Química Biológica - Paola Beassoni

martes, 27 de agosto de 2013

Dogma central: Transcripción

Transcripción

La transcripción es el proceso por el cual ocurre la sintesis de ARN dirigida por ADN. Es el primer proceso de la expresión génica, mediante el cual se transfiere la información contenida en la secuencia del ADN hacia la secuencia de proteína utilizando diversos ARN como intermediarios.
La síntesis de ARN es llevada a cabo por la ARN polimerasa y la reacción general es la siguiente:

La transcripción comienza cuando la ARN polimerasa se une a una secuencia específica de ADN llamada pormotor, con la participación de proteinas especiales llamadas factores de transcripción que ayudan a ensamblar el complejo

La secuencia promotora, que tiene secuencias especificas como la caja TATA, se encuentra corriente arriba del sitio de iniciación de la transcripción. Ademas, corriente arriba se encuentra la región potenciadora, donde se unen moléculas específicas que pueden actuar como activadores o inhibidores de la transcripción

Una vez ubicada la ARN polimerasa en el sitio de iniciación de la transcripción, la doble cadena de ADN es separada y una de ellas es copiada, formándose temporalmente un híbrido ADN-ARN. La cadena que es copiada es la no codificante, mientras que la no copiada es la codificante, ya que tiene la misma secuencia que el ARN que está siendo sintetizado.

Burbuja de replicación. La ARN polimerasa, al igual que la ADN polimerasa agrega nucleótidos al extremo 3´ de la cadena creciente, por lo que la sintesis ocurre en sentido 5´ -> 3´. La transcripción finaliza cuando el transcripto tiene en su extremo 3´ una región rica en bases GC y se forman estructuras secundarias por autocomplementariedad.

En procariotas, cuyas células son anucleadas, la transcripción ocurre en el citoplasma, y el ARNm que está siendo transcripto es inmediatamente traducido.
En células eucariotas en cambio, el ARNm es transcripto en el núcleo y debe salir al citoplasma para ser traducido, pero antes de eso sufre algunas modificaciones en un proceso llamado maduración del ARN.

En primer lugar, se adiciona en el extremo 5´ del pre-ARNm un capuchón o casquete, que es una molécula de 7-metil guanosina. Por otro lado, en el extremo 3´ la enzima PoliA polimerasa cataliza la inserción de 100 a 300 bases de Adenina formado la cola de poliA, que tiene la función de darle estabilidad al mensajero.

Finalmente, se produce el corte de las zonas no codificantes llamadas intrones y el empalme de las zonas con información llamadas exones. Este ARNm maduro viaja al citoplasma y será leído por la maquinaria de síntesis de proteínas para dar origen a la proteína que codifica. .

El proceso completo se encuentra representado en estos videos:

Animaciones:

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/transcr/transcr7.html

A la derecha de la pantalla encontrarán las indicaciones para la animación.

Bibliografía y Webgrafía

Química Biológica - Antonio Blanco. Editorial El Ateneo. ISBN: 9789500205757

http://es.wikipedia.org/wiki/Transcripci%C3%B3n_gen%C3%A9tica

http://videos.educ.ar/play/Disciplinas/_Biologia/Transcripcion_del_ADN

http://biomodel.uah.es/

Referencias de Imágenes

Algunas imágenes han sido adaptadas para los objetivos de esta asignatura

domingo, 25 de agosto de 2013

Dogma Central: Replicación

Replicación del ADN

La replicación es el proceso por el cual ocurre la síntesis de ADN y se produce en la fase S del Ciclo Celular.

Esta duplicación del material genético tiene un mecanismo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del ADN original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN original.

La reacción general de síntesis de ADN es la siguiente:

Como actua la ADN polimerasa?

La enzima hidroliza los nucleótidos trifosfato separando PPi, la energía liberada se usa para que se pueda unir el P que le queda al nucleótido libre al OH 3’ del nucleótido anterior generando la unión fosfodiéster.

Por esta razón la sintesis ocurre solo en sentido 5´ -> 3´

Enzimas y proteínas involucradas

Esquema representativo de la replicación del ADN

En todo el proceso de replicación, participan varias enzimas y proteínas. A continuación se detallan las principales:

La helicasa rompe los puentes de hidrógeno de la doble hélice permitiendo el avance de la horquilla de replicación.

La topoisomerasa impide que el ADN se enrede debido al superenrollamiento producido por la separación de la doble hélice. La topoisomerasa I rompe una de las hebras, permitiendo su libre rotación sobre la otra hebra y luego vuelve a unirla, sin gasto de energía. La topoisomerasa II, produce un corte en ambas hebras, las cuales rotan libremente. Luego de aliviada la tensión, la misma enzima vuelve a unir las hebras, con gasto de energía.

Las proteínas SSB o (RPA) se unen a la hebra simple, luego de la acción de la helicasa, evitando que las hebras se vuelvan a unir antes de ser copiadas.

La ADN polimerasa a cataliza la síntesis de unos 30 nucleótidos aproximadamente de la nueva hebra de ADN. .
La ADN polimerasa d continúa la síntesis de la nueva hebra, a continuación de la ADN polimerasa a.

La ARN primasa sintetiza el cebador de ARN necesario previo a la acción de la ADN polimerasa a.
La ribonucleasa, hidroliza los cebadores de ARN luego de que cumplieron su función.

La ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki.

Este complejo proceso se encuentra esquematizado en los siguientes videos:

Este proceso que acabamos de ver, comienza en varios puntos fijos del genoma al mismo tiempo, y son los llamados "orígenes de replicación". En estos puntos, la dos hebras se separan ya que deben duplicarse al mismo tiempo y se forman "burbujas de replicación" cada una conteniendo dos horquillas, una a la derecha y otra a la izquierda.

A partir del orígen de replicación, la sintesis de ADN ocurre en ambas direcciones en la burbuja, por lo que se dice que la replicación es bidireccional.

Ya hemos visto que la cadena de ADN crece en sentido 5´ -> 3´, y la dirección de lectura es por el contrario 3´ -> 5´. Al ser este proceso bidireccional, una de las hebras en la horquilla se encuentra en la dirección de lectura correcta y la otra no.

Es por esto que una de las nuevas cadenas es sintetizada de manera continua y recibe el nombre de cadena lider o adelantada. Mientras tanto la otra cadena es sintetizada en porciones a medida que va creciendo la burbuja de replicación y recibe el nombre de cadena rezagada y los fragmentos que allí se sintetizan reciben el nombre de fragmentos de Okasaki.

Representación de la hebra adelantada en las horquillas de replicación

Representación de la hebra adelantada y la rezagada en las horquillas de replicación

Para la duplicación de todo el material genético, muchas burbujas de replicación se inician en diferentes regiones del ADN, y al crecer se van fusionando hasta que finalmente se obtienen dos cadenas hijas separadas.

Animaciones

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/replic/replic7.html

A la derecha de la pantalla encontraran todas las instrucciones para entender la animación.

Bibliografía y Webgrafía

Química Biológica - Antonio Blanco. Editorial El Ateneo. ISBN: 9789500205757

http://es.wikipedia.org/wiki/Replicaci%C3%B3n_de_ADN

http://videos.educ.ar/play/Disciplinas/_Biologia/Transcripcion_del_ADN

http://biomodel.uah.es/

Referencias de Imágenes

Algunas imágenes han sido adaptadas para los objetivos de esta asignatura

lunes, 3 de junio de 2013

Acidos Nucleicos

ADN: Acido desoxiribonucleico ARN: Acido ribonucleico

Generalidades
Los ácidos nucleicos son biopolímeros formados por nucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiester. Estos nucleótidos están formados por un azúcar de 5 carbonos (ribosa o desoxiribosa) unida en su carbono 1 covalentemente a una base nitrogenada (adenina, guanina, citocina, uracilo o timina). En su carbono del azúcar además se encuentra unido 1, 2 o 3 moléculas de fosfatos.

Así, podemos tener 5 tipos de nucleótidos dependiendo la base nitrogenada, cada uno en su versión ribosa o desoxiribosa. Y además, las variantes mono, di y trifosfatos.

Adenina Guanina:
dAMP, dADP, dATP dGMP, dGDP, dGTP
AMP, ADP y ATP GMP, GDP, GTP

Citocina Timina Uracilo
dCMP, dCDP, dCTP dTMP, dTDP, dTTP UMP, UDP, UTP
CMP, CDP, CTP

Volviendo a los Acidos nucleicos, éstos son largas cadenas de nucleótidos que pueden contener millones de nucleótidos unidos. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.

En el año 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X lo que ha constuido uno de los mayores avances científicos y les valió el premio Nobel.

Como recien mencionabamos, existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:

por el glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN);
por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;
en la inmensa mayoría de organismos, el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr.

Para estudiar sus estructuras emplearemos recursos didácticos que se citan a continuación. También ahi puedes ver algunos conceptos sobre duplicación transcripción y traducción, pero recuerda no profundizar mucho en este tema aun, eso lo haremos mas adelante!

Recursos

Anatomía del ADN, de John Kirk:
http://www.johnkyrk.com/DNAanatomy.esp.html

Andalucía Investiga:
http://www.andaluciainvestiga.com/espanol/cienciaAnimada/sites/dna/dna.swf

Bioquímica Interactiva:
http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/nucleotido/index.html

Biomodel 3, punto 5:
http://biomodel.uah.es/model3j/

Biomodel 1:
http://biomodel.uah.es/model1j/dna/inicio.htm

Bueno, a trabajar y aprender!

Webgrafía
http://es.wikipedia.org/wiki/Nucleotidos
http://es.wikipedia.org/wiki/Acidos_nucleicos

viernes, 31 de mayo de 2013

Lipidos

Membrana celular: bicapa lipídica

Generalidades

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno. En algunos casos, también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno en menor proporción.

La característica principal de estas biomoléculas el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en solventes orgánicos como por ejemplo el benceno y el cloroformo.

Los lípidos cumplen funciones diversas, entre las cuales podemos mencionar la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las membranas) y la reguladora (como las hormonas esteroideas).

Una clasificación general, consiste en subdividirlos en Lípidos Saponificables (a partir de los cuales se puede obtener jabones) y los Lípidos no Saponificables ( a partir de los cuales no se puede obtener jabones).

Los lípidos saponificables son aquellos que en su composición poseen ácidos grasos. Dentro de este grupo se encuentran:

ácidos grasos y derivados
eicosanoides (derivados del ácido araquidónico: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos)
lípidos neutros (acilgliceroles y ceras)
lípidos anfipáticos (glicerolípidos y esfingolípidos)

Por otro lado, dentro de los lípidos no saponificables se agrupan:

terpenos (retinoles, carotenoides, tocoferoles)
esteroides (hormonas esteroideas, esteroles, sales biliares)

Antes de sugerirles algunos enlaces a recursos didacticos para estudiar este tema, vale la pena mencionar a los Acidos Grasos, que son las unidades básicas de los lípidos saponificables, y consisten en moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada (CH2) con un número par de átomos de carbono (2-24) y un grupo carboxilo (COOH) terminal.

Los ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados según posean o no dobles enlaces en la cadena carbonada. La presencia de dobles enlaces en el ácido graso reduce significativamente el punto de fusión, mientras que el largo de la cadena lo aumenta. Las grasas poseen mayormente ácidos grasos saturados y por esto son sólidas a temperatura ambiente. Mientras que los aceites tienen mayor proporción de ácidos grasos insaturados y por esta razón son líquidos a temperatura ambiente.

Hecho esta breve introducción, les indico los links sugeridos. Es posible que deban instalar Adove Shockwave player para ver algunas animaciones. Esto es muy fácil y dirigido, pero ante cualquier inconveniente, me consultan.

Recursos

El mundo de los lípidos: En la pestaña "casos" tienen ejemplos cotidianos y muy interesantes! No dejen de visitarlo!

http://biomodel.uah.es/model2/lip/inicio.htm

Bioquímica interactiva: módulo lípidos
http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/lipido/index.html

Biomodel, punto 2: lípidos
http://biomodel.uah.es/model3j/inicio.htm

Webgrafía

https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADpido

http://biomodel.uah.es/model3j/inicio.htm

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/lipido/index.html

miércoles, 15 de mayo de 2013

Hidratos de Carbono

Generalidades

Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno y cuyas principales funciones en los seres vivos son de reserva energética y estructurales. Así, cumpliendo una función energética mencionar a la glucosa, el glucógeno y la celulosa, que son las formas biológicas primarias de almacenamiento y consumo de energía. Desde el punto de vista estructural podemos mencionar la celulosa que formar parte de la pared celular de las células vegetales y tambien la quitina es el principal constituyente del exoesqueleto de los insectos artrópodos.

Así, la glucosa en solución forma un enlace hemiacetálico interno entre el grupo carbonilo y uno de los hidroxilos, originando un anillo de 6 átomos (5C+O). Esta estructura recibe el nombre de glucopiranosa por su semejanza al heterociclo pirano.

El enlace hemiacetálico crea un nuevo centro de asimetría en el carbono 1, con lo que cada molécula en forma abierta puede originar dos tipos de formas cerradas (tal y como podemos observar en la Figura animada), que serán epiméricas en el carbono hemiacetálico. Estos epímeros reciben el nombre deanómeros. Se distinguen los anómeros a y b, en función de que la configuración del carbono anomérico coincida o no con la del carbono que determina la pertenencia a la serie D o L. El carbono anomérico también se llama carbono reductor, aunque sus propiedades reductoras son menores que las

de los aldehídos, ya que el grupo carbonilo está enmascarado por el enlace hemiacetálico.

El enlace glicosidico:

En el enlace O-glucosídico reacciona el grupo OH (hidroxilo) del carbono anomérico del primer monosácarido con un OH unido a un carbono (anomérico o no) del segundo monosacárido. Se forma un disacárido y una molécula de agua. El proceso es realmente una condensación, se denomina deshidratación por la característica de la pérdida de la molécula de agua, al igual que ocurre en la formación del enlace peptídico).

Esquemas animados de síntesis de disacáridos:

http://cienciasnaturales.es/ANIMACIONESBIOLOGIA.swf (Bioquímica -> disacáridos (síntesis)

Resúmenes para estudiar

En estas páginas a continuación, tienen 2 muy buenos resúmenes para estudiar. Manos a la obra!

1- Biomoléculas: incluye descripción de los polímeros

http://www.ehu.es/biomoleculas/hc/tema6.htm

2-Bioquímica interactiva, con auto-evaluación al final para ponernos a prueba!:

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/carbohidrato/index.html

Autoevaluación!

Finalmente aquí tienen 2 test para evaluar su conocimiento del tema: a probarse!!!

http://iespoetaclaudio.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/autoeval.02.glucidos.swf

http://www.lourdesluengo.es/animaciones/unidad2/test_glucidos.swf

Webgrafía:

http://www.biologia.edu.ar/macromoleculas/azucar.htm

http://www.uib.es/facultat/ciencies/prof/josefa.donoso/campus/modulos/modulo6/modulo6_4.htm

http://biomodel.uah.es/

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/
http://www.ehu.es/biomoleculas/hc/sugar34.htm#a

https://sites.google.com/a/ps.edu.pe/biologiaps/bioquimica/carbohidraty
http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_glucos%C3%ADdico

viernes, 3 de mayo de 2013

Enzimas

En esta entrada vamos a tratar el tema de las enzimas y las reacciones enzimáticas.

Las enzimas son moléculas de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, siempre que sean termodinámicamente posibles. En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a unas tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas.

Como todos los catalizadores, las enzimas funcionan disminuyendo la energía de activación (ΔG) de una reacción: