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Bioinformática - Contenido educativo

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Subido el 16 de diciembre de 2025 por Pedro M.

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en la que vamos a estudiar algunas herramientas bioinformáticas aplicadas a la biología molecular. 00:00:00
Es un tema bastante novedoso, puesto que en las últimas décadas las herramientas de análisis bioinformático 00:00:06
se han aplicado a la biología molecular con mucho éxito. 00:00:15
Hablamos de biología molecular como una parte de la bioinformática 00:00:20
como una parte de la informática que va a utilizar herramientas computacionales 00:00:26
para hacer análisis insílico, es decir, para gestionar, para analizar datos biológicos y médicos. 00:00:31
Esta es una nueva rama que ha surgido en la última década y media 00:00:39
y que está cobrando una gran importancia. 00:00:44
Por eso la vamos a ver, aunque ya veis que es una parte pequeña del tema 9, 00:00:47
nosotros la vamos a ver y la vamos a trabajar de forma práctica. 00:00:53
En biología molecular esta especialidad de bioinformática es una herramienta muy importante, 00:00:58
casi casi imprescindible, que tiene muchísimas aplicaciones. 00:01:07
Por ejemplo, ¿para qué se utilizan? Pues se utilizan para localizar, para comparar secuencias, 00:01:11
secuencias de genes, secuencias de mensajero, por ejemplo, comparar las secuencias de un gen 00:01:16
entre diferentes especies, ver estudios de evolución, por ejemplo de evolución comparada, para el diseño de primers, por ejemplo primers para PCR o el diseño de sondas, sondas específicas para técnicas de hibridación, por ejemplo sondas para FISH, para hibridación in situ fluorescente 00:01:22
O, por ejemplo, para obtener información sobre un inserto que queremos clonar en un plásmido, por ejemplo. Bueno, aquí tenéis un botón de muestra de las aplicaciones que tiene la bioinformática en la biología molecular. 00:01:46
Pero ya digo que hoy en día es una herramienta imprescindible que se utiliza muchísimo sobre todo en los laboratorios de investigación biomédica y para la asistencia y el diseño de reactivos para las técnicas de biología molecular como son los cebadores, los primers, sondas específicas, etcétera, etcétera. 00:02:01
Es decir, ¿cómo sabemos que una sonda para una técnica de hibridación in situ fluorescente, por ejemplo, es única y exclusiva para una secuencia diana si el genoma humano tiene miles y miles y miles de pares de bases? 00:02:24
Para poder dar con una sonda específica no podemos hacerlo a mano y coger la secuencia cromosoma a cromosoma y buscar la secuencia específica a mano. 00:02:41
Sería imposible, podríamos estar años. De tal manera que utilizando aplicaciones informáticas podemos hacerlo básicamente en unos segundos. 00:02:55
Y lo que es el diseño de primers igual, de hecho la actividad con la que vamos a evaluar esta unidad de trabajo 9 es una actividad práctica de diseño en sílico de primers que la explicaremos en otro vídeo y vais a poder comprobar por vosotros mismos lo potentes que son estas herramientas bioinformática y todo lo que podemos obtener de ellas. 00:03:03
A ver, el desarrollo y la evolución de estas herramientas de informática ha ido en paralelo a la biología molecular. De tal manera que a medida que se iban descubriendo y se iban teniendo nuevos hallazgos en biología molecular, se iban haciendo descubrimientos nuevos, iban evolucionando las técnicas de biología molecular, los investigadores se daban cuenta que para analizar la cantidad ingente de datos obtenidos, 00:03:29
En una técnica de biología molecular se necesitaban programas informáticos porque hacerlo a mano era prácticamente imposible. 00:04:01
De tal manera que el desarrollo de ambas disciplinas, tanto la biología molecular como la bioinformática, ha ido de la mano siempre. 00:04:12
Imaginaos, por ejemplo, un experimento de microarrays, esta técnica de hibridación que vimos en el tema 5. 00:04:21
la técnica de microarrays, vamos a analizar de una atacada, si os acordáis, todo el genoma entero, 00:04:28
todos los genes presentes, por ejemplo, en el genoma humano o en el genoma de ratón o en el genoma de rata, 00:04:37
entre una muestra control, por ejemplo, y una muestra patológica, experimental. 00:04:44
Claro, imaginaros, son cientos de miles de genes que vamos a analizar a la vez, 00:04:50
son cientos de miles de datos que tenemos que analizar, ¿de acuerdo? 00:04:56
Para ello necesitamos estas herramientas bioinformáticas. 00:05:02
Por ejemplo, cuando hablamos de herramientas bioinformáticas, aquí tenemos un, bueno, un botón de muestra, 00:05:05
por ejemplo, tenemos bases de datos genómicas que almacenan toda la información generada 00:05:12
por la secuenciación completa de los genomas, entre ellos el genoma humano, el genoma de ratón, 00:05:18
Pero cada día se están secuenciando muchos más genomas de otros seres. Por ejemplo, el genoma del coronavirus, este coronavirus de la COVID-19, está secuenciado, ya lo han secuenciado. De tal manera que toda esa información, que es una cantidad ingente de información, está almacenada en bases de datos que llamamos genómicas. 00:05:25
Tenemos también bases de datos proteicas, de datos de proteínas, ya no de los genes sino de las proteínas. En estas bases de datos de proteínas también trabajaremos con una de ellas y veréis la cantidad de información que podemos almacenar, de qué familia proteica es, cuál es su secuencia, qué estructura tridimensional tiene, qué funciones tiene, posibles alteraciones funcionales que pueden llevar o estar asociadas a patología, etc. 00:05:51
Por otro lado tenemos lo que llamamos las aplicaciones, aplicaciones o algoritmos que son pequeños programas, bueno, pequeños entre comillas, son programas que nos permiten analizar secuencias, por ejemplo, alinear la secuencia del gen humano con el del gen del ratón y ver similitudes, qué nucleótidos cambian de humano a ratón. 00:06:19
Para hacerlo fácil hay que alinear las secuencias, hay que compararlas o una serie de programas de software específico para crear mapas cromosómicos, genómicos, donde podemos localizar dentro de un cromosoma la localización exacta de cada uno de los genes que contiene, 00:06:42
algoritmos para diseñar primers y sondas o herramientas de análisis para modelos evolutivos 00:07:01
y creación de árboles filogenéticos, es decir, si yo tengo la secuencia del gen X en 50 especies 00:07:09
haciendo un análisis bioinformático puedo ver cuál de esta especie desde un punto de vista genético 00:07:19
está más cercana a otra desde un punto de vista evolutivo, ¿de acuerdo? 00:07:25
qué especie evoluciona, de qué especie, etcétera, etcétera. 00:07:31
Aplicaciones, por ejemplo, también para análisis e interpretación de microarrays, 00:07:36
que es lo que os contaba antes, o para analizar la expresión génica 00:07:41
de determinados genes en un tejido versus un tejido patológico, 00:07:44
o bases de datos especializadas, por ejemplo, en mutaciones. 00:07:49
Entonces, hay una base de datos que vamos a consultar, que es la base de datos OMIM, 00:07:54
que esa base de datos, por ejemplo, tiene y almacena toda la información sobre las mutaciones somáticas 00:07:58
que conllevan el desarrollo de una patología genética, una enfermedad genética en el humano, ¿de acuerdo? 00:08:06
Tenemos otras bases de datos donde podemos encontrar programas de modelado 00:08:15
para modelar la estructura tridimensional de proteínas, desde su estructura primaria a la secundaria, 00:08:20
la tercera, la cuaternaria, etcétera. 00:08:25
Bueno, esto es un botón de muestra de todas las herramientas que podemos encontrar, ¿de acuerdo? De tal manera que en los últimos años se ha desarrollado una rama de la investigación biomédica que es lo que llaman la investigación insílico. ¿Qué es esto de la investigación insílico? No es ni más ni menos que la investigación científica computacional. 00:08:28
Es decir, una investigación que no se hace en el laboratorio con pipetas y haciendo experimentos, sino que se hace desde el ordenador utilizando herramientas bioinformáticas, contrastando quizá datos experimentales con datos teóricos, pero que es lo que llamamos la investigación insílico. También se le llama investigación simulada por ordenador. 00:08:51
Pero este tipo de investigación se basa en tres conceptos muy importantes. El primero es lo que llamamos el modelado. ¿Qué es el modelado? Consiste en la generación de modelos biológicos virtuales, es decir, a partir de datos experimentales, sistemas biológicos, datos experimentales reales, yo puedo recrear, hacer un modelo virtual. 00:09:18
Por ejemplo, un modelo sobre cómo un vaso sanguíneo vasodilata o vasoconstriñe, cómo se produce la vasoconstricción cuando yo aplico frío o calor. Eso yo lo puedo hacer experimentalmente y medir el calibre con herramientas del laboratorio de forma experimental, cómo varía el calibre de un vaso cuando yo aplico frío o aplico calor. 00:09:46
Ahora con esos datos reales yo en sílico en el ordenador voy a hacer un modelo virtual que me sirva para poder estudiar muchas otras cosas en ese sistema biológico sin tener que acudir a los experimentos. 00:10:12
Es decir, y si yo ahora en lugar de frío y calor a ese vaso le añado por ejemplo una pomada, ¿vale? Me añado una pomada en la piel, es una pomada que tiene efecto refrescante, ¿qué es lo que ocurriría? 00:10:29
Pues antes de ir al sistema real y probarlo a nivel experimental, si yo he generado el modelo biológico, puedo probarlo primero y hacerme una idea de lo que ocurriría en este modelo virtual. 00:10:46
Entonces, el modelo virtual y los sistemas biológicos experimentales se complementan unos a otros. El segundo concepto en el que se basa es el concepto de simulación. ¿Qué es la simulación? Pues la simulación es una predicción, es intentar predecir de forma realista la evolución de este modelo biológico. 00:10:59
Es decir, este modelo biológico virtual al que yo, bueno, que acabo de crear en el ordenador, si ahora añado un estímulo determinado, ¿qué es lo que va a ocurrir? Eso es lo que llamamos una simulación. 00:11:23
Entonces este programita, este modelo biológico me puede permitir predecir qué es lo que pasará. Insílico, insisto, esto es insílico. De esta manera yo puedo preparar y diseñar mucho mejor mi experimento. 00:11:38
Y por último la visualización, que no es ni más ni menos que la representación gráfica de los resultados que obtengo, ¿de acuerdo? Por tanto, en esta investigación en sílico debo ser capaz de modelar, crear un modelo, en segundo lugar, ese modelo me tiene que permitir predecir y por tanto simular determinadas situaciones y en tercer lugar, los resultados obtenidos los tengo que poder visualizar de forma gráfica de una manera fácil y sencilla. 00:11:52
¿Qué bases de datos de secuencia existen en la actualidad? 00:12:22
Pues la verdad es que se han diseñado innumerables bases de datos 00:12:31
¿De acuerdo? Y recogen secuencias de todo tipo 00:12:35
De DNA, DNA genómico, ya hemos dicho, genomas completos 00:12:37
DNA clonado, por ejemplo, plásmidos 00:12:42
Ya veremos qué es esto de la clonación de genes 00:12:46
Que todavía no lo hemos visto porque es propio 00:12:50
Bueno, este Mario de la unidad de trabajo 7 00:12:52
O de mensajeros 00:12:56
Trabajaremos con una base de datos de mensajeros 00:12:58
¿De acuerdo? 00:13:03
Incluso alguna de estas bases de datos 00:13:04
Pueden recoger secuencias y otro tipo de información 00:13:06
Ya muy específica 00:13:10
Por ejemplo, una base de datos 00:13:11
Con todos los datos genómicos de los mamíferos 00:13:14
O de secuencias clonadas 00:13:17
o de mutaciones asociadas a patologías, etc. 00:13:20
Entre todas estas bases de datos hay tres importantes. 00:13:24
El gene de las especializadas, tenemos el GeneCards. 00:13:27
El GeneCards es una base de datos de los genes humanos. 00:13:31
Entonces el GeneCards es... 00:13:36
Bueno, básicamente no es el genoma humano completo, 00:13:39
sino que lo que tiene son todos los genes humanos identificados. 00:13:44
aquí tenéis el link por si queréis acceder 00:13:48
y ver cómo es, de tal manera que 00:13:50
todos los genes nuevos que se van descubriendo 00:13:52
tienen que irse introduciendo 00:13:54
en la base de GINCAT 00:13:57
la base de COSMIC 00:13:58
la base de COSMIC 00:14:00
es un catálogo de mutaciones 00:14:03
somáticas de cáncer, muy útil 00:14:04
para los grupos de investigación 00:14:07
en oncología, cualquier tipo 00:14:08
de cáncer, desde la leucemia al cáncer 00:14:11
colorectal, al glioblastoma multiforme 00:14:13
a nivel cerebral, etcétera 00:14:15
Todos ellos, muchos de ellos tienen mutaciones características en genes específicos que son los que van produciendo que el cáncer pase, por ejemplo, de un estadio de cáncer benigno a un estadio de cáncer maligno y prácticamente ya terminal. 00:14:17
Entonces, esta base de datos, si tú estás estudiando un cáncer 00:14:38
y quieres saber qué mutaciones son características de ese tipo de cáncer, 00:14:42
puedes acudir a esta base de datos y ahí las tienes todas. 00:14:46
Y la base de datos HGVS reúne varias bases de datos 00:14:49
sobre variaciones y mutaciones del genoma humano. 00:14:54
Bueno, pues estas son tres bases de datos especializadas. 00:14:59
Luego tenemos bases de datos genéricas, ¿de acuerdo? 00:15:03
Estas bases de datos genéricas son fruto de la colaboración internacional, ¿de acuerdo? Entonces, del International Nucleotide Sequence Database Collaboration, ¿de acuerdo? Es un grupo, un megagrupo de investigación internacional en el que participan muchísimos países, entre ellos España, que han creado estas tres bases de datos, tres bases de datos que son tremendamente importantes. 00:15:06
el gene bank, el EMBL y el DNA data bank, son muy importantes las tres y reúnen toda la información genómica, ¿de acuerdo? No solamente la información genómica, sino toda la información, todo esto lo vamos a ver más adelante, toda la información respecto a un gen, toda la información que se conoce respecto a ese gen, no solamente la secuencia, sino la secuencia de su mensajero, de splicing alternativos, 00:15:32
cómo es la secuencia de la proteína, qué mutaciones presenta la proteína, si tiene o no tiene patologías asociadas, patologías genéticas. 00:16:00
Básicamente está la base de datos estadounidense del NIH, que es el Instituto Nacional de Salud, los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, 00:16:12
que es como si dijésemos aquí en España el CSIC, ¿de acuerdo? De investigación. 00:16:24
Y es el GenBank. La europea, el GenBank europeo está en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular en el EMBL, ¿de acuerdo? European Molecular Biology Laboratory y ya veremos que dentro de ellos está el EBI, se le llama, ¿de acuerdo? EBI, lo vamos a ver ahora después, que es como un centro de bioinformática europeo. 00:16:30
Entonces ellos también tienen en el EBI, también tienen, bueno, Ibai, ahí en el Ibai tienen su base de datos que es muy parecida al GenBank. Y después tenemos la japonesa, ¿de acuerdo? Que es el DNA DataBank. ¿Vale? DNA DataBank japonés. 00:16:52
Bueno, en cuanto al análisis de las secuencias es muy útil el análisis de secuencias entre genes de diferentes especies o para ver si el gen, por ejemplo, para saber, para que nos hagamos una idea, para saber de dónde ha venido, para poder descubrir de dónde surgió el virus del VIH, el virus del VIH en los años 80, principios de los años 80, 00:17:11
cuando empezó las infecciones del VIH y el síndrome de inmunodeficiencia humana adquirida del SIDA 00:17:39
fue un virus que no se conocía. 00:17:48
Es muy parecido al caso de ahora del coronavirus del COVID-19. 00:17:50
No se conocía y gracias a herramientas bioinformáticas de análisis de secuencia 00:17:54
se puso a determinar que el virus del VIH tenía su origen en los chimpancés. 00:17:59
Entonces se produjo lo que se llama una zoonosis. Una zoonosis es una enfermedad propia de animales que salta, el virus salta y ya es capaz de infectar a humanos. Es algo parecido a lo que se está intentando estudiar ahora, si este coronavirus realmente viene de otras especies animales y también es una zoonosis. 00:18:04
Se especula si viene del murciélago o viene de los bisones, bueno, ¿de acuerdo? 00:18:27
Vale, pues el análisis de las secuencias es tremendamente útil, ¿de acuerdo? 00:18:33
Existen bases de datos nucleotídicas que permiten identificar secuencias, 00:18:38
en esas secuencias detectar posibles variaciones, mutaciones, compararlas con las secuencias de otros animales 00:18:44
y este análisis de secuencias es tremendamente útil en la investigación biomédica, ¿de acuerdo? 00:18:50
Una herramienta muy utilizada para el análisis de las secuencias es la herramienta BLAST, la vamos a utilizar nosotros también. BLAST está diseñada por el NCBI, el NCBI es el National Center of Bioinformatics, si no recuerdo mal, de Estados Unidos, ¿vale? Es como el European Bioinformatics, pero el americano, ¿de acuerdo? 00:18:55
Es completamente gratuito, lo vamos a utilizar esta base de datos, ¿de acuerdo? 00:19:22
Y por último tenemos los portales bioinformáticos. ¿Qué es un portal bioinformático? 00:19:29
Pues un portal bioinformático no es ni más ni menos que es una web, ¿de acuerdo? 00:19:33
Es un sitio en internet, es un website en el cual, bueno, pues vamos a tener acceso a múltiples aplicaciones bioinformáticas. 00:19:41
Entonces desde estos portales, aquí tenemos varios, el Emboss, Clover, el del IBAI, del Instituto Europeo de Informática o el Ensemble que lo utilizaremos en la práctica, que tenéis que hacer, todos ellos utilizando estos portales desde aquí tenemos links a todas las bases de datos anteriores, 00:19:50
De nucleótidos, de proteínas, de mutaciones, de enfermedades genéticas, ¿de acuerdo? Entonces, estos portales bioinformáticos, bueno, pues se utilizan muchísimo también y nos permiten acceder a múltiples de estas aplicaciones bioinformáticas, ¿de acuerdo? 00:20:13
Entonces, un poquito todo esto sería la teoría de la bioinformática y para el examen, pues, básicamente habría que saber qué es la bioinformática, qué son los portales bioinformáticos, qué tipo de herramientas y qué tipo de bases de datos bioinformáticas tenemos. 00:20:33
Eso es un poquito la información que entraría en alguna pregunta en el próximo examen. 00:20:49
Idioma/s:
es
Materias:
Biología, Ciencias, Informática, Ciencias Naturales
Niveles educativos:
▼ Mostrar / ocultar niveles
  • Formación Profesional
    • Ciclo formativo de grado superior
      • Primer Curso
Autor/es:
Pedro Melgar-Rojas
Subido por:
Pedro M.
Licencia:
Todos los derechos reservados
Visualizaciones:
21
Fecha:
16 de diciembre de 2025 - 17:11
Visibilidad:
Clave
Centro:
IES BENJAMIN RUA
Duración:
20′ 57″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1280x720 píxeles
Tamaño:
31.63 MBytes

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