Comienzo de la vida

Teoría celular. Organismos procariotas y eucariotas. Bases moleculares de la herencia genética. Síntesis de ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Jerarquía de lo viviente

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UP 3:

Estudiantes de primer año de la carrera de medicina de la UNR, mientras le explican como preparar un mate a uno de ellos, (pues se crio en otro país donde no es común, y esta es una típica bebida argentina), conversan sobre el cursado de primer año de la carrera.

… me inscribi en la facultad de medicina porque me gusta trabajar con seres humanos, que me importa a mi saber de procariotes, y/o de otros seres vivos? Realmente crees que en otras facultades del país y del mundo esto es considerado necesario?

… para que me sirve entender como se divide una celular y las moléculas que lo constituyen, si no quiereo ser bioquímico molecular?, yo quiero ser medica, medica!!!

… claro, según tu criterio, surgimos por generación espontanea, el código genético es una pavada, la medicina no se sostiene en los avances moleculares, solo en los semiológicos y es mas, somos individuos aislados, de los otros seres vivos y de otros humanos? Según vos no importa estudiar porque y como la celula de mi hígado no es lo misma que la celula de mi corazón?. No te preguntaste como las células de tu organismo conservan un volumen adecuado para su funcionamiento?. Dale, tomemos el mate que nos tenemos que poner a estudiar.

…yo ya lei algo y me quedaron dudas. Quizás deberíamos ir a clase de consulta?

Programa:

El comienzo de la viday la jerarquía de lo viviente. Teoría celular.Introducción a bases moleculares de la herencia. Organismos procariotas y eucariotas: concepto de nucleo celular.

Bases moleculares de la herencia. Estructura de acidos nucleicos. Concepto de síntesis de ADN, modelo de Watson y Crick. Regulación genetica.Tipos de ARN.Transcripción.Procesamiento alternativo. Concepto de síntesis de proteínas. Traducción.

Código genético. Del ADN a las proteínas.

La jerarquía de lo viviente. De la celula al ecosistema. Concepto de organismo, población, comunidad y ecosistema.

Células toltipotenciales. Células diferenciadas. Células embrionarias.

Fisiología de los sistemas.

El origen de la vida

Hace aproximadamente 5000 millones de años, la estrella que es nuestro Sol comenzó su existencia, a partir de la acumulación de partículas de polvo y gases de hidrogeno y helio, que formaban remolinos en el espacio. La inmensa nube se condenso gradualmente a medida que los atomos de hidrogeno y de helio eran atraídos unos a otros por la fuerza de la gravedad y caian en el centro de la nube, cobrando velocidad. Cuando la aglomeración se hizo mas densa, los atomos se movieron mas rápidamente y el gas de la nube se torno mas y mas caliente. Se intensifico la violencia de las colisiones hasta que los atomos de hidrogeno chocaron con tal fuerza que sus nucleos se fusionaron formando atomos de helio adicionales y liberando energía nuclear.

Los planetas se formaron a partir de los restos de gas y de polvo que giraban alrededor de la estrella recién formada.

Se estima que los planetas comenzaron su existencia hace aproximadamente 4600 millones de años. Cuando la Tierra aun estaba caliente, los materiales mas pesados se reunieron en un centro mas denso. A medida que la Tierra se enfriaba, fue formándose una corteza externa.

Se supone que la atmosfera primitiva estaba formada principalmente por hidrogeno y helio. Estos se habrían fugado hacia el espaco exterior debido a que las fuerzas gravitacionales eran aun muy débiles.

A partir de los gases desprendidos por los volcanes, se habría formado una atmosfera secundaria a partir de la actividad volcánica, por lo que seria rica en N2, CO2 y agua con pequeñas cantidades de otras sustancias. El agua habría emanado de los geiseres en forma gaseosa y habrá permanecido como vapor de agua en la atmosfera. Al descender la temperatura, las nubes de vapor se habría condensado y se habrían formado los océanos calientes y poco profundos de la Tierra primitiva.

La vida en la tierra existe en lo que denominamos biosfera. Esta se extiende solo entre 8 y 10 km en la atmosfera y aprox la misma distancia en las profundidades del mar.

Tres características distinguen las células vivas de otros sistemas bioquímicos:

  • La capacidad para duplicarse generación tras generación.
  • La presencia de enzimas.
  • Una membrana que separa a la célula del ambiente circundante y le permite mantener una identidad química distinta.

Oparin y Haldane propusieron que la aparición de la vida fue precedida por un largo periodo, lo que a veces se denomina evolución química.

Con respecto a la identidad de las sustancias se ha llegado a un acuerdo:

  • Había muy poco o nada de oxigeno.
  • Los cuatro elementos (H,O,C y N) que constituyen mas del 95% de los tejidos vivos, estaban en alguna forma en la atmosfera y en las aguas de la Tierra.

Oparin formulo la hipótesis de que, se formarían moléculas organicas a partir de los gases atmosféricos que se iban acumulando en los mares y lagos de la Tierra. Dado que no había oxigeno libre para reaccionar y degradarlas, habrían persistido. Debido a las radiaciones ultravioletas muchas combinaciones de moléculas se habrían roto y se volverían a formar.

Moléculas organicas pequeñas reaccionar entre si formando moléculas msa grandes, se ensamblan en agregados mas complejos, e intercambian materia y energía con el ambiente. Asi se habría desarrollado un metabolsimo sencillo, punto de partida de todo el mundo viviente.

Se paso de la etapa de la evolución química a la etapa que Oparin denomino evolución prebiologica o prebiótica.

Miller, experimento que casi cualquier fuente de energía habría convertido las moléculas que se cree estaban en la superficie terrestre, en una variedad de compuestos organicos complejos.

Teoría celular

Esta teoría dice que: "todos los organismos vivos están compuestos de una o más células" y que estas células son las unidades más pequeñas que pueden llamarse "vivas".

La esencia de la teoría celular considera a las células la unidad más pequeña en la cual la vida puede existir, manifestando todas las características asociadas a ella. Es decir, a pesar de la diferente diversidad de formas, tamaños y funciones de los seres vivos, en todos hay un fondo común elemental: la célula. Aunque los virus pueden ser considerados de naturaleza biológica, ellos no son capaces de mantener una existencia independiente.

A la conclusión que llegamos es que esto ya no debería ser llamada teoría, ya que está totalmente comprobado que todos los seres vivos del mundo están formados pura y exclusivamente por células.

Éstas forman la vida de un ser gracias a su propia vida y si una de ellas muriese sería remplazada con el nacimiento de otra igual a la anterior.

Organismos procariotas y eucariotas. Concepto de nucleo celular.

Celulas procariotas

Son células que carecen de núcleo y presentan una forma alargada (bacilos). Las bacterias son células procariotas. A las células procariotas se las considera una de las células más simples y arcaicas que existen.

Las células procariotas están formadas por una pared celular rígida de componentes proteicos; una membrana plasmática, formada por una doble capa de lípidos y de proteínas; encimas; ácidos nucléicos, tanto ADN que presenta una estructura circular como ARN y ribosomas. La membrana plasmática tiene unos pliegues hacia el interior denominados mesosomas.

Celulas eucariotas

Las células eucariotas poseen un núcleo donde se encuentra el ADN. Se dividen en dos grupos, células eucariotas animales y células eucariotas vegetales.

Celulas eucariotas animales

Son células eucariotas con una forma irregular y que son heterótrofas, es decir, se alimentan de materia orgánica ya sintetizada. Poseen numerosos orgánulos, que son: el aparato de Golgi, las vacuolas, los nucleolos, los ribosomas, los lisosomas, el retículo endoplasmático, las mitocondrias, los centriolos, los diplosomas. Ademas poseen la membrana nuclear protege el material genético y la membrana plasmática.

Células eucariotas vegetales

Son células eucariotas con formas poligonales, y que en su mayoría son capaces de realizar la fotosíntesis. Todas las células eucariotas vegetales son autótrofas, es decir, se fabrican su propio alimento. Poseen también numerosos orgánulos que citamos a continuación: el aparato de Golgi, las vacuolas (presentan un tamaño mucho mayor en las células vegetales, desplazando al núcleo y demás orgánulos), nucleolos, los ribosomas, los lisosomas, el retículo endoplasmático, las mitocondrias y los cloroplastos. Poseen una membrana nuclear para proteger la información del núcleo, una membrana plasmática y la pared celular, compuesta de celulosa.

Nucleo celular

En el nucleo esta contenida la información de manera codificada que rige las estructuras y funciones de un organismo. Esta información se encuentra contenida en el interior del ADN, unido a determinadas proteínas llamadas histonas y a otras constituyendo la cromatin nuclear.

Forma: generalmente es redondo, se adapta a la forma general de la celula que lo contiene.

Tamaño: generalmente es un tercio del citoplasma, en ciertas células esta relación puede alterarse a favor del nucleo o a favor del citoplasma.

Numero: generalmente único, pero algunas células son multinucleadas por dos mecanismos: plasmodio, cuando el nucleo divide su nucleo pero no su citoplasma; y sincicio, cuando dos o mas células uninucleadas se fusionan compartiendo sus nucleos.

Posición: generalmente central. Algunos pueden ser excéntricos o periféricos por dos mecanismos: desplazamiento por grandes inclusiones; o desplazamiento por otros organoides en células polarizadas.

Tinción: siempre basofilo.

Acidos nucleicos

Son compuestos aislados originalmente de un material rico en nucleos celulares. Son llamados acidos por su contenido de acido fosfórico. Y nucleicos porque fueron aislados de los nucleos celulares.

Contienen C,H,O,N y P, poseen carácter acidico.

A ellos les están asignadas importantes funciones: a) son depositarios de la información genetica. b) tienen un papel fundamental en la síntesis de proteínas en las células y dirigen el ensamble correcto de aminoácidos en secuencias definidas.

Nucleótidos:

Son las unidades estructurales de los acidos nucleicos. Están formados por: una base nitrogenada, un monosacarido de cinco carbonos (aldopentosa) y acido ortofosforico.

Bases nitrogenadas: derivan de los nucleos heterocíclicos purina y pirimidina, por lo que se las llama bases puricas o pirimidicas. Las bases pirimidicas son: timina, citosina, uracilo. Las puricas: guanina, adenina.

Aldopentosas: puede ser tanto la D-ribosa como la D-2-desoxirribosa. La pentosa se una al N9 de una base purica o al N1 de una pirimidica, formando un enlace beta glucosidico. La union de una base nitrogenada con la pentosa forma un nucleosido.

Acido fosfórico: se una a la pentosa de un nucleosido a nivel de su C5 por una union de tipo ester (acido fosfórico + alcohol del C5). Cuando un nucleosido se une a un acido forma un nucleótido.

Polinucleotidos:

Se forma por la union de muchos nucleótidos entre si. Esta union se establece por esterificación entre el P de C5 de un nucleótido y el OH del C3 de la pentosa del nucleótido siguiente. Por eso se llama union 5-3. Es una union de tipo fosfo diester. Un extremo de la cadena del polinucleotido tiene libre su P y se llama extremo 5’ y el otro tiene el OH del C3 libre, llamándose extremo 3’.

Estructura molecular del ADN

Se encuentra en los nucleos celulares, unido a histonas y en las mitocondrias. La union a las proteínas forma complejos nucleoproteicos llamados cromatina, cuya supercondensacion en la mitosis forma los cromosomas.

El ADN esta formado por dos cadenas polinucleotidicas enrrolladas sobre un eje conformando una estructura helicoidal. En esta doble hélice de ADN, los grupos polares o hidrofilicos (pentosa y acido fosfórico) se orientan hacia el exterior, donde le dan cargas negativas a la molecula. Mientras que las bases nitrogenadas hidrófobas se ubican hacia el interior, uniéndose entre si por puentes de H muy débiles, que por su gran nro constituyen en conjunto una union importante. La A siempre se una a la T mediante dos puentes, mientras que la G siempre a la C mediante tres puentes. A esto se le llama complementariedad de bases. Finalmente las cadenas se orientan en forma ivertida, una desde el 5’ al 3’ y la otra al revés. Es decir que tiene estructura antiparalela. Esto es denominado el modelo de Watson y Crick.

Composición química:

  • Acido fosfórico.
  • Desoxirribosa.
  • Bases puricas: adenina y guanina.
  • Bases pirimidicas: citosina y timina.
  • El contenido de bases puricas es igual al contenido de bases pirimidicas.
  • Existe igual cantidad de A que de T.
  • Existe igual cantidad de C que de G.

Características:

  • Helicoidal.
  • Antiparalela.
  • Complementaria.
  • Polianionica.
  • Hidrosoluble.
  • Compacta pero flexible.

En el nucleo de células eucarioticas el ADN se une a proteínas como las histonas, formando cromatina. Las uniones entre ambas son de tipo salino o electrostático, entre el OH libre de los acidos fosfóricos y el NH2 de las proteínas. La union del ADN acido con proteínas básicas tiende a estabilizar la molécula. Las histonas forman un cilindro sobre el cual se enrrolla el ADN, formando nucleos de empaquetamiento llamados nucleosomas.

El ADN contiene el código genético que es la información para la síntesis de todas las proteínas del organismo. Este código esta expresado en la secuencia de bases nitrogenadas del ADN. Asi, tres bases forman un triplete, que simbolizan un Aa. Miles de tripletes forman un gen, que es la porción que codifica para la síntesis de una proteína especifica. El código presenta las siguientes características:

  • Es universal, todas las especies comparten el mismo.
  • Es redundante o repetitivo, tiene fragmentos que se repiten a lo largo de su cadena.
  • Es degenerado, porque las cuatro bases pueden formar 64 tripletes diferentes, existiendo al menos 3 tripletes para cada Aa. Además existen 3 que no codifican a ninguno, y se los llama tripletes mudos. Son: ATT, ATC y ACT y sirven para indicar el final de la cadena.
  • Es colineal, debe leerse base a base desde el ppio al final.

Acido ribonucleico

Es un polinucleotido cuyas principales diferencia con el ADN son:

  • El azúcar presente es D-ribosa en lugar de d-2-desoxirribosa.
  • En el ARN no existe la base pirimidica timina, se encuentra uracilo.
  • La molécula de ARN esta formada por una cadena polinucleotidica, no dos.

La molecula de ARN tiene mayor flexibilidad conformacional y capacidad para ejercer fiversas funciones.

En las células existen cuatro tipos principales de acido ribonucleico: mensajero, ribosómico, de transferencia y ARN nuclear pequeño.

Acido ribonucleico mensajero:

Se lo encuentro distribuido en el nucleo y en el citoplasma. El ARN nuclear tiene mas peso que el citoplasmático, esto se explica por el proceso de splicing que sufre en el nucleo. El splicing consiste en el corte de la cadena de ARNhn, la eliminación de sus fragmentos sin sentido (intrones) y la union de fragmentos con sentido (exones). Finalmente se le agrega una molecula de 7-metil.GTP, al extremo 5’ (extremo CAP) y de 20 a 50 unidades de acido adenilinico (AMP) al extremo 3’ (cola poli A). la cabeza de 7 metil GTP sirve para que el ARNm sea reconocido por los ribosomas, mientras que la cola poli A, le da estabilidad a la molecula durante su migración del nucleo al citoplasma.

Su papel fisiológico es transmitir información genetica desde ADN nuclear hacia el sistema de síntesis de proteínas en citoplasma y servir de guia para el ensamble de aminoácidos en el orden correcto.

Acido ribonucleico de transferencia:

También llamado soluble, es el de menor tamaño molecular.

ARNt participa en la síntesis de proteínas transportando aminoácidos libres del citosol hasta el lugar de ensamble. Actua como molecula adaptadora, que asegura la ubicación de cada aminoácido en el sitio correspondiente.

Su disposición es semejante a una hoja trilobulada, plegada como una L. La cadena posee segmentos que se aparean formando trozos de una doble hélice y porciones desplegadas que forman los lobulos o asas de la molecula. En conjunto, el trébol tiene su extremo 5’ G o C, pero en el extremo 3’ tiene la secuencia C-C-A para los 3 ultimos nucleótidos. El Aa transportado por él se une por un enlace tipo éster entre el COOH de Aa y el OH del C3 de la ribosa de la ultima adenina.

Acido ribonucleico ribosomal:

Es la especie mas abundante.

Es el nucleo prostético de nucleoproteínas componentes de ribosomas, pequeños granulos localizados en el citoplasma, libres o únicos a retículo endoplasmatico rugoso.

Sus moléculas presentan plegamientos definidos y numerosos segmentos en doble hélice.

Acido ribonucleico nuclear pequeño:

Otras partículas con ARN existentes en las células integran las ribonucleoproteinas nucleares pequeñas y las ribonucleoproteinas citosolicas pequeñas. Es rico en uracilo. Las snRNP intervienen en el procesamiento de ARNm en el nucleo.

Código genético

Es la secuencia de nucleótidos del ARNm y de aa que constituyen una proteína.

Hay 4 BN y 20 aa distintos. Las 4 BN se pueden combinar en tripletes, con lo que van a haber 64 tripletes, 3 tripletes son de terminación y 1 de iniciación.

Características del código genético

  • Es universal, excepto en orgánulos energéticos y algunos protozoos ciliados.
  • Está formado por una secuencia lineal de BN (codones) que codifican un aa.
  • No es ambiguo, cada codon codifica un único aa.
  • Entre los codones, no existe separación. Hay siempre la misma separación entre las BN.
  • Es degenerado, un mismo aa puede codificar para distintos codones, son los codones sinónimos.
  • Balanceo de tercera base: esta base, puede cambiarse por otra base, con lo que se coloca otro aa.

Replicación

Es la capacidad del ADN de producir copias de sí mismo.

Normas de la replicación

  • Es semiconservativa.
  • Es bidireccional: a partir de un punto del cromosoma, va en las dos direcciones.
  • En virus y bacterias hay un único punto de origen, mientras que en eucariotas hay varios.
  • Es semidiscontinua: en la hebra conductora se van a sintetizar fragmentos grandes de forma continua, mientras que en la hebra retardada, la síntesis es discontinua (se incorporan nucleótidos que forman pequeños fragmentos que se disponen de forma separada, son los fragmentos de Okazaki)
  • La replicación avanza por adicción de nucleótidos en dirección 3' ---- 5', la que valla en sentido contrario es la hebra retardada.
  • El inicio de la síntesis de cada fragmento requiere un extremo hidroxilo libre, que es proporcionado por un ARN cebador.

Enzimas de la replicación

  • ADN polimerasas: con dos funciones:
  • Actividad polimerasa: catalizan la unión de nucleótidos en la cadena de ADN.
  • Actividad exonucleasa: catalizan la rotura de los enlaces de los nucleótidos cuando las moléculas tienen un extremo libre.
  • ARN polimerasas: catalizan la formación de cadenas de ARN.
  • Topoisomerasas y girasas: adaptan la estructura espacial de la doble hélice a las necesidades del proceso de síntesis.
  • Ligasas: sellan las uniones entre los fragmentos de las cadenas.
  • Helicasas: van a separar las dos cadenas de ADN.
  • Proteínas SSB: mantienen separadas las dos cadenas monocatenarias y actúan conjuntamente con las helicasas.

Primera etapa de la replicación - Etapa de desenrollamiento

Comienza el desenrollamiento de la cadena en un punto de la misma. En ese punto hay una secuencia determinada de nucleótidos.

Por tanto las primeras enzimas que intervienen son las helicasas, que rompen los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas y abren la doble cadena. Al separar estas dos cadenas, se generan una tensiones que van a ser eliminadas por las topoisomeras o por las girasas. Las cadenas se mantienen separadas gracias a la acción de las SSB.

Segunda etapa

Cuando hemos separado las hebras, va a comenzar la síntesis de cadenas complementarias, a partir de los moldes. Este proceso lo cataliza la ADN polimerasa III, la cual va a necesitar:

  • Una hebra de ADN que va a recorrer en sentido 5' ---- 3', sobre la cual sintetiza la hebra complementaria.
  • Nucleótidos en sentido 5' ---- 3' porque la nueva hebra crece en este sentido, pero además esos nucleótidos tienen que ser los complementarios de los de la hebra parental.
  • ATP para proporcionar energía en la unión de los nucleótidos.
  • Una cadena de ARN, que sea corta (unos 40 ó 50 nucleótidos), es el ARN cebador o primer, el cual es sintetizado por la ARN polimerasa, también llamada primasa.

La doble hélice se separa como una cremallera, se forma la horquilla de replicación, la cual es una zona de intersección entre las zonas recién sintetizadas y las no replicadas.

La ADN polimerasa III recorre el ADN molde en dirección 3' a 5', con lo que va a haber una síntesis continua en una hebra, que es la que llamamos hebra conductora. En la otra hebra (hebra retardada) la dirección de nucleótidos es contraria (5' a 3') con lo que la ADN polimerasa III no va a poder recorrerla, esto provoca una síntesis discontinua.

Para la hebra retardada, hay que colocar unos fragmentos de ADN, que son los fragmentos de Okazaki (1000 ó 2000 nucleótidos) cada uno de ellos requiere de un ARN cebador (formados por la ARN polimerasa) para iniciar la secuencia de nucleótidos.

Posteriormente se van a eliminar los fragmentos cebadores por la acción de la ADN polimerasa I, y en su lugar coloca los nucleótidos correspondientes. Gracias a las ligasas se van a unir los fragmentos de Okazaki y los nucleótidos colocados por la ADN polimerasa I, formando así una hebra continua.

Cada hebra parental forma una doble hélice con su correspondiente hebra de nueva -->síntesis.

A pesar de estas etapas, la replicación es un proceso muy rápido. En la Ecoli se unen unos 45.000 nucleótidos/minuto.

Aunque este mecanismo sea muy preciso, va a cometer errores, pero el ADN es la única molécula capaz de efectuar correcciones en sí misma. La replicación no concluye hasta que se comprueba que la respuesta sintetizada es correcta. Si hay un nucleótido mal colocado, se va a eliminar por la acción de las endo o exonucleasas y las ADN polimerasas rellenan los huecos con los nucleótidos correspondientes, después las ligasas unen los fragmentos. Con todo esto se va a producir 1 error por cada 1010 nucleótidos. La fidelidad en la copia es grandísima, pero siempre hay un pequeño margen para las mutaciones, que contribuyen a los cambios evolutivos.

En la cadena nueva, las adeninas no están metiladas.

Posibles lesiones del ADN

  • Rayos ultravioleta: producen dímeros de timina que impiden la replicación.
  • Desaminación hidrolítica.
  • Radiaciones ionizantes y reacciones oxidantes.

Transcripción

  • Es la síntesis de ARN por un molde de ADN.
  • Las bases del ARN son A,U,G,C y la del ADN se diferencia en que en lugar de U tiene T.
  • La información va al citoplasma para la síntesis de proteínas.
  • La síntesis de ARN se va a producir por la acción de la ARN polimerasa, a partir del ADN.
  • Para que actúe la ARN polimerasa vamos a necesitar un molde de ADN bicatenario, que une los nucleótidos en sentido 5' --- 3'. También necesitamos ATP.
  • La ARN polimerasa, va a comenzar su síntesis en genes regiones promotoras.
  • Gen: secuencia de ADN que puede originar más de una proteína con funciones diferentes.

Transcripción en eucariotas

Intervienen diversos factores proteicos, además de las 3 ARN polimerasas:

  • ARN polimerasa I: tiene información correspondiente a los ARNr.
  • ARN polimerasa II: transcribe los genes de origen del ARNm.
  • ARN polimerasa III: produce los ARNt y las histonas.

En todos estos casos, vamos a necesitar un proceso de maduración, antes del cual tiene que haber un desenrollamiento de la espiral, y así el ARNm comienza la transcripción en la región promotora, donde se encuentra situada la ARN polimerasa II (esta zona promotora, es rica en A y T)

En las células eucariotas, no hay factor sigma, pero en cambio, existen factores basales y varios activadores.

Una vez que comienza la transcripción, 5', se une una “caperuza” (7 metil guanosina trifosfato) que sirve para identificar el fragmento en la transcripción y para proporcionar estabilidad. La transcripción va a acabar cuando llegue a una zona rica en C y G.

Al llegar al extremo 3' del ARN recién sintetizado, se une la cola poliA (añade unas 200 adeninas), la enzima que la va a unir es la poliA polimerasa.

En un gen hay diferentes zonas:

  • Intrones: no codifican para ninguna proteína.
  • Exones: son los que sí codifican.

En el proceso de maduración, se van a eliminar los intrones, para unir después los exones, de esto se encargan lasribonucleoproteínas pequeñas nucleares o RNPpn o espliciosomas que provocan cortes.

El ARN definitivo, está formado por una secuencia continua de exones que se van a unir por las ligasas.

Los ARNt están sintetizados por la ARN polimerasa III, en él va a haber metilaciones y se le va a unir en el extremo 3', un codon que es el CCA, el cual está fosforizado y se le une el aa.

Los ARNr se forman por la acción de la ARN polimerasa I, excepto los de 5 Svedbergs.

Traducción (síntesis de proteínas)

Una vez obtenida la copia del mensaje genético en forma de ARNm, este ARNm va a dirigir la síntesis de proteínas en los ribosomas.

Los ribosomas van a interpretar la secuencia completa de nucleótidos del ARNm como la información necesaria para la unión de aa específicos mediante enlaces peptídicos.

La correspondencia entre los nucleótidos del ARNm y los aa que forman una proteína es lo que se denomina código genético.

Se denomina fase de traducción porque cambiamos de lenguaje, pasamos de nucleótidos a aa específicos. Cada triplete da un aa.

La traducción se lleva a cabo en los ribosomas que están formados por distintos tipos de ARNr y proteínas.

El ribosoma durante la síntesis de proteínas se encarga de:

  • Permitir la aproximación del ARNm y el transferente.
  • Permitir la orientación adecuada para la formación del enlace peptídico.
  • Participa en la alineación del ARNm.
  • Selecciona el codon de inicio, quedando determinada la pauta de lectura del molde.
  • Controla la fidelidad de la traducción.
  • Interviene en la etapa de terminación y liberación de la cadena peptídica.

La traducción es un proceso que se da de forma muy parecida en procariotas y en eucariotas.

Lo primero es activar los aa, que es unirlos a un ARNt específico, este se da en el citoplasma y lo cataliza la enzimaaminoacil ARNt sintetasa, también se necesita ATP.

El ARNt además de llevar unido el aa va a reconocer el codon del ARNm, así una vez activado los aa, va a tener lugar la síntesis de proteínas (que incluso comienza antes de que se halla sintetizado todo el ARNm)

La traducción tiene tres etapas:

  • Iniciación.
  • Elongación o alargamiento.
  • Terminación.

Iniciación

El ARNm se une a los ribosomas citoplasmáticos, cuyas dos subunidades están separadas y deben acoplarse.

El ARNm se une por su extremo 5' a la subunidad menor del ribosoma, gracias al factor de iniciación IF3.

Luego se produce la fijación del primer aminoacil ARNt y lo fija por la formación de puentes de hidrógeno entre las bases del anticodon del ARNt y el codon del ARNm.

El primer codon o codon de iniciación, es siempre 5'AUG3' con lo que su anticodon es el UAG. El aa que corresponde es la meteonina en el caso de las células eucariotas y la formilmeteonina en procariotas. Este primer aa, luego puede desaparecer, pero siempre es el inicio. En este proceso interviene el factor de iniciación IF2.

Por último se produce el acoplamiento de la subunidad mayor del ribosoma gracias al factor IF1, quedándose formado el complejo de iniciación. Para este proceso necesitamos la presencia de GTP, para obtener energía, con lo que se va a pasar a ADP y un ácido fosfórico.

Este complejo va a cubrir dos tripletes del ARNm, por tanto solo tendremos dos posiciones. El primero es el sitio P y el segundo es el sitio.

Elongación o alargamiento

Los aa se van situando a lo largo de la cadena peptídica. Vamos a distinguir tres subetapas:

  • Unión de un aminoacil ARNt al sitio A: se necesita un factor de elongación que es el EF.
  • Formación del enlace peptídico: se unen los aa del sitio P con los del A, para ello se necesita una enzima que es la peptidil transferasa.
  • Traslocación del dipéptido al sitio P: con esto el sitio A queda libre para ser ocupado por otro ARNt con aa.

Terminación

Hay tres codones de terminación, UAA, UAG, UGA. Cuando el ribosoma llega a alguno de estos codones, se acaba la traducción. Para estos codones, no hay ARNt específico, porque no codifican para ningún aa.

En esta etapa, interviene un factor de liberación, el RF.

Como consecuencia de la traducción, se liberan:

  • Cadena proteica.
  • Dos subunidades ribosómicas que se separan.
  • ARNm, el cual puede ser reutilizado o destruido, que es lo más frecuente.

Se sintetizan unos 1400 aa por minuto. Para hacer esto más rápido se pueden utilizar los polisomas o polirribosomas(asociación de varios ribosomas).

Diversidad celular y niveles de organización

De la celula al ecosistema

Niveles de organización

Los niveles son todos aquellos tipos de organización de la naturaleza, estos van desde el más simple al más complejo. Estos son los niveles de organización.

Desde el punto de vista viviente se puede considerar los siguientes niveles: células, tejido, órgano, sistema, individuo, población, comunidad, ecosistema, biosfera.

Célula: unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo es un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos.

Tejidos: agrupación de células iguales que realizan una función especializada, vital para el organismo. Cada tejido realiza una función propia.

Órgano: parte diferenciable del organismo, con forma, ubicación y función definidas. Los órganos suelen estar compuestos por varios tejidos distintos. Sólo la cooperación de todos los órganos hace posible el funcionamiento del organismo.

Sistema: asociación de órganos organizados que juntos cumplen funciones importantes para el organismo.

Individuo: ser vivo formado por un conjunto de células organizadas en tejidos, órganos y sistemas, que está capacitado para realizar individualmente intercambios de materia y energía con el medio ambiente, y para formar réplicas de sí mismo(reproducción). Representa la cima de la organización biológica y constituye el punto de partida de los niveles ecológicos.

Comunidad: Podría definirse como el conjunto de poblaciones biológicas que comparten un área determinada y coinciden en el tiempo.

Ecosistema: sistema dinámico relativamente autónomo formado por comunidades naturales y su medio ambiente físico. Tiene en cuenta las complejas interacciones entre los organismos.