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INTRODUCCIÓN
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La bioinformática se ha convertido en una ciencia que está entrando en auge e Latinoamérica debido a que la tecnología ha tenido un gran desarrollo y h permitido unir la informática con otras ciencias como la biología y la genética.
La secuenciación de genomas lleva la necesidad de obtener conclusiones de lectura de esos millones de pares de bases, saber qué codifican, cómo s relacionan y regulan la expresión de los distintos productos génicos, además d encontrar la función de proteínas desconocidas y de generar modelos qu permitan estudiar mutaciones puntuales. La rapidez y eficacia de esa conclusiones se ha generado gracias al desarrollo de la Bioinformática.
Este libro tiene por objetivo entregar una descripción básica de la recopilación d información acerca de las temáticas tratadas en clase de Bioinformática, relación con la Informática Médica, sus principales herramientas, bases de datos funciones en la Medicina Molecular y Biotecnología.
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INTRODUCCIÓN
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La bioinformática se ha convertido en una ciencia que está entrando en auge e Latinoamérica debido a que la tecnología ha tenido un gran desarrollo y h permitido unir la informática con otras ciencias como la biología y la genética.
La secuenciación de genomas lleva la necesidad de obtener conclusiones de lectura de esos millones de pares de bases, saber qué codifican, cómo s relacionan y regulan la expresión de los distintos productos génicos, además d encontrar la función de proteínas desconocidas y de generar modelos qu permitan estudiar mutaciones puntuales. La rapidez y eficacia de esa conclusiones se ha generado gracias al desarrollo de la Bioinformática.
Este libro tiene por objetivo entregar una descripción básica de la recopilación d información acerca de las temáticas tratadas en clase de Bioinformática, relación con la Informática Médica, sus principales herramientas, bases de datos funciones en la Medicina Molecular y Biotecnología.
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TABLA DE CONTENIDO
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INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................
CAPITULO I INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN A LA BIOINFORMATICA BIOINFORMATICA ................................................. .................................................
1. Qué es la Bioinformática ............................................................................................
2. Bases de Química ...................................................................................................... ......................................................................................................
2. Bases de Biología ......................................................................................................
3. Bases de Genética ................................................................................................... 1
3.1 Genética ............................................................................................................. ............................................................................................................. 1
3.2 Dogma Central de la Biología Molecular ............................................................. 1
3.3 Ácido Desoxirribunocleico Desoxirribunocleico (ADN) ........................................................................ ........................................................................ 1
3.4 Traducción Traducción y Transcripción Transcripción Genética .................................................................. 1
3.5 Código Genético ................................................................................................. 1
3.6 Proteínas ............................................................................................................ ............................................................................................................ 1
4. NCBI Entrez.......................................................................................................... 2
CAPITULO II SECUENCIAS DE ADN ............................................................................. 2
1. Formato FASTA ....................................................................................................... 2
2. Alineamiento Alineamiento de Secuencias Secuencias .................................................................................... 2 Sign up to vote on this title
3. BLAST...................................................................................................................... 2 Useful Not useful 3.1 ETAPAS ............................................................................................................. 2
3.2 FAMILIA BLAST ................................................................................................. 2
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2.1 Marco Abierto de Lectura.................................................................................... 3
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2.2 ORF Finder (Open Reading Frame Finder) - NCBI ............................................. 3
3. Modelos Estocásticos............................................................................................... 3
3.1 Modelo Oculto de Markov ................................................................................... 3
4. GENSCAN ............................................................................................................... 4
CAPITULO IV ALINEAMIENTO DE SECUENCIAS Y PROTEÍNAS ............................... 4 1. Alineamiento de Secuencias ...................................................................................
1.1 Alineamiento múltiple de Secuencias .................................................................. 4
1.2 Árbol Filogenético ............................................................................................... 4
2. ClustalWJalview ....................................................................................................... 5
2.1 Clustal................................................................................................................. 5
2.2 Jalview................................................................................................................ 5
3. Proteínas y Proteómica ............................................................................................ 5
You're Reading a Preview 3.1 Proteínas ............................................................................................................ 5
Unlock full access with a free trial. 3.2 Proteóma ............................................................................................................ 5
3.3 Proteómica.......................................................................................................... 5 Download With Free Trial
4. Análisis Comparativo de Proteínas ....................................................................... 5
5. PROSITE, PRINTS, Pfam, InterPro.......................................................................... 6
5.1 PROSITE ............................................................................................................ 6
5.2 PRINTS .............................................................................................................. 6 Sign up to vote on this title
5.3 Pfam ................................................................................................................... 6 Useful Not useful 5.4 InterPro............................................................................................................... 7
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2.5 Modelo declarativo. ............................................................................................. 7
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3. Descomposición y Normalización ............................................................................. 8
3.1 Normalización ..................................................................................................... 8
4. Biología de Visualización de Datos........................................................................... 8
5. Base de Datos Biólogicas......................................................................................... 8
CAPÍTULO VIESTRUCTURAS BIOLÓGICAS ................................................................ 8
1. Estructura ADN ........................................................................................................ 8
1.1 Estructura Primaria: ............................................................................................ 8
1.2 Estructura Secundaria: ....................................................................................... 8 1.3 Estructura Terciaria:............................................................................................
2. Estructura ARN ........................................................................................................ 8
2.1 Estructura Primaria del ARN ............................................................................... 8
2.2 Estructura Secundaria del ARN .......................................................................... 8
You're Reading a Preview 2.3 Estructura Terciaria del ARN .............................................................................. 8
Unlock full access with a free trial. 3. Estructura de Proteínas ............................................................................................ 8
4. Protein Data Bank .................................................................................................... 9 Download With Free Trial
Crecimiento .............................................................................................................. 9
5. Folding de Proteínas ................................................................................................ 9
5.1 Proceso De Folding ............................................................................................ 9
6. Alineamiento de Estructuras ..................................................................................... 9 Sign up to vote on this title
Useful Not useful CONCLUSIONES ..........................................................................................................
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CAPITULO I INTRODUCCIÓN A LA BIOINFORMATICA
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1. Qué es la Bioinformática La Bioinformática es el uso de técnicas computacionales, matemáticas estadísticas para el análisis, interpretación y generación de datos biológicos.
La bioinformática es una ciencia muy joven, si miramos a través del tiemp algunos descubrimientos fueron de la siguiente manera: |->1958 Primera secuencia de proteína |->1975 Primera secuencia de ADN |->1986 Desarrollo PCR (Polímeros) |-> Inicio de la era Genómica. La bioinformática estudia la Minería de Datos de: |->ADN (Ácido Desoxirribonucleico) |->Proteínas |-> Genómicas You're Reading a Preview -> Mutación /Polimorfismo
Figura 1. El alineamiento de secuencias biológicas es una de las herramientas básicas de la bioinformática.
Unlock full access with a free trial.
En la bioinformática lo que se hace es: Download With Free Trial
1. Almacenar datos de genes a través de minería de datos. 2. Observar que hacen los genes
Por ejemplo en la siguiente figura podemos ver lo que se puede lograr con bioinformática haciendo visible lo que es regular o irregular en el cuerpo del s Sign up to vote on this title humano u especie.
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Se pude concluir que la bioinformática lo que busca es llegar a la medicina ayudar en la obtención de curas para enfermedades como el cáncer, l
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Biotecnología Aplicada
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La bioinformática en la biodiversidad permite llevar un control y descubrir má variedad de animales, plantas, flores, etc.
2. Bases de Química
Química: Estudio de la materia. La materia es hecha de átomos.
-Modelo atómico: Es la representación estructur de un átomo, que trata de explicar s comportamiento y sus propiedades.
-Modelo atómico de Rutherford, mostraba que átomo estaba compuesto por un núcleo de carg positiva (protón) y alrededor carga negati (electrones).
-El número atómico es la cantidad de protones qu posee el átomo. You're Reading a Preview
Figura 2. Modelos Atómicos.
Unlock full access with a free trial.
Download With Free Trial
-El átomo: Es la unidad más pequeña de un elemento químico, que mantiene sus propiedades y no es posible dividir por procesos químicos.
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-Un átomo cuando pierde un protón se llama ión . |->Ión Positivo: Cuando se pierde un electrón. |->Ión Negativo: Cuando se ganan electrones.
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-Enlace Químico: Fuerza de atracción por fuerza electromagnética. Ahí intercambian electrones.
-Bioquímica: Química relacionada con los seres vivos. Los seres vivos tiene cuatro átomos: 1. Hidrógeno 2. Carbono 3. Nitrógeno 4. Oxígeno
-Compuesto Orgánico: Todas las moléculas que contienen carbono. Podemo encontrar cuatro (4) clases de compuesto orgánico que son:
1. Carbohidratos o Glúcidos: Son los que dan energía a nuestro cuerpo. 2. Lípidos: Grasas, no son solubles en el agua. Sirven para reserva de energía. 3. Proteínas: Determinan nuestras características (piel, ojos, cabello, etc 4. Ácidos nucleicos: ADN, ARN, ATP. Son formados por los nucleótidos la timin guanina, adenina y citosina. You're Reading a Preview
2. Bases de Biología
Unlock full access with a free trial.
Download With Free Trial Biología: Ciencia que estudia los seres vivos.
|->Ser vivo: Es todo lo que es capaz de reproducirse. La biología tiene las siguientes características:
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1. Universalidad: Las reacciones químicas básicas son las mismas en todos los seres vivos.
Not useful Figura 4.Esquema de la relación entre bioquímica,
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|->Biología Celular: Estudio sobre las células. Es incluye su anatomía, su fisiología, las interaccione de ésta con el medio, su ciclo vital, y su división muerte. |->Biología Molecular: Estudio de las moléculas. L biología molecular concierne principalmente entendimiento de las interacciones de los diferente sistemas de la célula, lo que incluye muchísima relaciones, entre ellas las del ADN con el ARN, síntesis de proteínas, el metabolismo, y el cóm todas esas interacciones son reguladas pa conseguir un correcto funcionamiento de la célu
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Célula:Unidad Encontramos
funcional de todo ser viv dos categorías de célula
|->Procariotas: No tienen núcleo. |->Eucariotas: Tienen núcleo.
Figura 5.Esta sencilla representación muestra parecidos y diferencias generales entre las células eucariotas y procariotas.
You're a Preview Entre Reading las células eucariotas
encontramos la vege y animal, estas poseen diferencias que las podemo Unlock full access with a free trial. observar en la Figura 3 donde ilustra las estructur que son comunes en las células animales Download With Free Trial vegetales, así como las estructuras que les so únicas. Las estructuras que son comunes a plantas y animales, están en medio d la imagen. Las estructuras propias de las plantas, a la izquierda y las animales a derecha. Sign up to vote on this title
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Las células hacen parte de dos clases de organismos: Pluricelulares y Mon celulares por ejemplo la célula animal es pluricelular y las bacterias mon celulares. La célula tienen las siguientes funciones: |->Nutrición. |->Crecimiento. |->Multiplicación. |->Diferenciación. |->Señalización. |->Evolución.
3. Bases de Genética 3.1 Genética La genética estudia características.
los
genes
que
determinan
nuestras
You're Reading a Preview
Hay cuatro (4) tipos de genética:
Unlock full access with a free trial.
1. Genética Clásica: trata de cromosomas y genes.
Download With Free Trial
|->Cromosomas: Es como el ADN se empaqueta. |->Genes: Secuencia larga (3Gb) en el genoma humano cada gen codifica las proteínas que dan nuestras características físicas. Los genes están dentro de los cromosomas.
Figura 7. molécula de En nuestro cuerpo hay 33.000 características. Sign up to vote on this title las dos cade Useful Not useful componen 2. Genética Cuantitativa: Estudia el impacto de los fenotipos. nucleótidos secuencia
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3.2 Dogma Central de la Biología Molecular
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El Dogma Central de la Bilogía nos habla de cómo se pasa de genotipo fenotipo. El paso de genotipo a fenotipo se llama expresión genética lo podemo ver en la Figura 7 Transcripción Traducción |Genotipo|----------> |ADN|-------------------->|ARN|--------------->|Proteínas| |_________________________________ | \/ Expresión Técnica |Fenotipo| Figura 8. Dogma Central (Paso de Genotipo a Fenotipo)
-Genotipo: Conjunto de toda nuestra información genética (Nuestro Disco Duro). -Fenotipo: Conjunto de características Físicas.
|-La replicación consiste en la copia del ADN de una célula, antes de la divisió a Preview celular, para que la célula hija You're tenga Reading el mismo ADN que la madre. |-La transcripción consiste enUnlock convertir la información contenida en el ADN en u full access with a free trial. formato “legible” para la maquinaria celular de síntesis de proteínas, el ARN. |-La traducción es el mecanismo por el que el mensaje que lleva el ARN se utiliz Download With Free Trial para sintetizar proteínas.
Con estos tres mecanismos conseguimos extraer de la información genétic (ADN), los materiales (proteínas) necesarios tanto funcional com estructuralmente para que una célula funcione. Sign up to vote on this title
La copia de trabajo es sobre un gen (de un archivo a la vez). El sistema e Useful Not useful universal.
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- Nucleótido: Compuesto (Azúcar, bas fosfato).
* Azúcar: cumple la función de estructur es como la columna vertebral (siemp igual). Figura 9.El ADN es una doble hélice de 2 cadenas de núcleo nucleótidos y cada uno contiene: 1. Grupo fosfato 2. Pentosa (azúcar de 5 carbonos) 3. Bases nitrogenadas ya sean Adenina, Guanina, Citosina y Timina(*hay 4 tipos de nucleótidos ya que hay 4 tipos de bases nitrogenadas, estas diferencian a cada uno de los nucleótidos)
* Fosfato: Cumple la función de enla (se mantiene siempre igual).
* Base: Da estabilidad a la molécula. Es cambia encontramos cuatro tipos d bases: |- Adenina |- Citosina
|- Timina |- Guanina
Nuestro cuerpo trabaja en código (ATCG) base 4: 0 1 2 3
4 Símbolos You're Reading A Sirve para 00 a Preview T codificar en 01 Unlock full access with a free trial. C dos bits 10 G 11 Download With Free Trial
Nuestro ADN codifica nuestra información en cuatro (4) bits. El ADN codifica información en ATCG. Genoma Humano: Se realizó en el 2001. Es una secuencia de caracteres. Sign up to vote on this title
Encontramos que el ADN cuando codifica tiene un Not regla básica es ahíUseful donde se useful habla de Bas Complementarias estos son:
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*Estructura Secundaria: Doble hélice, estructura tridimensional.
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*Estructura Terciaria: Se compacta, como madeja y forma nucleosomas cromosomas. Esto se compacta por protección. El ser humano posee 46 cromosomas.
3.4 Traducción y Transcripción Genética Transcripción es el proceso de fabricación ARN usando el ADN como molde.
Traducción es la construcción de una secuencia de aminoácidos (poli péptido) co la información proporcionada por la molécula de ARN.
El esquema de este "dogma" ha sido encontrada repetidamente y se conside una regla general (salvo en los retrovirus). El Ácido Ribonucleico mensajero (ARNm) es el molde para la construcción de proteína.
El Ácido Ribonucleico ribosómico (ARNr) ase encuentra en el sitio donde s You're Reading Preview construye la proteína: el ribosoma. Unlock full access with a free trial.
El Ácido Ribonucleico de transferencia (ARNt) es el transportador que coloca Download With Free Trial aminoácido apropiado en el sitio correspondiente.
El ARN tiene el azúcar ribosa en vez de desoxirribosa. La base uracilo (U reemplaza a la timina (T) en el ARN. El ARN tiene una sola hebra, si bien el ARN puede formar una estructura de forma de trébol debido a la complementariedad d sus pares de bases. Sign up to vote on this title
Not useful Useful TRANSCRIPCION: HACIENDO UNA COPIA DEL ARNmDE LA SECUENCI DEL ADN
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Figura 11. Transcripción Genética
El ARN está en el núcleo y se hace la transcripción dentro del núcleo, luego ARNm sale al citoplasma. Encontramos cinco (5) pasos en el proceso de transcripción estos son: You're Reading a Preview
1. Pre iniciación: Llega nuestro ARN polimerasa busca el código dond full access with ase freellama trial. empieza el archivo deUnlock inicio el cual promotor o secuencia d iniciación. Ahí empieza un gen. 2. Iniciación: Aleja dos hélices rompiendo losTrial enlaces solo donde ve el archi Download With Free promotor. 3. Disgregación promotor: Se destruye secuencia de iniciación. 4. Elongación: Empieza a hacer la copia. Empieza a hacer los enlaces (mold molde-original). En el ARN en vez de T hay U. Hace una copia sencil (Hebra sencilla). to vote on this title encuentra 5. Terminación: Secuencia terminadora, paraSign deupcopiar porque código terminador. Se hace un gen a la vez. El ARNseNotvuelve useful compacto Useful vuelve a empezar.
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El código genético fue "roto" por Marshall Nirenberg y Heinrich Matthaei (del NIH 10 años después que Watson y Crick "rompieran" el misterio de la estructura d ADN.
Nirenberg descubrió que ARNm, independientemente organismo de donde provien puede iniciar la síntesis protei cuando se lo mezcla con contenido del homogéneo Escherichiacoli.
Adicionando poli-U (un ARN sintético) a cada uno de 20 tubo de ensayo (cada uno de l cuales tenía un aminoácido diferent Figura 12.Código 12.Código genético Nirenberg y Matthaei determinaron qu el codón UUU, el único posible en poli-U, codificaba para el aminoácido fenilalanina.
Asimismo un ARNm artificial compuesto por bases A y C alternando codific alternativamente para histidina y treonina. Gradualmente se fue confeccionand una lista completa del código genético.
El código genético consiste en 61 codones para aminoácidos y 3 codones d terminación, que detienen el proceso de traducción. El código genético es por tanto redundante, en el sentido que tiene varios codones para un mism aminoácido. Por ejemplo, la glicina es codificada por los codones GGU, GGC GGA, y GGG. Si un codón muta por ejemplo de GGU a CGC, se especifica mismo aminoácido. Sign up to vote on this title
3.5.1 Características
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Biotecnología Aplicada
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dominio Bacteria a través de un proceso de endosimbiosis. El genoma nuclear d los eucariotas sólo suele diferenciarse del código estándar en los codones d iniciación y terminación.
Especificidad y continuidad
Ningún codón codifica más de un aminoácido, ya que, de no ser así, conllevar problemas considerables para la síntesis de proteínas específicas para cada ge Tampoco presenta solapamiento: los tripletes se hallan dispuesto de manera line y continua, de manera que entre ellos no existan comas ni espacios y s compartir ninguna base nitrogenada. Su lectura se hace en un solo sentido (5 3’), desde el codón de iniciación hasta el codón de parada. Sin embargo, en u mismo ARNm pueden existir varios codones de inicio, lo que conduce a la síntes de varios poli péptidos diferentes a partir del mismo transcrito.
Degeneración
El código genético tiene redundancia pero no ambigüedad (ver tablas d codones). Por ejemplo, aunque los codones GAA y GAG especifican los dos ácido glutámico (redundancia), ninguno específica otro aminoácido (n ambigüedad). Los codones que codifican un aminoácido pueden diferir en algun de sus tres posiciones, por ejemplo, el ácido glutámico se específica por GAA GAG (difieren en la tercera posición), el aminoácido leucina se específica por lo codones UUA, UUG, CUU, CUC, CUA y CUG (difieren en la primera o en tercera posición), mientras que en el caso de la serina, se específica por UC UCG, UCC, UCU, AGU, AGC (difieren en la primera, segunda o tercera posición)
De una posición de un condón se dice que es cuatro veces degenerada si co cualquier nucleótido en esta posición se específica el mismo aminoácido. P ejemplo, la tercera posición de los codones de la glicina (GGA, GGG, GGC, GGU es cuatro veces degenerada, porque todas las Sign sustituciones de nucleótidos e up to vote on this title este lugar son sinónimas; es decir, no varían el aminoácido. Sólo la terce Useful Not useful posición de algunos codones puede ser cuatroveces degenerada. Se dice qu una posición de un codón es dos veces degenerada si sólo dos de las cuat posibles sustituciones de nucleótidos especifican el mismo aminoácido. P
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Tabla del código genético estándar
El código genético estándar se refleja en las siguientes tablas. La tabla 1 muestr qué aminoácido específica cada uno de los 64 codones. La tabla 2 muestra qu codones especifican cada uno de los 20 aminoácidos que intervienen en traducción. Estas tablas se llaman tablas de avance y retroceso respectivament Por ejemplo, el codón AAU es el aminoácido asparagina, y UGU y UG representan cisteína (en la denominación estándar por 3 letras, Asn y Cy respectivamente).
La tabla muestra los 64 codones con sus correspondientes aminoácidos. El ARN se da en sentido 5 ’– 3’.
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Figura 13. Tabla del código genético estándar
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Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son la biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para crecimiento del organismo. Realizan una enorme cantidad de funciones diferente entre las que destacan: * Estructural. Ésta es la función más importante de una proteína * Inmunológica (anticuerpos), * Enzimática (sacarosa y pepsina), * Contráctil (actina y miosina). * Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH, * Transducción de señales (rodopsina) * Protectora o defensiva (trombina y fibrinógeno) Las proteínas están formadas por aminoácidos.
Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente p su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis n ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qu proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.
You're Readingde a Preview Las proteínas se sintetizan dependiendo cómo se encuentren regulados lo genes que las codifican. PorUnlock lo full tanto, son susceptibles a señales o factore access with a free trial. externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstanc determinada es denominado proteoma. Download With Free Trial
3.6.1 Clasificación y Estructura Estructura
to vote on this titleestructurale La organización de una proteína viene definida Sign porupcuatro niveles Not useful terciaria Useful estructura denominados: estructura primaria, estructura secundaria, estructura cuaternaria. Cada una de estas estructuras informa de la disposición d la anterior en el espacio.
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Existen dos tipos de estructura secundaria:
la a(alfa)-hélice la conformación beta
Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógen entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que sigue.
En esta disposición los AAS. no forman una hélice sino una cadena e forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada.Presenta esta estructura secundaria la queratina de la seda o fibroína.
Estructura Terciaria: La estructura terciaria informa sobre la disposición la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí mism originando una conformación globular.
En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria por tanto la terciaria. You're Reading a Preview
Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funcione Unlock full access with a free trial. de transporte, enzimáticas, hormonales, etc.
Free gracias Trial Esta conformación globular seDownload mantieneWith estable a la existencia de enlace entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces:
El puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tiene azufre. Los puentes de hidrógeno Los puentes eléctricos Sign up to vote on this title Las interacciones hifrófobas. Useful Not useful
Estructura Cuaternaria: Esta estructura informa de la unión, mediante enlace
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Glicina, alamina, valina, leucina, isoleucina, fenil, alanina, triptófano, serin treonina, tirosina, prolina, hidroxiprolina, metionina, cisteína, cistina, lisin arginina, histidina, ácido aspártico y ácido glutámico. Según su composición Pueden clasificarse en proteínas "simples" y proteínas "conjugadas".
Las "simples" o "Holo proteínas" son aquellas que al hidrolizarse produce únicamente aminoácidos, mientras que las "conjugadas" o "Heteroproteínas" so proteínas que al hidrolizarse producen también, además de los aminoácidos, otro componentes orgánicos o inorgánicos. La porción no proteica de una proteín conjugada se denomina grupos prostético". Las proteínas conjugadas subclasifican de acuerdo con la naturaleza de sus grupos prostéticos.
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4. NCBI Entrez
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Entrez es un portal y un buscador que permite acceder a la base de datos d National Center forBiotechnologyInformation (NCBI). NCBI es una parte de National Library of Medicine (NLM), así como un departamento d NationalInstitutes of Health (NIH) del Gobierno de los Estados Unidos.
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.Useful Figura 16.Portal Entrez
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Aquí toda la información biológica es de dominio público. No se puede patentar información genética.
Podemos reducir la búsqueda con ayuda de operadores Booleanos aquí se usa en mayúscula AND, OR, NOT. Podemos seguir reduciendo la búsqueda co Limits->limits to (Lo que se hace es poner rangos de búsqueda).
Encontramos de la misma manera en los resultados la opción de poder el forma FASTA o ver las estructurastridimensionales. Es por ejemplo entramos la siguien expresión en el buscador en la opción Protein ->(AIDS) AND NATURE [JOURNA obtendríamos los resultados de todas las proteínas relacionadas con el SID publicadas en la revista NATURE.
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CAPITULO II SECUENCIAS DE ADN
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1. Formato FASTA
El formato FASTA es el formato más común de secuencia de ADN, ARN Proteínas. Es un formato de solo texto(se puede escribir oleer en un bloc d notas). Hay unas líneas de descripción y unas líneas donde esta nuest secuencia. La secuencia máxima de las líneas del formato FASTA es de 8 caracteres de longitud, es decir que cuando llegamos a 80 se empieza una nuev línea.
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Figura 1. Formato FASTA, NBCI.
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Useful Not useful Sí la secuencia es de nucleótidos el formato permite los siguientes símbolos:
Símbolo Significado
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Sí la secuencia es de aminoácidos el formato permite los siguientes símbolos:
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Símbolo A B C D E F G H I K L N -
Significado Símbolo Significado Alanina P Prolina Asparagina Q Glutamina Cisteina R Arginina Ácido S Serina Aspártico Ácido T Treonina Glutámico Fenilalanina U Selenocysteina Glicina V Valina Histidina W Triptófano Isoleucina Y Tirosina Lisina Z Ácido Glutámico Leucina M Metionina Asparagina * Fin de la traducción gap de longitud indeterminada
2. Alineamiento de Secuencias You're Reading a Preview
Unlock full access with a free trial. Alinear: Comparar dos (2) secuencias. Resaltar sus similitudes y diferencia Cuando se analizan secuencias es común utilizar los términos similitud Download With Free Trial homología de forma indiscriminada, pero estos dos términos hacen referencia conceptos distintos.
|-SIMILITUD: Es el resultado del análisis (observación cuantitativa) de la estructu primaria de dos o más secuencias; la secuencias pueden ser ácidos nucleicos proteínas. Puesto que la similitud es obtenida de observar las secuencias n Sign up to vote on this title puede ser tomada como un indicador para establecer la relación biológic Useful Not useful (descendencia) entre las secuencias, ya que el grado de similitud puede deberse cambios aleatorios acumulados en las secuencias a través del tiempo.
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Figura 1.Un alineamiento de secuencias, generada por ClustalW entre dos proteínas dedos de zin identificadas por el número de acceso GenBank (Clave).
Sí tengo dos (2) secuencias y quiero saber cuánto se parecen lo hago a través d Score el cual es el puntaje de nuestro alineamiento. Sí este score es más alto e decir que hay más similitud y nuestra secuencia es más complet Este puntaje se da de acuerdo a la situación sí se encuentran parejas qu coinciden se le da un puntaje positivo, pero si no se le dará un puntaje negativ Hay dos tipos de alineamiento: |-Pareado: (==2) |-Múltiple: (>2) Es más complicado.
Para estos tipos de alineamiento dos (2) tipos de algoritmos, pe You'reencontramos Reading a Preview antes debemos explicar algunas características que pueden tener como son: Unlock full access with a free trial.
|-Determinístico: Es un algoritmo dada la entrada (input) siempre tenemos un misma salida. Download With Free Trial |-Heurístico: No es segura la misma salida. |-Aleatorio: Siempre da una salida distinta. Los algoritmos para el alineamiento son Globales y Locales:
to vote on this * Globales: Toman la secuencia 1 y la secuenciaSign 2 up completas lastitle coloca en un Useful y ocupa matriz y empieza a comparar. Este algoritmo eslento mucha memori Not useful sus ventajas es que es fácil de programar y es determinístico.
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A = GAATTCAGTTA B = GGATCGA Parámetros: Coincidencias = 1 No coincidencias = 0 Huecos = 0 Inicialización:(Tabla 1)
1 2 3 4 5 6 7 G G A T C G A 0 0 0 0 0 0 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
G A A T T C A G T T A
0 0 0 0 0 0 0 0 You're Reading a Preview 0 Unlock 0 full access with a free trial. 0 Download With Free Trial 0 Tabla 1. Inicialización.
Llenado de la Matriz: (Tabla 2)
1
G
0 0
1 2 3 4 5 6 7 to vote on this title G G A T Sign C upG A Useful Not useful 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
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Recuperación de la solución: (Tabla 3)
1 2 3 4 5 6 7 G G A T C G A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 G 0 1 1 1 1 1 1 1 2 A 0 1 1 2 2 2 2 2 3 A 0 1 1 2 2 2 2 3 4 T 0 1 1 2 3 3 3 3 5 T 0 1 1 2 3 3 3 3 6 C 0 1 1 2 3 4 4 4 7 A 0 1 1 2 3 4 4 5 8 G 0 1 2 2 3 4 5 5 9 T 0 1 2 2 3 4 5 5 10 T 0 1 2 2 3 4 5 5 11 A 0 1 2 3 3 4 5 6 Tabla 3. Recuperación de la solución.
You're Reading a Preview Alineamiento: [x=11,y=7], [x=10,y=6], [x=9,y=6], [x=8,y=6], [x=7,y=5], [x=6,y=5], [x=5,y=4 full access with a free trial. [x=4,y=4], [x=3,y=3], [x=2,y=3],Unlock [x=1,y=2], [x=1,y=1], [x=0,y=0] G¬AATTCAGTTA Download With Free Trial GGA¬T¬C¬G¬¬A
3. BLAST
El algoritmo y el programa de computadora que lo implementa fuero desarrollados por: Stephen Altschul, Warren Gish, David Lipman en el Cent Sign up to vote on this title Nacional de Información Biotecnológica (NCBI, por sus siglas en inglés), Web Not useful Millar en la Universidad estatal de Pennsylvania,y Useful Gene Myers en la Universida de Arizona. También es basado en el algoritmo Smith-Waterman y es loca bastante rápido pero no garantiza el mejor resultado solo el mejor alineamiento. E
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Figura 1.BLAST.
3.1 ETAPAS
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busca coincidencias exactas de una pequeñ 1. Asemilladlo (Seeding): BLAST Unlock full access with a free trial. longitud fija W entre la secuencia de consulta y las secuencias de la base d datos. Por ejemplo, dadas las secuencias AGTTAC y ACTTAG y el largo d Download With Free Trial palabra W = 3, BLAST podría identificar la subcadena coincidente TTA que e común en ambas secuencias. Por defecto, W = 11 para "semillas" nucleicas.
2. Extensión: BLAST trata de extender la coincidencia en ambas direccione comenzando por la semilla. El proceso de alineamiento sin huecos, extiende coincidencia de la semilla inicial de longitud W enSign cada up todirección vote on thisen titleun intento d estimular el puntaje de alineación. Inserciones y eliminaciones no so Useful Not useful consideradas durante esta etapa. Para nuestro ejemplo, el alineamiento s huecos entre las secuencias AGTTAC y ACTTAG centrado alrededor de la palab en común TTA podría ser: Si es encontrado un alineamiento sin huecos de al
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3.2 FAMILIA BLAST
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Figura 2.Familia BLAST.
Download With Free Trial
*BlastN: Busca una secuencia ADN/ARN en la base de datos de Nucleotid (ADN/ARN). *BlastP: Busca una proteína en una base de datos de proteínas. Sign upde to vote on this title proteínas. *BlastX: Busca nucleótidos (ADN) en la base de datos
Useful
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*TBlastN: Busca proteínas en el ADN. Traduce de la BD(Base de Datos) proteínas. La traducción va en un solo sentido.
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en organismos muy lejanos entre ellos, filogenéticamente hablando. Es disponible sólo para secuencias de aminoácidos.
PRECAUCIÓN: BLAST no garantiza que las secuencias que alinea sea homólogas y mucho menos que tengan la misma función, simplemente prove posibles candidatos. Se debe recordar que el programa es heurístico y por lo tan puede que no encuentre la solución óptima.
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CAPITULO III GENES
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1. Código Genético
El código genético viene a ser como un diccionario que establece una equivalenc entre las bases nitrogenadas del ARN y el leguaje de las proteínas, establecid por los aminoácidos. Después de muchos estudios (1955 Severo Ochoa Grumberg; 1961 M.Nirenberg y H. Mattaei) se comprobó que a cada aminoácido corresponden tres bases nitrogenadas o tripletes (61 tripletes codifica aminoácidos y tres tripletes carecen de sentido e indican terminación de mensaje U P R
U
I M
C
E R A
A
B A S E
G
UUU UUC UUA UUG CUU CUC CUA CUG AUU AUC AUA AUG GUU GUC GUA
Phe Phe Leu Leu Leu Leu Leu Leu Ile Ile Ile Met Val Val Val
GUG
al
SEGUNDA BASE C A G UCU Ser UAU Tyr UGU Cys UCC Ser UAC Tyr UGC Cys UCA Ser UAA FIN UGA FIN UCG Ser UAG FIN UGG Trp CCU Pro CUA His CGU Arg CCC Pro CAC His CGC Arg CCA Pro CAAa Preview Gln CGA Arg You're Reading CCG Pro CAG Gln CGG Arg Unlock full access with a free trial. ACU Thr AAU Asn AGU Ser ACC Thr AAC Asn AGC Ser Download ACA Thr With AAA Free LysTrial AGA Arg ACG Thr AAG Lys AGG Arg GCU Ala GAU Asp GGU Gly GCC Ala GAC Asp GGC Gy GCA Ala GAA Glu GGA Gly GCG
Ala
GAG
U C A G U C A G U C A G U C A
T E R C E R A B A
S Sign up to vote on this title Glu GGG Gly G Useful Not useful E
Tabla 1. El código genético nos indica que aminoácido corresponde a cada triplete o codón del
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tomados de dos en dos VR4,2 = 42 = 16. Por tanto, tendríamos solamente 1 dinucleótidos diferentes, cifra inferior al número de aminoácidos distintos qu existen (20). Si cada grupo de tres nucleótidos determina un aminoácid Teniendo en cuenta que existen cuatro nucleótidos diferentes (A, G, T y C), número de grupos de tres nucleótidos distintos que se pueden obtener so variaciones con repetición de cuatro elementos (los cuatro nucleótidos) tomado de tres en tres: VR4,3 = 43 = 64. Por consiguiente, existe un total de 64 triplete diferentes, cifra más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos distintos.
2. El Código Genético es Degenerado: Como hemos dicho anteriormente existe 64 tripletes distintos y 20 aminoácidos diferentes, de manera que un aminoácid puede venir codificado por más de un codón. Este tipo de código se denomin degenerado. Wittmann (1962) induciendo sustituciones de bases por diseminació con nitritos, realizó sustituciones de C por U y de A por G en el ARN del virus d mosaico del tabaco (TMV), demostrando que la serina y la isoleucina estaba determinadas por más de un triplete. Las moléculas encargadas de transportar lo aminoácidos hasta el ribosoma y de reconocer los codones del ARN mensaje durante el proceso de traducción son los ARN transferentes (ARN-t). Los ARN tienen una estructura en forma de hoja de trébol con varios sitios funcionales:
*Extremo 3': lugar de unión al aminoácido (contiene siempre la secuencia ACC a Preview *Lazo dihidrouracilo (DHU): You're lugar Reading de unión a la aminoacil ARN-t sintetasa enzimas encargadas de unir una aminoácido a su correspondiente ARN Unlock full access with a free trial. *Lazo de T ψ C: lugar de enlace al ribosoma.
*Lazo del anti codón: lugar de reconocimiento de los codones del mensajer Download With Free Trial
Normalmente el ARN-t adopta una estructura de hoja de trébol plegada en form de L o forma de boomerang.
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3. El Código Genético es No Solapado o Sin Superposiciones: Un nucleótid solamente forma parte de un triplete y, por consiguiente, no forma parte de vario tripletes, lo que indica que el código genético no presenta superposiciones. P tanto, el código es no solapado. Wittmann (1962) induciendo mutaciones co ácido nitroso en el ARN del virus del mosaico del tabaco (TMV) pudo demostr que las mutaciones habitualmente producían un cambio en un solo aminoácido. ácido nitroso produce diseminaciones que provocan sustituciones de bases, si código fuera solapado y un nucleótido formará parte de dos o tres tripletes, sustitución de un nucleótido daría lugar a dos o tres aminoácidos alterados en proteína de la cápside del TMV.
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Diferencias entre un código solapado y uno no solapado
Código solapado: restricciones en la secuencia de aminoácidos Sign up to vote on this title
4. La Lectura del Código Genético es "Sin Comas": Teniendo en cuenta que Useful Not useful lectura se hace de tres en tres bases, a partir de un punto de inicio la lectura s lleva a cabo sin interrupciones o espacios vacíos, es decir, la lectura es seguid
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5. El Código Genético es Universal: El desciframiento del código genético se h realizado fundamentalmente en la bacteria E. coli, por tanto, cabe preguntarse si código genético de esta bacteria es igual que el de otros organismos tan procarióticos como eucarióticos. Los experimentos realizados hasta la fech indican que el código genético nuclear es universal, de manera que u determinado triplete o codón lleva información para el mismo aminoácido e diferentes especies. Hoy día existen muchos experimentos que demuestran universalidad del código nuclear, algunos de estos experimentos son:
* Utilización de ARN mensajeros en diferentes sistemas acelulares. P ejemplo ARN mensajero y ribosomas de reticulocitos de conejo con AR transferentes de E. coli. En este sistema se sintetiza un poli péptido igual o mu semejante a la hemoglobina de conejo.
* Las técnicas de ingeniería genética que permiten introducir ADN de u organismo en otro de manera que el organismo receptor sintetiza las proteínas d organismo donante del ADN. Por ejemplo, la síntesis de proteínas humanas en bacteria E. coli.
1.2 Splicing
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full access el with a free trial. En el caso de los organismosUnlock Eucariotas ADN no se transcribe completamen sino solo por partes; Las secciones que no se transcriben se llaman Intrónes, lo With Trial cuales son regiones del ADNDownload que debe serFree eliminada del transcrito primario d ARN, y las secciones que se trascriben se llaman Exones, los cuales son region que codifican para una determinada proteína.
El resultado de la trascripción de los Exones es una cadena de ARNm (AR Mensajero) a la que se le puede realizar Transcripción Inversa, dando lugar a un Sign up to vote on this title cadena de cADN (ADN Complementario). Este cADN solo se puede hacer en Notfinalmente useful Useful Laboratorio o por un retrovirus, y se utiliza para leer el ADNque se va utilizar en el ADNm y posteriormente en la Proteína.
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Gráfico 1.Proceso Splicing.
2. Open Reading Frames (ORF) 2.1 Marco Abierto de LecturaYou're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Es una secuencia de información genética que contiene datos que pueden s utilizados para codificar aminoácidos; Los marcos de lectura se encuentran en Free Trial ADN y ARN. En el caso deDownload ADN, elWith ADN contiene conjuntos de nucleótido conocida como tripletes o codones. Cada codón puede ser transcrito por el AR en otro triplete.
El marco de lectura es la sección de ADN o ARN que contiene instrucciones pa hacer una proteína completa. En el ADN, hay seis marcos de lectura posibles, y Sign up to vote on this title que el inicio de un marco de lectura depende de donde uno empieza a leer, y Useful Not useful ADN es de doble cadena. Con el ARN, existentres posibles marcos de lectur Una sección de lectura comienza con un codón de inicio (AUG) y uno de parad (UAA, UAG o UGA). Un marco abierto de lectura puede contener un gen complet
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Si una secuencia se empieza a leer desde el 1er carácter, entonces el marco d lectura es +1; si se empieza desde la 2da, entonces el marco de lectura es +2; Y se comienza desde la 3era, entonces el marco de lectura es +3.
Para la secuencia complementaria, si se empieza a leer desde el 1er carácte entonces el marco de lectura es -1; si se empieza desde la 2da, entonces el marc de lectura es -2; Y si se comienza desde la 3era, entonces el marco de lectura es 3.
Gráfico 2. Marco de Lectura. You're Reading a Preview
Para complementar se puede concluir que el Marco abierto de lectura es un access with a free trial. porción de una molécula de Unlock ADN full que cuando se traduce a los aminoácidos, n contiene codones de terminación. El código genético lee secuencias de ADN e Download With Freeque, Trialen una molécula de ADN d grupos de tres pares de bases, esto significa doble hebra, hay 6 posibles sentidos en los que pueden abrirse marcos de lectu -tres en dirección hacia adelante y tres en reverso. Un marco abierto de lectu larga es probable que sea parte de un gen. up to vote on this title 2.2 ORF Finder (Open Reading Frame Finder) -Sign NCBI
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ORF Finder busca marcos abiertos de lectura (ORF) en la secuencia de ADN qu Ud. introduzca. El programa devuelve el rango de cada ORF, junto con
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Interfaz:
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Gráfico 3. Interfaz ORF Finder. You're Reading a Preview
Como usar este Buscador:
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1. Tomamos una secuencia en Formato FASTA que introduciremos en el cuad Download With Trial códigos genéticos. correspondiente y así encontrar su marco deFree lectura,
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2. Debemos colocar en el menú de geneticcodes la opción estándar
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] luego hacemos clic en el botón
y obtenem
la siguiente imagen:
Gráfico 5. Búsqueda con ORF Finder - Resultado You're Reading aencontrado Preview del formato FASTA insertado. Unlock full access with a free trial.
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(Secuencia de la Salmonella) en su bloque más grande que escogimos nos da resultado con BLAST y veremos en el siguiente gráfico el resultado.
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Gráfico 7. Búsqueda en BLAST
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3. Modelos Estocásticos
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* Estocástico: Utiliza probabilidad. un proceso estocástico es un concep
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A partir de un estudio del tipo Delphi, se obtienen como conclusiones probabilidades y las fechas estimadas de ocurrencia de los eventos d cuestionario. Sin embargo, no se consideran las interrelaciones entre los distinto desarrollos.
El modelo de Markov va a caracterizar el desarrollo secuencial tecnológic mediante dos parámetros probabilísticos: la secuencia de los desarrollos y tiempo entre desarrollos sucesivos. Estos dos parámetros se pueden represent con los conceptos transición de estados y tiempo de permanencia en el estado.
Se dice que un proceso es de Markov cuando verifica la propiedad de Markov: evolución del proceso depende del estado actual y del próximo, y no de anteriore o posteriores.
A partir de un Delphi clásico se pueden extraer los parámetros característicos modelo de Markov. Con estos parámetros se puede hacer un análisis de lo procesos de Markov por ordenador, estudiando el proceso secuencial en el tiemp y hallando la distribución de probabilidades en el tiempo de los desarrollos.
Como consecuencia se obtienen un conjunto de cadenas, denominadas cadena You're Reading a Preview de Markov, que indican posibles caminos para conseguir un desarrol tecnológico. Usando este tipoUnlock de full cadenas, se puede realizar una previsión d access with a free trial. futuro en la que se analiza la evolución de distintos desarrollos, teniendo e cuenta las interacciones entre desarrollos e introduciendo la variable tiempo. Download With Free Trial
OBJETIVO-> Determinar los parámetros desconocidos (ocultos) a partir d parámetros observables.
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* En el modelo de Markov normal los estados son visibles. (a son los único parámetros) * En el HMM el estado no es visible más sí las variables influidas por el estado. * Cada estado tiene una distribución de probabilidad sobre los posible símbolos de salida. * Se utiliza para analizar la composición de secuencias, para localizar gene prediciendo ORF y para producir predicciones de estructuras secundarias d proteínas. En los términos de un típico modelo oculto de Markov: Estados observables -> columnas individuales del alineamiento
You're Reading a Preview full de access with a freeEstados trial. Gráfico 2. ModeloUnlock Oculto Markov. Observables.
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Estados ocultos -> la supuesta secuencia ancestral desde la cual las secuencias del conjunto problema se presume han descendido. El éxi to de un HMM (HiddenMarkovModels) depende de tener un buen modelo priori”. Sign up to vote on this title
El HMM comienza con un alineamiento al azar -> -> mejo Useful un Not modelo useful construye las probabilidades en base a un entrenamiento iterativo -> se detiene cuando lo alineamientos no cambian.
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Gráfico 3. Algoritmos asociados a HMM (HiddenMarkovModels).
El modelo de Markov posee ventajas y desventajas entre las cuales podemo observar: Ventajas:
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Unlock full access with a free trial. * Usualmente un HHM arroja un MSA bueno. *Es un método fundamentado por la teoría de la probabilidad Download With Free Trial *No se requiere de un orden en las secuencias *Las penalidades de inserción y deleción no son necesarias. *Se puede utilizar información experimental
Desventajas: Sign up to vote on this title
*Se necesitan al menos 20 secuencias (si no más) para poder acomodar Useful Not useful historia evolutiva. *Para construir un modelo se debe tener una base de datos de gene antes.
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Burge, CB (1998) las dependencias de modelado de señales de empalme pr ARNm. En Salzberg, S., Searls, D. y Kasif, S., eds. Métodos Computacionales Biología Molecular ,ElsevierScience, Amsterdam, pp 127-163. Interfaz
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial. Gráfico 1. GENSCAN.
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Lo primero que hacemos es buscar en entrez una secuencia del ser humano pa que pueda ser analizada por Genscan.
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