miércoles, 30 de octubre de 2019

Práctica de laboratorio. Extracción de DNA.

     Extracción de DNA


     Se plantearon diferentes métodos para la extracción, y se opto por el micrométodo de Murray y Thomson (1980) con ciertas modificaciones. 

     El desarrollo de métodos físicos y químicos de extracción, purificación y análisis de los componentes moleculares (que conforman los diferentes compartimentos celulares), cada vez más específicos y eficientes, ha sido decisivo para aumentar el entendimiento de los mecanismos moleculares implicados en la transmisión, transducción y transmisión de la información genética. En este proceso de desarrollo se ha dado origen incluso, a métodos y técnicas propios de la Biología Molecular, entre los que destacan los diseñados para la extracción y purificación de los ácidos nucleicos (DNA y RNA), así como de las proteínas.

     Uno de los grandes propósitos de nuestra práctica es conocer este micrométodo de extracción de DNA, en diferentes tipos de tejidos: insecto, planta u hongo. Se presenta una identificación de condiciones óptimas para cada etapa del protocolo que es la colecta, la homogenización y lisis, la precipitación y purificación, para establecer los criterios de valoración en el rendimiento de este método. 

     Para iniciar la extracción de los ácidos nucleicos, es necesario obtener la muestra biológica (tejido); insecto, planta u hongo. Esto se logra con la lisis tisular. Aquí un video del proceso.




     Una vez en laboratorio iniciamos con la extracción de proteína del DNA, en primera instancia es necesario agregar el buffer de extracción y homogenizar la mezcla utilizando el vortex, e incubar a baño María, centrifugar. Posteriormente transferir sobranadante, sí lo que parece jugo, nada de tejido, para agregar cloroformo: alcohol isoamílico. Nuevamente utilizar el vortex y meter a centrifigurar. 

     Finalizamos la primera parte de nuestra práctica con la precipitación del DNA. Transferir sobrenadante y adicionar isopropanol y dejar incubar a -20°C hasta la siguiente práctica. 



     
     









jueves, 5 de septiembre de 2019

Compactación del DNA

Compactación del DNA

Regresamos a clase y es momento de hablar de la compactación del DNA. ¿Has pensado cuántos pares de bases tiene un genoma? Claro, hablando del humano. No existe un número exacto pero sobre pasan los tres mil millones, con una longitud de metros, ahora, piensa en el diámetro de una célula, con un diámetro entre 10 y 100 µm, ahora en su núcleo ¿Cómo se logra tal compactación en algo tan pequeño? Sin duda un mecanismo extraordinario de evolución, ¿no crees?

Tratemos de responder al cómo se logra la compactación

Planteemos dos niveles de compactación. El primero es la compactación plectonémica, esta consiste en enrollar la doble hélice (sí, piensa en un súperenrollado), y entre esas vueltas se logra el repliegue de la molécula y la disminución de longitud; esta compactación se orienta a organismos procariontes. La segunda compactación es la toroidal, esta se trata de enredar la molécula de DNA, en relación a las estructuras proteínicas; por lo que corresponde esta compactación a organismos eucariontes. Bien, no pierdas de vista que ambas compactaciones, resultan parcialmente proclives en ambos organismos (procariotes y eucariontes).

Como todo proceso se requiere de un desarrollo, y de una regulación, incluso de una supervisión. En este caso se trata de la regulación de las enzimas llamadas topoisomerasas; y se desprenden en dos tipos.

Topoisomerasas Tipo I à Cortan una hebra de las dos del DNA à Se logra un relajamiento de hélices superenrolladas à Vuelve a ligar la hebra.
·         El proceso es espontáneo y no requiere energía para realizarlo.

Topoisomerasas Tipo 2à Cortan ambas hebras (mantiene estabilidad) à Inducen giros intencionales (derecha o izquierda) à Requieren de la hidrólisis de ATP  para llevar a cabo su función.
·         Las girasas son propias de procariontes à Enrollan la doble hebra y puede cambiar de posición las hebras sencillas à Separación o unión de los DNA circulares en la replicación.

No hay que perder de vista a las proteínas en el proceso de compactación del DNA eucariotica que son las tipo histona y las tipo no-histona.


Histona à Proteínas globulares àAlto contenido de aminoácidos cargados positivamente; arginina y lisina.

Aquí los esquemas que desarrollaron en clase, para ampliar la explicación.


Compactación





martes, 3 de septiembre de 2019

Primera Práctica de laboratorio. Micropipeteo.

Micropipeteo

La primera práctica de laboratorio, dentro de Biología Molecular, es Micropipeteo. Fundamental, pues las sustancias que estaremos manejando son tan pequeñas, que se miden en microlitros (μl ), recuerda que un microlitro es una unidad de volumen, pensemos que un microlitro es la millonésima parte de un litro.

Este tipo de unidad de medida, suele utilizarse en electroforesis, misma práctica que estaremos realizando en un par de semanas.

Parte arterial de esta práctica es conocer las partes de una micropipeta (como lo plantea la siguiente infografía) y por tanto medir volúmenes diferentes en μl. 


Partes de una micropipeta


Como sabes, en laboratorio la bitácora es fundamental, pues en ella se harán entradas que respondan a diferentes caracteristica, como el material, la metodologia, la discusión, incluso incidentes.


Bitácora de laboratorio

Antes de elegir una micropipeta, debes conocer el volumen a medir, pues existen diferentes tipos de micropipetas mecánicas, que tienen un rango de medida exacto.


Elección de micropipeta


Con el uso constante de la micropipeta, irás adquirido modos para realizar los procesos más rápidos y exactos. Hoy fueron ejercicios con sustancias inofensivas; pero debes tener presente que en el futuro trabajaremos con DNA, por lo que se debe ser muy cuidadoso para evitar cualquier posible contaminación que pueda alterar tus muestras.


Micropipeteo



viernes, 23 de agosto de 2019

Clase. 21 de Agosto de 2019. Breve historia de la estructura del DNA.

Breve historia de la estructura del DNA



Te comparto este espacio, donde podrás encontrar los experimentos de Avery, McLeod y McCarty, así como el de Chase y Hershey 

miércoles, 21 de agosto de 2019

Clase. 20 de agosto e 2019. Ácidos nucleicos.


Ácidos nucleicos

En esta ocasión nos planteamos el dogma de la biología molecular.
A partir del DNA, se sintetiza el RNA, y de éste, se sintetiza la proteína es decir, el flujo de la información genética unidireccional. Así pues, el DNA, puede replicarse, y reproducirse para transmitir la información genética a la descendencia. 

Dogma de la Biología Molecular

Y la pregunta nace; ¿cuál es la estructura de los ácidos nucleicos?
Son cadenas de poliméricas de nucleótidos, unidos covalentemente unos a otros en arreglos definidos. Recuerda, que el equilibrio o secuencias equilibradas será una constante, los ácidos nucleicos no son la excepción.

Ahora bien ¿de qué estás compuestos los nucleótidos?
Azúcar (5C) + moléculas de fosfato + base nitrogenada. Ten presente esta suma de elementos.
Llegamos a la raíz.

El azúcar será el punto de partida. En términos prácticas, el organismo pide todo el tiempo azúcar y carbohidratos, finalmente es la energía, misma que se necesita para echar andar la gran maquinaria.
Hexosa à Fuente de energía
Pentosa à Fuente de estructura para los ácidos nucleicos


Por otro lado, las bases nitrogenadas (componentes variables), tienen la gran característica de cambiar la función de los ácidos nucleicos. En la siguiente imagen puedes observar las bases púricas (Adenina y Guanina), tienen una estructura de doble anillo y se encuentran en el DNA y RNA.  Las bases pirimidinicas (Timina, Citosina, Uracilo) sólo tienen un anillo. Una de las virtudes de tener una estructura de anillo, es absorber rayos UV.

Los nucleótidos resultan del enlace éster de la pentosa de un nucleósido con una molécula de ácido fosfórico. Cuando se da la unión, se libera una molécula de agua; puede producirse en cualquier de los grupos oxidrilos libres de la pentosa, ahora bien, toma en cuenta que tiene lugar en el que ocupara la posición 5´. La posesión de un grupo fosfato, que a pH7 se encuentra ionizado, confiere a los nucleótidos un carácter ácido.

Formación de un nucleósido

 
Además de los nucleótidos monofosfato, que son los sillares estructurales de los ácidos nucleicos, existen en la naturaleza nucleótidos di y trifosfatados que resultan de la unión mediante enlace anhidro de 1 o 2 moléculas de ácido fosfórico adicionales a la que se encuentra unida al carbono 5' de la pentosa.



viernes, 16 de agosto de 2019

Clase. 14 de agosto de 2019. Aminoácidos



Aminoácidos

Primera parte

¿Y si entramos en materia? Un examen diagnóstico; qué es un enlace covalente o qué es un momento dipolo y cómo se definiría la biología molecular. Conceptos que tratamos antes.

Has pensado en lo que fuimos antes, o cómo las moléculas llegan a este punto de estudio, actualmente. Todo requiere tiempo cuando hablamos de evolución. La adaptación de un organismo y la convivencia con su medio ambiente. La progresiva calvicie que se presenta en los hombres en estos tiempos.

En esa adaptación es posible pensar en el desequilibrio de un metabolismo, por lo que estamos frente a un fenómeno biológico. La alteración de un factor, dará resultados que estudiaremos en el laboratorio, ya llegaremos a ese punto.

Por el momento hay que plantearnos en la composición de la proteína, ayer las evocamos, pero es tiempo de ver los aminoácidos que las componen. Hablamos de 20 aminoácidos los que forman las proteínas. Piénsalo de la siguiente manera; se unen dos aminoácidos, pero la unión provoca que se libere una molécula de agua, pues eso suele hacer esa molécula, digamos que es un préstamo y liberación constante, entonces se convierte en un enlace petídico y si se une un tercer aminoácido se forma un tripéptido y la unión continua hasta ser un polipéptido ¿vamos bien? Ya nos acercamos para darle forma a una proteína, sólo resta estabilidad y la unión de más aminoácidos, qué tal una decena más, deben ser los correctos y brindar una relación estable y equilibrada. Recordemos la relación que existe entre los ácidos nucleicos, que tienen una carga negativa por el grupo fosfato, con los aminoácidos positivos; lisina, histidina y arginina, sin dejar de lado los aminoácidos neutros, negativos, hidrofóbicos, etc. Debes tener presente el equilibrio entre cada elemento.  

Te comparto una tabla de los grupos de aminoácidos y sus respectivas características.
Aminoácidos

Con base a las propiedades fisiológicas de los Grupos R, los 20 aminoácidos de las proteínas pueden ser clasificados de la siguiente manera.

1. Acidicos: incluyen ácido aspartico (aspartato) y ácido glutámico (glutamate). En una solución neutra, los grupos R de un aminoácido acídico pueden perder un protón y cargarse negativamente.

2. Básicos: incluyen lisina, arginina e histidina. En solución neutral, los grupos R de un aminoácido básico pueden ganar un protón y cargarse positivamente. La interacción, entre grupos R positivos y negativos pueden formar un enlace iónico (salino), el cual es una importante fuerza estabilizadora de proteínas.

3. Aromáticos: incluye tirosina, triptófano y fenilalanina. Sus grupos R contienen un anillo aromático.
4. Sulfuro: incluye cisteína y metionina. Sus grupos R contienen un átomo de azufre(S). El puente disulfuro se forma entre dos R de cisteína y provee una fuerza estabilizadora de la estructura globular importante. Una característica importante de la metionina es que todas las proteínas inician su síntesis con este AA.

5. Hidrofílicos No-Cargados: incluye serina, treonina, asparagina y glutamina. Sus grupos R son hidrofílicos y capaces de formar puentes de hidrógeno.

6. Hidrofóbicos Inactivos: incluye glicina, alanina, valina, leucina e isoleucina. Estos aminoácidos son los más frecuentes de estar en el interior de la proteína. Sus grupos R, NO forman puentes de hidrógeno, raramente participan en reacciones químicas.

7. Estructura Especial: incluye a prolina. En la mayoría de los aminoácidos, los grupos R y amino NO se conectan de manera directa. Prolina es la única excepción entre los 20 aminoácidos. Debido a ésta característica especial, prolina se localiza en las vueltas de la cadena peptídica en la estructura tridimensional de una proteína.

Segunda parte

Aluzamos la base de una proteína, pero cuál es su función. Al inicio de clase, hablamos de una interacción interna y externa ¿cierto? Pues bien planteemos 6 funciones de la proteína.
  • Señalamiento

Cómo se percibe y se interpreta el medio ambiente; a partir de esa interpretación es como se logra una correcta interacción. 
  • Transporte

Cuando se pierden iones es necesario equilibrarlo,s de lo contrario se cae en la deshidratación.
  • Catalisis

Se mueven los umbrales; se deja de consumir glucosa, esencial para el equilibrio, de perderse, el organismo cae en un colapso.
  • Movimiento

El ir y venir constante. Cada molécula está en constante movimiento.
  • Estructura

La composición exacta, ni una molécula más, ni una menos.
  • Regulación

La función medular de la proteína. Ceder/Prestar a cada instante. Piensa en un prender y apagar constante; en el devenir exacto.
Función de proteínas


En este punto nos permitimos una breve reflexión, una que será constante, y hablamos de la evolución, sí, así iniciamos la clase. Al hablar de la función de una proteína desde una perspectiva de la biología molecular, pensamos en el largo camino de la evolución para llegar a este punto, pues si te das cuenta, el factor que predomina, es el equilibrio exacto, da como resultado un funcionamiento adecuado a cada organismo. 

Quédate con esta reflexión y con las secuencias de la estructura de los aminoácidos. Cada molécula en el lugar y tiempo preciso.





martes, 13 de agosto de 2019

Clase. 13 de agosto de 2019. El inicio de la biología molecular

El inicio de la biología molecular

Primera parte

Abrimos la clase de hoy con la pregunta elemental: ¿Qué significa biología molecular?

Surgen respuesta variadas como; el estudio de lo más pequeño, el estudio de las estructuras -claro, al menos la química se encarga de la estructura- el estudio microscópico; nos acercamos tentativamente con la biología.

Entonces caemos en cuenta que la biología molecular es un enlace de diferentes áreas de conocimiento, que se encuentran en el estudio mismo de la vida. Y de inmediato se manifiestan las Leyes de Mendel, respecto a la genética y herencia, con un aterrizaje en el siglo XIX; llega un antes y un después respecto al estudio de la biología. Este acontecimiento es equiparable a las Leyes de Newton, en lo que respecta a la física.
Fotografía 51

Un siglo después llega, Rosalind Franklin que para mayo de 1952, obtiene la fotografía 51, misma que muestra la estructura del DNA. Esta fotografía, es la base de los posteriores artículos de James Watson y Francis Crick.


Con esta propuesta, dentro de la biología nace un ¡BOOM!

El siglo XX, fue testigo de grandes acontecimientos en los avances científicos, tecnológicos y artísticos.

En este punto todo arranca, pensemos en una trenza de tres gajos; genética, bioquímica y biología celular se entrelazan para enunciar a la biología molecular.  Ante este panorama de diversas áreas del conocimiento, la biología molecular se cimienta en el estudio del DNA.

Aquí te dejamos un breve artículo en lo que respecta el surgimiento de la biología molecular.

Segunda parte

Momento dipolar
La siguiente pregunta a responder fue: ¿Qué pasaría sin una gota de agua? Nos mantenemos a partir de agua y sin ella caeríamos en un colapso ¿cierto? Entonces podemos aventurarnos a decir que ahí nace la vida.  

Pensemos en los momentos dipolares. Aquel momento de se mueve con lentitud y con rapidez, imagínalo, esto se da para establecer una comunicación constante y no perderla; se da una interacción.

Especulemos en el ir y venir de un objeto, muy parecido a cuando prestas algo a un amigo; es un préstamo, no un regalo. Esta situación pasa en los enlaces covalentes polares. Verás, existe el enlace covalente no polar, es decir que dos átomos tienen paridad de electrones, mientras que el enlace covalente polar, es cuando dos átomos no tienen paridad de electrones.

Puentes de hidrógeno 
Si no existiera esa comunicación constante, los puentes se caerían y posiblemente llegaría el caos. Como aquel objeto que le prestas a un amigo, si se rompe la comunicación, seguramente olviden ese préstamo, dando como resultado un inevitable caos. Son enlaces muy frágiles.

Ahora bien, los puentes de hidrógeno se caracterizan por su especificidad, resistencia y direccionalidad.

En este sentido, no dejemos de lado las fuerzas de Van der Waals, estas consisten en la atracción de los átomos; una atracción a distancia corta, ten en cuenta que este tipo de contacto se da en los tipos de moléculas polares y no polares. Esta fuerza es fundamental para lograr la estabilidad en la estructura de la proteína.



El componente básico de la proteína es el aminoácido; el pilar mismo de la vida.


Con todo lo anterior es momento de ir pensando en los ácidos nucleicos; qué son y de dónde vienen.
Ese tema, será menester de la siguiente sesión.