COMPONENTES QUÍMICOS DE LAS CÉLULAS

Transcripción

1 COMPONENTES QUÍMICOS DE LAS CÉLULAS

2 COMPONENTES MOLECULARES EN LA BACTERIA E. coli

3 COMPONENTES MOLECULARES DE UNA CÉLULA DE E. coli COMPONENTE % POR PESO TOTAL DE LA CÉLULA # APROXIMADO DE ESPECIES MOLECULARES DIFERENTES AGUA 70 1 PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ARN > 3000 POLISACÁRIDOS 2 5 LÍPIDOS 2 20 MONÓMEROS E INTERMEDIARIOS IONES INORGÁNICOS 1 20

4 COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA DE UNA BACTERIA Y DE UNA CÉLULA DE MAMÍFERO TÍPICAS COMPONENTE % PESO TOTAL CÉLULA E. Coli Mamífero Agua Proteínas Ácidos Nucleicos ADN ARN Polisacáridos 2 2 Fosfolípidos 2 3 Otros lípidos - 2 Metabolitos pequeños 3 3 Iones inorgánicos 1 1 Volumen celular total 2x10-12 cm 3 4x10-9 cm 3 Volumen celular relativo

5 CRITERIOS DE JERARQUIZACIÓN MOLECULAR TAMAÑO MOLECULAR (PESO MOLECULAR) COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL CAPACIDAD PARA CONTENER Y/O TRANSFERIR INFORMACIÓN INFORMACIONALES (Ácidos nucleicos, proteínas) NO INFORMACIONALES (Polisacáridos, lípidos)

6 JERARQUÍA DE LOS COMPONENTES MOLECULARES CELULARES ÁCIDOS NUCLEICOS MACROMOLÉCULAS PM PROTEÍNAS POLISACÁRIDOS LÍPIDOS MONÓMEROS CONSTITUTIVOS PM INTERMEDIARIOS METABÓLICOS PM NUCLEÓTIDOS AMINOÁCIDOS MONOSACÁRIDOS ÁCIDOS GRASOS MOLÉC. ORGÁNICAS PEQUEÑAS Y MEDIANAS AUMENTO DEL NIVEL DE JERARQUÍA PRECURSORES INORG. DEL AMBIENTE PM AGUA DIÓXIDO DE CARBONO AMONIACO

7 MACROMOLÉCULAS INFORMACIONALES Y NO INFORMACIONALES

8 Secuencia musical de la proteína ThyA humana

9 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

10 Papel de las macromoléculas en el flujo de la información genética

11 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA ADN Replicación GENOMA Transcripción Genómica ARN TRANSCRIPTOMA Traducción PROTEÍNAS PROTEOMA Estructuras Funciones Proteómica METABOLOMA

12 NIVELES DE LA ORGANIZACIÓN MOLECULAR EN LAS CÉLULAS PRECURSORES MACROMOLÉCULAS ENSAMBLAJE MACROMOLECULAR (ESTRUCTURA)

13 COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

14 DESCUBRIMIENTO DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS LOS ÁCIDOS NUCLEICOS FUERON DESCUBIERTOS POR F. MIESCHER EN 1869, A PARTIR DE NÚCLEOS DE LEUCOCITOS HUMANOS. LA SUSTANCIA FUE LLAMADA INICIALMENTE NUCLEÍNA, DE NATURALEZA ÁCIDA, CON ALTO CONTENIDO DE NITRÓGENO Y FÓSFORO. EL PAPEL DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS EN EL MANEJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA SOLO COMENZÓ A SER RECONOCIDA 75 AÑOS DESPUÉS.

15 UBICACIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ARN NÚCLEO MITOCONDRIAS CLOROPLASTOS NÚCLEO MITOCONDRIAS CLOROPLASTOS RIBOSOMAS CITOSOL

16 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ESTÁN CONSTITUIDOS POR NUCLEÓTIDOS ÁCIDO NUCLEICO + n H 2 O n NUCLEÓTIDOS NUCLEÓTIDO = BASE NITROGENADA + PENTOSA + ÁCIDO FOSFÓRICO NUCLEÓSIDO

17 BASES NITROGENADAS PIRIMIDÍNICAS

18 BASES NITROGENADAS PÚRICAS

19 PENTOSAS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS HOH 2 C O OH HOH 2 C O OH OH OH OH ribosa desoxirribosa ARN ADN

20 NUCLEÓSIDOS Adenosina Guanosina Citidina Uridina Timidina Bases púricas Bases pirimidínicas

21

22 NUCLEÓTIDOS

23 CLASES DE NUCLEÓTIDOS

24 NUCLEÓTIDOS CÍCLICOS Estos nucleótidos son importantes en la regulación de diversas funciones celulares

25 UNIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS LA UNIÓN SE DENOMINA ENLACE FOSFODIÉSTER

26 UNIÓN DE UN NUCLEÓTIDO LA UNIÓN DE NUEVOS NUCLEÓTIDOS SE HACE EN EL EXTREMO 3 OH

27 ESTRUCTURA PRIMARIA

28 ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN ES LA SECUENCIA DE LOS NUCLEÓTIDOS O DE LAS BASES NITROGENADAS ES LA INFORMACIÓN GENÉTICA

29 Secuencia de ADN de un gen que codifica una enzima

30 Secuenciación automática del ADN

31 Secuenciación automática del ADN

32 Secuenciación automática del ADN

33 EL FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

34 ADN DE UN VIRUS (A), UNA BACTERIA (B) Y UN CROMOSOMA HUMANO (C) A B C

35 PESO MOLECULAR DEL ADN DE ALGUNOS ORGANISMOS Organismo Peso molecular Pares nucleótidos Escherichia coli 2 x 10 9 Da 3 x 10 6 Haemophilus influenzae 8 x 10 8 Da 12 x 10 5 Mycoplasma (PPLO) 4 x 10 8 Da 6 x 10 5 Bacteriófago T2 1.3 x 10 8 Da 2 x 10 5 Virus de polioma 3 x 10 6 Da 4.6 x 10 3 Mitocondria de ratón 9.5 x 10 6 Da 14 x 10 3 Cromosoma de Drosophila melanogaster 43 x 10 9 Da 65 x 10 6

36 CANTIDAD DE ADN EN DIVERSOS ORGANISMOS (pares de nucleótidos)

37 EL MODELO DE LA DOBLE HÉLICE DE WATSON Y CRICK

38 PROPORCIONES MOLARES DE LAS BASES NITROGENADAS ERWIN CHARGAFF ESTABLECIÓ LA PROPORCIONALIDAD MOLAR DE LAS BASES NITROGENADAS EN EL ADN: A = T G = C ESTO SENTÓ LAS BASES BIOQUÍMICAS DE LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN

39 PROPORCIONES MOLARES DE LAS BASES NITROGENADAS EN EL ADN DE DIVERSOS ORGANISMOS ORGANISMO A G C T mc Timo de vaca Medula osea de rata Testiculos de arenque Equinodermo Embrion de trigo Levadura Escherichia coli Mycobacterium tuberculosis Bacteriofago ØX174* * ADN DE UNA SOLA CADENA mc = citosina metilada

40 PATRÓN DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X DEL ADN Rosalind Franklin (25 July April 1958) Maurice Wilkins y Rosalind Franklin hicieron los estudios de difracción de rayos X de preparaciones cristalizadas de ADN

41 AUTORES DEL MODELO DE LA DOBLE HÉLICE DEL ADN: James WATSON Y Francis CRICK EN 1953

42 GANADORES DE PREMIOS NOBEL EN 1962

43 2 nm MODELO DE LA DOBLE HÉLICE DEL ADN

44 LA DOBLE HÉLICE DEL ADN ES COMPLEMENTARIA Y ANTIPARALELA

45 Dimensiones 2 nm

46 APAREAMIENTO DE LAS BASES NITROGENADAS

47 LOS ENLACES DE HIDRÓGENO MANTIENEN LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN

48 MODELOS ESTRUCTURALES DEL ADN

49 DESNATURALIZACIÓN Y RENATURALIZACIÓN Esto permite la comparación de moléculas de ADN provenientes de diferentes especies

50 DESNATURALIZACIÓN DEL ADN DE DROSÓFILA Las flechas señalan sectores de la secuencia más susceptibles a la desnaturalización ( ricos en AT)

51 LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN ES LA BASE DE LOS PROCESOS DE REPLICACIÓN (REPRODUCCIÓN) Y CONSERVACIÓN (HERENCIA) DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

52 LA REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA GARANTIZA LA FIDELIDAD DE LA SÍNTESIS DEL ADN LAS SECUENCIAS DE LAS MOLÉCULAS HIJAS SON IDÉNTICAS ENTRE SÍ Y CON LA DE LA MOLÉCULA PARENTAL

53 LA COMPLEMENTARIDAD DE LAS BASES NITROGENADAS ES LA BASE DE LA FIDELIDAD DE LA SÍNTESIS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

54 LA SÍNTESIS DEL ARN A PARTIR DEL ADN TAMBIÉN SE REALIZA COMPLEMENTARIAMENTE

55 FRACCIONAMIENTO DE LOS ARN CELULARES

56 CLASES DE RNA CELULARES EN E. coli TIPO COEFICIENTE DE SEDIMENTACIÓN PESO MOLECULAR NÚMERO DE NUCLEÓTIDOS PORCENTAJE Mensajero ARNm 6S 25S Transferencia ARNt 4S Ribosomal 5S ~100 ARNr 16S ~ S ~3100

57 Estructura primaria del ARN

58 EL RNA MENSAJERO ES UN INTERMEDIARIO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA RNA mensajero

59 PROPORCIONES MOLARES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS DE E. coli

60 EL ARN PUEDE TENER ESTRUCTURA SECUNDARIA PARCIAL En el ARN monocatenario se pueden formar sectores de hélice doble por el apareamiento de bases nitrogenadas complementarias: A con U y G con C.

61 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ARN DE TRANSFERENCIA

62 MODELOS ESTRUCTURALES DEL ARNt

63 COMPONENTES QUÍMICOS DE LAS CÉLULAS

64 COMPONENTES MOLECULARES EN LA BACTERIA E. coli

65 COMPONENTES MOLECULARES DE UNA CÉLULA DE E. coli COMPONENTE % POR PESO TOTAL DE LA CÉLULA # APROXIMADO DE ESPECIES MOLECULARES DIFERENTES AGUA 70 1 PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ARN > 3000 POLISACÁRIDOS 2 5 LÍPIDOS 2 20 MONÓMEROS E INTERMEDIARIOS IONES INORGÁNICOS 1 20

66 COMPOSICIÓN QUÍMICA APROXIMADA DE UNA BACTERIA Y DE UNA CÉLULA DE MAMÍFERO TÍPICAS COMPONENTE % PESO TOTAL CÉLULA E. Coli Mamífero Agua Proteínas Ácidos Nucleicos ADN ARN Polisacáridos 2 2 Fosfolípidos 2 3 Otros lípidos - 2 Metabolitos pequeños 3 3 Iones inorgánicos 1 1 Volumen celular total 2x10-12 cm 3 4x10-9 cm 3 Volumen celular relativo

67 CRITERIOS DE JERARQUIZACIÓN MOLECULAR TAMAÑO MOLECULAR (PESO MOLECULAR) COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL CAPACIDAD PARA CONTENER Y/O TRANSFERIR INFORMACIÓN INFORMACIONALES (Ácidos nucleicos, proteínas) NO INFORMACIONALES (Polisacáridos, lípidos)

68 JERARQUÍA DE LOS COMPONENTES MOLECULARES CELULARES ÁCIDOS NUCLEICOS MACROMOLÉCULAS PM PROTEÍNAS POLISACÁRIDOS LÍPIDOS MONÓMEROS CONSTITUTIVOS PM INTERMEDIARIOS METABÓLICOS PM NUCLEÓTIDOS AMINOÁCIDOS MONOSACÁRIDOS ÁCIDOS GRASOS MOLÉC. ORGÁNICAS PEQUEÑAS Y MEDIANAS AUMENTO DEL NIVEL DE JERARQUÍA PRECURSORES INORG. DEL AMBIENTE PM AGUA DIÓXIDO DE CARBONO AMONIACO

69 MACROMOLÉCULAS INFORMACIONALES Y NO INFORMACIONALES

70 Secuencia musical de la proteína ThyA humana

71 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

72 Papel de las macromoléculas en el flujo de la información genética

73 FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA ADN Replicación GENOMA Transcripción Genómica ARN TRANSCRIPTOMA Traducción PROTEÍNAS PROTEOMA Estructuras Funciones Proteómica METABOLOMA

74 NIVELES DE LA ORGANIZACIÓN MOLECULAR EN LAS CÉLULAS PRECURSORES MACROMOLÉCULAS ENSAMBLAJE MACROMOLECULAR (ESTRUCTURA)

75 COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

76 DESCUBRIMIENTO DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS LOS ÁCIDOS NUCLEICOS FUERON DESCUBIERTOS POR F. MIESCHER EN 1869, A PARTIR DE NÚCLEOS DE LEUCOCITOS HUMANOS. LA SUSTANCIA FUE LLAMADA INICIALMENTE NUCLEÍNA, DE NATURALEZA ÁCIDA, CON ALTO CONTENIDO DE NITRÓGENO Y FÓSFORO. EL PAPEL DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS EN EL MANEJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA SOLO COMENZÓ A SER RECONOCIDA 75 AÑOS DESPUÉS.

77 UBICACIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ARN NÚCLEO MITOCONDRIAS CLOROPLASTOS NÚCLEO MITOCONDRIAS CLOROPLASTOS RIBOSOMAS CITOSOL

78 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ESTÁN CONSTITUIDOS POR NUCLEÓTIDOS ÁCIDO NUCLEICO + n H 2 O n NUCLEÓTIDOS NUCLEÓTIDO = BASE NITROGENADA + PENTOSA + ÁCIDO FOSFÓRICO NUCLEÓSIDO

79 BASES NITROGENADAS PIRIMIDÍNICAS

80 BASES NITROGENADAS PÚRICAS

81 PENTOSAS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS HOH 2 C O OH HOH 2 C O OH OH OH OH ribosa desoxirribosa ARN ADN

82 NUCLEÓSIDOS Adenosina Guanosina Citidina Uridina Timidina Bases púricas Bases pirimidínicas

83

84 NUCLEÓTIDOS

85 CLASES DE NUCLEÓTIDOS

86 NUCLEÓTIDOS CÍCLICOS Estos nucleótidos son importantes en la regulación de diversas funciones celulares

87 UNIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS LA UNIÓN SE DENOMINA ENLACE FOSFODIÉSTER

88 UNIÓN DE UN NUCLEÓTIDO LA UNIÓN DE NUEVOS NUCLEÓTIDOS SE HACE EN EL EXTREMO 3 OH

89 ESTRUCTURA PRIMARIA

90 ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN ES LA SECUENCIA DE LOS NUCLEÓTIDOS O DE LAS BASES NITROGENADAS ES LA INFORMACIÓN GENÉTICA

91 Secuencia de ADN de un gen que codifica una enzima

92 Secuenciación automática del ADN

93 Secuenciación automática del ADN

94 Secuenciación automática del ADN

95 EL FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

96 ADN DE UN VIRUS (A), UNA BACTERIA (B) Y UN CROMOSOMA HUMANO (C) A B C

97 PESO MOLECULAR DEL ADN DE ALGUNOS ORGANISMOS Organismo Peso molecular Pares nucleótidos Escherichia coli 2 x 10 9 Da 3 x 10 6 Haemophilus influenzae 8 x 10 8 Da 12 x 10 5 Mycoplasma (PPLO) 4 x 10 8 Da 6 x 10 5 Bacteriófago T2 1.3 x 10 8 Da 2 x 10 5 Virus de polioma 3 x 10 6 Da 4.6 x 10 3 Mitocondria de ratón 9.5 x 10 6 Da 14 x 10 3 Cromosoma de Drosophila melanogaster 43 x 10 9 Da 65 x 10 6

98 CANTIDAD DE ADN EN DIVERSOS ORGANISMOS (pares de nucleótidos)

99 EL MODELO DE LA DOBLE HÉLICE DE WATSON Y CRICK

100 PROPORCIONES MOLARES DE LAS BASES NITROGENADAS ERWIN CHARGAFF ESTABLECIÓ LA PROPORCIONALIDAD MOLAR DE LAS BASES NITROGENADAS EN EL ADN: A = T G = C ESTO SENTÓ LAS BASES BIOQUÍMICAS DE LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN

101 PROPORCIONES MOLARES DE LAS BASES NITROGENADAS EN EL ADN DE DIVERSOS ORGANISMOS ORGANISMO A G C T mc Timo de vaca Medula osea de rata Testiculos de arenque Equinodermo Embrion de trigo Levadura Escherichia coli Mycobacterium tuberculosis Bacteriofago ØX174* * ADN DE UNA SOLA CADENA mc = citosina metilada

102 PATRÓN DE DIFRACCIÓN DE RAYOS X DEL ADN Rosalind Franklin (25 July April 1958) Maurice Wilkins y Rosalind Franklin hicieron los estudios de difracción de rayos X de preparaciones cristalizadas de ADN

103 AUTORES DEL MODELO DE LA DOBLE HÉLICE DEL ADN: James WATSON Y Francis CRICK EN 1953

104 GANADORES DE PREMIOS NOBEL EN 1962

105 2 nm MODELO DE LA DOBLE HÉLICE DEL ADN

106 LA DOBLE HÉLICE DEL ADN ES COMPLEMENTARIA Y ANTIPARALELA

107 Dimensiones 2 nm

108 APAREAMIENTO DE LAS BASES NITROGENADAS

109 LOS ENLACES DE HIDRÓGENO MANTIENEN LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN

110 MODELOS ESTRUCTURALES DEL ADN

111 DESNATURALIZACIÓN Y RENATURALIZACIÓN Esto permite la comparación de moléculas de ADN provenientes de diferentes especies

112 DESNATURALIZACIÓN DEL ADN DE DROSÓFILA Las flechas señalan sectores de la secuencia más susceptibles a la desnaturalización ( ricos en AT)

113 LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN ES LA BASE DE LOS PROCESOS DE REPLICACIÓN (REPRODUCCIÓN) Y CONSERVACIÓN (HERENCIA) DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

114 LA REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA GARANTIZA LA FIDELIDAD DE LA SÍNTESIS DEL ADN LAS SECUENCIAS DE LAS MOLÉCULAS HIJAS SON IDÉNTICAS ENTRE SÍ Y CON LA DE LA MOLÉCULA PARENTAL

115 LA COMPLEMENTARIDAD DE LAS BASES NITROGENADAS ES LA BASE DE LA FIDELIDAD DE LA SÍNTESIS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

116 LA SÍNTESIS DEL ARN A PARTIR DEL ADN TAMBIÉN SE REALIZA COMPLEMENTARIAMENTE

117 FRACCIONAMIENTO DE LOS ARN CELULARES

118 CLASES DE RNA CELULARES EN E. coli TIPO COEFICIENTE DE SEDIMENTACIÓN PESO MOLECULAR NÚMERO DE NUCLEÓTIDOS PORCENTAJE Mensajero ARNm 6S 25S Transferencia ARNt 4S Ribosomal 5S ~100 ARNr 16S ~ S ~3100

119 Estructura primaria del ARN

120 EL RNA MENSAJERO ES UN INTERMEDIARIO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA RNA mensajero

121 PROPORCIONES MOLARES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS DE E. coli

122 EL ARN PUEDE TENER ESTRUCTURA SECUNDARIA PARCIAL En el ARN monocatenario se pueden formar sectores de hélice doble por el apareamiento de bases nitrogenadas complementarias: A con U y G con C.

123 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ARN DE TRANSFERENCIA

124 MODELOS ESTRUCTURALES DEL ARNt