resumen de final de biologia, Esquemas y mapas conceptuales de Biología

¡Descarga resumen de final de biologia y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Biología solo en Docsity! DIFERENTES SISTEMAS Y CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN Linneaus: Desarrolló el sistema de nomenclatura binomial, propuso la organización de los organismos en tres Reinos: Vegetabile, Animale y Lapideum. Consideraba que las especies no cambiaban ni se extinguían. Carl Woese: propone el “Sistema de Clasificación Universal”. Basó sus estudios en comparación de secuencias de genes comunes a todos los organismos. Incluyó un taxón biológico de más alto rango denominado dominio. Burki incluye dos supergrupos más al sistema anterior. AGUA: se une por fuerzas dipolo-dipolo (pdH), lo que le otorga características estructurales, termorreguladoras, de transporte y solvente. Propiedades: cohesión, tensión superficial, calor especifico, calor de vaporización, calor de fusión, acción capilar, imbibición, disolvente. IONES: Na, K, Mg2, Ca2, HPO42, Cl y HCO3. Constituyen un 1% o menos de la masa celular total. Están implicados en numerosos aspectos del metabolismo celular y desempeñan importantes papeles en la función celular. Evolución inorgánica: proceso mediante el cual los elementos y compuestos químicos inorgánicos han experimentado cambios y transformaciones a lo largo del tiempo, dando lugar a la diversidad y complejidad que observamos en el mundo inorgánico. Origen de la tierra 4.500 millones de años, la atmosfera estaba compuesta por metano, amoniaco, CO2, hidrogeno y vapor de agua. Cambios en la tierra: formación de la atmosfera, la estabilización del clima, el ciclo del carbono y la evolución geológica. Evolución orgánica: La composición de la atmosfera proporciono condiciones reductoras en la que las moléculas orgánicas (con una fuente de energía externa) se formaron espontáneamente Transformación de sustancias inorgánicas a orgánicas: síntesis de monómeros en la atmosfera primitiva (experimento de Miller) y síntesis de polímeros en el mar primitivo Evolución protobiológica Transformación de polímeros hasta la aparición de las celulas. Las moléculas debían poder dirigir su propia replicación (actualmente ácidos nucleicos y proteínas). Teorías: Coacervados (hipótesis de Oparin y Haldane) y aparición de las moléculas capaces de autor replicarse. ARN intermedio entre proteínas y ADN. Los mecanismos usados por las células para la generación de ATP evolucionaron en tres etapas: evolución de la glucólisis, fotosíntesis y metabolismo oxidativo. El desarrollo de estas vías metabólicas cambió la atmósfera terrestre y alteró el curso de la evolución posterior. Evolución celular: se cree que la primera célula surgió del recubrimiento del ARN auto replicante y sus moléculas asociadas por una membrana de fosfolípidos. 1) Organismos heterótrofos y anaerobios 2) Organismos fotosintéticos primitivos 3) Organismos quimio sintéticos primitivos 4) Eucariotas 5) Organismos heterótrofos aerobios 6) Organismos pluricelulares Dominio bacteria: procariotas unicelulares, sin núcleo y pared celular de mureína. Aero o anaeróbicas, auto o heterótrofas. Dominio archea: procariotas unicelulares con pared celular de pseudo-mureína. Anaeróbicos y heterótrofos. Dominio eukarya: pluri o unicelulares, auto o heterótrofos, tienen núcleo organizado y una doble membrana fosfolipídica. UNIDAD 1: UNA REVISIÓN DE LA BIOLOGÍA CELULAR - EL ORIGEN Y LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS. UNIDAD 2: LA QUÍMICA DE LAS CÉLULAS HIDRATOS DE CARBONO: incluyen azúcares simples, oligo y polisacáridos. Los azúcares simples son los mayores nutrientes de las células. Su degradación provee tanto la fuente de energía de las células como el material de partida para la síntesis de otros constituyentes celulares. Los polisacáridos son formas de almacenamiento de azúcares y componentes estructurales de las células. los oligo y polisacáridos actúan como marcadores para una variedad de procesos de reconocimiento celular, incluyendo la adhesión de las células a sus vecinos y el transporte entre celulas. Monosacáridos: polialcoholes con un grupo aldehído o cetosa. Cristales blancos, solubles en agua, de sabor dulce. Tienen de 3 a 6 átomos de carbono y se unen por enlace glucosídico. Polisacáridos: son formas de reserva de azucares y constituyen componentes estructurales de la célula. Marcadores de reconocimiento en la adhesión y transporte. Homopolisacáridos: almidón, glucógeno, glucosa. | Heteropolisácaridos: peptidoglicanos, glucoproteínas. LÍPIDOS: Los lípidos cumplen tres roles críticos en las células: proveen una importante forma de almacenamiento de la energía, son componentes principales de las membranas celulares y juegan un importante rol en el señalamiento celular, tanto como hormonas esteroides y o como moléculas mensajeras que envían señales desde la superficie celular a blancos específicos en el interior de las células. En el ADN hay adenina, timina, citosina, guanina y un azúcar desoxirribosa, mientras que en el ARN la timina es reemplaza por el uracilo y la desoxirribosa por ribosa. Las bases se unen por puentes de hidrogeno y los nucleótidos se polimerizan por enlaces fosfodiester entre el OH3’ de uno y el P5’ de otro. LUPA BINOCULAR MICROSCOPIO ÓPTICO MICROSCOPIO ELECTRÓNICO Binocular, objetivo, platina, brazo, pie y zoom S. Mecánico (pie, brazo, platina, revolver, binocular, tornillos), S. lumínico (luz, condensador, aro porta filtros), S. Óptico (oculares, revolver, porta objetivos, objetivos). Se emplean electrones para iluminar, se realiza a partir de un cañón electrónico que bombardea electrones a la muestra, posee una pantalla de cesio y cámaras. Superficies y colores Células y sus estructuras. MET: ultra estructura celular MEB: superficies y topografía. FACTORES QUE INCLUYEN EN LA OBSERVACIÓN: Poder de resolución: poder de un instrumento para separar dos objetos de una imagen. Longitud de onda: es la longitud de un ciclo completo de la onda, y su valor es la distancia entre dos puntos equivalentes de la onda Límite de resolución: distancia mínima a partir de la cual ya no es posible distinguir la separación entre dos puntos. RUPTURA CELULAR Y LIBERACIÓN DE SU CONTENIDO: se rompe la membrana dejando el preparado en una concentración de pH y solución salina, posteriormente se somete a un agitador o centrifugador. Se obtienen componentes celulares en suspensión (homogenato) que se preservan a 0°C. UNIDAD 3: LA INVESTIGACION EN BIOLOGIA CELULAR - HERRAMIENTAS DE LA BIOLOGIA CELULAR. SEPARACIÓN POR CENTRIFUGACIÓN: la centrifugación a velocidades crecientes permite la sedimentación de componentes celulares, y la centrifugación por gradiente de densidad en equilibrio los separa según su densidad. CULTIVO DE CELULAS ANIMALES: requieren más infraestructura y han permitido el estudio de los mecanismos que controlan el crecimiento y la diferenciación. CULTIVO DE CELULAS VEGETALES: permiten la propagación de especies, la formación de celulas especializadas y pueden regenerar plantas enteras. VIRUS: son parásitos intracelulares incapaces de replicarse por sí mismos. Se reproducen mediante la infección de las celulas huésped y la usurpación de la maquinaria celular para producir más particulares virales. CÉLULA PROCARIOTA: están divididas en dos grupos (arquebacterias y eubacterias) que se diferenciaron al principio de la evolución. Algunas arquebacterias viven en condiciones extremas, que hoy en día son inusuales pero que pudieron prevalecer en la tierra primitiva, Las eubacterias incluyen las formas comunes que están presentes en nuestros días. Estructuras invariables: citoplasma, ribosomas, membrana, mesosomas y región nuclear. Estructuras variables: flagelos, pared celular, fimbrias, pilis, endosporas, plásmidos, glucocalix. CÉLULA EUCARIOTA: están rodeadas por membrana plasmática y contienen ribosomas, el núcleo contiene la información genética, y todas constan de endomembranas. Además, por el proceso de la endosimbiosis, integraron a su organismo dos bacterias aeróbicas que llevan a cabo la respiración celular y la fotosíntesis: la mitocondria y el cloroplasto. Las mitocondrias se encuentran en casi todas las células eucariotas, son los sitios en los que produce el metabolismo oxidativo, responsables de la producción de ATP derivado de la descomposición de las moléculas orgánicas. Los cloroplastos son los sitios en los que se realiza la fotosíntesis se encuentran tanto en las plantas como en las algas verdes. Las células vegetales poseen una gran vacuola en la que se realizan una gran variedad de funciones, incluyendo digestión de macromoléculas, y almacenamiento de productos de desecho y nutrientes DESARROLLO DE ORGANISMOS MULTICELULARES: Los organismos multicelulares habrían evolucionado hace aproximadamente 1.700 millones de años. Algunas eucariotas unicelulares habrían formado agregados multicelulares, que representan organismos de transición evolutiva de organismos formados por células simples a organismos multicelulares. El incremento en la especialización celular habría llevado a los organismos multicelulares del presente. La especialización celular y la división del trabajo habrían llevado a la diversidad de tipos celulares observada en plantas, hongos y animales de nuestros días. UNIDAD 4: INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA CELULAR ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA: la membrana plasmática es el elemento que controla las relaciones de la célula con su medio. Se compone de una capa bimolecular de fosfolípidos con proteínas. Tiene 4 fosfolípidos principales (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y esfingomielina) que constituyen más de la mitad de los lípidos en la mayoría de las membranas, estos se distribuyen de manera asimétrica entre las dos mitades de la bicapa en la membrana. La membrana plasmática tiene como funciones: - Determinar la composición diferencial entre el citosol y el medio extracelular - Permitir la comunicación entre las células - Relacionar las matrices extracelulares - Transporte de nutrientes hacia el interior - Mantener la composición iónica, el pH (7,2) y la presión osmótica adecuados del citosol Colesterol: Las moléculas de colesterol se insertan en la bicapa con sus grupos polares hidroxílicos próximos a las cabezas polares de los fosfolípidos. Disminuyen la movilidad de las porciones externas de las cadenas de los ácidos grasos, tornando esta parte de la membrana más rígida. La inserción de colesterol también interfiere con las interacciones entre ácidos grasos, manteniendo así la fluidez a bajas temperaturas. Proteínas de membrana: Están encargadas de desarrollar las diferentes funciones de las membranas de las células. Los dominios proteicos sobre la superficie de la membrana extracelular suelen intervenir en las señales o interacciones intercelulares. Los dominios dentro de la membrana, en particular los que forman canales y poros, desplazan moléculas a través de la membrana. Los dominios ubicados a lo largo de la cara citosólica de la membrana tienen un amplio espectro de funciones, desde el anclaje de proteínas citoesqueléticas a la membrana hasta desencadenar vías de señal intracelulares. - Periféricas: se disocian de la membrana luego de reaccionar con agentes polares y se solubilizan. Se asocian con la membrana por interacciones proteína-proteína. - Integrales: solamente pueden solubilizarse mediante tratamientos que rompan la membrana, por lo que normalmente están embebidas en ella. - Transmembrana: sin proteínas integrales que atraviesan la membrana. Están glicosiladas en su cara externa, lo que genera la asimetría de la membrana. Movilidad de las proteínas de membrana: tanto las proteínas como los lípidos son capaces de difundirse lateralmente a través de la membrana, pero no todas pueden ya que algunas se hayan asociadas al citoesequeleto. Glucocálix: son carbohidratos y oligosacáridos de glicolípidos que protegen la superficie celular y proporcionan marcadores que identifican los distintos tipos de celulas de otros organismos. Transporte de moléculas pequeñas Difusión simple: las moléculas hidrofóbicas pequeñas son capaces de cruzar la membrana plasmática difundiendo a través de la bicapa lipídica. UNIDAD 5: LA SURFICIE CELULAR ENVUELTA NUCLEAR Y TRÁFICO ENTRE EL NÚCLEO Y EL CITOPLASMA El origen del núcleo: Una de las teorías sostiene que la organela es el resultado de la fusión microbiana. Otra sustenta que el núcleo residual, oculto en algunas bacterias actuales, fue una innovación crucial más antigua de lo que comúnmente se piensa. La teoría más radical sostiene que los virus habrían jugado un rol clave en el desarrollo de las células eucariotas. El núcleo, como alojamiento del genoma celular actúa como depósito de la información genética, como centro de control celular y permite que la expresión génica sea regulada por mecanismos post-transcripcionales. En él tienen lugar: la replicación, la transcripción y el procesamiento del ARN. Estructura de la envuelta nuclear: separa el contenido del núcleo del citoplasma y proporciona un armazón estructural al núcleo Membranas: doble barrera que impide el libre paso de moléculas entre núcleo y citoplasma. Membrana interna: contiene proteínas específicas del núcleo. Membrana externa: se continúa con la membrana del RE, lo que genera una comunicación directa entre estos. Lamina media: red fibrosa que proporciona soporte estructural al núcleo. Está compuesta por proteínas que se ensamblan entre ellas formando filamentos. Interaccionan con las proteínas de membrana y se unen a segmentos de la cromatina. Complejo de poro: está formado por ocho radios ensamblados alrededor de un canal central, que a su vez se unen a dos anillos (nuclear y citosólico). Esta estructura está anclada a la envuelta nuclear en los sitios de fusión entre las membranas nucleares. Permite el intercambio controlado de moleculas entre el nucleo y el citoplasma, contribuyendo a la regulacion de la expreison genica. Las moleculas pequeñas son capaces de atraversarlo rapidaente, pero las mas grandes son transportadas por mecanismos selectivos dependientes de energia que intervienen principalmente para importar proteinas al nucleo y exportar ARNs al citoplasma. Transporte selectivo de proteínas desde y hacia el núcleo: las proteínas que van a ser transportadas al núcleo contienen señales de localización nuclear que son reconocidas por receptores que dirigen el transporte a través del complejo de poro nuclear. Las proteínas que se desplazan continuamente entre el núcleo y el citoplasma tienen señales de exportación nuclear que las etiquetan para que sean transportadas desde el núcleo al citoplasma. La proteína Ran, que une a GTP, se necesita para la translocación a través del complejo de poro nuclear y determina la dirección del transporte. Transporte de ARNs: La exportación de ARNs a través del núcleo es un proceso dependiente de energía que requiere del complejo: proteína Ran–GTP. Los ARNs son transportados formando complejos con proteínas exportinas. Los ARNs se transportan a través del complejo del poro nuclear en forma de complejos ribonucleoproteínicos. Los ARNm, ARNr y ARNt son exportados desde el núcleo para participar en la síntesis de proteínas. Los ARNs nucleares pequeños son transportados inicialmente desde el núcleo al citoplasma donde se asocian con proteínas para formar RNPsn, y estas regresan al núcleo. Los ARNrs son ensamblados con proteínas ribosomales en el núcleo y las subunidades intactas son transportadas luego al citoplasma. Su exportación al citoplasma parece estar mediada por señales de exportación nuclear en las proteínas ribosomales. UNIDAD 6: EL NÚCLEO CELULAR Exportación nuclear: en el núcleo se forman los complejos entre las proteínas diana que contienen señales de exportación nuclear (NES), las exportinas y Ran/GTP. Tras el transporte a través del complejo del poro nuclear, RanGAP induce la hidrolisis del GTP unido, dando lugar a Ran/GDP y a la liberación de la proteína diana y de la exportina en el citoplasma. La exportina finalmente es transportada de nuevo al núcleo. Regulación de la importación de proteínas al núcleo: Un mecanismo de regulación es aquel en el que los factores de transcripción se asocian con otras moléculas que enmascaran su señal de localización nuclear. ORGANIZACIÓN INTERNA DEL NÚCLEO Cromosomas y estructura de orden superior de la cromatina: La cromatina se torna altamente condensada durante la mitosis formando los cromosomas metafásicos compactos: Heterocromatina transcripcionalmente inactiva (constitutiva o facultativa) y eucromatina transcripcionalmente activa. Dominios funcionales en el interior del núcleo: los cromosomas están ordenados en forma ordenada y dividida en dominios discretos y funcionales. Los cromosomas individuales también ocupan distintos territorios dentro del núcleo. Los genes que son activamente transcriptos aparecen localizados en la periferia de los territorios adyacentes a los canales que separan los cromosomas. La separación entre los dominios cromosómicos se mantiene por secuencias de unión o elementos aislantes que impiden que la estructura de la cromatina de un dominio se disperse entre sus vecinos. Los componentes de empalme están concentrados en 20–50 estructuras discretas llamadas “pecas nucleares” en las que se piensa se acumulan los componentes de empalme que son reclutados desde las pecas a los genes en activa transcripción donde ocurre el procesamiento del pre–ARN. Otras estructuras son los cuerpos enrollados y los cuerpos PML. Los primeros son ricos en ribonucleoproteínas nucleares pequeñas (small nuclear ribonuclearproteins) y se cree que son los sitios de ensamblaje de las snARNs. Importación nuclear Paso 1: No requiere energía. Las proteínas con SLN se unen al poro sin atravesarlo al ser reconocidas por una proteína citosólica receptora que también se une. El receptor es la importina (consiste en una importina‐α que se une a la SLN y una importina‐β que se une a los filamentos citoplasmáticos del poro. Paso 2: Requiere energía. La hidrólisis de GTP por Ran provee la energía necesaria para la importación. El complejo importinas α / β y su molécula target asociada están en presencia de una alta concentración de GDP–Ran en el lado citoplasmático. El complejo importinas‐α /‐ β+target son importados hacia el interior del núcleo y los complejos GTP–Ran se unen a la subunidad‐β de la importina desplazando la subunidad‐α y la proteína target, que son liberados dentro del núcleo. El complejo GTP– Ran+la subunidad‐β es exportado al citosol, donde el GTP es hidrolizado a GDP, liberando a la importina‐β. NUCLÉOLO: Es el sitio de transcripción, procesamiento y ensamble del ARNr. Genes de ARN ribosómico y la organización del nucléolo: El nucléolo es una región no delimitada por membrana, organizada alrededor de las regiones que contienen los genes para los ARNrs 5.8S, 18S y 28S. Estructura Tipo de pre-ARN polimerasa Tipo de ARN Subunidad a la que se incorpora Nucléolo Pre-ARNr 45s ARN polimerasa | 18s 28s 5,8s 40s 60s 60s Extra nucléolo Pre-ARNr 5s ARN polimerasa || 5s 60s Los nucléolos consisten morfológicamente de tres regiones distinguibles: el centro fibrilar (CF: sitio de transcripción de los ARNrs), el componente fibrilar denso (CFD: comienzo de procesamiento de los ARNrs) y el componente granular (CG: final del procesamiento y sitio de ensamble con las proteínas ribosomales para formar las subunidades pre– ribosomales listas para ser exportadas al citoplasma). Transcripción y procesamiento del ARN: el transcrito primario de los genes de ARNr es el pre-ARNr 45s, que tras su procesamiento origina los 18s, 5.8s y 28s. El procesamiento del pre-ARNr está mediado por los ARNs nucleolares pequeños. Cada región de organización nuclear contiene un grupo de genes de ARNr repetidos en tándem y que están separados entre sí por regiones de ADN espaciador que no se transcribe. Cada uno de los genes de ARNr colocados en tándem se encuentra rodeado de cadenas de ARN en crecimiento densamente empaquetadas, dando lugar a una estructura en forma de árbol de navidad. La alta densidad de las cadenas de ARN en crecimiento es debida a la gran densidad de ARNpol. Una vez finalizada la transcripción, se elimina el espaciador del extremo 3’. El procesamiento del preARNr requiere la intervención de proteínas y ARNs localizado0s en el nucléolo. Ensamblaje de ribosomas: Implica el ensamble de los ARNr nucleolares con las proteínas y con el ARNr 5S. Los genes que codifican las riboproteínas son transcriptos fuera del nucléolo por la ARNpol II, produciendo ARNm. Luego las proteínas se trasladan desde el citoplasma al nucléolo donde se ensamblan con los ARNr formando partículas preribosomales. La asociacion de las proteinas ribosomas con el ARNr comienza mientras ocurre la sintesis del ARNr, y mas de la mitad de las proteinas ribosomicas estan unidas al pre-ARNr antes de su procesamiento, las restantes y el ARNr 5s se incorporan a las particulas prerribsoomicas durante la escicion del pre-ARNr. 5: la primasa sintetiza una cadena corta de ARN (primer) que proporciona un extremo 3’OH sobre el cual se puede iniciar la sintesis. Elongación: en cada burbuja, las ADNpol sintetizan las cadenas complementarias. 1: las ADNpol avanzan bidireccionamente por ambas horquillas, 2: en una cadena de cada horquila la sintesis es continua (cadena adelantada) meintras que en la otra es discontinua por fragmentos de Okazaki (cadena atrasada). 3: los primers son reemplazadas por ADN. 4: la ligasa une los fragmentos de okazaki. Terminación: en procariotas ocurre cuando la brubuja termina de recorrer todo el cromosoma circular, y en eucariotas cuando las burbujas se encuentran y llegan a los extremos del cromosoma lineal o cuando se encuentran con una proteina de terminación. La transcripción no es compatible con la estructura empaquetada de la cromatina en los cromosomas metafásicos. El proceso sólo ocurre cuando la cromatina está en su conformación de solenoide. El cromosoma debe estar extendido como en la interfase para que los genes puedan transcribirse. ARN POLIMERASA: los eucariontes poseen tres tipos de polimerasas (ADN dependientes) para transcribir los tres tipos de genes de clase I, II y III. La ARN polimerasa I se localiza en el nucléolo, mientras que las II y III en el nucleoplasma. La enzima puede llevar a cabo la transcripción del ARN en dependencia del molde, pero no puede iniciarla de forma selectiva en los promotores. Las proteínas necesarias para la iniciación de la transcripción pero que no forman parte de la ARN polimerasa como tal son factores de transcripción. REGULACIÓN DE LA TRANSCRIPCIÓN: La expresión de los genes eucarióticos está controlada principalmente a nivel de iniciación de la transcripción. En eucariotas está controlada por proteínas que se unen a secuencias reguladoras específicas y modulan la actividad de la ARN polimerasa. Secuencias de regulación en cis; promotores y estimuladores: la transcripción en bacterias se regula por la unión de proteínas a secuencias de atracción cis que controlan la transcripción de genes adyacentes. Las secuencias de regulación eucarióticas se unen a un gen “reportero” que codifica una enzima fácilmente detectable. La transcripción también puede ser regulada por proteínas y por ARNs no codificantes. FACTORES GENERALES DE TRANSCRIPCIÓN POR ARNP2: Las ARNp eucarióticas no se unen directamente a otras secuencias promotoras, necesitan proteínas adicionales (FTG) para iniciar la transcripción. Las secuencias promotoras de muchos genes para la ARNp2 son reconocidas por la proteína de unión a TATA, lo que atrae a la ARNp y a factores de transcripción adicionales hacia el promotor. TRANSCRIPCIÓN DEL ARN: es el proceso de síntesis de una cadena de ARN. UNIDAD 8: SÍNTESIS Y PROCESAMIENTO DE ARN (transcripción) Iniciación: cuando se activa un gen, la ARNpol se une al inicio de él, se desplaza hasta llegar al final y se forma una cadena de ARNm. Elongación: crecimiento de la cadena de ARNm. Terminación: la señal de terminación hace que la ARNpol se separe del ADN y termina la transcripción. PROCESAMIENTO DEL ARNr: las células procariotas contienen tres ARNr (16s, 23s, 5s) formados por el corte de un transcrito pre-ARNr. Las eucariotas contienen cuatro ARNr, el 5s se transcribe de un gen diferente y los 18s, 28s y 5,8s derivan de un pre ARNr común. Después del corte el 5,8s se une al 28s por PDH. PROCESAMIENTO DEL ARNt: El corte en el extremo 5´del ARNt es catalizado por la ribozima ARNasa P; el corte en el extremo 3´ es catalizado por la ARNasa convencional. Posteriormente se añade una terminación CCA al extremo 3´ de muchos ARNAt en una fase de maduración postranscripcional. Por último se modifican algunas bases en determinadas posiciones dentro de la molécula de ARNt. PROCESAMIENTO DEL ARNm: incluye la maduración del extremo 5´ mediante la adición de un casquete o “cap” de 7-metilguanosina (m7G), la modificación de extremo 3´ mediante la poliadenilacion y la retirada de intrones mediante corte y empalme. El cap en 5´ se forma por adición de un GTP en sentido inverso al extremo 5´ del ARNm, mediante una unión 5-5´. La G añadida se metila posteriormente en posición N-7, y se añaden grupos metilo a las ribosas del primero o los dos nucleótidos del ARNm. RIBOSOMA: son el lugar donde se sintetizan las proteínas tanto en células procariotas como eucariotas. Están formados por dos subunidades compuestas de proteínas y ARNr. ARN DE TRANSFERENCIA: Los distintos ARNt poseen un plegamiento similar (en forma de L) que es necesario para el anclaje de los ribosomas. Todos los ARNt poseen una secuencia CCA en su extremo 3´ a la cual los aminoácidos se unen covalentemente. La secuencia de ARNm es reconocida por el lazo anticodón que se une al codón adecuado. La incorporación de los aminoácidos correctos a la proteína depende de la unión de cada uno de ellos a su ARNt, así como de la especifidad del apareamiento de bases entre codón y anticodón. TRADUCCIÓN DEL ARNM: todos los ARN se leen en dirección 5´ a 3´ y las cadenas polipeptidicas se sintetizan desde el extremo NH2 al COO-. La traducción ocurre en los ribosomas, siendo los ARNt los adaptadores entre el molde de ARNm y los aminoácidos incorporados a la proteína. El ARNm maduro va al citoplasma y los ribosomas traducen la cadena. Iniciación: el ARNm se asocia con las subunidades ribosomales y con el ARNt que porta el primer aminoácido, formando el factor de iniciación. Elongación: 1: Reconocimiento del codón: el codón se une al sitio Aminoacil de la subunidad ribosomal mayor y al ARNt entrante. 2: Formación del enlace peptídico: se forma entre el aminoácido entrante y el anterior a este que ahora se encuentra ubicado en el sitio Peptidil. 3: Translocación: el ribosoma avanza un codón en la cadena del ARNm y el primer ARNt se desplaza desde el sitio Peptidil hacia el sitio Exit. Terminación: ocurre un codón terminador entra al sitio Aminoacil, entonces una proteína de terminación se une a este y rompe el enlace con la cadena de aminoácidos. UNIDAD 9: SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, PROCESAMIENTO Y REGULACIÓN (traducción) REGULACIÓN DE LA TRADUCCIÓN: la traducción e los distintos ARNm puede ser regulada por la unión de proteínas represoras y proteínas que localizan los ARNm a regiones específicas de las células. La poliadenilacion controlada del ARNm también es un mecanismo importante para la regulación de la traducción durante el desarrollo temprano. Adicionalmente, la traducción de algunos ARNm está controlada por ARNs no codificantes que dirigen la degradación de ARNm homólogos mediante la interferencia de ARN. Finalmente la actividad traduccional general de las células puede ser regulada por la modificación de los factores de iniciación. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: red de túbulos y cisternas rodeados de membrana que se extiende desde la membrana nuclear por todo el citoplasma. El RER está cubierto por ribosoma, y del RET, parten vesículas hacia el aparato de Golgi. Ambos funcionan en el procesamiento de las proteínas. El REL no está asociado con los ribosomas y está implicado en el metabolismo de los lípidos. Secreción de proteínas: En las células de los mamíferos, las proteínas destinadas a la secreción, a los lisosomas o a la membrana plasmática se traducen en los ribosomas unidos a membrana y son transferidas al RER mientras están siendo traducidas. Direccionamiento de proteínas al RE: las proteínas pueden dirigirse al RE bien mientras están siendo traducidas o tras haber finalizado su traducción en el citosol. En las células de mamíferos, la mayoría de proteínas son translocadas al RE mientras están siendo traducidas en ribosomas unidos a la membrana. Los ribosomas que intervienen en la síntesis de proteínas secretadas son dirigidos al RE mediante secuencias señal en el extremo amino o terminal de la cadena polipeptídica. Las cadenas polipeptidicas en crecimiento son translocadas posteriormente al RE tras haber a través d canales proteicos, y se liberan en la luz del RE al ser escindida la secuencia señal. Inserción de proteínas en la membrana del RE: las proteínas integrales de la membrana plasmática o de las membranas del RE, del aparato de Golgi y de los lisosomas, se insertan inicialmente en la membrana del RE. En lugar de ser translocadas a la luz del RE, estas proteínas se anclan por hélices alfa que atraviesan la membrana y que detienen la transferencia de la cadena polipeptídica en crecimiento a través de la membrana. Plegamiento y procesamiento de proteínas en el RE: las proteínas se translocan a través de la membrana del RE a modo de cadenas polipeptidicas sin plegar mientras prosigue su traducción, y se pliegan dentro del RE asistidos por chaperonas moleculares. Las proteínas correctamente ensambladas son liberadas de BiP y otras chaperonas, y así están disponibles para su transporte al aparato de Golgi. Las proteínas plegadas de forma anómala o incorrectamente ensambladas son dianas de degradación. Las proteínas también son glicosiladas en residuos específicos de asparraguina en el RE mientras se están traduciendo. Posiblemente hasta la mitad de proteínas sintetizadas en el RE UNIDAD 10: CLASIFICACIÓN Y TRANSPORTE DE PROTEÍNAS: EL RETICULO ENDOPLASMÁTICO, APARATO DE GOLGI, LISOSOMAS Y LA VACUOLA CENTRAL DE LAS CÉLULAS VEGETALES METABOLISMO: La célula permanentemente intercambia materia y energía con su entorno, ya sea desechando o ingresando nutrientes o energía. La energía puede tener dos orígenes: química o lumínica. Este intercambio se realiza para llevar a cabo dos tipos de trabajo biológico que constituyen el metabolismo celular: CARACTERÍSTICAS DEL METABOLISMO: Reacciones químicas en varios pasos: Una de las características del metabolismo es que las reacciones químicas suceden en varios pasos, además, que un producto intermediario de esa serie de reacciones de una vía metabólica puede ser el producto inicial de otra vía metabólica. Enzimas: Cada una de estas reacciones está mediada por una enzima, quienes tienen como función disminuir la energía utilizada. Las enzimas son específicas de cada sustrato y también reutilizables. Moléculas transportadoras de electrones (coenzimas)>NAD y FAD: El Nicotinamin Adenin Dinucleótido es una molécula que tiene una porción Adenin Monofosfato que se une mediante el grupo fosfato a una porción Adenosina Monofosfato. La molécula va pasando de su estado oxidado a su estado reducido. El FAD tiene un mecanismo similar. Formados en el ciclo del ácido cítrico (en la matriz mitocondrial) introducen sus electrones en la cadena de transporte de electrones en los complejos I y II, respectivamente. Este paso vuelve a generar NAD+ y FAD (acarreadores en su forma oxidada) que pueden usarse en el ciclo del ácido cítrico. Transferencia de energía mediante ATP: En las reacciones la energía se transfiere a través de una molécula de ATP, y también almacena energía a corto plazo. Cuando la molécula tiene su máxima energía es porque tiene unido sus tres fosfatos, y en la medida que va liberando energía al medio (mediante la ruptura de sus enlaces) se convierte en ADP o AP. La carga y recarga de grupos fosfatos es cíclica, y por eso la molécula pasa de una forma a otra MITOCONDRIA: cilindro alargado de forma similar a una bacteria. Su tamaño, forma y número varían de un tejido a otro. Consta de una doble membrana, la interna tiene una serie de crestas que aumentan su superficie. Las mitocondrias se caracterizan por su capacidad para dividirse de forma similar a una bacteria durante la división celular, además, tienen la capacidad de revertir este proceso fusionándose nuevamente. En la mitocondria: Descarboxilación oxidativa, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa (respiración celular). Remoción de Ca2+ citosólico. Síntesis de algunos aminoácidos. Síntesis de esteroides. Organización y función de la mitocondria: están rodeadas por un sistema de doble membrana, la interna forma crestas que se extienden hasta la matriz y mantiene el gradiente de protones que dirige la fosforilación oxidativa. La matriz contiene el sistema genético mitocondrial y enzimas responsables del metabolismo oxidativo. Es completamente permeable a moléculas pequeñas, debido a que posee porinas. La composición del espacio intermembrana es similar a la del citosol. Sistema genético: se cree que las mitocondrias evolucionaron a partir de bacterias que desarrollarlo una relación simbiótica viviendo dentro de celulas más grandes. El genoma mitocondrial está compuesto por moléculas de ADN circulares, codifica todos los ARNr y la mayoría de los ARNt necesarios para la traducción en la mitocondria de estas secuencias codificantes. Importación y ensamble de proteínas mitocondriales: las proteínas son marcadas y dirigidas a la mitocondria mediante secuencias aminoterminales. Primero se unen las presecuencias a receptores en la superficie mitocondrial, luego la cadena se inserta en un complejo Tom. Desde los receptores las proteínas son transferidas a la proteína del poro Tom40 y so transferidas a través de la membrana externa y a un segundo complejo proteico en la membrana interna. RESPIRACIÓN CELULAR (𝑪𝟔𝑯𝟏𝟐𝑶𝟔 + 𝟔𝑶𝟐 → 𝟔𝑪𝑶𝟐 + 𝟔𝑯𝟐𝑶 + 𝑨𝑻𝑷): proceso por el cual la glucosa y otros compuestos orgánicos, en presencia de O2 se convierten en H2O y CO2, y así la célula obtiene energía. Glucolisis: Ocurre en el citosol, la glucosa se degrada a piruvato, formando 2ATP y 2NADH. Son 10 reacciones: en las primeras cinco hay consumo de 2 ATP y en las siguientes etapas se producen en total 4 ATP. El proceso está mediado por enzimas específicas para cada uno de los pasos. Descarboxilación oxidativa: El piruvato es transportado a la mitocondria y se convierte en CO2 y acetil-CoA, se produce una molécula de NADH. La coenzima A es un transportador general. Ciclo de Krebs: un grupo acetilo de dos carbonos es transferido del Acetil Coa al oxalacetato, formando citrato. Dos carbonos del citrato son oxidados a CO2, y se regenera el oxalacetato. Cada vuelta del ciclo produce una molécula de GTP, tres de NADH y una de FADH2 Fosforilación oxidativa: produce la mayor parte de la energía utilizable obtenida de la degradación de los hidratos de carbono o de las grasas. Cadena transportadora de electrones: Los electrones del NADH y FADH2 se transfieren al O2 a través de una serie de transportadores organizados en cuatro complejo proteicos en la membrana mitocondrial. La energía libre derivada de las reacciones de transporte de electrones en los complejos 1,3 y 4 se emplea para promover la síntesis de ATP. Acoplamiento quimiosmótico: las reacciones productoras de energía del transporte de electrones están acopladas a la generación de un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna. La energía potencial almacenada en este gradiente se obtiene mediante un quinto complejo proteínico, la ATP sintetasa, que acopla la síntesis de ATP al retorno, energéticamente favorable, de los protones a la matriz mitocondrial. PEROXISOMAS Funciones: son orgánulos pequeños rodeados por una única membrana, que contienen enzimas que intervienen en diversas reacciones metabólicas, entre las que se incluyen la oxidación de los acidos grasos, el ciclo del glioxilato y la fotorrespiración. Ensamble de peroxisomas: las proteínas del peroxisoma son sintetizadas en ribosomas libres en el citosol, y se importan al peroxisoma en forma de cadenas polipeptidicas completas. Existen al menos dos tipos de señales que dirigen a las proteínas al interior de los peroxisomas, pero el mecanismo de la internalización de proteínas no se conoce bien. FASES DEL CICLO CELULAR: el ciclo se divide en dos grandes fases: Interfase: la fase más larga, el núcleo presenta su envoltura nuclear completa y no se pueden distinguir los cromosomas. G1: la célula duplica su tamaño y aumenta el número de organelas, enzimas y otras moléculas. S: se duplica el ADN y sus proteínas asociadas. G2: La célula comienza a prepararse para la división, los cromosomas se separan. Fase M: la etapa final, se pueden distinguir los cromosomas. Engloba la mitosis y la citocinesis. M: Se separan los dos juegos cromosómicos. REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR: las señales extracelulares y el tamaño de la célula regulan la progresión a través de los puntos de control específicos del ciclo. CHEQUEO DEL CICLO CELULAR: Además de los controles que regulan la progresión en respuesta al tamaño celular y a las señales extracelulares, como los nutrientes y los factores de crecimiento, los eventos que tienen lugar durante los diferentes estadios deben ser coordinados unos con otros de tal forma que ocurran en el orden apropiado. Varios puntos de control funcionan para asegurar que los genomas completos se transmiten a las celulas hijas. Un punto de control fundamental detiene a las celulas en G2 en respuesta al ADN dañado o que no haya sido replicado. La presencia de ADN dañado también causa que el ciclo se detenga en un punto de control en G1. Otro punto de control en la fase M detiene la mitosis si los cromosomas no están correctamente alineados en el huso mitótico. ACOPLAMIENTO DE LA FASE S A M: El punto de chequeo en G2 previene la iniciación de la mitosis, previo a que se complete la fase S, asegurando que el ADN incompletamente replicado no se distribuye en las células hijas. Igualmente importante es que se asegure que el genoma sólo se replique una sola vez por cada ciclo celular. Así, una vez que el ADN se ha replicado deben existir mecanismos de control que impidan que una célula en G2 reingrese en la fase S y bloquee la iniciación de otra rueda de replicación hasta que se haya producido la mitosis. MPF; UN DÍMERO DE CDC2 Y CICLINAS: Tres experimentos diferentes contribuyeron a la identificación de las moléculas claves de la regulación del ciclo celular: estudios sobre oocitos de rana, estudios sobre la regulación del ciclo celular en el análisis genético de levaduras y estudios en embriones de erizo de mar. El MPF es la molecula clave responsable de regular el paso de G2 a M en eucariotas, es dímero compuesto por la ciclina B y por la quina Cdc2. FAMILIAS DE CICLINAS Y QUINASAS DEPENDIENTES DE CICLINAS: distintas parejas constituidas por ciclinas y proteínas quinasa relacionadas con Cdc2 regulan la progresión a través de las diferentes etapas del ciclo celular. La actividad de las Cdk´s se regula mediante su asociación con las ciclinas. Mediante fosforilaciones activadoras e inhibidoras, y mediante la unión de inhibidores Cdk. FACTORES DE CRECIMIENTO Y CICLINAS D: los factores de crecimiento estimulan la proliferación de las celulas animales induciendo la síntesis de ciclinas tipo D. Entonces los complejos Cdk4, 6/ciclina D intervienen llevando a las celulas a través del punto de restricción en G1. Un sustrato clave de los complejos Cdk4, 6/ciclina es la proteína supresora de tumores Rb, que regula la transcripción de genes que se requieren para la continuación del ciclo celular. UNIDAD 13: CICLO CELULAR INHIBIDORES DE LA PROGRESIÓN DEL CICLO: el daño al ADN y diversas señales extracelulares inhiben la progresión del ciclo celular. Estos factores de inhibición suelen inducir la Sintesis de inhibidores de Cdk. MITOSIS: Profase: los cromosomas se forman por condensación y espiralizacion de la cromatina. La membrana nuclear se desintegra y desaparecen los nucléolos. Los centriolos migran a polos opuestos de la célula y entre ellos se forman filamentos que constituyen el huso acromático. Metafase: los cromosomas duplicados, unidos al huso acromático por sus centrómeros, se ubican en la zona ecuatorial de la célula. Anafase: las fibras del huso se acortan y se produce la separación del centrómero y de las cromatidas hermanas que se mueven a polos celulares opuestos. De esta manera, cada célula formada recibirá el mismo número de cromosomas. Telofase: la cromatina se desespiraliza y los cromosomas ya no son visibles. Reaparecen la membrana nuclear y los nucléolos. Desaparece el huso acromático. MPF y progresión de la metafase: La mitosis involucra cambios que llevan a la reorganización de la célula. Estos son iniciados por el complejo formado por Cdc2 /ciclina B (MPF). Parece ser que la MPF no sólo actúa como regulador maestro de la fase M sino que actúa directamente fosforilando y activando a algunas de las proteínas estructurales involucradas en esta reorganización celular. La condensación de la cromatina interfásica es un evento clave en mitosis para permitir a los cromosomas moverse por el huso mitótico sin romperse ni enredarse. La fase M comienza por la activación del MPF, que fosforila otras proteínas quinasas, láminas nucleares y condensinas. La activación del MPF es la responsable de la condensación de la cromatina, de la ruptura de la envuelta nuclear, de la fragmentación del retículo endoplasmatico y del Golgi, y de la reorganización de los microtúbulos para formar el huso mitótico. El anclaje de los microtúbulos del huso a los cinetocoros de las cromatidas hermanas conducirá a que estas se alineen en la placa metafásica. Proteólisis e inactivación de MPF; anafase y telofase: la activación de un complejo promotor (ubiquitina ligasa) de la anafase provoca la degradación de proteínas reguladoras clave en la transición de M a A. La proteólisis mediada por ubiquitinas induce la degradación de la cohesina, lo que rompe la unión entre las cromatidas hermanas al inicio de la anafase. La activación del complejo promotor de la anafase también induce la degradación de la ciclina B y la activación del MPF, lo que da lugar a la reconstitución de la envuelta nuclear, la descondensacion de la cromatina, y el retorno de los microtúbulos a la situación interfásica. Citocinesis: la inactivación del MPF también induce la citocinesis. En las celulas animales la citocinesis se produce debido a la concentración de un anillo constituido por filamentos de actina y miosina. En las celulas de los vegetales superiores la citocinesis se lleva a cabo mediante la formación de una pared celular y de una membrana plasmática nueva en el interior de la célula. MEIOSIS Y FECUNDACIÓN: Durante la interfase los cromosomas se duplican. En la profase 1 de la meiosis, los cromosomas homólogos se aparean. Mientras los homólogos están apareados, se entrecruzan dando como resultado el intercambio de material cromosómico. Al finalizar la meiosis I, los cromosomas homólogos se separan y se producen dos núcleos, cada uno con un número haploide de cromosomas. En meiosis II, las cromátides hermanas de cada cromosoma se separan, como si fuese una mitosis. Cuando los dos núcleos se dividen, se forman cuatro células haploides. A) par de cromosomas homólogos antes de la meiosis. Cada miembro proviene de un progenitor. Cada cromosoma está duplicado y contiene dos cromatidas hermanas. B) durante la profase i, los cromosomas homólogos se disponen de a pares. Entre las cromatidas de los dos cromosomas homólogos se produce el entrecruzamiento cromosómico. Los cromosomas homólogos permanecen asociados en los puntos de entrecruzamiento hasta el final de la profase i. C) luego, los cromosomas comienzan a separarse. Las cromatidas hermanas de cada homólogo ya no son completamente idénticas; el entrecruzamiento da como resultado una recombinación del material genético de los dos homólogos. El proceso de meiosis: La meiosis es un ciclo celular especializado que da lugar a celulas hijas haploides. A una única ronda de replicación del ADN le siguen dos divisiones celulares consecutivas. Durante la meiosis 1 los cromosomas homólogos primero se aparean y luego segregan a las celulas hijas diferentes. En la meiosis 2 se separan las cromatidas hermanas. La profase de la meiosis 1 se divide en cinco estadios: leptotene, zigotene, paquitene, diplotene y diacinesis, en base a la morfología de los cromosomas. En la metafase 1 los cromosomas se alinean sobre el huso. Los cinetocoros de las cromátides hermanas se ubican adyacentes unos con otros. La anafase 1 se inicia por disrupción de los quiasmata por los que se unen los cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos se separan, mientras que las cromátidas hermanas permanecen unidas por sus centrómeros. Al completarse la meiosis 1 cada célula hija ha adquirido un miembro de cada par homólogo consistiendo de dos cromátidas hijas. La meiosis II se inicia inmediatamente después de la citocinesis, antes de que los cromosomas se hayan descondensado. En la metafase II, los cromosomas se alinean en el huso mitótico con microtúbulos de los polos opuestos del huso anclados a los cinetocoros de cromátidas hermanas. La unión de los centrómeros de las cromátidas se rompe en la anafase II y las cromátidas hermanas se separan hacia los polos opuestos, luego se produce la citocinesis, dando células hijas haploides. Regulación de la meiosis de los Oocitos: se regula en la fase de diploteno en la meiossi1, y en la metafase de la meiosis 2. La detención en la metafase 2 se debe a que el factor promotor de la meiosis es inhibido por una quinasa que se expresa en oocitos. Fecundación: la fecundación induce la reanudación de la meiosis en el oocito mediante una activación (dependiente de Ca2+) del complejo promotor de la anafase. El ovulo fecundado contendrá dos núcleos haploides que formaran un nuevo genoma diploide, y comenzaran las divisiones celulares embrionarias TIPOS DE CORMOSOMAS