Esta presentación del biologo Roberto Pineda, fue dada dentro del marco del curso de Laboratorio de Medios Digitales de la Escuela de Arquitectura de Universidad San Martín. A fin de motivar en los alumnos el pensamiento holístico por medio de la transdisciplinariedad, entendiendo que todas las disciplinas tienen mucho que compartir.

1. Redes Genéticas: Biocomplejidad
en las Organizaciones Sociales
Roberto Pineda Chavarría
Sábado 21 de mayo 2011
Auditorio FIA
Universidad San Martin de Porres

3. BASES MOLECULARES ADN ADN
genoma
DE LA VIDA
ARN
Célula
cromosomas
PROTEÍNAS
genes
los genes
contienen
instrucciones
para hacer
ADN
proteínas
proteínas
las proteínas actúan
solas o en complejos
para realizar las
funciones celulares

4. Fosfatos van unidos Hebras
al azúcar en el C-5’ y antiparalelas
el C-3’
Punta 3’ libre
Punta 5’ libre
ACIDOS NUCLEICOS

5. CÓDIGO GENÉTICO
Crick demostró que los aminoácidos
de una proteína van a estar
codificados por la secuencia de tres
bases consecutivas (codones) en el
mRNA
Los codones que codifican para una
proteína son los que se encuentran
después de un triplete de inicio AUG.

6. Código Genético
Segunda letra
Ter
Pr cer
im a
er
a l
e
l t
e ra
t
ra
Cadenas de DNA utilizadas como molde en la transcripción
Cadena antisentido RNA Cadena molde gen
gen 1 2
Polimerasa Cadena molde gen Cadena antisentido gen 2 Polimerasa
de RNA 1 de RNA
Gen 1 Gen 2

7. TRANSCRIPCIÒN
La ARN polimerasa
se activa cuando
forma un complejo
con los factores de
transcripción o
elementos
trans. La interacción
de estos entre sí, y con
las secuencias
reguladoras del ADN
(los factores cis) es la
que determina donde,
cuando y con qué
rapidez ocurre la
transcripción

8. ARN de transferencia activado:
cargado con el aminoácido
correspondiente
Aminoacidos
tRNA

9. DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÌA MOLECULAR
Hebra molde
Transcripción
Traducción

10. TRADUCCIÓN
ARN --- Proteína

12. Cuatro monómeros de aminoácidos
Reacción de
condensación
Polipéptido
Enlace peptídico catalizado por el complejo enzimático localizado en el ribosoma

13. 01_03_3.jpg
No polares o hidrofóbicos

14. 01_03_2.jpg
Polares neutros
En sus residuos tienen grupos aminos, hidroxilos o sulfidrilos

15. 01_03_3.jpg
No polares o hidrofóbicos

16. Estructura primaria Residuos de los distintos aminoácidos
(Secuencia lineal)
Estructura secundaria Estructura terciaria
(forma adoptada espontáneamente) (Forma tridimensional: globular,
tubular, como una rueda, etc.)
Las proteínas sufren transformaciones post-traduccionales

17. Estructura cuaternaria: combinación de monómeros

18. Microtúbulos
• Los microtúbulos intervienen en diversos
procesos celulares que involucran
desplazamiento de vesículas de secreción,
movimiento de orgánulos, transporte
intracelular de sustancias, así como en la
división celular (mitosis y meiosis) y que, junto
con los microfilamentos y los filamentos
intermedios, forman el citoesqueleto. Además,
constituyen la estructura interna de los cilios y
los flagelos.
• Los microtúbulos son heteropolímeros de α- y β-
tubulina, los cuales forman dímeros, que son su
unidad estructural.1 Los dímeros polimerizan en
13 protofilamentos, que luego se agregan
lateralmente para formar estructuras cilíndricas
huecas. Para polimerizar se requiere la
presencia de dímeros a una concentración
mínima determinada denominada
concentración crítica, aunque el proceso se
acelera por la adición de núcleos, que son
elongados.

19. Luciferasa:
• La imagen muestra a una molécula
globular con un centro de color
fosforescente. Una explicación
simplificada del funcionamiento de
esta proteina nos dice que con la
ayuda de otra proteina
llamada luciferin se forma un
complejo que cataliza oxígeno y otra
molécula energética llamada
trifosfato de adenosina o ATP (por sus
siglás en inglés) para generar dióxido
de carbono que en el proceso emite
fotones de luz verde. Además de su
uso en la naturaleza, científicos usan
esta enzima para medir procesos
biológicos que consumen energía
proveniente del ATP.

21. Receptores Nucleares o Citoplasmáticos
• Los receptores nucleares o citoplasmátics son proteínas solubles
localizadas en el citoplasma o en el núcleo celular. La hormona que
pasa a través de la membrana plasmática, normalmente por difusión
pasiva, alcanza el receptor e inicia la cascada de señales. Los
receptores nucleares son activadores de la transcripción activados
por ligandos, que se transportan con el ligando u hormona, que
pasan a través de la membrana nuclear al interior del núcleo celular y
activan la transcripción de ciertos genes y por lo tanto la producción
de una proteína.
• Los ligandos típicos de los receptores nucleares son hormonas
lipofílicas como las hormonas esteroideas, por ejemplo
la testosterona, la progesterona y el cortisol, derivados de la vitamina
A yvitamina D. Estas hormonas desempeñan una función muy
importante en la regulación del metabolismo, en las funciones de
muchos órganos, en el proceso de desarrollo y crecimiento de los
organismos y en la diferenciación celular. La importancia de la fuerza
de la señal es la concentración de hormona, que está regulada por:
• Los receptores nucleares que son activados por hormonas activan
receptores específicos del ADN llamados elementos sensibles a
hormonas (HREs, del inglés Hormone Responsive Elements), que son
secuencias de ADN que están situados en la región promotora de los
genes que son activados por el complejo hormona receptor. Como
este complejo activa la transcripción de determinados genes, estas
hormonas también se llaman inductores de la expresión genética.
Vitamin D Ecdysone Androgen
Receptor Receptor Receptor

22. 1950 S.XX
Rosalind Franklin y la difracción
Watson y Crick
De rayos X

23. Microscopía vs. Rayos X

24. Experimento de Difracción

25. Difracción de Rayos X (I)

26. Experimento de Difracción

27. Experimento de Difracción

28. Difracción de Rayos X (I)
18000
T IOUREA2 data - background
16000 T IOUREA2 peaks
14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
1200
31-1934 Thiourea
1000
800
600
400
200
0
20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 60.0

29. Difracción de Rayos X (I)

30. Retículo Recíproco
b c ca a b
a 
*
b 
*
c 
*

a  b c  
a  b c  
a  b c 
RD RR

31. Esfera de Ewald (I)
Detector de Rayos X
Fuente de RX
Esfera de
Ewald
Retículo
Recíproco

32. Los orbitales s (l=0) tienen forma esférica. La
extensión de este orbital depende del valor
del número cuántico principal, asi un orbital
3s tiene la misma forma pero es mayor que un
orbital 2s.

33. • Los orbitales p (l=1) están formados por dos lóbulos idénticos
que se proyectan a lo largo de un eje. La zona de unión de
ambos lóbulos coincide con el núcleo atómico. Hay tres
orbitales p (m=-1, m=0 y m=+1) de idéntica forma, que
difieren sólo en su orientación a lo largo de los ejes x, y o z.

34. • Los orbitales d (l=2) también están formados
por lóbulos. Hay cinco tipos de orbitales d
(que corresponden a m=-2, -1, 0, 1, 2)

35. Hibridación
En química, se habla de hibridación cuando en un
átomo, se mezcla el orden de los electrones entre
orbitales creando una configuración electrónica
nueva, un orbital híbrido que describa la forma en
que en la realidad se disponen los electrones para
producir las propiedades que se observan en los
enlaces atómicos.

36. Hibridacion sp3

37. Agua
• Las propiedades del agua radican en la simplicidad de su estructura molecular formada por dos
átomos de hidrógeno y uno oxígeno a través de dos enlaces O—H .
• Los enlaces O—H se forman por solapamiento de un orbital sp3 oxígeno (el oxígeno presenta
cuatro orbitales hibridos sp3, dispuestos según los vértices de un tetraedro)y un orbital 1s del
hidrógeno. Los átomos de hidrógeno de la molécula de agua se localizan en dos vértices del
tetraedro, mientras que los dos pares de electrones del oxígeno que no participan en el enlace se
localizan en los otros dos vértices.
• La carga neta de la molécula de agua es cero, no obstante una cierta polaridad debido a la
diferencia de electronegatividades entre el oxígeno (3,5) y el hidrógeno (2,1). Esta diferencia de
polaridad entre los átomos de oxígeno y hidrógeno conlleva a la deformación de la nube
electrónica del enlace, favoreciendo que los electrones se encuentren más cerca del oxígeno que
del hidrógeno, de esta forma el oxígeno tiene una cierta densidad de carga negativa y el
hidrógeno una cierta densidad de carga positiva, formando un dipolo permanente.
• Además esta polaridad del enlace entre el oxígeno y el hidrógeno permite que se formen enlaces
por puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua. El hidrógeno al tener densidad de carga
positiva es atraído por el oxígeno de otra molécula de agua que presenta densidad de carga
negativa . Este enlace tiene una fuerza de unión que es de un 5% de la presentada por un enlace
covalente.
• Estos puentes de hidrógeno entre las diferentes moléculas de agua son los que permiten que el
agua sea líquida en un intervalo de temperatura muy amplio (0° a 100°C). Cada molécula de agua
puede unirse por puentes de hidrógeno a otras 4 moléculas en disposición tetraédrica.
• El agua en estado líquido forma una media de 3,4 uniones por puente de hidrógeno. De esta
manera el agua en estado líquido forma una extensa red mantenida por enlaces por puente de
hidrógeno. Es decir se puede concebir como una red compuesta por el agrupamiento oscilante
de moléculas de agua unidas por puentes de hidrógeno que continuamente se están
reorganizando.
• El agua cuando está en estado sólido es debido a que se han establecido los cuatro enlaces por
puente de hidrógeno en todas las moléculas de agua, adquiriendo una conformación de red
cristalina fija que no se encuentra en continuo movimiento.

38. CARBONO
sp2 sp3

41. http://www.youtube.com/watch?v=8O3qEtH76OA

43. 1800 S.XIX
Mendel
Darwin

44. El Viaje de Darwin
• de 1831-1836, un joven
naturalista llamado Charles Darwin
realiza un viaje por el mundo
abordo del HMS
Beagle.
• el quedo asombrado por la
enorme diversidad biologica y
empezo a cuestionarse sobre como
pudieron averse originado.
Voyage of the Beagle
en.wikipedia.org/wiki/Image:Charles_Darwin_by_G._Richmond.jpg
en.wikipedia.org/wiki/Image:HMS_Beagle_by_Conrad_Martens.jpg

45. Selección Natural
• en su libro el origen de las especies
publicado en 1859, Darwin propuso una
explicacion sobre el como las especies
pudieron haberse originado.
• cuando el alimento es limitado la
competencia hace que solo el mas apto
sobreviva.
•Pero la seleccion natural es mas que la
sola asignacion de recursos , la seleccion
sexual, la defenza contra depredadores y la
adecuacion ambiental sol solo algunos de
los otros aspectos de la seleccion natural.
Darwin in 1860

46. Genetica
Mendel and his peas • de1856-63, un monje llamado Gregorio
Mendel cultivo 29,000 plantas de arverjas
para investigar como eran heredadas las caracteristicas
morfologicas (fenotipicas) de la planta.
• el definio los prinicipios basicos de la genetica, el
mostro como las nuevas generaciones reciven
caracteristicas de ambos padres , pero solo las
caracteristicas dominantes son expresadas,
lamentablemente el trabajo de Mendel recien sale a la
luz en el 1900 , luego de su muerte.
en.wikipedia.org/wiki/Image:Mendel.png
en.wikipedia.org/wiki/Image:Doperwt_rijserwt_peulen_Pisum_sativum.jpg

47. Genotipo y Fenotipo
Genotypo Fenotypo

48. Mutacion
Types of mutation • Errores de copiado.
• Radiacion, Virus y Oncogenes pueden
inducir mutaciones.
• los organismos poseen mecanismos
que reparan los errores de copiado
Mutant fruitfly
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/Types-of-mutation.png humansystemstherapeutics.com/bb.htm

49. Fosiles Transicionales
Algunos fosiles muestran claras transicione
entre una especie o grupo a otro.
Arqueopterix (1861) comparte
caracteristicas de Dinosaurios y Aves.
Es una buena evidencia de que las aves
descienden de dinosaurios.
Archaeopteryx

50. Seleccion Natural
• Los Alelos mutantes se dispersan en base a la
Selection of dark gene reproduccion sexual.
• si el alelo representa un efecto negativo reduce la
habilidad del individuo de transmitir ese alelo a su
descendencia.
• Las mutaciones favorables pasan con EXITO a la
siguiente generacion.

51. Peppered Moth
Haldane and the peppered moth • Betularia de Haldane
• Revolucion Industrial

 • el alelo seleccionado es menos visible para los
depredadores el color oscuro sirve como camuflaje.

52. Además de la homología, se asumen dos condiciones para utilizar caracteres
como indicadores de la filogenia:
Que sean heredables, o sea que tengan una base genética.
Que sean independientes, o sea que la probabilidad de un cambio de estado
en uno no dependa de un cambio en otro.

54. Largo del Árbol
El Largo del árbol es calculado por la suma de los cambios o transformaciones o
estado de los caracteres a lo largo de cada rama o internado del árbol.

55. ESTADISTICA DE LA FILOGENIA
PRINCIPALES PARAMETROS
Estados de transformación de los caracteres
Pasos:
0 1
2 3
1
0 1 2 3 0 1

62. Global metabolism map (human)

66. Christakis demonstrate the
“contagious” spread of obesity in a
large social network (NEJM 2007).

67. http://oracleofbacon.org/

73. Solé & al – Universitat Pompeu Frabra
Relaciones sintácticas (azul) y de precedencia

74. • http://www.google.com/trends
• http://ngrams.googlelabs.com/

75. Transición de red en estrella a red IE – Adquisición del lenguaje

77. ¿Las Organizaciones son seres Vivos?