unidad 4: estructura de biomoléculas
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UNIDAD 2: ESTRUCTURA DE BIOMOLÉCULAS
Estructura de la membrana celular
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Estructura de la membrana celular: modelo del mosaico fluido
• Bicapa lipídica
• Fosfolípidos y esfingolípidos: anfipáticos
• Colesterol
• Proteínas integrales y periféricas
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Modelo del mosaico fluido
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Propiedades de la membrana
• Regeneración:• La membrana tiende a recuperar su estructura (fuerzas hidrofóbicas)
• Capacidad de autosellado
• Fluidez:• Las moléculas de fosfolípidos pueden cambiar de posición.
• Movimientos laterales y de “flip-flop”
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Propiedades de la membrana
• Fluidez depende de varios factores:• Temperatura
• Insaturaciones tipo cis
• Longitud de las cadenas hidrocarbonadas
• Presencia de colesterol
• Calcio que interacciona con los fosfatos
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Propiedades de la membrana
• Es asimétrica:• Su contenido es
variable: Esfingomielinamás frecuente en la capa externa y la fosfatidiletanolaminaen la capa interna (flipasas)
• Alteraciones en la distribución actúan como marcadores o señales para la apoptosis.
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Propiedades de la membrana: Asimetría
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Propiedades de la membrana
• Permeabilidad selectiva:• Sistema abierto que intercambia
materia y energía con el medio e.c.
• Actúa como una barrera
• Mantiene diferencias en composición entre el LIC y el LEC
• Proteínas transportadoras y por los canales iónicos.
• Importante en la interacción célula-célula y en la señalización transmembrana.
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Proteínas de membrana
• Segundo principal componente de la membrana plasmática: 50%.
• Llevan a cabo las principales funciones:• Moléculas de transporte
• Receptores de señales
• Función catalítica
• Función de anclaje de macromoléculas
• Dos tipos principales:• Proteínas periféricas
• Proteínas transmembrana
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Proteínas de membrana
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Proteínas de membrana
• Periféricas:• Son hidrofílicas (proteínas globulares
solubles).
• No atraviesan el espacio transmembranal.
• Se unen en forma no covalente a otras proteínas de membrana.
• Unidas a su capa externa o interna.
• Requieren soluciones salinas de gran fuerza iónica para solubilizarlas.
• Integrales:• Son anfipáticas
• Su porción hidrofóbica atraviesa la membrana.
• Establecen interacciones estrechas con los lípidos transmembrana, pueden tener varios dominio transmembranales (TMD).
• Requieren de detergentes para solubilizarlas.
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Transporte a través de membrana
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Proteínas transportadoras
• Proteínas transmembranales: canales o proteínas acarreadoras.
• Proteínas canal: • Poro hidrofílico selectivo de tamaño y carga.
• Dominios especializados en apertura, responden a diferentes estímulos.
• Iones inorgánicos
• Proteínas acarreadoras:• Se unen selectivamente a la molécula que transportan y sufren un cambio
conformacional.
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Tipos de transporte a través de la membrana
• Pasivo:• A favor del gradiente de concentración o electroquímico
• No requiere aporte de energía
• Canales y algunas proteínas acarreadoras
• Activo:• En contra del gradiente
• Requieren aporte energético: primario (ATP) o secundario (acoplado).
• Proteínas acarreadoras especializadas
• Necesario para mantener la composición iónica intracelular
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Transporte pasivo
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Transporte activo
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Transporte pasivo
• Facilitado por acarreador: Glucosa en hepatocitos.
• Receptores para D-glucosa
• Es uniporte
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Transporte pasivo
• Canales iónicos:• Sentido depende del gradiente
electroquímico
• Selectividad depende del diámetro y de los aas que lo conformen
• Oscilan en formas abiertas o cerradas, depende de los estímulos.
• Regulados por voltaje
• Regulados por ligando
• Regulados por estrés
• Na, K, Ca, Cl.
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Transporte activo
• Realizado por bombas.
• Bomba Na/k
• Es primario: hidrólisis de ATP por una ATPasa
• Tipo acarreadora
• Saca 3Na e introduce 2 K
• La fosforilación induce un cambio conformacional.
• Ayuda a generar el potencial de membrana.
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Señalización celular
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Sistemas de transducción de señales
Se compone:• Molécula señal o ligando• Receptor celular• Conjunto de enzimas efectoras
intracelulares: generan una nueva señal intracelular y regulan distintas proteína diana
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Clasificación delas señales segúnla distanciarecorrida
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Clases de hormonas
Grupo I
• Esteroides, iodo-tironinas, calcitriol y retinoides, NO
• Liposolubles
• Requieren proteínas transportadoras
• Vida media larga
• Receptores intracelulares
• Cx Hormona-receptor
• No se almacenan
Grupo II
• Polipéptidos, proteínas, glucoproteínas, catecolaminas
• Hidrofílicas
• No requieren transportadores
• Vida media corta
• Receptores de membrana
• Segundos mensajeros: AMPc, GMPc, Ca, lípidos.
• Se almacenan en vesículas
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Mecanismo de acción de las hormonas del Grupo I o liposolubles
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Mecanismo de acción de las hormonas del Grupo II o hidrosolubles
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Sistemas de transducción de señales: Grupo II
• Receptores son proteínas transmembranales.
• Dominio extracelular se une en forma específica y con gran afinidad a un ligando que puede ser agonista o antagonista.
• Los cambios inducidos son transmitidos al dominio intracelular.
• Existen 3 tipos básicos de receptores de membrana:• Receptores acoplados a proteínas G (GPCR)
• Receptores con actividad enzimática
• Receptores asociados a canales iónicos
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Receptores acoplados a proteínas G
• Formadas por tres subunidades
• Subunidad α con actividad GTPasa
• GDP inactiva
• GTP activa
• Promueven la formación de un segundo mensajero.
• Percepción sensitiva: gusto, olfato, visión.
• Liberación de HCl
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Receptores acoplados a proteínas G
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Receptores con actividad enzimática
• El dominio intracelular tiene actividad enzimática: tirosina quinasa
• Poseen un solo dominio transmembranal incapaz de inducir cambios conformacionales.
• Une el ligando al receptor lo que hace que se asocie a otro receptor: transactivación.
• Los receptores se fosforilan uno a otro, y sirven de anclaje a otras proteínas con sitio SH2, especializado en la unión a tirosinas fosforiladas.
• Factores de crecimiento.
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Receptores con actividad enzimática
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Receptores asociados a canales iónicos
• Canales iónicos regulados por unión a ligando.
• La unión del ligando provoca la apertura del canal y movimiento de iones.
• Neuronas: canales de Na que responden a la unión de acetilcolina, provocando la entrada de Na, propagación del impulso nervioso.
• Membranas plasmáticas de neuronas y en fibras musculares.
• RE: posee canales de Ca y es el principal almacén de calcio intracelular.
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Receptores asociados con canales iónicos
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
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Nucleótidos
• Son constituyentes de ácidos nucleicos: ADN y ARN.
• Actúan como transmisores de energía (ATP).
• Actúan como señales en los sistemas celulares en respuesta a hormonas (AMPc)
• Son componentes de coenzimas e intermediarios metabólicos (NAD, FAD; NADP)
• Constituidos por:• Base nitrogenada
• Pentosa
• Grupo fosfato
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Nucleótidos: Bases nitrogenadas
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BASES NITROGENADAS SECUNDARIAS
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Oligonucleótidos ≤ 50Polinucleótidos más de 50
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ADN
• Friedrich Mieschner 1868: Nucleína
• Frederick Griffith 1928: Diplococcus pneumoniae encontró el principio transformante.
• Oswald Avery, Colin Macleod y Maclyn MaCarty 1944: Comprobaron que el principio transformante era el ADN y no las proteínas.
• Martha Chase y Alfred Hershey 1952: E. coli infectada con fagos marcados con P y con S, comprobaron que el ADN es el único componente que contiene la información genética en las células.
• Erwin Chargaff 1940: Cantidades de las 4 bases varian entre los organismos, y que las cantidades de ciertas bases estaban muy relacionadas (Reglas de Chargaff)
• Composición bases varía de una especie a otra.
• La composición de bases aisladas de diferentes tejidos de una misma especie es la misma.
• La composición no varía con la edad, nutrición, ambiente.
• En todos los ADN: A=T y C=G, es decir, A + G = T + C.
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Experimento de Griffith
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Experimento de Avery, Macleod y McCarty
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Experimento de Hershey-Chase
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Estructura y función del ADN
• 1953: Watson y Crick establecen su estructura.
• Rosalind Franklin y Wilkins: Difracción rayos X
• Doble hélice
• Dos cadenas antiparalelas: 5´ a 3´, 3´ a 5´, dextrógiras.
• Bases nitrogenadas: A, T, G y C, se unen por puentes de hidrógeno en el centro.
• Los deoxinuclétidos de unen por enlaces fosfodiester
• Superficie de la doble hélice tiene surcos mayor y menor
• Apareamiento de bases complementarias
• A + G = T + C
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ADN
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Estructura y función del ARN• 1940: Beadle y Tatum, existencia de conexión entre genes y enzimas
• Bases: A, U, G y C
• Monocatenario , capacidad de plegamiento en forma de pasador.
• Síntesis de proteínas: Transcripción y traducción.
• Varios tipos:• ARN ribosómico
• ARN de transferencia
• ARN mensajero
• ARN nuclear pequeño (snRNA)
• Micro ARN (miRNA)
• ARN mitocondrial (mtRNA)
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Dogma central de la biología molecular
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Tipos de ARNTipo de ARN Localización Función
rRNA Ribosomas (65%) Catalítica y estructural en la síntesis de proteínas
tRNA 75 nucleótidos.Citoplasma
Transporta los aminoácidos en forma activada al ribosomapara la formación de enlaces peptídicos.
mRNA Menos abundante (5-10%)
Molde para la síntesis de proteínas o traducción. Se forma en núcleo por el proceso de transcripción.
snARN Núcleo, consta de 100 a 200 nucleótidos
Se asocia a proteínas y forma snRNP. Procesa al ARN inicial para dar una forma madura que pueda exportarse del núcleo.
miRNA Citoplasma. Moléculas de RNA no codificante
Regulación génica del mRNA, cortando o suprimiendo su traducción.
mtRNA Mitocondrias Sintetizan las proteínas de las mitocondrias: cadena de transporte de electrones y la ATP sintasa.
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Nucleótidos con otras funciones: Energía
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Nucleótidos con otras funciones: Coenzimas
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Nucleótidos con otras funciones: segundos mensajeros.
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Nucleótidos con otras funciones: Grupos prostéticos
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Nucleótidos con otras funciones: Transportador