196413703 resumen semestral de biologia
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Capitulo 1: Introduccin al estudio de la biologa celular y molecular
Robert Hooke: descubri la clula
Teora celular:
- Todos los organismos estn compuestos por 1 o ms clulas
- La clula es la unidad estructural de la vida
- La clula solo puede originarse por divisin de una clula preexistente
Clulas HeLa: primer cultivo de clulas humanas
Cuanto ms compleja la clula hay menos error
Hay niveles de organizacin:
1. Implica un grado de complejidad.
2. Se puede aplicar a las diferentes partes de las clulas.
3. A la asociacin de varios tipos de clulas en un tejido.
4. A los diversos tejidos que forman un rgano
5. rganos formando sistemas
6. Sistemas integrando todo un organismo.
Caractersticas de las clulas:
- Las clulas son muy complejas y organizadas.
- Poseen un programa gentico y los medios para usarlo.
o Permite la variacin entre individuos
- Son capaces de reproducirse.
- Obtienen y utilizan energa.
- Realizan diferentes reacciones.
o La suma total de estas se llama metabolismo
- Realizan actividades mecnicas.
- Poseen capacidad de reaccionar ante estmulos
o Gracias a receptores
- Pueden autorregularse.
- Pueden evolucionar.
- Presentan gran diversidad de formas.
Las clulas son pequeas en general porque:
- Solo pueden producir un nmero limitado de ARN
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- La capacidad de la clula para intercambiar sustancias con el medio ambiente es proporcional
con su superficie, si creciera mucho su superficie podra ser insuficiente para captar sustancias.
- La clula depende del movimiento aleatorio de las molculas (difusin), si la clula es grande
aumenta la distancia de superficie al interior y toma ms tiempo la difusin
Hay 2 clases de clula:
- Procariotas:
o Son clulas simples.
o No tienen ncleo diferenciado, nucleoide.
o Pueden presentar pared celular no celulsica
o Poseen membrana plasmtica.
o Constituido por dos dominios: Arqueobacterias y Bacterias.
Bacterias: Micoplasmas, los ms pequeos ( 0.2 m), carecen de pared celular.
las Cianobacterias son las ms complejas (pueden fijar nitrgeno).
Cianobacterias, que realizan la fotosntesis pueden crecer en el pelaje de los
osos polares.
Arqueobacterias: organismos denominados extremfilos por el hbitat:
Metangenos: convierten en CO2 y H2 en metano
Halfilos: viven en extremo salados
Acidfilos: ambientes cidos pH 0
Termfilos: muy altas temperaturas
o Envoltura nuclear ausente.
o ADN desnudo
o Cromosomas ausentes.
o Presencia de la doble capa de la membrana celular.
o Posee pared celular.
o Espacio periplsmico
o Nucleoide: regin no definida claramente.
o Proteosomas similares a los eucariotas.
o Mecanismos de expresin gnica similares: no hay compactacin de cromosomas ni
huso mittico
- Eucariota
o Envoltura Nuclear.
o Sistema de Endomembranas
o Citoesqueleto.
o Ncleo
o Cromosomas complejos
o Organelos citoplasmticos
o Paredes celulares celulsica
o Lisosomas
o Especializacin celular:
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Protistas (Unicelulares) son los ms complejos.
Mecanismos en los que intervienen: sensores, captacin de alimentos,
eliminacin de exceso de lquidos, entre otros.
o Los organismos multicelulares producto de la evolucin, presentan clulas diferenciadas
para realizar diferentes funciones.
Como resultado de la diferenciacin, las clulas adquieren morfologa y
funciones especficas. Ejemplos: Eritrocitos: Los eritrocitos son bicncavos,
carecen de ncleo, transportan O adherido a las molculas de hemoglobina.
Virus
Son parsitos obligados: no se pueden reproducir a menos que encuentren un hospedero
Presentan una envoltura o capside.
Los capsmeros son unidades proteicas que sintetizan la envoltura o capside.
Forma poliedrica, ejm icosaedro como los adenovirus que provocan las enfermedades respiratorias.
Protenas de superficie que se unen a la clula husped. Gp120 del retrovirus HIV.
Viroides: molcula circular pequea de ARN de 240 y 600 nucletidos. Usan las protenas del
husped.
Fuera de la clula, los virus son partculas macromoleculares o viriones.
Los viriones:
o Cantidad pequea de material gentico:
ADN
ARN
Bacteriofagos: virus bacteriano cuyo ADN se ubica en el fago
o Cabeza poliedrica contiene ADN.
o El cilindro por medio del cual se inyecta el ADN en la bacteria.
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Capitulo 2: Las bases qumicas de la vida
- Basada en los compuestos de carbono.
- Las clulas estn formadas en un 70% de agua, donde se realizan las reacciones qumicas.
- Partcula ms pequea de un elemento que retiene sus propiedades distintivas es el tomo.
- Los enlaces entre los tomos forman las molculas.
- Existen 89 elementos naturales.
- C,H,O,N SON EL 96.5% del peso del organismo.
- Su composicin difiere del ambiente.
- Los tomos pueden compartir o transferir electrones, estableciendo diferentes tipos de enlaces.
- La formacin de los enlaces se fundamenta en el principio de estabilidad, de que la capa
electrnica externa est llena.
- Relacin directa entre el # de enlaces y # de e necesarios para completar la capa externa.
- El ncleo cargado +
o Protones +
o Neutrones
- Electrones: en los orbitales cargados negativamente atrados hacia el ncleo
electrostticamente.
- El nmero de enlaces tiene consecuencias directas en la forma de las molculas.
o Doble en el O
o Triple en el N
- Enlace Inico: ejemplo la formacin del Cloruro de Sodio.
- Los electrones compartidos tienden a localizarse ms prximo al tomo ms electronegativo, es
decir, con mayor fuerza de atraccin.
- Molculas polares: Agua; no polar O
- Distribucin asimtrica de las cargas en las molculas de agua.
- Por esa asimetra se convierte en un DIPOLO.
- Puede formar Puentes de Hidrgeno con otras molculas de agua.
Macromolculas
La vida se centr alrededor del carbono.
Las macromolculas estn formadas por millones de tomos de carbono.
Polmeros formados por uniones covalentes de unidades denominadas monmeros.
Los tomos en los grupos funcionales tienden a moverse de una molcula a otra.
Por ejemplo, el grupo hidroxilo OH es agregado o removido ms que en forma singular, el O y
el H
Se pueden dividir en cuatro grupos caractersticos:
Carbohidratos
Lpidos
Protenas
cidos Nucleicos
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Capitulo 4: La estructura y funcin de la membrana plasmtica
Funciones:
1. Divisin en compartimientos, permite la independencia y regulacin de las actividades celulares.
2. Sitios para las reacciones bioqumicas.
3. Barrera con permeabilidad selectiva.
4. Transporte de solutos.
5. Respuestas a seales externas: Transduccin de seales. (ligandos que llegan a receptores)
6. Interaccin celular: intercambio de materiales e informacin.
7. Gradiente de iones, para sntesis de ATP, transporte de solutos , produccin y transmisin de
seales elctricas.
8. Transduccin de energa: cambio de un tipo de energa en otro. Ejemplo: luz solar >>
fotosntesis>> energa qumica>>> carbohidratos
Jonathan Singer y Garth Nicolson: modelo del mosaico fluido
Composicin de la membrana: bicapa lipdica
- Enlaces no covalentes
- Formada de lpidos y protenas
- Grupos polares hacia afuera favorecida por termodinmica
- Composicin lpido-protena vara dependiendo del tipo de membrana, tipo de organismo y tipo
de clula
- Interaccin hidrofbica protegida por el medio acuoso
- Forma cerca del 50% de la masa de las clulas
Lpidos de membrana
- Son anfipticos: regiones hidroflicas e hidrfobas
- Los diversos lpidos que integran las membranas determinan el estado fsico de las membranas y
las interacciones con las protenas.
- Proporcionan precursores que participan en el proceso de sealizacin celular, como el PI.
- Plasmalgenos fosfolpidos abundantes en la vaina de mielina.
- Tres tipos principales:
o Fosfoglicridos: diglicrido + grupo fosfato (cido fosfatdico)
Fosfatidilserina (PS): carga negativa
Fosfatidilinositol (PI): carga negativa
Fosfatidilcolina (PC): carga neutra
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Grupo polar o hidroflico: colina, fosfato y glicerol
Grupo no polar o hidrofbico: AG.
Los lpidos de membrana son anfipticos, es decir una porcin
hidroflica y otra hidrofbica.
Fosfatidiletanolamina (PE): carga neutra
Las cadenas de acilos grasos poseen de 16 a 20 carbonos, dependiendo de la
cantidad de enlaces pueden ser saturados (enlaces simples), insaturados o
poliinsaturados
La insaturacin (doble enlace) causa una doblez en la estructura
Grupos cabeza: serina, colina, inositol, etanolamina
Grupos de acilos grasos: EPA (cido eicosapentaenoico) y DHA (cido
docosahexaenoico) son Omega-3.
o Esfingolpidos: menos abundantes en la membrana, esfingosina unido a cido graso por
el grupo amino (ceramida)
Esfingomielina (SM): foforilcolina + esfingosina (aminoalcohol)
Cerebrsidos: ceramida + azcar simple
Ganglisido: ceramida + oligosacrido o grupo pequeo de azcares
GM3: ausencia causa enfermedad neurolgica caracterizada por
convulosiones graves y ceguera.
Gangliosidosis: deficiencia de la hexosaminidasa A.
o Colesterol: ausente en la membrana plasmtica de los vegetales y bacterianas,
constituye el 50% de las molculas de lpidos de las membranas animales. Tiene anillos
hidrfobos
Es un tipo de esterol.
El grupo OH se orienta hacia la superficie de la membrana y el resto se incrusta
en la bicapa de la membrana.
Naturaleza e importancia de la bicapa lipdica
- La bicapa lipdica mide 5 nm de espesor
- Tiene la capacidad de ensamblarse por si misma lo que le permite formar:
o Liposomas: son vesculas esfricas llenas de lquido, bicapa lpidica artificial de utilidad
en los estudios sobre la membrana, uso de frmacos y funcin de hormonas, por
ejemplo.
o Micelas: bicapas similares a las celulares
Asimetra de los lpidos de la membrana
- Todos los carbohidratos (en glucolpidos) estn en la cara externa y sirven como receptores para
ligandos
- La externa tiene la mayor concentracin de PC y SM y baja concentracin de PE y PS
- Las capas se consideran independientes
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- Las protenas integrales tienen sitios especficos de unin en la cara externa y otros que
interactan en la cara citoslica.
Carbohidratos de la membrana
- El % de carbohidratos en las membranas vara de 2 a 10% (90% forma glucoprotenas y el 10%
glucolpidos)
- Estn unidos en forma covalente a lpidos y protenas.
- Los enlaces covalentes dan origen a :
o Glucoprotenas
o Glucolpidos
- Glucosilacin: adicin de carbohidratos.
- Glucoprotenas: oligosacridos cortos y ramificados con protenas
- Permiten las interacciones celulares.
- Los carbohidratos de los glucolpidos de la membrana de los eritrocitos determina el sistema
ABO sanguneo.
o MEMBRANA DE ERITROCITOS:
Grupos Sanguneos:
A (GalNAc)
B (Gal)
AB (GalNAc y Gal)
O
- Carbohidratos :
o Glucolpidos:
o N-AC Galactosamina
o Galactosa
La estructura y funciones de las protenas de la membrana
- Las protenas de la membrana realizan la mayora de las funciones especficas.
- Lateralidad de la membrana.
- Receptores para detectar, recibir y transducir diferentes tipos de seales, qumicas, mecnicas y
elctricas.
- Alrededor de un 30% del genoma en los animales , codifica para protenas.
- Las protenas a nivel de la membrana realizan funciones como:
o Transporte especfico
o Reacciones catalizadas asociadas a la membrana, como la sntesis de ATP.
o Conexin estructural entre el citoesqueleto y la matriz.
- Mtodos de anlisis: detergentes inicos SDS y no inicos Tritn X100.
Tipos:
- Protenas integrales:
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o Los dominios transmembranales los determinan las secuencias de aminocidos de la
protena.
o Respresentan del 20 al 30% de las protenas codificadas.
o Funcionan como receptores, conductos o transportadores
o Son anfipticos
- Protenas perifricas
o Extracelulares o citoslicas.
o La citoslica: forma una red fibrilar que acta como esqueleto (brindan soporte
estructural) y actan como ancla para las protenas integrales de la membrana
o Se pueden desprender y volver a unirse segn la funcin
- Protenas ancladas a los lpidos
o Extracelulares o citoslicas
o Protenas ancladas por GPI (Glucosilfosfatidilinositol)
o La protena de la encefalopata espongiforme ovina PrPC se une por GPI.
Estudio de las biomembranas
1. Preparacin de membranas biolgicas en solventes orgnicos.
2. Protenas y oligosacridos insolubles, se remueven.
3. Liposomas y panel divisor.
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Lpidos de membrana y fluidez
Fluidez: facilidad de flujo
Viscosidad: resistencia al flujo
- Tanto los lpidos como las protenas tiene libertad de movimiento lateral dentro de la
membrana.
- Permite las interacciones celulares:
o Uniones celulares
- Participa en la formacin de las membranas
- Permite procesos celulares:
o Crecimiento - Divisin celular - Endocitosis
- La fluidez permite la interaccin dentro de la membrana.
o Ejemplos: Ensamblajes de protenas en sitios especficos, captacin de luz por los
complejos fotosintticos y las sinapsis.
o Gel>>>> Fluido
- La viscosidad de la bicapa es directamente proporcional a la longitud de las cadenas de AG, lo
que afecta la fluidez de la membrana.
- Alta dinmica de conformacin entre los diferentes lpidos.
- El punto en el que la bicapa se gelifica se llama temperatura de transicin (menor temperatura
mayor viscosidad)
- Mayor grado de insaturacin menor temperatura para alcanzar la gelificacin
- El esteroide, colesterol, aumenta la impermeabilidad de la membrana, aumenta su viscosidad a
37 C y regula la fluidez ante una baja de la temperatura.
- La relacin entre los lpidos, su estructura a nivel de longitud de las cadenas hidrocarbonadas y
grado de saturacin define la propiedad : Fluidez de la membrana.
Mantenimiento de la fluidez de la membrana
Ante cambios como el descenso de la temperatura en el cuerpo que afectan las membranas hay
respuestas:
- Homeostasis: ante cambios
- Remodelacin
o Desaturacin de enlaces sencillos de las cadenas de AG para formar enlaces dobles por
desaturasas
o Redestribucin de las cadenas entre las distintas cadenas de fosfolpidos para formar las
que tengan 2 cidos grasos insaturados por fosfolipasas (separan el AG del glicerol) y las
aciltransferasas (transfieren AG entre los fosfolpidos)
o Las desaturasas solo funcionan en la capa citoslica por ende necesitan de enzimas
llamadas flipasas que invierten el sentido de los fosfolpidos de la capa externa.
Balsas lipdicas: membranas artificiales
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La naturaleza dinmica de la membrana plasmtica
- Movimiento:
o Fluidez y viscosidad lo afectan
o Flipasas protenas que facilitan el proceso de movimiento de una hoja a otra.
o Los materiales se mueven bastante rpido lateralmente en la membrana.
La velocidad lateral de los fosfolpidos est limitada por la existencia de unas
vallas que la molcula debe saltar.
Eritrocito
- Una de las membranas plasmticas ms estudiadas.
- Se distingue por protenas perifricas como las espectrina, la actina y la tropomiosina.
- Posee protenas integrales como la Glucoforina A y la Banda 3
o La banda 3 sirve como canal inico aninico pasivo, movimiento recproco de
bicarbonato y cloro en el eritrocito, en lo que se denomina desplazamiento de cloruros.
o La secuencia diferenciada en la glucoforina determina los grupos sanguneos M, N, MN.
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Movimiento de sustancias a travs de las membranas celulares
- Las concentraciones de iones en el interior de la clula es diferente al exterior.
- Las bicapas lipdicas son impermeables a los solutos y a los iones.
- Las protenas de membrana son transportadores y tambin forman canales.
- Atraviesan la membrana por medio de transporte activo y transporte pasivo.
- La membrana establece una neta diferencia entre el lquido extracelular y el lquido intracelular.
- Mantiene el equilibrio osmtico.
- Regula el equilibrio hidroelectroltico.
- Existen dos tipos de movimiento de sustancias:
o Iones y molculas pequeas
o Macromolculas
- Depende de las concentraciones extracelulares e intracelulares de la clula .
o Protenas de transporte
o Permeabilidad propiamente de la bicapa
- Transporte pasivo: La difusin se da por gradiente de concentracin, de una regin de alta
concentracin a baja concentracin. Depende del movimiento trmico aleatorio de solutos y es
un proceso exergnico, es decir, libera calor con aumento de entropa, medida del desorden de
un sistema.
o Difusin facilitada
o Difusin simple u osmsis
o Permeasas
o Canales
- Transporte activo
o Primario
o Secundario
- El transporte es selectivo
- Bidireccional.
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Permeabilidad de las sustancias
- No polares pequeas, difunden con rapidez.
- Polares sin carga, difusin diferencial
- Sin carga polares, no pasan
- Los iones no pasan, las membranas muestran una
gran fuerza electrosttica.
El paso de sustancias atravs de la membrana depende de:
- Tamao
- Solubilidad
La diferencia fundamental entre las protenas transportadoras y las protenas de canales es la forma de
discriminar los solutos. Las protenas de canal discriminan por las cargas y tamao de la molcula. Las
protenas transportadoras permiten el encaje dado que desarrollana cambios conformacionales lo que
denota una alta especificidad.
Protenas de canal: voltaje-dependientes, ligando-dependientes, mecano-dependientes
Ejemplo: Canal inico de potasio (difusin simple)
- Organizacin molecular.
- Cavidad central
- Poro selectivo
- Existe una diversidad de reguladores para las isoformas de los canales de potasio.
- N-ter de desactivacin citoslica.
Difusin facilitada: requieren de protenas transportadoras que van a favor del gradiente de
concentracin (de mayor concentracin a menor)
- La unin del soluto genera cambios en la protena.
- Forma pasiva, no se libera energa.
- Bidireccional
- Ejemplo: GLUT1 a GLUT5
smosis
- Difusin del agua atravs de la membrana.
- Diferentes concentraciones origina los estados:
o Hipertnico: crenacin o plasmlisis
o Hipotnico: hemolisis o turgencia
o Isotnico (0.9%)
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Permeabilidad de la membrana
- Los solutos atraviesan las membranas por transporte pasivo o activos.
- Cada membrana posee sus protenas especificas para el paso de diversas sustancias.
- El transporte activo slo es realizado por protenas transportadoras.
Aquaporinas
- Canal de agua. AQP2 en los riones.
- Revestidos de aa hidrofbicos
- Exclusin de H
- Son abundantes en los tejidos renales y races donde son vitales.
- Patologa: Diabetes Inspida Nefrgena congnita.
Transporte pasivo mediado por transportador
- Transporte pasivo mediado por un transportador, protena de membrana.
- Tambin denominadas carriers o permeasas.
- Son especficos, hasta a nivel de ismeros, Gluc por Galac
- El soluto se une a un sitio especfico, esto produce cambios conformacionales en el
transportador o protena especializada. De velocidad de transporte moderada. Luego de una
abundante ingesta de alimentos, las clulas hepticas poseen mayor concentracin de glucosa
en el LEC, se une al transportador se libera en el citosol, donde su concentracin es menor. Estas
protenas transportadoras slo fijan D-Glucosa y no L-Glucosa, que no se puede utilizar en la
glucolisis. Transportadores de glucosa, tenemos los Glut 1 a Glut 5, responden a la insulina. A
altas concentraciones de glucosa, se exponen en la sueperficie de clulas musculares y
adipocitos para su metabolismo.
- Cada protena transportadora tiene uno o varios sitios especficos de unin de solutos.
- Cuando la protena transportadora es saturada, la velocidad de transporte es mxima. Vmax es
especfica para cada protena, al igual que la Km.
- Al igual que las enzimas, el transporte de solutos puede ser bloqueado por inhibidores
competitivos o no, alterando la protena.
Difusin simple vs facilitada
- Difusin facilitada tiene un mximo de saturacin debido a los sitios de unin de glucosa.
- La difusin simple es lineal, favorecida por la concentracin del soluto en ambos lados de la
membrana.
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Transporte acoplado (activo secundario, cotransporte)
- Simportador: depende del transporte secuencial de otra sustancia, en la misma direccin. Na -
Gluc, Na-aa
- Antiportador: direccin opuesta. Se da en transporte activo y pasivo. Entra Na sale Ca,
cardiomiocitos.
- Se movilizan las sustancias en contra de sus gradientes de electroqumicos. Tipos:
o Transportadores acoplados
o Bombas impulsadas por ATP
o Bombas impulsadas por la luz (Bacterias). Bacteriorrodopsina.
- Las tipo P: son fosforiladas para activarlas. Ej: bomba H/K
- Tipos F V se ubican en la membrana interna de mitocondrias y cloroplastos.
Bomba Na+/K+ ATPasa
- La hidrlisis de ATP genera la energa para bombear 3 Na hacia el LEC.
- Entran 2 K+
- Es protena transportadora y enzima.
- Representa el 30% de consumo energtico de la clula.
- Es electrognica.
- Mantiene las concentraciones de Na+ de 10 a 30 veces mayor en el LEC y la concentracin de K+
de 10 a 30 veces mayor en el LIC.
Bomba Ca2+ ATPasa
- Tipo P, por el proceso de fosforilacin.
- Se ubica en el RS.
- Hacia el citosol del RS o al LEC, ambos permiten que la *Ca+ sea 4000 veces>LEC que en el LIC.
- Antiporte : 3 Na : 1 Ca en los cardiomiocitos.
Canales inicos
- La apertura y cierre de los canales depende de los estmulos como, voltaje, ligando
estimulacin mecnica. Canales voltaje dependientes los hay de sodio, calcio y potasio, por
ejemplo; tambin los ligando dependiente los de colinrgicos, adrenrgicos y los canales de las
clulas auditivas que son estimuladas por las ondas sonoras. Los canales voltaje dependiente
desempean el papel de transmisin de seales elctricas en las clulas nerviosas y musculares.
- Poseen selectividad
- No estn continuamente abiertos, es relativo.
- Pasan ms de 1 milln/s
- Inducen una permeabilidad transitoria de la membrana
- Responden a diferentes estmulos.
- Tipos:
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o Canales pasivos: siempre estn abiertos. La membrana es mucho ms permeable al K
que al Na.
o Canales con compuertas: son los que responden a estmulos de voltaje, ligandos y a
estimulacin mecnica.
- La mayora de los canales se pueden encontrar en la situacin de abierto o cerrado,
dependiendo de la fisiologa y el tipo particular de canal.
- Poseen una compuerta para el control del paso del in.
- Poro selectivo.
Receptores de membranas
- Protenas ligando-dependientes
- El complejo lingando-receptor desencadena reacciones
- Ejemplos de ligandos: neurotransmisores, hormonas, neuromoduladores, iones, AMPc
En clulas intestinales y renales, el transporte de sustancias se basa en los procesos de Absorcin y
secrecin y reabsorcin en el tejido renal.
Exocitosis
- Las protenas plasmticas se concentran en caveolas en la membrana.
- Por endocitosis se concentran en las vesculas.
- El contenido de las vesculas es vertido por exocitosis en el LIS.
Potenciales de membrana e impulsos nerviosos
Excitabilidad: capacidad de responder ante estmulos
Neurona: capacidad de recibir, transducir y transmitir seales.
- Cuerpo celular o soma: es la central, es donde se crean la mayora del material de la neurona
- Dendritas: son ramificaciones que reciben el impulso que llega y lo transmiten hacia el axn
- Axn: una sola ramificacin que va desde el soma y conduce el impulso hasta las terminales
sinpticas y a luego a las clulas blanco
- Terminales sinpticas: botn terminal
- Vainas de mielina:
- Nodos de Ranvier
- Clula de Shwann: son las que producen la mielina para el sistema nervioso perifrico
- Oligodendrocitos: producen las vainas de mielina para el sistema nervioso central
Potencial de reposo
- Potencial de membrana en reposo, en la neurona - 70 mV.
- LEC: * Na +
- LIC: * K +
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- La cara citoslica est cargada negativamente y la externa, positivamente.
- Ek = -90 mV
La ecuacin de Nerst nos permite calcular el potencial de membrana para un determinado in.
- Permeabilidad de la membrana a los iones es especfica.
- El desplazamiento de iones vara de un estado en reposo a uno estimulado.
- Los procesos de sealizacin elctrica e interaccin con los canales inicos es determinante en
el voltaje de membrana (Vm)
Potencial de accin
- Ante un estmulo adecuado, los iones sodio entran a la membrana modificando la polaridad.
- Despolarizacin: entra sodio, polaridad interna positiva.
- Repolarizacin: condicin inicial de reposo.
- La morfologa de las neuronas presentan en el axn, los Nodos de Ranvier, que son segmentos
amielnicos.
- A > dimetro >velocidad de conduccin velocidad en la conduccin del impulso nervioso.
- La vaina de mielina permite > velocidad de conduccin.
- DM disminucin en la mielinizacin.
- Cambios en el potencial de membrana se denomina Potencial de Accin.
- Cambios inicos
- Vm= -70 mV
- Umbral= -55 mV
- Fases: depolarizacin
- Repolarizacin
- Hiperpolarizacin (se pone en -80mV por un rato)
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Capitulo 8: Sistemas de membrana citoplsmica: estructura, funcin y trnsito en la membrana.
Sistema de endomembrana: red dinmica integrada en la que los materiales se envan y regresan de una
parte de la celula a otra, casi todos se transportan en vesculas de transporte que se fusionan con la
membrana del receptor. Organelos:
- Reticulo endoplasmico
- Aparato de Golgi
- Endosomas
- Lisosomas
- Vacuolas
Vas a travs del citoplasma:
- Va biosinttica o secretora: Sinstesis de protenas en el RE, modificacin en el aparato de Golgi
y transporte del Golgi a varios destinos como: membrana plasmtica, lisosoma o vacuola.
o Secrecin constitutiva: los materiales se transportan de forma continua
o Secrecin regulada: materiales se almacenan en paquetes y se descargan solo como
respuesta de un estmulo apropiado. Ej: clulas endocrinas (homornas), clulas de los
acinos pancreticos (enzimas digestivas) y clulas nerviosas (NT). En algunas clulas se
almacenan en grnulos secretores.
- Va endoctica: materiales se mueven de la superficie externa de la clula a los compartimientos.
Ej: endosomas y lisosomas dentro del citoplasma.
Los destinos celulares tienen seales clasificadoras codificadas en la secuencia de aminocidos o en los
oligosacaridos unidos.
El retculo endoplsmico
El RER y el SER forman un sistema de membranas que rodean un espacio o luz (espacio luminal o
cisternas)), separado del citosol circundante (espacio citoslico).
Reticulo endoplasmico liso (SER en clulas musculares)
- Muy desarrollado en musculo esqueltico, tubulos renales y glndulas endocrinas productoras
de esteroides.
- Funciones:
o Sintesis de hormonas esteroideas en clulas endocrinas de gonadas y corteza
suprarrenal.
o Desintoxicacin del hgado (barbitricos y etanol) por medio de oxigenasas (enzimas
que vuelven ms hidrofilicos y fciles de excretar a los compuestos, no siempre es
bueno).
o Secuestro y liberacin de iones de calcio en el citoplasma celular.
Retculo endoplsmico rugoso (RER):
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- Posee ribosomas
- Se compone de una red de sacos llamado cisternas
- Se contina con la membrana nuclear
- Predomina en glndulas pancreticas, salivales, secretoras de moco (produccin de protenas)
- Cisternas del RER (basal) y granulos secretores (apical)
- Punto inicial de va biosinttica: sintetiza protenas, carbohidratos y fosfolpidos.
- Sintesis de protenas se da en:
o Ribosomas libres:
Protenas destinadas a permanecer en el citosol (protenas del citoesqueleto,
enzimas de glucolisis)
Protenas perifricas citoslicas (espectrinas y anquirinas) de relacin dbil con
la membrana.
Protenas que se transportan al ncleo
Protenas hacia los peroxisomas, cloroplastos y mitocondrias
o Ribosomas unidos a la membrana citoslica:
Protenas que secreta la clula
Protenas integrales de la membrana
Protenas solubles que se encuentran en compartimientos del sistema de
endomembrana.
El sitio donde se sintetiza la protena se explica con la hiptesis de la seal:
- Secuencia de seal en extremo N de protenas secretos: dirige al polipptido emergente y al
ribosoma hacia la membrana del retculo endoplsmico.
- El polipeptido se introduce a la cisterna por un canal al mismo tiempo o despus de la
traduccin.
Sintesis de protenas secretores, lisosmicas o vacuolares vegetales en los ribosomas unidos a
membranas
- Inicia cuando el ARN se une a ribosomas libres
- Ribosoma tiene una secuncia seal que dirige al polipeptido naciente a la membrana del
retculo endoplsmico.
- Una partcula de reconocimiento de seal (SRP y es protena G): identifica la secuencia de seal
- SRP se une a ribosoma y secuencia seal
o SRP + receptor de SRP (permite la unin del ribosoma con el translocn)
o Ribosoma + translocn (conducto recubierto con protena incrustado en la membrana
de RE, mediante el cual el polipeptido naciente puede moverse a la luz del RE
desplazando el tapn)
o Hidrlisis de GTP del SRP
- Cadena naciente atraviesa el canal expandiendo el mismo
- Se libera el ribosoma
- Se reinserta el tapn
-
Procesamiento de protenas recin sintetizadas en el retculo endoplsmico
El polipeptido naciente pasa por diversas enzimas.
- Peptidasa de seal: retira el pptido seal
- Oligosacariltransferasa: agregan carbohidratos a la protena naciente
- Protenas chaperonas: reconocen protenas desplegadas o mal plegadas se unen a ellas y le dan
la oportunidad de adquirir estructura nativa. - PDI isomerasa de disulfuro de protena: le da estabilidad a la molcula creando enlaces disulfuro
Sintesis de protenas integrales de membrana en los ribosomas unidos a la membrana
- Se translocan a la membrana del ER conforme se sintetizan
- Mismos mecanismos para sntesis de protenas secretoras y lisosomicas
- Difiere: protenas de membrana poseen 1 o ms segmentos transmembranosos hidrfobos
- Se desvan los segmentos del translocn (que se abre y cierra continuamente)
- Los segmentos se unen a la membrana
o La porcin positiva (N) se flanquea hacia el citosol
o La porcin positiva (N) no se flanquea y entra as mismo
Biosintesis de membrana en el RE
- Membranas solo surgen de membranas preexistentes
- Crecen conforme protenas y lpidos recin sintetizados se insertan en las membranas existentes
en el ER.
- El paso de las membranas por los organelos las diferencian y al le la asimetra a las membranas.
- Sintesis de los lpidos de la membrana:
o Mayor parte se sintetizan totalmente en el RE excepto Esfingomielina y glucolpidos
(comienzan en ER y terminan en Golgi), algunos de los lpidos de las membranas de
mitocondrias y cloroplastos que se sintetizan por accin de enzimas en esas
membranas.
o Los fosfolipidos se insertan en la mitad de la bicapa mirando al citosol
o Algunos de estos insertados se giran por flipasas y quedan mirando al otro lado
o Los lpidos transportados constituyen la bicapa de las vesculas de transporte
o Factores que contribuyen a composiciones diferentes:
Enzimas que modifican lpidos convirtiendo fosfolpidos a otros
Prefrencia de algunos fosfolpidos por partes de la membrana
Protenas de transferencia de fosfolpidos que transportan fosfolpidos a travs
del citosol de un compartimiento de membrana a otro.
Glucosilacin en el RER
- La mayora de las protenas producidas se vuelven luego glucoprotenas
- La presencia de carbohidratos:
o Sitio de unin en interacciones con otras macromolculas
-
o Ayudan al plegamiento correcto
- Glucosiltransferasas: adicin de azucares a la cadena de oligosacrido (glucosilacin)
o Transfieren un monosacarido especifico de un azcar nucletido. Ej GDP-manosa al
extremo en crecimiento de la cadena de carbohidrato.
o Primero se ensambla la parte basal de la cadena de carbohidrato sobre un lpido y luego
se transfiere a la protena, el lpido transportador se llama fosfafo de dolicol
o Proceso:
Transferencia de NAG 1-P, seguida de transferencia de otra NAG
Transferencia de 9 moleculas de manosa y 3 de glucosa
Mutaciones en el proceso se denominan enfermedades congnitas de la
glucosilacin (CDG)
o Luego la cadena de oligosacrido se modifica:
En el ER comienza: eliminacin de residuos de glucosa
Evaluacin por el control de calidad
Cada protena se une a la chaperona del ER
Glucosodasa II hace que la chaperona libere la glucoprotena
Si aun no se ha plegado bien es reconocida por la GT por los residuos
hidrfobos que no tienen las protenas bien plegadas.
La chaperona le da otra oportunidad de plegarse bien
o Se pliega bien
o No se pliega bien y se destruye: una enzima del ER que quita un
residuo de manosa lo que hace que no se pueda reciclar y se
destine a la degradacin.
o La UPR (respuesta de protena no plegada) ocurre cuando la concentracin de protenas
no plegadas excede al proceso de plegamiento y las protenas son enviadas a los
proteosomas.
Del RE al Golgi: primer paso en el transporte vesicular.
Sitios de salida de las cisternas del RER:
- Desprovistos de ribosomas
- Forman las primeras vesculas de transporte
o Las VTC (vesicular tubular carrier) se desplazan del ERGIC (compartimiento intermedio
entre RE y aparato de Golgi) hacia el aparato de Golgi
El Aparato de Golgi
- Cisternas membranosas que forman pilas unidas por tbulos membranosos
- Cis: la cara ms cerca al RE
- La Red cis de Golgi (CGN): selecciona las protenas que deben seguir el trfico o devolver al RE
- Mayor parte formada por: cis, mediales y trans
- Red trans de Golgi (TGN): clasifica las protenas hacia distintos destinos celulares.
-
- A medida que avanzan se van modificando los carbohidratos.
Glucosilacin en el aparato de Golgi
Glucosiltransferasas
- Medial: quitan manosa
- Se agregan otros azucares (crean secuencias variadas a diferencia del RE)
- La glucosilacion del RE es con enlaces N y la del aparato de Golgi con enlaces O.
- En el aparato de Golgi se sintetiza la mayor cantidad de polisacridos complejos
(glucosaminoglucanos, pectinas y hemicelulosa)
Tipos de transporte en vesculas y sus funciones
- Vesiculas que se desprenden de membrana donante y se fusionan con membranas receptoras
- Cubiertas de protenas tienen funciones:
o Dispositivo mecanico que curva la membrana y forma una vescula desprendible
o Proporcionan un mecanismo para seleccionar los componentes que transporta la
vescula:
Cargamento consistente en protenas secretoras, lisosmicas y de membrana
La estructura necesaria para dirigir y conectar la vescula con la membrana
receptora correcta.
Formada por capa externa o de andamiaje y capa interna.
o Tres tipos de vesculas cubiertas:
Vesculas cubiertas con COP II: desplazan materiales del retculo endoplsmico
hacia adelante al ERGIC y al aparato de Golgi.
COP I: mueven materiales de forma retrograda, del ERGIC y pila de Golgi hacia el
ER y de las cisternas trans a las cis.
Con clatrina: movilizan materiales de la TGN a los endosomas, lisosomas y
vacuolas vegetales. Tambin a compartimientos citoplsmicos en va endoctica.
Conservacin y recuperacin de las protenas residentes del retculo endoplsmico
Se mantienen las protenas en un organelo mediante 2 mecanismos:
- Retencin de las molculas residentes que se excluyen de las vesculas de transporte
- Recuperacin de las molculas prfugas para devolverlas (Ej, uso de COP I)
Ordenamiento de protenas en la red trans de Golgi
- De enzimas lisosmicas: se transportan como vesculas cubiertas con clatrina.
o Una celosa externa
o Capa interna formada por adaptadores: antes de formar la vescula el adaptador GGA se
une con el receptor y el GGA esta unido a clatrina, creando la vescula.
- Protenas no lisosmicas: por medio de proceso de secrecin regulada.
-
Direccionamiento de las vesculas a un compartimiento particular
1. Movimiento de la vescula hacia el compartimiento blanco especfico: movimientos mediados
por microtbulos.
2. Fijacin de vesculas al compartimiento blanco. Mediado por protenas fijadoras:
a. Fibrosas cilndricas: forman un puente a una distancia considerable
b. Complejo multiprotenico: mantienen prximas ambas membranas.
Las Rab (protena G) se relaciona con membranas mediante un ancla de lpido que tiene una
funcin clave en la direccin hacia un blanco mediante la atraccin de protenas fijadoras
citoslicas.
3. Acoplamiento de las vesculas al compartimiento blanco. Las protenas clave en las interacciones
entre las membranas de la vescula y la del compartimiento se llaman SNARE que poseen un
motivo SNARE que permite formar complejo con otras SNARE. Hay 2 tipos de SNARE:
a. SNARE-v: se incorporan en las membranas de las vesculas de transporte durante el
desprendimiento
b. SNARE-t: estn en las membranas de los compartimientos
En clulas nerviosas (vescula sinptica):
o SNARE-t: SNAP-25: forman las membranas de las vesculas y sintaxina
o SNARE-v: sinaptobrevina
o Las SNARE son blanco de las toxinas del botulismo y el ttano, no se libera NT y hay
parlisis.
4. Fusin entre las membranas de la vescula y el blanco: las interacciones entre la SNARE-t y v son
capaces de unir dos bicapas de lpidos con la suficiente fuerza para fusionarlas. El haz de 4
cadenas SNARE permanece cerrado e inactivo preparadas para descargar su contenido una vez
reciban la seal (incremento de concentracin de Ca2+). La NSF hace que se disocie el complejo
SNARE de 4 cadenas.
Exocitosis
Fusin de una vescula secretora con la membrana plasmtica y la descarga subsiguiente. Ej: liberacin
de NT. Se cree que el contacto entre vescula y las membranas plasmticas conducen a la formacin de
un pequeo poro de fusin que se dilata para descargar el contenido
Lisosomas
- Organelos digestivos de la clula animal
- Enzimas (hidrolasas cidas a pH 4,6) que hidrolizan todo tipo de macromolculas
- Funciones:
o Degradacin de materiales que llegan a la clula desde el ambiente externo
o Recambio de organelos (destruccin regulada) se denomina autofagia. Se rodea el
organelo con una doble membrana para producir un autofagosoma y se fusiona con un
-
lisosoma para crear un autofagolisosoma que degrada el organelo. Al degradado se le
llama cuerpo residual que se elimina por exocitosis o se conserva en el citoplasma como
grnulo de lipofuscina
o La autofagia protege al organismo de amenazas intracelulares y agregados protenicos
anormales
Captacin de protenas por:
-Estas protenas se importan despus de la traduccin
-El trfico de protenas se regula por seales de clasificacin y receptores de estas seales
- Peroxisomas:
o Tiene dos compartimientos
o Tiene membrana limitante y matriz interna
o Las protenas de este destino tienen seal de direccin peroxismica (PTS) para una
protena de matriz y PTSm para una protena preoxismica de membrana.
o Son capaces de importar protenas de la matriz con su formacin plegada
- Mitocondrias:
o Tiene 4 compartimientos
o Tiene membrana mitocondrial externa, interna, espacio intermembranal y matriz
o Antes que la prot. Pueda entrar en la mitocondria se debe desplegar
La va endoctica: movimiento de membrana y materiales dentro de la clula
Edocitosis: cuando la clula interioriza los receptores de la superficie celular junto con los ligandos.
Existen 2 tipos:
- Endocitosis por volumen (pinocitosis): captacin de lquidos extracelulares con su soluto.
- Endocitosis mediada por receptor (RME): captacin de macromolculas extracelulares (ligandos)
despus de unirse con su receptor. Entre los ligandos estn:
o Hormonas, enzimas, factores de crecimiento
o Los ligandos que ingresan se unen a receptores en dominios especializados de la
membrana conocidos como concavidades cubiertas, que se invaginan en el citoplasma y
luego se desprenden de la membrana para formar vesculas cubiertas.
La mayora cubierta con clatrina que a diferencia de las del TGN se unen con
adaptadores AP2, no con GGA.
La dinamina hace que la vescula cubierta se desprenda de la membrana
plasmtica (acta como enzima que usa GTP para generar fuerzas mecnicas)
La va endoctica: Hay 2 tipos de receptores:
- Receptores domesticos: captan los materiales que se utilizan en la clula. Ej: receptores de LDL
- Receptores de sealizacin: unen ligandos extracelulares para llevar mensajes que cambian las
actividades celulares.
-
Despues de la interiorizacin los materiales se transportan a una red dinmica de tbulos y vesculas
conocidas en conjunto como endosomas (centros de distribucin a lo largo de la va endoctica). Hay:
- Endosomas tempranos: en la regin perifrica
- Endosomas tardos: cerca del ncleo tambin se le conocen como cuerpos multivesiculares
(MVB)
- Los endosomas tempranos maduran poco a poco hasta endosomas tardos por medio del
descenso en el pH, intercambio de protenas Rab y cambio de la morfologa.
Metabolismo de LDL y colesterol: LDL transporta el colesterol y en su centro tiene una apolipoprotena
B-100 que se une con los receptores para LDL.
Fagocitosis: Cuando la clula capta partculas mayores de 0.5 micrometros.
Para animales es mecanismo protector:
- Macrofagos y neutrofilos
- Fagocitan microorganismos invasores, clulas daadas o muertas y luego las vuelven un
fagosoma que luego se fusiona con un lisosoma y se forma el fagolisosoma.
- Hay microorganismos que sobreviven a la fagocitosis: mycobacterium tuberculosis
Estructura y funcin de la mitocondria
- Su tamao vara de 1 a 5 micrometros
- Representa de un 15 a un 20% del volumen de los hepatocitos
- Posee dos membranas
- Las crestas: transductores de energa
Funcin:
- Genera ATP mediante un mecanismo quimioosmtico
- La mayor parte del ATP proviene de la oxidacin de los azcares y cidos grasos
- Genera un gradiente electroqumico de H+ (por actividades de REDOX)
- Transporte activo de metabolitos
- Tienen funcin en la captacin y liberacin de calcio y en su regulacin en el citoplasma
Membrana mitocondrial
- Externa: para el transporte y se encuentran en muchas clulas eucariotas. Tiene porinas que
cuando estn abiertas, es permeable al ATP, NAD y coenzima A
- Transportan ATP, NAD y coenzimas
La matriz mitocondrial
- Tiene enzimas, ribosomas y molculas de ADN (no cromosmico)
- Tiene su propio material gentico y mecanismos para producir su propio ARN y protenas
-
Capitulo 9: El citoesqueleto y la movilidad celular
Citoesqueleto: elementos endurecidos que sostienen tejidos blandos y desempean una funcin clave
en los movimientos.
- Se forman de enlaces dbiles no covalentes
Microtbulos Filamentos intermedios Filamentos de actina
Subunidades incorporadas en un polmero
Heterodmero GTP alfaBeta tubulina
Cerca de 70 protenas diferentes
Monomeros de ATP-actina
Sitio preferencial de la incorporacin
Extremo (+) (tubulina B) Interno Extremo (+) (Barbado)
Polaridad Si No Si
Actividad enzimtica GTP-asa Ninguna ATP-asa
Protenas motoras Cinesinas, dinenas Ninguna Miosinas
Grupo principal de protenas relacionadas
MAP Plaquinas Protenas de unin con actina
Estructura Tubo rgido, hueco, no extensible, no ramificado
Filamento resistente, flexible, extensible
Filamento helicoidal flexible, no extensible, ramificado
Dimensiones 25 nm de dimetro externo, 4nm de grosor
10-12nm de dimetro 8nm de dimetro
Distribucin Todas las clulas eucariotas
Animales Todas las clulas eucariotas
Funciones principales Soporte, transporte intracelular, organizacin celular
Soporte estructural Motilidad, contractilidad
Distribucin subcelular Citoplasma Citoplasma + ncleo citoplasma
Funciones del citoesqueleto:
1. Andamio dinmico: brinda soporte y determina forma de clula
2. Marco interno: establece posiciones del organelo dentro de la clula del extremo apical al basal.
3. Red de rieles para el movimiento de materiales: ARNm, vesculas, peroxisomas.
4. Generador de movimiento celular: cilios y flagelos
5. Esencial en la maquinaria de la divisin clular: se encarga de dividir cromosomas
(microtbulos) y los filamentos de actina dividen la clula madre en 2 hijas.
Microtbulos
Estructura y funcin
- Forman parte de cilios y flagelos, el huso mittico (cilios del tejido epitelial traqueal, flagelo
como en el espermatozoide).
- Paredes formadas por protofilamentos (protenas globulares en hileras)
o Cada protofilamento se ensambla por subunidades de tubulina alfa y beta, es asimtrico
Extremo ms: subunidades beta
-
Extremo menos: subunidades alfa
Protenas relacionadas
- Protena relacionada con microtbulos (MAP)
Microtbulos como soportes y organizadores estructurales
- Su distribucin determina la forma de la clula
- Determina la ubicacin de los organelos (frmacos desensamblan los microtubulos y
desordenan los organelos)
Microtbulos como agentes de movilidad intracelular
- Movimiento de clulas nerviosas dependen de un conjunto de microtbulos y otros filamentos
del citoesqueleto.
Transporte Axnico
- Materiales como NT se mueven por el axn
o Del cuerpo celular hasta terminaciones: antergrada
o Direccin contraria: desde la sinapsis hacia el cuerpo celular se denomina retrgrada
o Las vesculas se mueven a lo largo de los microtbulos del axn (sirven como vas para
protenas motoras)
Protenas motoras que cruzan el citoesqueleto microtubular
- Convierten energa qumica en energa mecnica
- Transportan: vesculas, mitocondrias, lisosomas, cromosomas y otros filamentos
- Tres grandes familias: cinesinas, dinenas y miosinas
o A lo largo de microtbulos: cinesinas y dinenas
o A lo largo de microfilamentos: miosina
- Ciclo mecnico:
o Golpe de poder que mueve la protena motora unos nanmetros
- Ciclo qumico:
o Unin de ATP, hidrlisis, generacin de energa y unin de otro ATP
- El ciclo mecnico trabaja con la energa del ciclo qumico
Cinesinas
- Protena motora del citoplasma de axones
- Maquina generadora de fuerza que hidroliza ATP
- Motor microtubular dirigo al extremo ms (hacia las terminaciones sinpticas)
- Se mueve sobre un solo protofilamento (velocidad proporcional a concentracin de ATP)
- Mueven organelos y vesculas
- Mueven materiales hacia la parte exterior de la clula
-
Dinena citoplsmica
- Se mueven hacia el extremo menos
- Funciones:
o Generador de fuerza para posicionamiento del huso y movimiento de cromosomas
durante mitosis
o Motor microtubular para situar el aparato de Golgi y para el movimiento de organelos,
vesculas y partculas por el citoplasma
o En clulas nerviosas: movimiento retrgrado de organelos y antergrado de
microtbulos.
o Mueven materiales hacia la parte interior de la clula (endosomas, lisosomas, vesculas,
RNA y VIH)
o Se unen al cargamento por medio de un adaptador llamado dinactina
Centros organizadores de microtbulos
- Funcin del microtbulo depende de su ubicacin
- El ensamble ocurre en 2 fases:
o Nucleacin: se forma una pequea parte del microtbulo por medio de estructuras
llamadas centros de organizacin de microtbulos MTOC, Ej. Centrosoma
o Elongacin: fase rpida
Centrosoma
- Contiene 2 centriolos rodeados por material pericentriolar PCM electrodenso y amorfo
- Principal sitio de inicio de los microtbulos en clulas animales
Cuerpos basales y otros MTOC
- Los microtbulos externos de cilios y flagelos se generan de un cuerpo basal (estructura idntica
a centriolos, centriolos en meiosis dan origen a cuerpos basales y cuerpos basales se convierten
en centriolos en mitosis del huevo fertilizado)
Nucleacin del microtbulo
- Todos los MTOC: controlan el nmero de microtbulos, su polaridad, nmero de
protofilamentos en sus paredes y el momento y localizacin de su ensamble
- Todos los MTOC tienen tbulina gamma
Las propiedades dinmicas de los microtbulos
- Se estabilizan por MAP uindas
- Son lbiles (fcil de desensamblar), propiedad que permite varios procesos (EJ. Mitosis)
o Se puede inducir con fro, presin hidrosttica, aumento en Ca2+ y frmacos (taxol
inhibe desensamble)
-
o Los del huso son muy lbiles, microtbulos de neuronas son menos lbiles y cilios y
flagelos son muy estables.
o
Bases en la dinmica de microtbulos
- Ensamblaje requiere GTP (tubulina-GTP) y tienen una inestabilidad dinmica:
o Puede desensamblarse y ensamblarse de vuelta
o Puede desensamblarse, desaparecer y volver a crecer del MTOC
Filamentos intermedios
- Solo se han hallado en clulas animales
- Se encuentran en neuronas, clulas epiteliales y musculares
- Resistentes a la fuerza de tensin
- Conectados con otros filamentos por medio de plectina
- Estan los de queratina, vimentina, etc
Ensamble y desensamble de filamentos intermedios
- Un monmero se agrupa con otro para formar un dmero
- Dos dmeros alinean antiparalelamente para formar un tetrmero
- Se da crecimiento (ninguno de los pasos requiere de ATP o GTP directamente)
- El ensamble y desensamble se controla por fosforilacin y desforforilacin de las subunidades,
EJ. Fosforilacin de vimentina por PKA desensambla
Tipos y funciones de los filamentos intermedios
- Filamentos de queratina: principales protenas estructurales de clulas epiteliales
- Neurofilamentos: haces laxos de IF, su degeneracin se ve en la enfermedad de Parkinson y ALS
- Desmina: funcin estructural clave para alineacin de miofibrillas, sin estos IF la celula se torna
frgil.
Microfilamentos
- Participan en procesos de motilidad intracelular (vesculas, fagocitosis y citocinesis)
Ensamble y desensamble de microfilamentos
- Monomero de actina se une con ATP (actina es ATPasa)
- Se hidroliza el ATP y el filamento queda en subunidades de ADP-actina
- Este nuevo filamento es la semilla de donde ms filamentos (monmeros) se van aadiendo
(elongacin) en el lado menos y en el lado ms, en un punto se le deja de aadir al lado menos y
continua el lado ms. Despus los monmeros comienzan a desprenderse del lado ms y siguen
aadindose al lado menos hasta llegar al equilibrio en la concentracin de monmeros libres.
-
Miosina: el motor molecular de los filamentos de actina
- No convencionales
- Convencionales (tipo II)
-
Miosinas convencionales (tipo II)
- Principales motores para contraccin muscular
- Necesarias para separar a la clula durante la divisin celular, generar tensin en las adhesiones
focales, migracin celular y compartimiento giratorio de los conos en crecimiento
- Consiste en:
o Un par de cabezas globulares que contienen el sitio cataltico de la molcula
o Un par de cuellos
o Una sola cola cilndrica
- Tienen la capacidad de tirar de los filamentos de actina para aproximarlos
Miosinas no convencionales
- Miosina V: puede dar pasos muy grandes
o Se mueve como la cinesina
o Se relaciona con diversos tipos de vesculas y organelos
o Se mueven a lo largo de microfilamentos
- Miosina VI: transportador de organelos en muchas clulas de forma retrgrada e interviene en
la formacin de vesculas con clatrina.
Contractilidad muscular
- Clulas del musculo estriado: muchos nucleos, control voluntario y pueden contraerse, se les
denomina fibra muscular
o Muchos nucleos por fusin de mioblastos
- La fibra muscular esta formada por muchas miofibrillas
o Hay filamentos delgados y filamentos gruesos
- Cada miofibrilla consta de un conjunto lineal de unidades contrctiles llamadas sarcmeras
o Cada sarcmera se extiende de una lnea Z a otra lnea Z
o Tiene un par de bandas I en los bordes externos
o Una banda A entre las bandas I externas
o Zona H en el centro de la banda A
o La banda I contiene solo filamentos delgados
o Zona H contiene solo filamentos gruesos
o Las partes de la banda A que estn a ambos lados de la zona H representan la regin de
superposicin y contienen filamentos gruesos y delgados
-
Modelo de filamento deslizante de la contraccin muscular
- Todos los msculos estriados operan por acortamiento
- Unidades de acortamiento: sarcmeras, si ellas se acortan el msculo se acorta
- La banda A se mantiene igual, las bandas H e I disminuyen en anchura y desaparecen del todo,
las lneas Z se mueven hacia adentro hasta tocar los bordes de la banda A
Composicin y organizacin de los filamentos gruesos y delgados
Filamentos delgados: actina, tropomiosina y troponina
- Tropomiosina: se ajusta con firmeza en hendiduras dentro del filamento delgado y se relaciona
con subunidades de actina
- Troponina: establecen contacto con la actina y la tropomiosina del filamento
Filamento grueso: miosina II con pequeas cantidades de otras protenas
Titina: tercera protena ms abundante en los msculos estriados, se originan en la lnea M y se
extienden a lo largo del filamento de miosina.
- Es muy elstica y se estira como una liga
- Previene la rotura de la sarcmera durante el estiramiento muscular
- Mantiene los filamentos de miosina en su posicin apropiada durante la contraccin muscular.
Base molecular de la contraccin
- Durante la contraccin cada cabeza de miosina se extiende hacia afuera y se une con firmeza al
filamento delgado moviendol por cambios conformacionales hacia el centro por medio de 1
ATP.
o Genera tanta fuerza por la amplificacin de movimiento con el balanceo del cuello ya
que actua como una palanca rgida.
Energtica del deslizamiento del filamento
- 1 molecula de ATP se une a la cabeza de miosina e induce a la disociacin del puente con el
filamento de actina
- Hidrlisis de ATP que hace que la miosina se cargue de energa y se une devuelta con la
molcula de actina liberando el fosfato que se haba unido haciendo un cambio conformacional
-
- Este cambio conformacional hace que la miosina mueva el filamento de actina hacia el centro y
se libera la molecula de ADP que estaba unida por la hidrlisis y se reincorpora otra nueva de
ATP para que se vuelva a iniciar el ciclo.
Coordinacin de la exitacin-contraccin
- Fibras de una unidad motora inervada por ramas de una sola neurona motora que provocan la
contraccin cuando reciben el estmulo de un impulso
-
- Contacto del extremo de un axn con una fibra muscular se llama: unin neuromuscular.
- La llegada de un impulso y el acortamiento de las sarcmeras se llama coordinacin de
exitacin-contraccin
- El impulso entra a la clula por los tbulos transversos que termina muy cerca del retculo
sarcoplsmico.
- Con la llegada del potencial de accin por estos tbulos transversos los niveles de Ca2+
aumentan provocando la contraccin muscular
- Cuando la sarcmera est relajada la tropomiosina de los filamentos delgados bloquean los
sitios de unin de la miosina en las molculas de actina. Esta tropomiosina est bajo el control
de la troponina unida.
- Cuando los niveles de calcio aumentan los iones se unen con una de las subunidades de
troponina e inducen un cambio conformacional que mueve a la tropomiosina adyacente y
entonces deja libres los sitios de unin con miosina.
- Se une la miosina y comienza la contraccin
- Cuando la estimulacin termina se cierran los conductos de calcio y comienza el secuestro de
iones haciendo que los iones se separen de la troponina haciendo que la tropomiosina vuelva a
su lugar y bloquee la interaccin entre miosina y actina.
-
Capitulo 12: El ncleo celular y el control de la expresin gnica
Morfologa:
- Es una masa viscosa y amorfa encerrada por una envoltura nuclear
- En interfase una clula tiene:
o Cromosomas en forma de cromatina
o Uno o ms nuclolos que sintetizan RNAr y ensamble de los ribosomas
o Nucleoplasma: lquido interno
o Matriz nuclear: contiene protena
Envoltura nuclear
- Marca entre la evolucin de las clulas (proteccin del ADN)
- Consta de dos membranas separadas por un espacio de 10 a 15 nm llamado perinuclear
- La membrana externa tiene ribosomas y se contina con el RER
- El espacio entre membrana se contina con el lumen del RE
- La superficie interna esta hecha de una red de protenas integrales llamada: lmina nuclear
- La membrana sirve como barrera y protege iones, solutos y macromolculas que pasan entre el
ncleo y el citoplasma
- Las 2 membranas se fusionan en los sitios donde hay poros
Lmina nuclear
Funciones:
- Brinda apoyo mecnico a la envoltura nuclear
- Sirve como sitio de unin para las fibras de cromatina de la periferia nuclear
- Participa en la duplicacin y transcripcin de ADN
Morfologa:
- Esta formado por protenas integrales
- Los filamentos de la lmina se componen de polipeptidos llamados lmina
o Estas lminas son miembros de la superfamilia de los IF
- Los filamentos intermedios que conforman la lmina se regulan por fosforilacin y
desfoforilacin.
- Mutaciones en uno de los genes de la lmina causa: Progeria y distrofia muscular
Complejo del poro nuclear (NPC)
- Permite el intercambio ncleo-citoplasmtico
- Permite el movimiento de ARN y protenas bidireccionalmente
-
- La replicacin y transcripcin del material gentico en el interior del ncleo requiere de la
participacin de protenas que se sintetizan en el citoplasma y se transportan a travs de la
envoltura
- mRNA, tRNA y subunidades ribosmicas se crean en el ncleo y se transportan al citoplasma
- snRNA es bidireccional: se crea en el ncleo, se ensambla en citoplasma (con
ribonucleoprotenas) y vuelve al ncleo para procesar mRNA
- Pasan materiales de distintos tamaos: entre ms pequeo ms rpida
- Se proyecto en el citosol y en el nucleoplasma, atraviesa la membrana
- Es una masa supramolecular que tiene de 15 a 30 veces ms la masa del ribosoma.
- Presenta simetra octagonal
- Est formado por 30 protenas llamadas nucleoporinas
Transporte nuclear
- Los sutratos necesitan una seal de localizacin nuclear (NLS)
o NLS: una secuencia de aminocidos con terminacin carboxilo que capacita la protena
para que pueda pasar por el poro y penetrar en el ncleo
- Todas las protenas poseen una direccin especfica y un receptor especfico que median su
transporte hacia el interior del organelo.
- Existen protenas como importinas y exportinas
o Importinas: mueven macromolculas del citoplasma al ncleo
o Exportinas: mueven macromolculas del ncleo al citoplasma
- Pasos de importacin nuclear
o La protena que tiene NLS se une a la importina alfa
o La importina alfa se une a la beta
o La importina beta se ancla a los filamentos citoplsmicos del poro (RanBP2)
o Cuando pasa por el NPC una protena Ran-GTP (su concentracin es alta en ncleo
gracias a la RCC1 que fosforila Ran-GDP) disocia el complejo alfa-beta y la protena en el
nucleoplasma y promueve el ensamblaje de productos
o La Ran-GTP unida a la importina beta se lanzan fuera del nucleoplasma
o La Ran-GTP en el citoplasma se hidroliza y libera Ran-GDP de la subunidad beta y vuelve
al ncleo donde se vuelve Ran-GTP nuevamente (se hidroliza gracias a la RanGAP1)
o La importina alfa se transporta al citoplasma mediante exportinas.
- Proceso de exportacin
o La Ran-GTP en el ncleo promueve el ensamble de complejos de exportacin
o Para que un sustrato salga del ncleo necesita tener un NES (seal de exportacin
nuclear) que reconocen unos receptores que acarrean hacia el citoplasma
o Por este mecanismo se transportan mRNA, tRNA, rRNA que pasan como
ribonucleoprotenas (RNP)
Cromosomas y cromatina
Empaquetamiento del genoma
-
- Una clula humana tiene 46 cromosomas diploides no replicados
- Cada cromosoma no replicado contiene una molcula continua y nica de ADN
- Por el empaquetamiento 2m de ADN se ajustan a 10micrometros de dimetro del ncleo
Cromatina: ADN + protenas relacionadas
Histonas: protenas que poseen arginina y lisina, se dividen en 5 clases segn su relacin arginina/lisina
Nucleosomas:
- Es el nivel mnimo de organizacin cromosmica
- El ADN y las histonas se organizan en nucleosomas
- Cada uno tiene una partcula nuclear de nucleosoma que consiste en 146 bp de ADN
superenrollado envuelto 2 veces alrededor de un complejo en forma de disco de 8 molculas de
histona.
- H1: punto de unin de ADN
- Las histonas protegen al ADN usando nucleasas
- Las otras histonas se organizan como dmeros plegadas de forma compacta en el ncleo
histnico: H2A-H2B; H3-H4.
- Otras funciones de las histonas son: reparacin de ADN, ensamblaje y transcripcin.
- Variantes de las histonas:
o H2AX: reparacin de ADN
o MacroH2A: inactivacin del cromosoma X
o CENP-A: ensamblaje del cintocoro
o H3-3: Transcripcin
- Espacio de 0.34nm entre nucletido a nucletido
- Contiene 200 pares de base por nucleosoma en 10nm de longitud
- Relacin de empaquetamiento ADN-nucleosoma es de 7:1
Solenoide (fibra de 30nm)
- Nivel de empaquetamiento mayor, cerca de 40 veces
- La interaccin entre las diferentes histonas median el plegamiento en fibras ms gruesas
- La presencia de colas largas y flexibles de las histonas permite la interaccin nucleares-
adyacentes.
Dominios en forma de asas
- En esta fase, la compactacin da origen a las asas, superenrolladas de 80 a 100 nm.
- Las molculas de ADN se unen con protenas del andamiaje, por ejemplo la lmina nuclear (B).
- La topoisomerasa tipo II regula el superenrollamiento del ADN, es una protena. El nivel de
empaquetamiento de las asas se une a protenas del andamiaje como la lmina nuclear. El
siguiente nivel es el cromosoma mittico metafsico.
-
Cromosomas mitticos metafsico
- Un cromosoma de 1 m de longitud contiene 1 cm de ADN. La relacin de empaquetamiento es
de 10 000:1.
- La compactacin de las asas aumenta cuando se prepara el proceso de mitosis.
Heterocromatina y eucromatina
Despus de la mitosis, se desenrollan los cromosomas y cromatina excepto un 10%:
- Heterocromatina: 10% que permanece condensado
o Constitutiva: estado compactado permanentemente, no realiza transcripcin (ADN
silenciado = efecto de posicin), consiste en secuencias repetidas. Esta cromatina inhibe
la recombinacin gnica. H2AZ
o Facultativa: Se inactiva de manera especfica durante ciertas fases de la vida de un
organismo. Ejemplo: inactivacin de un cromosoma X de la hembra (corpsculo de Barr)
Inactivacin del cromosoma X: es ejemplo de heterocromatina facultativa:
Ocurre en fases tempranas del desarrollo.
La inactivacin del cromosoma X, es aleatoria.
Una vez inactivo, el mismo cromosoma inactivo lo es tras varias divisiones.
La reactivacin del cromosoma X inactivo ocurre antes de la meiosis. Por qu?
Este proceso indica que las hembras adultas son un mosaico germinal.
La regin XIST es el punto de inactivacin de un RNA no codificante.
Se mantiene por el proceso de metilacin de ADN
- Eucromatina: estado disperso
Aberraciones cromosmicas:
- Inversiones: un cromosoma se rompe y cuando se renen las rupturas de nuevo lo hacen de
manera inversa
- Traslocaciones: una parte de un cromosoma se une a una parte de otro.
- Deleciones: una porcin de un cromosoma se pierde
- Duplicaciones: una porcin de un cromosoma se repite
Morfologa cromosmica
- Telmeros:
o Posee secuencias repetidas de ADN
o Secuencia humana TTAGGG
o Se acortan progresivamente despus de cada divisin
o Telomerasa: enzima que agrega nuevas unidades repetidas GGG al extremo 3 recin
sintetizado y es una enzima transcriptasa inversa porque utiliza ARN para sintetizar
ADN.
-
o Se acortan los telmeros porque pierden telomerasa
o Existe un sndrome el de Werner, los telmeros son de menor longitud, el
envejecimiento es prematuro.
o El acortamiento de los telmeros protege contra el cncer al limitar las divisiones de una
clula potencialmente tumoral.
o Las clulas raras que expresan telomerasa reactivas se inmortalizan HELA. Se obtuvo
informacin inicial sobre las telomerasas de aguas estancadas ribozimas, Tetrahymena.
- Centrmeros:
o ADNsatlite (repeticin en tndem, secuencia de 171pb)
o Cinetocoro:
unin de la tubulina
donde se ensamblan los microtbulos del huso durante la divisin
Cromtidas: cromosomas duplicados
Brazo p: corto
Brazo q: largo
Cromtides: producto de la replicacin
Cariotipos humanos:
- muestras de forma organizada los 23 pares de cromosomas.
- Autosomas y gonosomas
- Se ubican de acuerdo al tamao, posicin del centrmero y distribucin de bandas en los brazos
p y q.
Matriz nuclear:
o Red fibrilar de protenas insolubles.
o Sitio de andamiaje de la cromatina.
o Participacin indirecta en la transcripcin, procesamiento de ARN y la replicacin.
Control de la expresin gnica en bacterias:
o Opern: complejo funcional formado por genes que codifican las enzimas de una va metablica.
o Formado por: genes estructurales, el promotor, el operador y el gen regulador.
o OPERN BACTERIANO: pueden ser inducibles como el opern lactosa y reprimible como el
opern triptfano
o Ribointerruptores: ARNm capaces de unirse a metabolitos pequeos como glucosamina o
adenina.
-
Control de la expresin gnica en eucariotas:
- Control a nivel transcripcional: determina si un gen puede transcribirse y con qu frecuencia:
o Se utilizan microordenamientos de ADN.
o Lo ejecutan las protenas denominadas: Factores de Transcripcin. Se dividen en:
FT generales que se unen a los sitios promotores nucleares en relacin con la
ARN polimerasa
FT especficos de secuencia que se unen a varios sitios reguladores de genes:
Pueden ser activadores: estimulan la transcripcin de genes adyacentes
represores de la transcripcin: inhiben la transcripcin
o Los factores de transcripcin poseen dos dominios de ADN y de activacin.
o FT: dedos de cinc (ms grandes), hlice asa-hlice(HLH), estructura cremallera de
leucina, estructura caja HMG.
- Control a nivel del procesamiento: determina la va de pre-ARNm a ARN y luego el polipptido:
o Splicing: proceso de remocin de secuencias interpuestas de ADN (intrones) de un
transcrito primario.
o El splicing alternativo regula que un gen pueda codificar dos o ms protenas
relacionadas.
- Control a nivel traduccional: determina cuando el ARNm se traduce, frecuencia y duracin:
o Incluyen la regulacin de la localizacin del ARNm.
o La traduccin o no de un ARNm y con que frecuencia.
o La vida media del ARNm, lo que indica cuantas veces se traduce el mensaje.
o Se da esta regulacin por la interaccin del ARNm y varias protenas citoplasmticas;
ejemplos protenas motoras y protenas cinasas.
- Control postraduccional:
o Determina la estabilidad de la protena.
Los proteosomas: maquinarias cilndricas encargadas de la degradacin de las
protenas. Se distinguen por su alta actividad cataltica.
La ubiquitina con alta diversidad de funciones celulares, una sola molcula de
ubiquitina acta como una seal de direccionamiento.
Poliubiquitina marca las protenas para su destruccin.
-
Capitulo 13
Concepto de gen
Cromosoma: estructuras filamentosas en el ncleo de las clulas eucariotas
Gen: factores genticos formados por un segmento de ADN funcional
Genoma: todo el ADN de una especie
Cromosomas homlogos: cromosomas pareados de clulas diploides c/u lleva 2 copias del material
gentico portado por el cromosoma.
Partes de un gen:
- Promotor: sitio en el ADN en que una polimerasa de ARN (cebador) se une antes de iniciar las
transcripicin
- Exones: segmentos de un gen eucariota que es transcripto y expresado en el ARN, determina la
secuencia de aminocidos de una protena
- Intrones: regin no codificante
Replicacin de ADN
- Replicacin semiconservadora: cada cadena dplex hija tiene una parental
- Se da en la fase S de la interfase
- Replicacin: duplicacin del ADN de una clula, esta permite copiar el ADN antes de que los
genes pasen a los descendientes. Las cadenas de ADN estn desenrrolladas
Replicacin en clulas bacterianas
- Se copia 1000 nucletidos/s (en humanos es 2000 nucletidos/s)
- Dura 40 mins a 37 grados
- Alrededor de 1 segundo se realiza la sntesis de fragmentos de Okazaki, formacin del iniciador
de ARN, la elongacin de ADN, lectura y correccin del ADN por las polimerasas, eliminacin del
cebador de ARN, su reemplazo por ADN y el inicio de un nuevo ciclo.
Horquillas de replicacin y replicacin bidireccional
- Comienzan en un sitio especifico llamado origen (en la E. coli se llama oriC) (en humanos hay
alrededor de 10mil orgenes de replicacin)
- La replicacin se aleja del origen en forma bidireccional
- Horquillas de replicacin: donde el par de segmentos replicados se unen con los segmentos no
replicados. Cada horquilla corresponde al sitio donde:
o La doble parental se separa
o Los nucletidos se incorporan en las cadenas complementarias resintetizadas.
- Ambas horquillas se mueven en direcciones opuestas.
-
- Replicn: segmento de ADN que se replica
Desenrrollamiento del dplex y separacin de las cadenas
- La horquilla de replicacin genera un superenrollamiento positivo en la porcin no replicada de
ADN.
- Las topoisomerasas quitan el superenrollamiento (DNA girasa, topoisomerasa tipo II en E. coli)
o Se desplaza por delante de la horquilla y elimina los superenrollamientos positivos
o Corta las dos cadenas del ADN dplex
Propiedades de las ADN polimerasas
- Sintetizan nuevas cadenas de ADN
-
- En bacterias tiene una funcin tiene una funcin de exonucleasas, pueden polimerizar en una
direccin, invertir la direccin y escindir los nucletidos que se acaban de aadir.
- La cadena que tiene el OH 3 terminal es el iniciador, solo desde ah se puede iniciar la
replicacin y agregacin de nucletidos
- Se requieren 2 cosas bsicas:
o Cadena ADN plantilla (las pol solo se mueven de 3 a 5 en la plantilla)
o Una cadena iniciadora
- Polimerasa III: principal enzima responsable de la replicacin de ADN. Funciones:
Replicacin semidiscontinua
- Se sintetizan ambas cadenas en la direccin 5 a 3
o Una cadena crece en direccin a la horquilla y de manera continua: cadena adelantada
o lder
o Otra cadena crece y se aleja de la horquilla y es fragmentada o discontinua: cadena
retrasada o rezagada
Los fragmentos se llaman fragmentos de Okazaki
Se unen los fragmentos por ADN ligasa
- Un ARN polimerasa llamado primasa sintetiza una secuencia corta de ARN que sirve de iniciador
para los fragmentos de Okazaki, estas secuencias de ARN se eliminan despus
La maquinaria que opera en la horquilla de replicacin
El desenrollamiento del dplex y la separacin de las cadenas requiere de:
- Una helicasa (enzima que desenrolla al ADN, dnaB en E. coli): utilizando ATP
- Protenas que se unen al ADN monocatenario (SSB): mantiene el desenrollamiento de la
helicasa, evitando que se vuelva a enrollar o se dae.
- En bacterias la primasa y la helicasa se relacionan en los fragmentos de Okazaki para formar un
primosoma, la helicasa se mueve de manera procesiva en la plantilla y abre las cadenas del
dplex, la primasa se une de manera peridica a la helicasa y sintetiza los iniciadores de ARN y
-
comienza la formacin de fragmentos de Okazaki, despus los iniciadores se vuelven ADN por
medio de la polimerasa III, la cual se recicla cada vez que termina un fragmento de Okazaki para
pasar al prximo donde inicia el proceso de la primasa.
- Los RNA cebadores se forman a razn de 200 nucletidos sobre la cadena retrasada, la longitud
del cebador es de 5 a 15 nucletidos. (el cebador es eliminado por nucleasas)
- Las telomerasas tienen doble funcin agregar secuencias repetitivas en los extremos de los
cromosomas para no perder ADN e igual secuencias de ADN para que la replicacin se complete.
Estructura y funciones de la ADN polimerasa
- Es parte de una maquinaria de replicacin llamada homoenzima ADN polimerasa III.
Funciones:
o Polimerizacin 5 a 3
o Exonucleasa
o Actividad enzimtica
o Dimerizacin
o Abrazadera corrediza
- Consta de:
o Pinza Beta (abrazadera): mantiene la polimerasa relacionada con la plantilla de ADN
- Las polimerasas tienen que permanecer vinculadas con la plantilla para sintetizar una cadena
continua
- No se pueden fijar con tanta fuerza que les impida desplazarse de un nucletido al siguiente
- La pinza B les proporciona estas propiedades
- El ensamblaje de la pinza requiere un cargador de pinza que tiene un ATP unido, cuando se
hidroliza libera la pinza y se cierra alrededor del ADN.
- Polimerasa I (con Mg2+): corrige secciones daadas de ADN y elimina los iniciadores de ARN en
el extremo 5 de cada fragmento de Okazaki y los reemplaza con ADN (actividad de exonucleasa)
- La ADN polimerasa adiciona grupo trifosfato de nuclesido y se forma Pirofosfato inorgnico,
altamente energtico.
- La elongacin o alargamiento se da en la direccin 5 - 3.
Aseguramiento de la alta fidelidad durante la replicacin de ADN
- La complementariedad se puede dar por la precisin de enlace entre A T, G-C.
- Se basa en 3 actividades la fidelidad:
o Seleccin precisa de los nucletidos
o Lectura y correccin inmediata
o Una reparacin del apareamiento errneo despus de la replicacin
Replicacin en eucariotas
En eucariotas la Polimerasas gamma replica ADNmit y la Beta participa en reparacin de ADN
-
En eucariotas ARS: secuencia autnoma de replicacin, permite la unin del ORC (complejo de
reconocimiento de inicio)
- Las clulas eucariotas replican su genoma en pequeas porciones que reciben el nombre de
Replicones.
- El inicio est supeditado a:
o Posiciones de los nucleosomas
o Estado de metilacin del ADN
o Grado de superenrollamiento
o Nivel de transcripcin
Para producir una cadena continua de la cadena atrasada o discontinua, actan tres enzimas
adicionales:
- Nucleasa: rompe y separa el cebador de ARN.
- ADN polimerasa reparadora reemplaza el ARN con ADN.
- Ligasa ADN une el extremo 5 -fosfato a un nuevo fragmento de ADN al extremo 3 OH del
siguiente nucletido.
- Telomerasas: agrega mltiples copias de la secuencia de ADN en los extremos de los cromosomas,
lo que permite finalizar la replicacin en la cadena discontinua o atrasada. La telomerasa es una
transcriptasa inversa, utiliza el molde de ARN para sintetizar ADN, en los extremos de los
cromosomas.
o Esto permite que sean reconocidos como verdaderos extremos cromosmicos y no
deleciones.
Reparacin del ADN
Cambios temporales se reparan por las diversas enzimas de la replicacin del ADN.
Los cambios permanente en la secuencia del ADN son las Mutaciones.
Se ejecuta en tres fases:
- Se reconoce el ADN daado y es eliminado por las nucleasas.
- La ADN polimerasa se une al 3 para agregar OH de la cadena cortada.
- Se sella la rotura del esqueleto azcar fosfato por la ligasa del ADN.
Reparacin por escisin de bases (BER)
- DNA glucosilasa reconoce la alteracin y remueve la base por medio del corte del enlace
glucosdico que une la base al azcar desoxirribosa
Reparacin de la unin deficiente
- Una exonucleasa elimina las bases mal unidas incorporadas por la ADN polimerasa y las que se
escapan de la lectura y coreccin
-
Reparacin de la rotura de doble cadena (DSB) por medio de:
- Unin de extremos no homlogos (NEHJ): un complejo de protenas se une a los extremos rotos
del ADN dplex y cataliza una serie de reacciones que de nueva cuenta unen las cadenas rotas.
- Recombinacin gentica: proceso mediante el cual dos molculas de ADN de doble cadena de
similar secuencia de nucletidos pueden entrecruzarse para crear molculas de ADN con nuevas
secuencias.
Comparacin entre enzimas requeridas para la replicacin
Protena en E. coli Protena eucariota Funcin
oriC ARS Permite el inicio de la replicacin (oriC es el origen; ARS es el sitio donde se une el ORC)
DnaA Protenas ORC Reconocimiento del origen de la replicacin
Girasa Topoisomerasa I/II Libera supercolas postivias antes de la replicacin
DnaB Mcm2-Mcm7 DNA helicasa que desenrolla el dplex parental
DnaC Cdc6, Cdt1 Coloca la helicasa sobre el ADN
SSB RPA Mantiene el ADN en un estado monocatenario
Complejo gamma RFC Subunidades de la holoenzima de la ADN polimerasa que montan la pinza sobre el ADN
Ncleo de la polimerasa III
Polimerasa delta (rezagada)/psilon (lder)
Enzima de replicacin primaria; sintetiza por completo la cadena adelantada y los fragmentos de Okazaki; tiene capacidad de lectura y correccin
Pinza Beta PCNA Subunidad en forma de anillo de la holoenzima de la ADN polimerasa que pinza la polimerasa replicante sobre el ADN; trabaja con la polimerasa III en E. coli y la polimerasa delta o psilon en eucariotas.
Primasa Primasa Sintetiza iniciadores de ARN
Polimerasa alfa Sintetiza oligonucletidos cortos de ADN como parte del iniciador ARN-ADN
DNA ligasa DNA ligasa Une los fragmentos de Okazaki en una cadena continua
Polimerasa I FEN-1 Remueve a los iniciadores de ARN; la polimerasa I de E. coli tambin llena los espacios con ADN
-
Capitulo 15: Sealizacin celular y transduccin de seales: comunicacin entre las clulas
DEFINICIN DE SEALIZACIN CELULAR
Sealizacin es la comunicacin entre clulas por medio de molculas mensajeras extracelulares. El proceso integra una clula sealadora, una molcula liberada y una clula receptora o diana.
TIPOS DE SEALIZACIN
Autocrina: es cuando la clula que produce el mensajero, tiene receptores para estos en su superficie, se estimulan o inhiben a s mismas.
Paracrina: las molculas viajan cerca de la clula mensajera hacia otras. No pueden viajar distancias largas.
Endocrina: las molculas mensajeras (llamadas hormonas) viajan por el torrente sanguneo hasta la clula receptora.
Muchos mensajeros qumicos interactan con receptores de membrana, y desencadenan una serie de eventos secundarios, incluyendo la movilizacin de los sistemas de segundos mensajeros intracelulares que median la respuesta celular al estmulo. Otros mensajeros qumicos liposolubles interactan con receptores citoslicos o nucleares como las hormonas esteroideas.
Las clulas solo pueden responder a las molculas sealizadoras (ligandos) si presentan receptores especfico
NIVELES DE SENALIZACIN
Luego de que el ligando se une al receptor extracelular, la seal viaja al dominio en contacto con el
citoplasma del receptor y una vez llegada a la superficie interna de la membrana, la seal se transmite al
interior de la clula por dos vas:
Niveles de sealizacin
Molculas secretadas
Autocrino Algunos linfocitos
Paracrino Mucosa gstrica
Endocrino Hormonas
Secrecin de pptidos
Directo Dependiente del
contacto Sealizacin neuronal
-
Segundos mensajeros: la seal se transmite del dominio citoplsmico del receptor a una enzima cercana (efector). Esta enzima libera un segundo mensajero (pueden difundirse por el citosol o mantenerse incrustado en la bicapa), los cuales activan o desactivan protenas especficas.
Reclutamiento de protenas: el receptor transmite la seal por medio de la transformacin de su dominio citoplsmico a una estacin de reclutamiento de protenas.
Las protenas estn en la parte superior de la va de sealizacin. Cada va consiste en muchas
protenas que acta por el cambio conformacional de la protena siguiente (en direccin 3).
Cinasas: protenas que agregan grupos fosfatos (fosforilan) de otras protenas. Estas transfieren grupos fosfatos a residuos de serina o treonina y algunas fosforilan residuos de adenina.
Fosfatasas: protenas que retiran grupos fosfatos de otras. Fosforilacin: cambia el funcionamiento de las protenas. Puede activar o desactivar una enzima,
aumentar o disminuir interacciones interprotenicas, que se muevan de compartimiento o actuar como seal que inicie la degradacin protenica.
Al final de la va, la seal llega a la protena blanco, esencial para procesos celulares bsicos:
Transcripcin Supervivencia Sntesis de protenas Movimiento Muerte celular Metabolismo
Transduccin: es el proceso en el que la informacin de las molculas mensajeras se traduce a cambios
dentro de la clula (cambios conformacionales de protenas).
Terminacin: las clulas producen enzimas extracelulares que destruyen las molculas mensajeras una
vez completado su funcin. Otros casos el receptor activado se interioriza y se degrada con el ligando. O
puede suceder que el ligando se degrada y el receptor vuelve a su superficie.
Sealizacin neuronal
Las uniones sinpticas pueden ser de 2 tipos:
Qumicas: la seal pueden ser neurotransmisores, iones u hormonas. Es de una sola va. Elctricas: es de dos vas. Por voltaje.
Neurotransmisores
Tienen efectos de excitacin o inhibicin, dependiendo de los receptores
Acetilcolina: unin neuromuscular. Excitatorio
Glicina: inhibidor hace mas -
Glutamato: excitatorio
Dopamina: control motor y comportamiento. Exceso causa movs no coordinados
Norepinefrina
Epinefrina
Serotonina: conducta, placer
Elementos de la sealizacin neuronal
-
Neurona presinptica Hendidura sinptica Neurona postsinptica Neurotransmisor
Mensajeros extracelulares: gases como NO y CO; eicosanoides (dolor, inflamacin, presin,
coagulacin); esteroides; polipptidos y protenas; Nt que funcionan como hormonas como acetilcolina,
glicina, h. tiroidea, dopamina, adrenalina, glutamato, etc.
Tipos de receptores
Acoplados a canales inicos Acoplados a protena G (GPCR): tienen 7 hlices transmembrana. Acoplados a enzimas
Los receptores mediadores de la transduccin celular son RTK, GPCR, canales ligando dependientes (la
unin con el ligando regula la capacidad de las protenas para transportar iones) y receptores de las
hormonas (ESTEROIDEAS: funcionan como factores de transcripcin, o el ritmo de es