muestras
de RNA de dos tejidos, o estados celulares, o en diferentes tiempos, marcarlas con cromóforos y obtener por
trascripción inversa el cDNA (ADN codificante o complementario) que se hibrida competitivamente. Para ello se
coloca en cada posillo una muestra de cada gen a estudiar. Luego de la hibridación (formación de ADN de
doble hebra) se desnaturaliza el ADN no hibridado y se obtienen dos imágenes con un dispositivo láser de
lectura. Una usando longitud de onda en verde y otra en rojo (o según los cromóforos usados), con lo cual se
tiene una medida de la intensidad que se asume es proporcional al nivel de expresión de cada gen.
A partir de estos valores de intensidad es posible obtener un ratio que indica –para cada gen- como se está
expresando (si sobre-expresando o inhibiendo- con respecto al correspondiente gen en la muestra control.
O.Trelles, PhD
Aplicaciones
Los genes modifican sus niveles de
expresión en respuesta a determinados
estímulos externos, o dependiendo del
tejido en que se encuentran, etc. Estas
variaciones alteran las proporciones
relativas de proteínas en la célula y
pueden tener efectos muy profundos en
las funciones biológicas en las que
intervienen, siendo la razón clave para
detectar las alteraciones fisiológicas o
patológicas.
Cuando un organismo no funciona
correctamente se estima que los genes
involucrados en el malfuncionamiento están
teniendo niveles de expresión diferentes que el
que tendrían en un tejido u organismo sano.
Esta es la idea que subyace en los
experimentos de expresión génica: detectar que
genes (de un tejido enfermo, por ejemplo)
tienen una expresión diferencial con respecto a
un tejido de referencia (sano). En la figura
inferior se muestran diferentes tejidos afectados
de cáncer, de los cuales se tomarán muestras
para detectar cuales son los genes
involucrados en la enfermedad.
O.Trelles, PhD
Some answers
Cuestión 1.- deduzca porqué el ADN mitocondrial se transmite sólo por línea materna
Aunque los espermatozoides también tienen mitocondrias solo las usan para generar la energía que necesitan
para alcanzar su objetivo. Realmente solo el núcleo del espermatozoide se combina con el óvulo. En otras
palabras, todos los orgánulos de la nueva célula son aportados por el óvulo o por vía materna (este hecho ha
sido utilizado para trazar la progresión y dispersión de las razas alrededor del mundo.
Cuestión 2.- ¿ qué combinaciones óvulo / espermatozoide dan como resultado un nuevo
organismo hembra o macho ?
Observe que un óvulo contendrá siempre un cromosoma X (puesto que la
pareja 23 de la hembra es X-X), mientras que un espermatozoide puede
portar un cromosoma X o un cromosoma Y. Si el espermatozoide con una X
fertiliza el óvulo, el resultado será una hembra, mientras que si el
espermatozoide afortunado porta la pareja Y, resultará un macho.
Cuestión 3.- Acceda a la dirección http://www.ebi.ac.uk/embl/Services/DBStats/ (o “googling” la web buscando
“estadísticas bases datos moleculares” (statistics molecular databases) y observe el ritmo de crecimiento de
los datos genómicos. Debería obtener información del tipo: “This morning the EMBL Database contained
248,286,458,386 nucleotides in 156,521,233 entries”, como hoy 17 Abril 2009
(Acceder a esta información es una tarea frecuente en bioinformática)
O.Trelles, PhD
The distribution of course material, all assignments, submissions,
markings, etc. are handled by means of BiTLAB Moodle platform.
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O.Trelles, PhD