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Clase 14 de marzo 2013

Clasificación de los seres vivos

La célula es la unidad morfológica y funcional de todos los seres vivos, es el elemento de menor tamaño considerado vivo.

Bacteria en el ser humano 10:1

Las cel. Eucariontes: tienen núcleo y organelos. Hay unicelulares como la levadura, representa un intermedio entre las cel. Vegetal y animal.

Las cel. Procariontes: no tienen núcleos, tampoco tienen mitocondrias por lo tanto consiguen la energía de la mb. Son bacterias, como los bacilios. Generalmente las bacterias se asocian, siempre están en grupo, esto favorece a la nutrición.

Las bacterias pueden ser:

➨ Organotrofica: fuente de energía elementos orgánicos.➨ Litogtroficass: “ “ “ minerales, importante para la lixiviación

bacteriana. ➨ Fotosintéticas: “ “ “ luz.

Existen 3 dominios (1990): el Eukarya, Bacteria y Archae.

La biología celular trata de comprender la función de la cel. , Hooke primero que vio la cel. Y Leeuwenhoek descubrió microorganismo.

Microscopias

Los microscopios magnifican la imagen y buscan una buena resolución. Existen microscopios ópticos (utiliza luz visibles) y electrónicos (usa haz de electrones).

Otros tipos:

➨ M.de campo brillante(claro) ➨ M.de contraste de fases (mejor visualización porque se ven las variaciones de

estructuras). ➨ M. interferencia diferencial de contraste o Nomarski (tridimensional y alto

contraste).➨ M. confocal: se enfoca en un punto definido de la cel. Esto permite un “corte

óptico”, se obtienen imágenes nítidas y se reconstruye tridimensionalmente. ➨ M. electrónico de transmisión (TEM): utiliza bobinas magnéticas y fuentes

electrónicas, tiene mayor resolución y zoom. ➨ M. electrónico de transmisión (SEM): relacionado con la tridimensionalidad.

Esto era para estructuras delgadas y fáciles de manipular.

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Santiago Ramón y Cajal, descubrió la manera de ver cel. En tejidos más gruesos como en el cerebro descubrió la doctrina de la neurona. Las técnicas que existen para ver esto es a través de:

➨ Fijación: conserva estructura celular, ej. formalina➨ Deshidratación: elimina agua (para evitar reacciones químicas) y reemplaza por

solvente orgánico (ej. etanol, acetona) ➨ Inclusión: se infiltra resina o parafina, para que se solidifique y se pueda cortar.➨ Corte: utiliza micrótomo, permite cortar pocos micrómetros de espesor.

Con esto se obtiene una imagen en blanco, entonces se tiene que teñir con las técnicas de tinción, como por ejemplo: Eosina y Hematoxilina.

Hay una microscopia de fluorescencia, una importante es la proteína verde fluorescente (GFP), que reacciona frente a la luz ultravioleta emitiendo una luz verde. Se descubrió de las medusas aequorea victoria. Mm

Clase 19 de marzo de 2013

Métodos biología celular

1.- In vivo: este método se lleva a cabo en organismo completo. (Organismos vivientes)

2.-In vitro: se realiza sobre cultivos celulares.

Extracción de células

Esta la disección que puede ser mecánica (manual o laser) o enzimática.

Centrifugación: por distintos tamaños.

Adherirse a un vidrio o plásticos.

Por unión de anticuerpos a sustancias determinadas.

Por fluorescencia

Tipos de células

1.-Las células primarias (neuronas)

2.-Lineas celulares: siguen vivas luego de extraerlas, ej las cancerígenas. El Hela es una cel. Epiteliar humana carcinoma cervical, el virus es el papiloma humano. Se podría decir que son inmortales, porque una vez que se empieza a dividir no para.

3.-Hibridomas: combinación de 1 y 2, es semi-inmortal, por ejemplo al crear anticuerpos. El caso de las cel. del ratón + líneas cel.

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4.-Celula madre: pueden ser totipotentes, que es cuando se puede formar un individuo completo, pluripotentes, no puede formar individuo completo pero si cel. endodermo, ectodermo y mesodermo; multipotentes, genera solo de su linaje de origen; y unipotentes. Las células madre se divide en cel. madre embionaria que son pluripotente,se consideran a los 4 días siendo apenas un blastocito, se puede convertir en cualquier célula. Y en cel. madre adulto que son multipotente (piel, cordón umbilical).

La enfermedad de Parkinson es cuando la sustancia negra se agota o debilita, los síntomas aparecen cuando queda un 20%. Hay un examen que se hace con Dopa para ver si alguien puede tenerlo, consiste en ver si se absorbe en la sustancia negra. Hay unasolución poco ética que se realiza en China, con fetos (10-15) de 5-8 semanas, donde se trasplanta tejido neuronal.

*Los anticuerpos son 100% específicos y reconocen a los antígenos (proteínas), se usa para investigaciones y diagnósticos.

Cultivar células

Se cultiva en incubadoras que reemplazan condiciones reales de un organismo, con un 95% de humedad, 37°C, 5%CO2 y 95% O2. Sus ventajas es que permite el control preciso y fino, es homogéneo y económico. Sus desventajas son que no se produce en vivo y la técnica es muy sensible.

Fraccionamiento celular

Para separar los organelos de una célula se utiliza la ultracentrífuga. Para comprobar la pureza de esta fracción se utilizan elementos, por ejemplo si es del núcleo compruebo que haya ADN.

Otras técnicas son:

Cromatografía: es en columna, emplea el funcionamiento de la proteína.Cromatografía por cambio iónicoCromatografía por filtración de gel: unos elementos van a avanzar primero que otros, quedando atrapados por el gel.Cromatografía por afinidad: puede ser por polaridad o anticuerpo.

Clase 21 de Marzo del 2013

Componentes químicos de las células

La química de la vida está basada en el carbono, las reacciones químicas ocurren casi todas en la fase acuosa.

El cuerpo humano está compuesto mayoritariamente por: H>O>C>N.

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En la vida extraterrestre se encontró una bacteria GFAJ-1 que necesita arsénico para vivir, el arsénico es muy parecido al fosforo y causa daño porque cambia la estructura del ADN y puede generar tumores.

El átomo en su núcleo se encuentra los protones neutrones, es denso. En su alrededor esta la nube electrónica, compuesta por electrones. Entre ambos existe una atracción electrostática. Numero atómico Z=protones; peso atómico=protones + neutrones.

Enlaces

Están los enlaces covalente que son los que comparten electrones y los no-covalentes que se dividen en 3: iónico (se transfieren electrones), hidrogeno y Van de Walls.

Los enlaces covalentes forman moléculas. Sus enlaces son los más fuertes.

Fuerza de enlace: Covalente>iónico>puente de hidrogeno>van de walls.

Longitud de enlace: van de walls>puente de hidrogeno>iónico>covalente.

Propiedades del agua

Su ángulo es de 104,5°, tiene enlaces covalente y van de walls. Al unirse las moléculas deagua usan enlaces de puente de hidrogeno. Es polar. El pH se considera acido del 0-6, 7 neutro y del 8-14 es básico.

Carbono y los componentes orgánicosEl carbono tiene la capacidad de formar grandes moléculas ya que tiene 4 espacios vacantes, los compuestos de carbono son moléculas orgánicas.

➨ Carbohidratos/Polisacáridos: Su componente más pequeño es monosacáridos, los de importancia biológica son los de 3 y 6 átomos de carbono. La función de los polisacáridos ramificados son: fuente de energía (reserva), soporte estructural y de señalización.

➨ Lípidos: Insoluble en agua pero solubles en grasa. Son disolventes orgánicos, su función más importante es la de construir la membrana. Está en distintas formas como:

-ácidos grasos: tiene 2 partes, el grupo carboxilio y la cadena hidrofobica. Puede ser saturados, monosaturados y polisaturados(2 o más enlaces).

-triglicéridos: al degradarse produce 6 veces más energía que la glucosa.-fosfolípidos: es el principal constituyente de la membrana biológica, tiene

parte hidrofilica e hidrofobica. Proteínas: Componente más pequeño aminoácido, existen 24 aminoácidos, lo que cambia encada uno es su radical. Tiene 4 estructuras: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.Ácidos nucleicos:

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Composición azúcar+ pentosa+ base purina o pirimidica. Las bases purinas son la adenina y guanina, las pirimidicas son la citosina, tymina y uracilo.

Los nucleótidos forman los ácidos nucleicos, cuyas funciones son almacenar y transmitir la información genética, de energía (ATP), de señalización (CAMP).

La doble hélice fue descubierta por Watson y Crick.

Clase 26 de Marzo de 2013

Biomoleculas y energía celular

La liberación de energía se produce por la ruptura en los enlaces. Un organismo procesa los compuestos ingeridos y los degrada para ser absorbidos por la célula.

Hay 2 tipos de de procesos:

Catabolismo: que es la degradación de moléculas y como resultado libera energía.

Anabolismo: es la síntesis de moléculas, que necesita energía.

Ambos procesos tienen un equilibrio de energía (metabolismo celular). El componente que regula esto, es la “segunda ley de termodinámica” que establece que los sistemas tienden al desorden.

El ATP tiene en sus enlaces con alta energía, por lo que se usa en reacciones anabólicas. Como por ejemplo en la fotosíntesis, donde aprovecha el sol y el agua, para generar moléculas, como el almidón.

La respiración/ oxidación, ocurre de forma espontanea en presencia de oxigeno.

La fotosíntesis y la respiración celular, son procesos complementarios.

Catalizadores

Son aceleradores de las reacciones químicas, los más típicos y esenciales son las enzimas, las que disminuyen la energía de activación, actuando como un producto intermedio para llegar a los productos. Tienen un sitio activo que reacciona a algunas moléculas, ya que son específicas, y forman el complejo enzima-sustrato, para luego dar origen al producto (catálisis).

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Transportadores de energía

1.-ATP: sus enlaces son de fosfodiester, y al romperlo libera una energía de 11-13Kcal/mol. Las reacciones que pueden suceder son de formación de nucleótidos, de polisacáridos y proteínas.

2.-NADH, FADH: pueden recibir y donar electrones, con lo que dan energía. Son reacciones aeróbicas; el oxigeno puede captar electrones, y es por eso que se pone al final de las reacciones, para que no altere nada. Un ejemplo es la biosíntesis del colesterol (NADPH).

Las etapas del metabolismo celular: ingresa comida y…..

1.-Se rompen grandes moléculas a subunidades ej. Proteínas aminoácidos; polisacardios azucares simples; grasa triglicéridos.

2.-Se incorporan moléculas simples a la célula por transportadores (no es lo mismo que canales) ej. La glucosa a piruvato, genera ADP y NADH, la glucosa hidroliza el ATP en ADP, para almacenarla y se transforma en glucosa 6-P. Por cada glucosa obtengo 2 piruvatos. El piruvato tiene 2 alternativas:

sin presencia de oxigeno: fermenta y forma acido láctico.

con presencia de oxigeno: en la mitocondria, ocurre una oxidación, a través del ciclo de Krebs, donde ingresa el AcetilCoA (CH3COOH), que tiene 2 carbonos (2C).

Los NADH, capturan electrones, los que van a usar en la cadena respiratoria, paradar energía y actuar como transportadores.

1 glucosa genera 36 ATP.

Las formas en que se entrega energía:

-los lípidos se degradan como beta-oxidación

-las proteínas se degradan y quedan en aminoácidos los cuales se utilizan en el

ciclo de krebs (los aminoácidos esenciales son 10).

Clase 2 de Abril del 2013

Mecanismos genéticos básicos: replicación del ADN

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Los aminoácidos naturales son los que componen las proteínas (son 20).

Watson y Crick postularon la estructura de doble hélice del ADN y el mecanismo de replicación. Hablaron de la complementariedad, que se basa en la interacción específica entre bases nitrogenadas de los nucleótidos que componen la hebra.

En sus estudios consideran los estudios de estructuras por difracción de los rayos X, postulado por Wilkins y Franklin. También por el estudio de Chargaff, que analizo que el contenido total de A, T eran iguales, tal como el del G y C.

Los nucleótidos puede tener base purica con 2 anillo (A-G) o base pirimica (T-U-C).

La polaridad de cada hebra complementaria es contraria.

Entre T=A y G=C, se unen por puente de hidrogeno lo que hace que sea estable y sea fácil separar las bases, para formar más hebras. La cadena de ADN tiene la tendencia a girar, y algunas bases tienen que posicionarse de manera perpendicular. De una hebra seusan las 2 hebras como molde para copiar.

Propiedades de la replicación del ADN

1.-Semiconservativa2.-Origen específico: tiene un punto definido de partida, tiene un grupo de nucleótidos queda especifidad, lo descubrieron por la bacteria E.coli.3.-Bidirrecional: ocurre en ambas direcciones a partir de un punto específico.

Este proceso lo realiza la enzima ADN polimerasa, descubiertapor Kornbalg. Esta enzima elonga la cadena de ADN, adicionándole nucleótidos (desde el 3´), formando moléculas pirofosfato (tiene alta energía).

Características de la reacción:

-necesita ADN molde, factor Mg+2, 4 nucleótidos, requiere de extremo 3´-OH partidor y enlonga en dirección 5´3´.

Hay 3 tipos de ADN polimerasa:

1.-ADN polimerasa 1: 10 nucleótidos por minuto en ensayos de replicación. Su función es reparar el ADN.

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2.-ADN polimerasa 2: no es esencial, pero ayuda al ADN polimerasa 3.3.-ADN polimerasa 3: realiza replicación 1000 nucleótidos por minuto.

Okasaki descubrió que una de las hebras tenía una diferencia al replicarla, que no se hacía como estaba planteado, que era ir agregando del 3´ en adelante. La llamo hebra discontinua o retrasada y lo que la hace diferente es que pone muchos primers, luego los elimina y los rellena con ADN, la enzima que hace este cambio y une los ADN distinto es ADN ligasa.

Replicación de ADN en eucariontes-Tiene faces G1, S, G2, M.-Mayor tamaño de AND genómico.-Participan más enzimas.-Múltiples orígenes de replicación, ocurren simultáneamente.-Lo primero que se replica en el cromosoma es el genoma que se expresa.

Clase 9 de Abril 2013

Síntesis de ARN y proteínasTranscripción, la célula sintetiza ARN mensajero; en la traducción se sintetizan proteínas en las células.

Dogma central de la biología molecularADNARNPROTEÍNA

Este dogma es cuestionado cuando descubrieron los retrovirus, cuando pasaba de ARN-ADN.

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Transcripción

Se sintetiza el ARN a través de mecanismos con enzimas, específicamente con la ARN polimerasa, que da como producto ARN mensajero.

Este Proceso se descubrió por el estudio de la E.coli, donde se mostro que las proteínas necesitan un reconocedor de la molécula de ADN, para que sepa de donde partir transcribiendo. Tiene un punto de inicio y de término. La parte que está antes del inicio de la transcripción se llama, corriente arriba (región regulatoria ó promotora) y se enumera negativamente; la parte de la derecha de donde se parte transcribiendo se llamacorriente abajo (o región codificante) y se enumera con números positivos.

El punto de inicio es reconocido por el ARN polimerasa por tener una serie particular de nucleótidos. No todas las transcripciones son iguales, ya que no todas tiene la misma eficiencia, esto se debe de la afinidad de la ARN polimerasa con los nucleótidos.

Caja tata (TATAAA)

Está caja está presente mayoritariamente en bacterias, y es la que reconoce el ARN polimerasa (específicamente es el sigma el que reconoce).

Operon lac

Tiene 3 genes (Z, Y, X) que codifican para 3 proteínas distintas, por esto se dice que es multigenica. Lo que hace es romper la lactosa en galactosa y glucosa. Tiene un represor que actúa bloqueando al ARN polimerasa cuando no hay lactosa; en el caso de que haya una parte del represor que tiene afinidad a la lactosa, se une con ella y luego se disocia, haciendo así que el ARN polimerasa actué. En el operon lac tiene una proteína CAP, que se une al comotrón y así promueve la transcripción.

El ADN como se puede doblar, por sus estructuras secundarias y terciarias, hay una opción de que nucleótidos que están muy lejos del ARN polimerasa, pueden entrar encontacto, y así transcribirse.

*Un ARNm contiene información para más de una proteína, es un mensajero policistronicos.

Está característica es importante para el genoma animal, ya que es muy largo.

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La transcripción en eucariontes es mucho más complicada, ya que son más proteínas, más afinaciones, más minuciosa, etc. Todo tiene mayor control y especialización. Se inicia con un fenómeno donde un hay un carboxilio terminal, el que se extiende por fuera de la proteína, y que al final de la transcripción es eliminado.

Modificaciones post-transcripcionales del ARNm

Estás modificaciones tiene un rol importante, ya que le dan más seguridad y vida, se aseguran de que pueda ser traducido. Genera una polaridad. Hay una cola de polial que aumenta la vida, evitando la degradación que va en el extremo 3’.

En esta etapa se encuentra la maduración o splicing, que es encargado de ver lo que no va ir en el ARN maduro, lo corta y lo saca, deja la información que necesita (exones) y elimina la otra (intrones). Este proceso es alternativo, ya que hay algunas células que no eliminan los intrones, haciéndola más larga, y por esta razón es que a partir de un gen podemos obtener diferentes ARNm, lo que conlleva tener diferentes proteínas.

El número de genes desde los tiempos de la prehistoria no ha crecido, lo que cambia es la forma en que los usamos.

*Las mutaciones ocurren en el ADN, nunca en el ARN.

Clase 11 de Abril 2013

Traducción

Ocurre en todo tipo de célula, viene después de la transcripción, porque se tiene que traducir un transcrito. El “lenguaje” que usa la célula es de proteínas, porque no entiende a los ácidos nucleicos. Pasa los ácidos nucleicos a aminoácidos.

En la procarionte ocurre la transcripción y replicación en el mismo lugar, en cambioen los eucariontes ocurre en el núcleo y la traducción en el citoplasma.

El inicio de la traducción empieza con el ATG y finaliza con el codón de término. Hay una secuencia que no es traducida.

Codón secuencia de 3 nucleótidos, que codifican para el mismo aminoácido. En relación al código genético se dice por esta razón que es degenarado, porque más de una combinación da un aminoácido.

Codones stop no codifican aminoácidos.

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El código no es universal para todos los organismos y genomas.

La traducción es realizada por los ribosomas (ARN ribosomal + proteína), pero con ayuda del ARNt (modifican a las proteínas). El ARNt tiene regiones, se dice que tiene forma de trébol; están los anticodones, que se unen a los codones y existen tantos ARNt como codones. La función del ARNt es de transportar los aminoácidos al lugar donde se produce la traducción.

La enzima que sintetiza a los aminoácidos es la aminoacil-ARNt- sintetil, y van a existir tantas enzimas como aminoácidos.

Una parte de la traducción es la adenililiación, que es cuando se une los aá. con el ARN, necesito ATP, aquí se forman los enlaces correspondientes (ester) y al finalizarlo se liberael ATP.

Ribosoma

Tiene una parte mayor que está formada por 2 ARN y 49 proteínas, se llama 60s. La partemenor tiene 1 ARN y 33 proteínas, 40s. El ribosoma unido es de 80s. Y se unen por el ARN mensajero.

S= sedimentación

Los ribosomas son generados en el nucléolo (no es organelo), por eso se le llama dominionucleares.

Partes del ribosoma:

E (exit) sale el ARNt vacíoP (peptidil), se produce el enlace peptidico.A(aminoacil) ingresan los nuevos aá. con el ARNt.

Etapas de la traducción:

1.-Iniciación: la unidad menor se asocia en 5´ (CAP) y avanza hasta un sector el RBS, ubicado en el 7’ aprox. corriente arriba. Al unirse va a llegar un aá., que generalmente es la metionina; se une el ARNt con aá.

*La metonimia es el primer aminoácido para los eucariontes, en los procariontes las bacterias el RBS se llama SHINE-Delgarno y en vez de metonimia va a ser forminmetoninia.

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2.-Enlongaciónva a llegar el segundo aá. unido con un factor de enlongación (aparte delARNt), y si es el correspondiente se va a unir . El enlace que se forma entre los aá. es peptidico. Se necesita energía para avanzar en la construcción , donde la subunidad mayor avanza 3 nucleotidos al igual que la menor, esta energía es GTP.

3.-Terminación aparece el codón de término, el que no puede ser reconocido por el ARNt. Es reconocido por el factor de terminación o liberación, al ocurrir se separan las subunidades.

Apenas se forma la proteína, toma la forma terciaria, que es la estructura funcional.

La estructura es circular, lo que hace que el 3’ quede cercano al 5’, haciéndolo más eficiente y rápido.

Los antibióticos tienen directa relación con los ribosomas, ya que si no forma proteínas se muere. Por eso si tomo muchos antibióticos y por tiempos prolongados, se van a morir mis propias células ya que la mitocondria, que es una bacteria y produce ribosomas bacterianos, serían eliminados por los antibióticos.

ADN recombinante

Combino 2 ADN, ej. la insulina la inyecto en una bacteria y está la produce. Está técnica se vio favorecida por tecnologías y descubrimientos claves:

Enzima de restricción: reconoce una secuencia de ADN específica y la va a cortar, solo las tienen las bacterias. Existen más de 3000. Siempre va a cortar ADN de doble hebra.

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La imagen es un elemento palindrome (se lee lo mimos de izq-derecha que de derecha-izq), este es un requisito para que se pueda cortar.

Para que sepa está enzima que cortar del ADN se fija si está desmetilado, porque si es al contrario, o sea, metilado no va a poder cortarlo porque es una especie de protección.

Los ADN distintos se unen con ADN ligasa. Para clonar se usan estos cortes.

Para esto trabajamos con los plasmidos, no con el genoma de la bacteria, un plasmido es un ADN circular de doble hebra, que le confiere características que no están codificadas en sus genomas. Se regeneran independientemente del ADN de la bacteria.

Si quisiéramos clonar un genoma completo, deberíamos cortar en muchos pedazos el ADN e introducirlos en un vector (plasmido), esto es un genoteca.

La librería de expresión es sólo el ADN que se expresa, lo voy a clonar.

PCR

Es una técnica que amplifica millones de veces el ADN. Se usa en forensia, para diagnosticar enfermedades hereditarias, identificar cadáveres, etc.

Se necesita ADN, dNTPs, 2 primers, una TAC polimerasa y el termociclador (maquina).

Etapas PCR:

1.-Desnaturación es a 94°C, se separan las hebras

2.-Alinamiento 54°C, los primers se unen a ADN.

3.-Extensión 72°C, actúa la polimerasa.

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Jueves 18 de Abril 2013

Organización del genoma humano

El ADN es ácido (0,4), tiene una carga negativa dada por el fosfato. Las proteínas tienen carga positiva dado por el grupo amino.

La cromatina es el ADN + proteínas nucleares, tiene presente los nucleosomas. Las histonas tienen carga (+) y son las encargadas de que el ADN se enrolle.

Mientras más compacto sea el ADN menos accesible a sus secuencias.

El material del núcleo tiene diferencias, tiene un sector más denso llamado heterocromatina y tiene otro sector menos denso llamado eucromatina, es el que se usa más. Hay una remodelación de la cromatina que hace que la cromatina este más o menos compacta, lo que hace que se facilite la expresión de la información génetica.

En el nucleosoma, está el octamero (el ADN da 2 vueltas). Está formado por 4 histonas. Su función es ayudar a organizar el ADN.

En el octamero hay siempre 8 histonas, y tiene una especie de colas en el nucleosoma, que son una extensión que sale al exterior, esto ayuda o dificulta la interacción del ADN, controla la expresión de genes. Al estar compactada no la reconoce para interaccionar. Está remodelación tiene 2 sentidos: de cromatina compactada a descompactada o viceversa.

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La toposomerasa ayuda para que no se enrosque la micromatina, es escencial. El proceso de enrollarse y desenrollarse es activo, se necesita ATP.

Las proteínas que hacen este remoldeamiento son:

1.-Proteínas o complejos proteicos con actividad remodeladora de cromatina dependiente de energía: Están presentes los complejos SWI y SNF. Está presente en todas las célulaseucariontes.

2.-Modificaciones covalentes del DNA o de proteínas que constituyen y organizan la cromatina: “Mecanismos Epigenéticos”

Mecanismos Epigenéticos http://www.unav.es/ocw/genetica/tema2-3.htmlModificaciones estables heredables en el potencial de expresión de la informacióngenética en una célula eucarionte, que no pueden ser explicados por cambios en lasecuencia del ADN. Se entienden como cambio que sufre la cromatina pero no afectan ala secuancia de nucleótidos, por eso son modificaciones por encima.

Hay que recordar que la actividad transcripcional basal en eucariontes es restrictiva, estoquiere decir que los promotores están en estado inactivo hastq que llegan los activadoresy el ensamblaje del complejo basal de transcripción. Para que esto ocurra la cromatina dela región debería estar descondensada, y asi permite el acceso a factores proteicos.

-Metilación del DNA-Modificaciones post-traduccionales de proteínas que estructuran la cromatina, luego de latraducción.

El cerebro está compactado y por eso no reconoce por ejemplo la insulina.

Dinucleotido CpG, cuando está presente, la citosina es metilada. Se puede metilar 1 o 2hebras. Está relacionado con la heterocromatina, por lo tanto a menor metilación va a sermenos compacta (eucromatina). Y a mayor metilación, más compacta (heterocromatian)por lo tanto no se va a expresar.

Por lo tanto en células eucariontes superiores:➨ “A mayor metilación del DNA (genoma), menor transcripción de genes”

➨ Para que se active la transcripción de un gen, se debe eliminar la metilaciónen el segmento de DNA que codifica información para ese gen.

Las 2 hebras en la replicación hay 2 opciones, que una tenga más metilación que la otra,y cuando ocurra la transcripción puede haber 2 células con los mismos nucleosidos, perounos con mas metilación, entonces se van a expresar menos genes. (este es un factor dela diferenciación celular).

Las modificaciones post-transcripcionales más conocidas:

1.- metilación de histonas: de más a menos condensadas.

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2.- Acetilación de histonas.

Lunes 23 de Abril 2013

Muchas de las células necesitan expresar diferentes genes, todos comparten los mismos genes pero los usan de distinta manera. Y es por eso que por ejemplo las células del riñón sintetizan proteínas específicas, respecto a su función

Todos somos productos de un proceso de diferenciación y van a llegar a ser un organismo. ¿Cómo ocurre este proceso? Va a responder a ciertos estímulos, que no responden otras células, por ejemplo a darle distintas concentraciones de hormonas, una célula responde diferente.

Entre todas las células existen diferentes concentraciones, aunque es ligera está diferencia.

Las células pueden ser diferentes aunque tengan los mismos genes, pueden diferenciarse por genes, histonas. Por esta razón responden a distintos estímulos.

Este proceso puede ir en sentido contrario, de célula diferenciada a célula troncal (madre).Este proceso se llama re-programación.

Gurdon uso ranas para hacer “reprogramación”. En el huevo deberían estar todos los genes y las proteínas hacen que haga tejidos diferentes. Toma material genético y lo introduce en otro huevo (rana albina y café). Esto se puede hacer con todas las especies, para hacer huevos “ratones transgénicos” y sirve para “cachar” las enfermedades y se prueban las drogas, para evaluar como responden los organismos.

Vencer el control epigenetico, para lograr la re-programación: Cambiar el patrón de genes de la célula diferenciada a la célula troncal (madre), uno sabe que gen investigando.

Yamananka , logro hacer por primera vez, generar una célula con poder resistir a cualquier célula. Logro que fibroblastos de epidermis se transformaran en células troncales (IPS cells). A través del método Yamanka.

Descubrió que hay 3 o 4 genes que están sólo en la IPS cells, c-Myc, Sox 2, Klf4, Oct 4. Logro que el 0,01% pudiera transformar y para aumentar el porcentaje le agrega c-Myc.

Uno de los problemas iniciales, pasó que los tejidos que formaba producían tumores, porque lo hacía muy rápido con mucha concentración. Para comprobar que su IPS era célula troncal, la sacaba y veía si podía producir un organismo completo.

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Los genes que utilizó, muchos organismos los tienen. Y para ver si mi nuevo organismo no estaba envejecido se medían los telomeros en las células diferenciada y luego en la IPS y se comprobó que el telomero era más largo después.

La telomerasa es la encargada de aumentar la actividad telomerasa, lo que aumenta el telomero.

Melton hizo el experimento con células pancreáticas alfa hacia células pancreáticas beta. Transformo las alfas al origen y luego las transformo en beta.

*en la célula troncal está el potencial de expresar todos los genes, pero no los expresa todos, si fuera así la célula sería rara.

Jueves 25 de Abril 2013

Organización de la membrana celular: Lípidos

El axón está cubierto por la vaina de mielina, la que ayuda a la transmisión de los impulsos, porque evita que el Na+ y el K+, salgan. Aísla los impulsos para que llegue al término del axón.

Los lípidos son súper importante ya que están presente en todos los organelos, ya que compone su membrana (en la mitocondria esta doblemente por tener 2 mb.). Por ende la función más importante de los lípidos es construir membrana (la construye como fosfolípidos).

Lípidos: Ácidos grasosÁcidos grasos: Tiene 2 regiones químicamente muy distintas Grupo carboxilo: Se comporta como ácido; en agua se ioniza, es extremadamente hidrofílico y químicamente reactivo.Cadena hidrofóbica: Compuesta por C e H, no muy reactiva químicamente.

Clasificación de los ácidos grasos:

➨ Saturados : los átomos de carbono tiene todos sus lugares ocupados por hidrogeno. Forma grupos compactos y rígidos.

➨ Mono-insaturado: 2 de sus átomos de carbono tiene un enlace sin saturar con hidrogeno. Se forma un doble enlace.

➨ Poli-insaturados: más de 2 átomos de carbono tienen lugares no saturados con hidrogeno. Forma 2 o más dobles enlaces.

Formas de las bicapas

1.- Bicapa: En una bicapa abierta todas las cadenas hidrofóbicas están protegidas del agua, excepto las situadas en los bordes. 2.- Micela: Las cadenas hidrofóbicas de los ácidos grasos están alrededor en el núcleo dela esfera. No hay agua en el interior hidrofóbico.

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3.- Liposoma: Estructuras esféricas huecas con una pared en forma de bicapa lipídica y una cavidad interior acuosa

Dinámica de los lípidos

Se ha podido estudiar que los lípidos dentro de la célula tienen movimientos, estos son:

Flip-flop: el cual no ocurre automáticamente y necesita enzimas. Se basa en el movimiento de un fosfolipidos de la parte baja de la capa a otro alto (o viceversa).

-Flexión y rotación: el primero se mueve lateralmente y el segundo ocurre en la mismo fosfolípido, rota sobre sí mismo.

Estos movimientos se pudieron descubrir, utilizando microscopia de fluorescencia. Donde se tiñen los lípidos de un color, luego en un lugar de la célula se quema con una rayo de luz intenso, lo que provoca un hueco vacío, y al rato se observa que ese hueco se vuelve del color que era antes, el color del lípidos, con esto se comprueba que hay movimientos lateral de lípidos.

~Para aumentar lo dinámico de los lípidos, si estuviera en bacterias tendría que aumentar la temperatura. Para humanos hay que incorporar

colesterol, lo que va a aumentar la fluidez.

En las biomoleculas hay 3 clases de lípidos:

1.- Fosfoglicerdios: tienen 2 colas de acido graso+ glicerol + PO4 . Su cabeza polar puede ser : PE, PS, PC, PI. El más abundante es el fosfatidilcolina.

2.- Esfingolípidos: La diferencia con el anterior, es que no tiene glicerol, su cabeza polar puede ser SM o GlcCer.

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La esfingiomielina es un tipo de esfingolípido que se encuentra en las membranas de las células animales, especialmente en la vaina de mielina que rodea algunos axones de células nerviosas, evita la perdida de Na+ y K.)

Enfermedades:

Niemann-Pick: se transmiten de padres a hijos (hereditarias), en las que los lípidos se acumulan en las células del bazo, el hígado y el cerebro. Existen cuatro formas de la enfermedad que son las más comúnmente reconocidas: tipos A, B, C y D. Los tipos A y B ocurren cuando las células en el cuerpo no tienen la enzima esfingomielinasa ácida. Esta sustancia ayuda a descomponer (metabolizar) la esfingomielina que se encuentra en cada célula del cuerpo. Si falta la ASM o no trabaja apropiadamente, la esfingomielina se acumula en el interior de las células. Esto destruye las células y dificulta el funcionamiento apropiado de los órganos.El tipo C ocurre cuando el cuerpo no puede descomponer apropiadamente el colesterol y otras grasas (lípidos). Esto lleva a la presencia de demasiado colesterol en el hígado y el bazo, al igual que cantidades excesivas de otros lípidos en el cerebro. ADL (Adrenoleucodistrofia): hay un daño en la capa blanca del cerebro, lo que discapacita a la persona, pierde de a poco sentidos, no puede caminar, etc. Vive a los más hasta los 12 años.

Está enfermedad está presenta en el cromosoma X de la mujer, y solo lo pueden tener losniños. Las mujeres sólo van a ser portadoras (esto no influye en la vida de ella). Hay un 50% de tener un hijo, con esta enfermedad.

El tratamiento que encontró el papá de Lorenzo, consistió en crear un aceite con una mezcla de ácidos grasos, con bajo niveles de ácidos grasos de cadenas muy largas, los que son culpables en el ALD. Utilizo el aceite Oleico (18 C) y el Euricic (20 C).

Tratamiento actual: Para el ADL, no existe un tratamiento específico, pero ayuda una dieta baja en ácidos grasos de cadena larga y la utilización de aceites especiales (esto puede no ayudar a todos los pacientes). Otra opción es el trasplante de médula. Como sabemos que la enfermedad se encuentra en los lisosomas y peroxisomas, se concluye que está en todas las células. El trasplante se tiene que realizar en la medula o el fémur, porque ahí hay células pluripotentes, que pueden formar cualquier célula. El problema es la compatibilidad que tienen estas células nuevas con el cuerpo.

Hay 6 genes principales, 6 de la madre y 6 del padre y estos forman variables. Hay 10.000 antígenos.

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La otra opción es sacar del mismo enfermo células del fémur, las cuales se le inyecta un virus con el gen codificante y el promotor, esto disminuye la enfermedad pero no la elimina en un 100%.

Se puede alterar el gen, mutándolo.

En el parkinson hay un biomarcador el radioligando DOPA. La sustancia negra es la sintetiza la dopamina y está enfermedad pierde esta sustancia.

3.- Colesterol: cabeza polar + OH. Cambia la estructura rígida y resistente de la membrana. Puedo formar curvas flexibles.

Clase 30 de Abril del 2013

Permeabilidad celular

La membrana es para algunas moléculas permeable, especialmente para las que tiene tamaño pequeño. Es semipermeable para el agua y la urea. Y no no-permeable para la glucosa, fructosa, iones y moléculas polares con carga.

Los transportadores son los que deciden si entran o no las moléculas.

Señalización intracelular

Hay un factor fuera de la célula, el que se encaja en el receptor que está en la membrana.Un ejemplo es el factor de crecimiento que no entra a la célula, lo que hace es estimular alreceptor y este manda una señal, la que llega a mi efector proteico.

Si no tengo un factor, igual se manda una señal, y esto va a producir tumores.

Tengo muchos receptores, de frío, calor, dolor, etc. Pero todos trabajan con el mismo sistema, tienen el mismo efector y receptor, lo que cambia es la respuesta.

Un ejemplo es en el caso del calor, donde mis canales se abren cuando tengo 42°C y hace que la célula se vuelva positiva por la entrada de Na+, lo que produce un potencial de acción.

Frente a una situación de emergencia biológica surge la respuesta de luchar o huir.

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Clase 2 de Mayo del 2013

El glutamato monosódico , es un aminoácido no esencial, más abundante en la naturaleza, es considerado un aditivo alimentario, el cual potencia el sabor, debido a que equilibra, combina y resalta el carácter de otros sabores. Algunas personas le da jaqueca este componente.

Los nervios ópticos reciben la señal de luz, luego lo convierte en potencial de acción, que llega al cerebro, el que se dirige a la corteza visual primaria. Si en vez de llegar a la visual, llega a la auditoria, no me va a llegar la imagen, pero si va haber un cambio en la percepción del sonido. Normalmente esto no ocurre, sucede en casos que nazca un niño ciego o que haya perdido la vista en muy temprana edad.

Dolor nociceptivo

Un dolor nociceptivo se produce cuando se irritan ciettas terminaciones nerviosas, los nocirreceptores. Es un dolor intenso. Generlammente se controla si se elimina la causa dela irritación o si se trata medicamente. Pede ser un estado temporal o crónico (artritis o derivados de cáncer).

Para cada estimulo hay un tipo de receptor y cada uno tiene su propio “set” de conexionesy nervios, y cada uno tiene su umbral de excitación. Se requiere canales de Sodio, Na+ (son 10) para que ocurra un potencial de acción.

Se ha buscado una droga para inactivar los canales de sodio, para no sentir dolor: su fin es ayudar a los dolores patológicos. Pero lo peligroso es que al inhibir los canales de sodio, esto hace que las contracciones musculares como por ejemplo la del corazón, deje de funcionar.

La anestesia que usan en el dentista es lidocaína, que proviene de la cocaína (pero no tiene secuelas, ni adicción). Lo que hace es ser un tapón para los canales de sodio, y no produce potenciales de acción, lo que nunca llegan al cerebro.

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En Pakistán se descubrió un caso de un niño que no sentía dolor, cuando lo iban aestudiar se murió. Pero estudiaron a su familia y se dieron cuenta que ellos tampoco sentían dolor porque tenían huesos rotos, lengua rota y ellos se sentían bien. Los exámenes revelaron que tenían el umbral muy alto para poder sentir y mandar el potencialde acción. Los exámenes revelaron que el gen culpable de que no sintiera dolor, codifica a una proteína que forma parte del canal que les permite a las partículas cargadas eléctricamente cruzar por la superficie de las neuronas, o células nerviosas. El canal es esencial para percibir el dolor. Las personas que padecen de esto igual sienten frio, calor y presión, y pueden diferenciar objetos filosos al rozarlos con la piel. Todas tienen mutaciones en el mismo gen, pero las familias no estaban emparentadas. Un estudio demostró que la mutación tiene el funcionamiento de la proteína, que al parecer impide que cierto tipo de células nerviosas, encargadas de informarle al cerebro cuando hay dolor, mande la señal.

Transportadores

1.-Canales iónicos: a favor de la gradiente, son de altamente regulados, no se abren al azar. Por eso necesito ligandos (hormonas, volatje, luz, etc) para que se abran. Entran muchos iones a la célula.

“whole center patch clamp” puede ver células en un muy chico tamaño, y aparte puedo conectar electrones a ella. Se hace una conexión entre el vidrio y la célula. Cuando abro el canal entra Na. Esta es la única técnica con la que puedo ver la acción de una proteína (como actúa).

Canal de Potasio: un canal está formado por 4 subunidades, las que pueden estar compuesta por 6 aminoácidos aprox.

2.-Bombas impulsadas por ATP: transporte activo, va en contra de la gradiente.

3.-Transportadores: glucosa 12 isoformas. Es muy lento su transporte, pero necesario. Hay un cambio conformación. Esta el sistema uniporte, antiporte y simporte.

Existen varios transportadores de glucosa, como el GLUT 1, que favorece a los eritrocitos.El GLUT 2, que favorece a las células B pancreáticas. Existen diversos, porque hay distintas necesidades de glucosa. La que más se requiere es GLUT 1.

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El ATP producido por la conversión de glucosa a piruvato, va a inactivar el canal de K, conlo que se va a activar el canal de Ca, entrando a la célula. Esto aumenta la liberación de la vesícula con insulina a la membrana.

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Clase 17 de Mayo 2013

Señalización intracelular y reconocimiento celular

Un modelo de aprendizaje es la neurona juvenil, la cual se utiliza para la memoria de cortoplazo. El Ca+2 entra a la célula (es un mensajero secundario), cambia la formación de proteínas. Al entrar y salir Ca hay un cambio en el numero de receptores. Es un proceso activo.

El proceso de eliminar memoria es importante y se realiza mientras uno duerme, es inconsciente, la mente decide lo que es importante y lo otro lo borra.

Para este proceso necesito una molécula extracelular que emite un activador (por ej glutamato) el cual va a ser recibido por un receptor proteico.

El abuso de drogas afecta al sistema nervioso central, y ataca a la sustancia negradel cerebro. Si se toma cocaína en una baja concentración uno siente una alegría extrema, ya que se pega a los transportadores y bloquea la salida de sustancia de la molécula extracelular. Aumenta el número de receptores. Si tomo en abuso, va a aumentar mi actividad dopaminegica patológicamente, por lo que mi cuerpo va a hacer todo lo posible para bajarla, por lo que baja los receptores de dopamina, baja las vesículas con dopamina y va a aumentar los transportadores de dopamina.

*tolerancia: necesito más droga para obtener el mismo efecto.

*abstinencia: la dopamina ya no sale todo y llega a un solo receptor.

La idea es que uno active la dopamina por si solo, sin drogas por ejemplo estudiando.

Neurotransmisores de serotonina

La serotonina contrala el buen humor y la emoción. Es liberada por el núcleo de Rafé . Hay personas que no tienen suficiente serotonina y por eso tiene depresión crónica, la solución es darle un medicamento la pastilla prozac (fluxetina), el que afecta en los transportadores. A corto plazo se sobre activa los canales de serotonina, y a largo plazo produce el mismo efecto que la cocaína (es el efecto secundario).

Vía de señalización intracelular

El que manda la señal, generalmente su emisión es hidrofobica por lo que no ingresa a la célula (ej glutamato) solo la activa en el receptor, pero hay casos en que es una hormona sexual por ejemplo va a traspasar la membrana.

Si hay un error en esta señalización y en vez de que llegue a mi receptor la señal que tiene que llegar, se va a empezar a a formar tumores y va a generar apoptosis.

La célula necesita estímulos para todo, tanto para proliferar como para morir.

DIBUJO DE SEÑALES EL ENREDADO

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La célula tiene 2 maneras de morir:

1.- Homicidio neurosis, al destruirse la célula afecta a las que están alrededor de ella, por está razón es muy peligroso y difícil de parar.

2.-Suicidio apoptosis, necesita ATP y la señal desde afuera para autodestruirse. Trata deno dejar evidencia. Es necesaria. Por ejemplo cuando uno es feto tiene membranas en lospies, las que les ocurre apoptosis y las elimina porque no las vamos a necesitar. También mientras somos guaguas perdemos el 50% de motoneuronas, y gracias a eso podemos caminar. Si no hay apoptosis cuando se necesita el cuerpo empieza a fallar, por ejemplo da cáncer, tumores.

Forma de señalización entre células

-contacto dependiente-sinapsis-paracrine-endocrina

Hay 3 clases de receptores ubicados en la membrana: los de ion-canal; enzima-receptores y proteína-receptores.

La mayoría de los ligandos son hidrofilicos.

La señalización de la célula depende de cómo se va a usar. Por ejemplo, tengo acetilcolina que afecta a un musculo en su contracción. Está misma acetilcolina actua en un musculo cardiaco y afecta en su relajación. Por lo tanto puedo tener el mismo receptor,con el mismo ligando y diferentes efectos. Está diferencia depende de la cascada intracelular.

Clase 9 de Mayo 2013

Microfilamento y microtubulos

Cuando hay estimulaciones (las que puede ser tanto físicas, como hacer deporte, como intelectuales, hacer ejercicios de matemáticas), lo que hace el cerebro es aumentar el número de conexiones entre neuronas.

Cada área tiene su propio periodo crítico (periodo en que termina de haber conexiones), por ejemplo un niño que nació ciego, no hay vuelta atrás, porque en los primero años uno desarrolla las redes de la vista. En el hipocampo nosotros todavía podemos formar nuevas series, es la única área que se puede generar siempre nuevas conexiones.

Para adquirir memoria, tengo que aumentar el número de conexiones.

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Hay un cambio drástico de unas neuronas sin conexiones con otras con conexión, por lo que se transforma el citoesqueleto. Los cambios están hechos por 3 proteínas:

➨ Microfilamentos de actina: hay una proteína que forma cadenas muy largas, y una red bajo la membrana que ayuda al transporte y a la estructura (mantiene la forma de la célula). Su diámetro es de 5-9 nm.

Microtubulos: pueden ser alfa tubulinas o beta tubulinas.

Filamentos intermedios: son más complejos, tiene funciones de formar y mantener la célula (su estructura para que no pierda su volumen).

Dentro de la célula tiene receptores que perciben la nutrición (ejemplo cuando entra glucosa), estos se activan a través de los receptores. Si el alimento esta muy lejos, mi célula se tiene que mover, para eso se tiene que despolimerizar, y con esto se mueve hacie el alimento.

Estructura de actina

Tiene una subunidad positiva y otra negativa. Por la positiva se polimeriza más rápido.

DIBUJO DEL POWER

Microtubulos

La alfa tubulina y beta tiene GTP, y dentro del filamento lo pierde y forma GDP. También se compone de un lado positivo y otro negativo, donde por el negativo va perdiendo sus componentes de tubulina. Por el lado positivo crece mucho, y se van agregando subunidades de tubulina.

Hay un estado estacionario donde la entrada y salida es parecido.

Este proceso lo vimos en vitro, si lo hubiéramos visto in vivo, actuarían muchas mas proteínas y enzimas.

Todo lo que ocurre en una célula no es al azar.

La cinta rodante (treatdmilina) de microtubulos (actina)

Es cuando ya está “lista” mi microtubulo de actina, ya terminada la polimerización, en su fase final no hay crecimiento.

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Los que se salen del microtubulo, se van degradando por los lisosomas o macrófagos. Todo este proceso ocurre espontáneamente.

Existen unas proteínas que son como de “termino” para que no se siga polimerizando y seestabilicen los filamentos. Otro tipo de proteínas su función es no dejar formar microfilamentos, uniéndose a la actina. Otras cortan el microfilamento y por último el otro tipo de proteínas hace que los microfilamentos se unan con la membrana.

Funciones de los microfilamentos

1.-Para cada movimiento de miosina se necesita ATP, junto al calcio que activa; cuando no hay calcio la miosina no interactúa con la actina. Ojo la actina nunca se mueve para producir una contracción.

2.-Forma las espinas (parte de la neurona)

3.-tiene un rol fundamental para la mitosis, ya que son los encargados de dividir el material genético.

Existen drogas que son capaces de afectar a la dinámica de los microfilamentos y microtublos. Por ejmeplo:

Phallodin:

Cythochalasin-D: hace que no se pueda degradar ni crear.

Swi……..:corta filamentos

Law……..: se une al monómero y no deja que se una a la actina.

Taxol: une y estabiliza a los microtubulos y no permite la polimerización, deja inmóvil a losmicrotubulos. No permite la migración, y no cambia el citoesqueleto. Se usa para el cáncer en las quimioterapias y para reducir la metástasis. Sus consecuencias son devastadoras ya que no deja que las células tengan un citoesqueelto activo, lo que es

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escencial para todas las células. Esta droga se saco de un árbol el tejo(árbol de la vida y la muerte).

La gamma tubulina, tiene un rol en la formación de centromeros. Forma anillos con los centriolos y de ahí crecen los distintos microtubulos. Los estabilizadores de microtubulos son:

- MAP2: une microtubulos y los estabiliza.- Tau

Aloiz Alzheimer descubrió el alzahimer con un paciente, con el que después de su muesrte analizo su cerebro y descburio unas diferencias con el cerebro de laguien normal.Descubrio que su cerebro era más chico, que había atrofia en algunas areas como del lenguaje y la memoria , estaban muy deterioradas. Descubrio una placas seniles de amiloide (pero estas están presentes en todos nosotros, sólo que en este paciente tenía muchos, esto se presentan a mayor edad, por lo que no es un factor que diga que uno tenga alzahimer) y unos ovillos neurofibrialres, los que no están presentes en nosotros, y se encuentra dentro de la neurona, y son encargados de entrar en colapso al esqueleto.

COPIAR PARTE DEL POWER CON INFO

Los ovillos neurofibriales en el alzahimer, el tau cambia químicamente y hace que este entre en colapso.

Proteínas motoras Dineina y Quinesinas

Dineina va del lado (+) al (-), camina sobre los microtubulos. Necesita ATP y GTP. Une a la tubulina al microtubulo.

Quinesinas es casi igual a la dineina con la diferencia que va de dirección (-) a (+), que eneste caso sería del soma al axón.