4° M Biología clase 2

DOGMA CENTRAL DE LA

BIOLOGIA M

OLECULAR

BIOLOGÍACUARTO MEDIO

BIOLOGÍA MOLECULARLA CÉLULA

ACIDOS NUCLEICOSPROTEÍNAS

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULARPLEGAMIENTO DE PROTEÍNAS

La Célula

Unidad de VidaProcariotas Vs. Eucariotas

“Es la unidad viva más pequeña capaz de crecimiento autónomo y reproducción, así como de utilizar sustancias

alimenticias químicamente diferentes de sí misma".

Todos los sistemas biológicos tienen una serie de características comunes: capacidad de reproducción; capacidad de absorber sustancias nutritivas y metabolizarlas para

obtener energía y desarrollarse; capacidad de expulsar los productos de desecho; capacidad de respuesta a los estímulos del medio externo; capacidad de mutación.




La Célula (cont.)


Todas las células vivas son fundamentalmente semejantes. Constituidas por el protoplasma

Del griego 'protos' -primario- y 'plasma' -formación-. Complejo orgánico compuesto básicamente de proteínas, ácidos nucleicos,

lípidos y polisacáridos. Debido a esto, es aceptado que todas las células descienden de algún

antepasado común, de una célula primordial. Rodeadas por membranas limitantes y algunas por paredes

celulares. Poseen un núcleo o sustancia nuclear equivalente.




Procariotas Vs. Eucariotas


Se clasifica a los seres vivos en dos grandes grupos: Procariota (del griego pro = previo a y karyon = núcleo)

Célula sin núcleo celular diferenciado (su ADN no se encuentra rodeado por membranas).

Primeras formas de vida sobre la tierra (aparecieron hace 3500 millones de años).

Básicamente, organismos unicelulares (x ej: bacterias). Eucariota (del griego eu = verdadero y karyon = núcleo)

Poseen un núcleo verdadero rodeado por membranas. Es típicamente mayor y estructuralmente más compleja que la

procariota. Estos incluyen algas, protozoos, hongos, plantas superiores y

animales.




Procariotas Vs. Eucariotas (cont.)





Acidos nucleicosTodas las células contienen la información necesaria para realizar

distintas reacciones químicas mediante las cuales las células crecen, obtienen energía y sintetizan sus componentes.

Esta información está almacenada en el material genético. Puede copiarse con exactitud para transmitir dicha información a las

células hijas. Estas instrucciones pueden ser modificadas levemente.

Variaciones individuales: un individuo no es exactamente igual a otro de su misma especie (distinto color de ojos, piel, etc.).

En conclusión, el material genético es suficientemente maleable como para hacer posible la evolución.

La información genética o genoma, está contenida en unas moléculas llamadas ácidos nucléicos. Existen dos tipos de ácidos nucléicos: el ADN, que guarda la información genética en todos los organismos celulares, y el ARN, que es necesario para que se exprese la información contenida en el ADN.

ADN – Acido desoxirribonucleicoEl GenRegulación de la expresiónLos CromosomasIntegración de conceptos del ADNARN – Acido ribonucleico




Acidos nucleicos





ADN – Acido desoxirribonucléicoProvee el código genético que determina todas las

características individuales de las personas.En este código las unidades básicas de información son

llamadas bases (ó desoxiribonucleótidos) y son Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timidina (T).

Estas bases se unen siempre de manera complementaria en la hebra de ADN A siempre une con T, y C siempre une con G.La combinación de una base con su complementaria se la

conoce como par de bases.Está ubicado en el núcleo o espacio nuclear de las células.Suele encontrarse en un estado laxo o “relajado” llamado

cromatina.





El Gen Es una secuencia determinada de bases (fragmento de

ADN) que contiene toda la información necesaria para producir una proteína.

Es la unidad mínima que se puede heredar, o sea, que puede ser tomada de uno de los progenitores para formar el nuevo individuo.

Si las características heredables (como el aspecto de la cara) las descomponemos en otras subcaracterísticas (color de los ojos, color del pelo, tez), cuando ya no podamos dividir más esas características de forma que sigan siendo heredables, diremos que esa característica es debida a un gen.

El Gen tiene básicamente dos funciones:1. reproducirse a sí mismo, e 2. indicar el modo de construcción y comportamiento de un nuevo ser vivo

completo.





El GenA grosso modo, podemos dividir el gen en 5 regiones: una promotora: estimula o inhibe la expresión del gen, una de iniciación, una codificante (exón): parte que se expresará, una no codificante (intrón): no llegará a expresarse, y una de terminación.





Regulación de la expresiónYa vimos que en el ADN (o los Genes) se encuentra la información para la

construcción y comportamiento de un nuevo ser vivo completo.Pero si además sabemos que todas las células de nuestro cuerpo poseen

el mismo material genético, ¿cómo es que cada célula expresa cosas diferentes?


En forma resumida, podemos decir que cada parte de nuestro cuerpo posee factores que estimulan el desarrollo de las características de lo que deben ser e inhiben aquellas que no se correspondan.




Los CromosomasSu número es constante para toda especie: el ser humano tiene 22 pares

autosómicos y 1 par sexual, o sea, 46 cromosomas por célula (con excepción de las sexuales).

¿Qué son los cromosomas?Teóricamente, son los portadores de los factores de la herencia o genes.Físicamente, son pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se

organiza la cromatina del núcleo celular durante las divisiones celulares.¿Cuál es su función?Comprimir la información necesaria para la construcción de un ser vivo

completo.Pero, ¿por qué comprimirla?La longitud del ADN de cada célula humana es de aproximadamente 2

metros. Si se sumara la longitud del ADN de todas las células de una sola persona se podría rodear la circunferencia terrestre 500,000 veces.





Compactación del ADN en un Cromosoma





Integración de conceptos del ADN





ARN – Acido ribonucleicoEs un intermediario para la expresión de la información contenida

en el ADN.En este código las unidades básicas de información son también

llamadas bases (ó ribonucleótidos) y son Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U), este último equivalente a la base Timina en el ADN.

El ácido ribonucleico se forma por la polimerización de ribonucleótidos. En general los ribonucleótidos se unen entre sí, formando una cadena simple.

La cadena simple de ARN puede plegarse y presentar regiones con bases apareadas, de este modo se forman estructuras secundarias del ARN, que tienen muchas veces importancia funcional, como por ejemplo en los ARNt (ARN de transferencia).





ARN – Acido ribonucleico (cont.)

Se conocen tres tipos principales de ARN:ARN mensajero (ARNm)ARN de transferencia (ARNt)ARN ribosomal (ARNr) No entra en el alcance de la exposición.





ARN mensajero (ARNm)Consiste en una molécula lineal de ribonucleótidos

(monocatenaria).Su secuencia de bases es complementaria a una

porción de la secuencia de bases del ADN.Las instrucciones residen en tripletes de bases a las

que llamaremos codones.Son los ARN más largos y pueden tener entre 1000 y

10000 nucleótidos.





ARN de transferencia (ARNt)Es el más pequeño de todos, tiene aproximadamente 75 bases en su cadena.Se pliega adquiriendo lo que se conoce con forma de hoja de trébol plegada.





¿Qué son las proteínas?Son las macromoléculas más abundantes en las células y

constituyen alrededor del 50% de su peso seco.Grupo de compuestos que mayor cantidad de funciones

desempeñan en los seres vivos, prácticamente no existe proceso biológico en el que no participe por lo menos una proteína.

Dentro de las células se las encuentra en formas muy variadas: como constituyente de las membranas biológicas, como catalizadores de reacciones metabólicas (enzimas), interactuando con los ácidos nucleicos (histonas) o con neurotransmisores y hormonas (receptores), etc.

¿Qué son las proteínas?¿Qué hacen las proteínas?¿Qué son los aminoácidos?Clasificación de aminoácidos




¿Qué hacen las proteínas?Algunos ejemplos de lo que las proteínas hacen: La enizma alcohol dehidrogenasa transforma el alcohol proveniente de

cerveza/vino/licor en una forma no tóxica que el cuerpo utiliza para comida. La hemoglobina transporta oxígeno en nuestra sangre. La fibrina forma una costra ó “cascarita” para proteger los cortes mientras curan. La insulina regula la cantidad de azúcar en sangre y es utilizada para tratar la

diabetes.Las proteínas están presentes en todas las cosas vivas,

inclusive en plantas, bacterias y virus. Algunos organismos tienen proteínas que les brindan sus características especiales:

El fotosistema I es una colección de proteínas en las plantas que capturan la luz solar para poder realizar el proceso de fotosíntesis.

La luciferasa cataliza la reacción química que hace que la luciérnaga brille. La hemoaglutinina ayuda al virus influenza (de la gripe) a invadir nuestras células.





¿Qué son los aminoácidos?Son la unidad estructural básica de las proteínas.Dos aminoácidos se combinan para forman un dipéptido. Si se une un tercer

aminoácido se forma un tripéptido y así, sucesivamente, para formar un polipéptido.

Cuando las cadenas polipeptídicas superan los 40 aminoácidos se denominan proteínas.

Existen cientos de aminoácidos diferentes, pero sólo 20 son necesarios para poder formar las proteínas.

La proteína humana más grande conocida es Titina, que mide 34.350 aminoácidos.


Estructura general: un carbono central unido a un grupo carboxilo (rojo en la figura), a un grupo amino (verde), a un hidrógeno (en negro) y a una cadena lateral (azul). La diversidad de la cadena lateral caracteriza

a cada aminoácido.




Clasificación de aminoácidosExisten muchas formas de clasificar los aminoácidos; las dos

formas que se presentan a continuación son las más comunes.Según su obtención Esenciales: son aquellos aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo

para obtenerlos. No esenciales.Según las propiedades de su cadena lateral Neutros polares, polares o hidrófilos. Neutros no polares, apolares o hidrófobos. Con carga negativa, o ácidos. Con carga positiva, o básicos. Aromáticos.





P: ¿Cómo logra la naturaleza expresar en los organismos la información contenida en el ADN?

La Expresión GénicaTranscripciónTraducciónEl Código GenéticoResumen

Finalmente, y dicho técnicamente, llegamos al dogma central de la Biología Molecular:

¿Cómo hace una molécula de ADN para codificar una proteína?

R: A través de las Proteínas. P: ¿Cómo se obtienen entonces las proteínas a partir del ADN?

R: Con la ayuda del ARN y a través de los procesos de transcripción y traducción.

Dogma Central de la Biología Molecular




TranscripciónEs el proceso de transferencia de información de ADN

en ARNm.Ocurre entre dos alfabetos simples: el de ADN y el de

ARN.Se realiza en el núcleo (eucariotas) o espacio nuclear

(procariotas).Se realiza a partir de la hebra molde de ADN (la 3’-5’).El ARNm resultante es de cadena simple, a diferencia

de la doble hélice formada por el ADN.





TraducciónEs el proceso mediante el cual se forman las

proteínas a partir de los aminoácidos codificados por el ARNm.

Ocurre en el citoplasma (básicamente, fuera del núcleo).

Se da en 4 pasos*:1. Activación.2. Iniciación de la síntesis.3. Elongación de la cadena polipeptídica.4. Terminación de la síntesis.


* Analogía simple con la construcción de un edificio: 1)obtener los materiales, 2)preparar los cimientos, 3)agregar pisos, y 4)Terminar (je! :D)




Con 1 posición, 4 bases, se podrían obtener 4 aminoácidos. (No sirve, demasiado poco…)

Con 2 posiciones, 4*4 combinaciones de bases, se podrían obtener 16 aminoácidos. (Sigue sin alcanzar)

Con 3 posiciones, 4*4*4 combinaciones de bases, se podrían obtener 64 aminoácidos. (¡Bingo!)


Pero, si existen 20 aminoácidos diferentes, ¿cómo se identifican si sólo se tienen 4 bases distintas?

El Código GenéticoEl código genético es el conjunto de reglas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas.




Define la relación entre secuencias de tres bases, llamadas codones, y aminoácidos.

Un codón se corresponde con un aminoácido específico. La secuencia del material genético se compone de cuatro bases

nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras en el código genético: A, T, C y G en el ADN y A, U, C y G en el ARN.

Debido a esto, el número de codones posibles es 64. 61 de ellos codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de

inicio, AUG) los tres restantes son sitios de parada (e stop): UAA, UAG, UGA. La secuencia de codones determina la secuencia aminoacídica de una

proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específicas.





Universalidad El código genético es compartido por todos los organismos conocidos, incluyendo

virus y orgánulos (aunque pueden aparecer pequeñas diferencias). Este hecho indica que el código genético ha tenido un origen único en todos los

seres vivos conocidos. Continuidad

Ningún codón codifica más de un aminoácido: de no ser así, conllevaría problemas considerables para la síntesis de proteínas específicas para cada gen.

No presenta solapamiento: los tripletes se hallan dispuesto de manera lineal y continua.

Su lectura se hace en un solo sentido (5' - 3'), desde el codón de iniciación hasta el codón de parada.

Degeneración Que 61 codones codifiquen nada más que 20 aminoácidos hace del código

genético que sea redundante, lo que se denomina como código degenerado.


El Código Genético: características





El Código Genético: tabla estándar

Secuencia de ADN

ATG

Secuencia de un triplete en ADN

Secuencia de ARN

AUG

Codón en ARNm

Secuencia aminoacídica

MET

Aminoácido en proteína

Transcripción

Traducción

Una analogía del Dogma llevada a la informática, más precisamente a un programa de computadora:

Secuencia de ADN

Código Fuente

Secuencia de ARN

Código precompilado

Secuencia aminoacídica

Ejecutable





Resumiendo…

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