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8/24/2019

Resumen para el Segundo Parcial | Biología (Giménez - 2017) | CBC | UBA

Resumen para el Segundo Parcial | Biología (Cátedra: Giménez - 2017) | CBC | UBA NÚCLEO Y CROMOSOMAS Nucléolos: en ellos se sintezan los ARN ribosomales, aquí se ubican los genes y codifican el ARN ribosomal para la formación de ribosomas.

Cromana: es la asociación de ADN y proteínas. Esta puede ser LAXA (o desarrollada, llamada Eucromana, o COMPACTADA (llamada heterocromana). si está compactada, el ADN no está disponible para que se transcribe (es decir, ser el molde para formar cualquier ADN). en cambio, si es laxa, se desencadena el proceso por el cual se genera ARN usando ADN como molde, proceso denominado TRANSCRIPCIÓN. la Eucromana se ubica en el centro del núcleo, y es transcripcionalmente acva (disponible para transcribir). la heterocromana es periférica y está anclada a la lámina nuclear; es una cromana silente (es decir que no se genera ARN) y puede ser de dos pos: CONSTITUTIVA (que es aquella que está compactada siempre, y se ubica en el centrómero de cada cromosoma), o FACULTATIVA ( es aquella que puede estar compactada e algunas células mientras en otras estará laxa, ya que todas las proteínas no son producidas en la misma célula). Lámina Nuclear: es una capa de proteínas dentro de la envoltura nuclear, la cual es una bicapa de fosfolípidos que forma poros y se ubica sobre la lámina nuclear. Los poros son una especie de caños con bordes de proteínas, por donde pasan moléculas muy grandes (como un ácido nucleico o proteínas), y salen aminoácidos o proteínas. Toda molécula que quiera entrar por el poro, debe estar relacionada con una proteína que lo reconozca, llamada IMPORTINA. En caso de querer salir por el poro, la proteína que reconozca a la molécula se llamará EXPORTINA.

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COMPACTACIÓN DEL ADN En las células eucariontes, el ADN se encuentra asociado a moléculas proteicas, las histonas, formando los nucleosomas, que actúan como unidad mínima de compactación de la cromana. El nucleosoma está formado por un octámero de histonas rodeado por dos vueltas de ADN (una vuelta por cada par de 4 histonas). Los disntos niveles de empaquetamiento del ADN reciben nombres diferentes. El primer nivel, como ya se ha indicado, lo constuyen los nucleosomas. Están formados por las histonas H2A, H2B, H3 y H4. Alrededor de ese centro, se enrollan dos vueltas de ADN. Una quinta histona, la H1, sella la unidad y permite la conexión entre nucleosomas. El siguiente nivel lo constuyen los solenoides, que es que los nucleosomas vuelven a enrollarse, y se distribuyen alrededor de un eje imaginario. El nivel que sigue es el de las asas; éstos se superenrollan y forman, por úlmo, los cromosomas, que consisten en dos moléculas de ADN unidas por una estructura llamada centrómero. Estos cromosomas están formados por una cromáda, lo cual es la misma estructura que posee un cromosoma simple con su centrómero (cromana muy compactada) y sus brazos.

CICLO CELULAR Las células, al dividirse, pasan por una secuencia regular de crecimiento y división celular: el ciclo celular (etapa de vida de una célula). Las primeras observaciones al microscopio ópco, determinaron dos periodos principales del ciclo celular: La división celular y la interfase. En la división celular se observa una gran acvidad de reorganización y movimiento en la célula, donde el ADN se condensa haciéndose entonces visibles los cromosomas. La interfase, que comprende la mayor parte del ciclo celular. En esta parte, se duplica todo el contenido de la célula: ene que duplicar el ADN, sintezar más histonas (proteínas que se asocian al ADN), producir una candad de organelas adecuada para las dos células hijas y sintezar las estructuras necesarias para realizar la división celular. Al iniciar la interfase, se enen 2 cromosomas simple; luego de una serie de procesos, se duplica el ADN, del cual uno de ellos será el molde; a parr de allí, se unen dos cromosomas simples por su centrómero, formando un cromosoma doble, que seguirán el recorrido para llegar a la etapa de división celular.

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CARIOTIPO Es el número y morfología del cromosoma en una especie. La diferenciación está dada en el cromosoma nº 23, en el cual si la combinación es 2 cromosomas x, será de mujer, mientras que si se combina x e y, será de hombre. Consta de 23 pares de cromosomas. Los pares 1 a 3 son metacéntricos; el 4 y 5 submetacéntricos; el 6 a 12 y el X, submetacéntricos; el 13 a 15, acrocéntricos; el 16 a 18 submetacéntricos a acrocéntricos; el 19 y 20 submetacéntricos y el 21, 22 y el Y, acrocéntricos. INTERFASE Durante la interfase enen lugar acontecimientos conocidos como “crecimiento”. El periodo de interfase se divide en las etapas G1, S y G2. Fase G1: es un período de intensa acvidad metabólica. El tamaño de la célula se duplica, junto con sus organelas. Se sintezan proteínas y lípidos. Fase S: la célula duplica todo su ADN y sintezan solamente las histonas, que se unirán al ADN. Los cromosomas pasan de ser simples a ser doble (duplicación del ADN) Fase G2: es una fase en la cual la célula sinteza proteínas relacionadas con la división celular.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS Esta consiste en 3 procesos: TRANSCRIPCIÓN, PROCESAMIENTO (o maduración), y TRADUCCIÓN. El Dogma Central de la Biología decía que a parr del ADN, por transcripción, se forma la secuencia de nucleódos de ARN. El ARN mensajero será el que lea y, por traducción, se unen los aminoácidos y se forman las cadenas pepdicas (replicación del ADN: se duplica). El dogma siguió vigente hasta que aparecieron los retrovirus, con la enzima retrotranscriptasa, capaz de fabricar ADN a parr de ARN. Los genes son fragmentos de ADN que enen la información para dar origen a un producto con una función celular específica. Están dispuestos uno a connuación del otro, separados por un espacio llamado Espacio Intergénico. La totalidad de los genes de un individuo o especie se denomina Genoma.

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Las regiones del ADN son: PROMOTOR: es el principio del gen; está ubicado en el 3’ del mismo. SEÑAL TERMINAL DE TRANSCRIPCIÓN: es aquella parte que se ubica en el 5’ del gen.

TRANSCRIPCIÓN El proceso de síntesis de ARN o transcripción, consiste en hacer una copia complementaria de un segmento de ADN (es un proceso anabólico y endergónico). El primer paso consiste en la asociación de la enzima ARN-polimerasa al promotor, para que forme una cadena complementaria y anparalela a la que está usando como modelo (ADN). Es decir que la ARN polimerasa lee la hebra molde de ADN en sentido 3’-----5 y sintetiza la hebra de ARN complementaria en dirección 5 -----3 . Esto solo se realiza en esa zona, donde debe estar presente la eucromatina para ello. La transcripción en eucariontes se lleva a cabo en el núcleo. Las células eucariontes poseen tres pos de enzimas ARN polimerasas, que son ARN polimerasa I, II y III. Cada una de ellas se ocupa de la síntesis de diferentes moléculas de ARN. La ARN polimerasa reconoce al promotor del ADN por intermedio de proteínas llamadas factores de transcripción. Los ARN de transferencia (se pliega sobre sí mismo) y ribosomales (forma ribosomas) se transcriben de otros sectores del ADN. Los ARNm transcriptos sufren una serie de modificaciones antes de ser traducidos. Lo mismo sucede con los ARNr y ARNt.

MADURACIÓN O PROCESAMIENTO En células eucariontes, los diferentes ARNs son modificados antes de salir del núcleo y comenzar la síntesis de proteínas. El ARNm recién transcripto (ARNm transcripto primario) posee secuencias con información para la síntesis de proteínas, llamadas exones, y secuencias sin información, intercaladas, llamadas intrones. Este transcripto primario sufrirá varios procesos que lo modifican. 1) CAPPING: consiste en el agregado de un capuchón (cap) en el extremo 5  del ARNm. El cap es un nucleótido con un metilo en la posición 7 de la guanina. Su función es impedir la degradación enzimática del ARNm inmaduro. 2) POLIADENILACIÓN: implica el agregado en el extremo 3 del ARNm de la cola poli A, lo cual son nucleótidos con base nitrogenada adenina.

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3) SPLICING: es el proceso en que los intrones son cortados, mientras se unen los exones, produciendo una molécula más corta que la inicial, llamada ARNm maduro. Para esta síntesis de la ARN polimerasa, se necesitan nucleódos trifosfatados, a los que se le rompen dos enlaces para liberar energía que será ulizada en la formación de la unión fosfodiéster. El SPLICING ALTERNATIVO es la combinación de exones de disnta manera, cuyo objevo es obtener diferentes mensajeros maduros, cuyo producto son cuatro proteínas disntas.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS O TRADUCCIÓN La información que conene el ADN se transcribe a los diferentes pos de ARN. Los ARN sintezados en el núcleo celular (en células eucariontes) son modificados antes de salir hacia el citoplasma, lugar donde se sintezan las proteínas. La traducción es el proceso por el cual la información que conene el ARN mensajero se uliza para la síntesis de una proteína. Esta información determina el orden en que se unirán los aminoácidos, es decir, la estructura primaria de la proteína. El ARNt se forma como una sola cadena plegada en forma de hoja de trébol, con nucleódos complementarios. Los ARNt poseen un ancodón, que es complementario a un codón (grupo de 3 nucleódos, o triplete) del ARNm. La síntesis de proteínas incluye básicamente dos etapas: la aminoacilación o acvación de los aminoácidos y la traducción propiamente dicha.

1-AMINOACILACIÓN O ACTIVACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS: El aminoácido se une en el 3p a su correspondiente ARNt por la acción de la enzima aminoacil- ARNt sintetasa. Dependiendo del ancodón, será el aminoácido que se unirá, siendo que el ARNt se una, al menos, a uno de los 20 aminoácidos usados en la síntesis proteica.

2- TRADUCCIÓN: este proceso de la se divide en tres etapas: la iniciación, la elongación y la finalización, que describiremos a connuación. - Iniciación: En esta etapa se reunirán los componentes del complejo de iniciación. Este complejo empieza a formarse cuando la subunidad menor del ribosoma reconoce el cap y se une al ARNm en la zona próxima al codón de iniciación. Simultáneamente se acopla el ARNt que porta el aminoácido meonina, con gasto de GTP (este ARNt será el que reconozca luego al codón inicio del ARNm). La subunidad menor del ribosoma se deslizará sobre el ARNm hasta localizar el codón inicio AUG (que se complementará con el ancodón del ARNt iniciador cuya secuencia es UAC). Queda así establecido el marco de lectura (es leída en orden consecuvo, en grupos de tres nucleódos). Finalmente se acopla la subunidad mayor del ribosoma, ensamblándose de esta forma el ribosoma completo y funcional. El ARNt iniciador queda ubicado en el sio P del ribosoma.

- Elongación: Un ARNt cargado con el aminoácido correspondiente ingresa al sio A del ribosoma, que está libre, y se acoplará por complementariedad de bases al segundo codón del ARNm. El aminoácido que estaba unido al ARNt iniciador rompe su unión con dicho ARNt con lo cual se libera energía. Esa energía es ulizada para que ese aminoácido se una al aminoácido que lleva el ARNt ubicado en el sio A. Se forma la primera unión pepdica, reacción catalizada por la enzima pepdil transferasa ubicada en la subunidad mayor del ribosoma. Como consecuencia de todo esto, en el sio P el ARNt queda sin aminoácido y en el sio A está un ARNt que lleva los dos aminoácidos unidos. El ARNt “descargado” sale del sio P e irá a acvarse nuevamente, quedando así el sio P vacío. Ahora el ribosoma se desplaza tres nucleótidos (un codón) hacia el extremo 3 del ARNm. Como resultado, lo que antes estaba en el sitio A ahora pasa al sitio P y lo que estaba en el sitio P sale del ribosoma. Este proceso se denomina translocación y requiere el consumo de una molécula de ATP. Luego de la translocación, el sio P vuelve a estar ocupado (ahora por un ARNt con la cadena de aminoácidos en crecimiento) y el sio A a estar libre. Este proceso se repite sucesivamente codón tras codón.

- Terminación: Se produce cuando aparece uno de los codones de terminación (UAA, UAG, UGA) en el sio A del ribosoma. En este momento un factor proteico de terminación se une al codón de terminación e impide que algún ARNt con otro aminoácido https://altillo.com/examenes/uba/cbc/biologia/bio_res2p_2017_gime.asp

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se ubique en el sio A, se produce la hidrólisis de la cadena pepdica del ARNt en el sio P, el ARNm ya leído completamente queda liberado y finalmente se separan las dos subunidades del ribosoma.

Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. Una misma molécula de ARN mensajero puede ser ulizada por varios ribosomas simultáneamente y producir varias copias de la misma proteína. A estas estructuras donde un mismo ARNm está siendo traducido por varios ribosomas en forma simultánea se las llama polirribosomas (o polisomas).

Relación entre la secuencia de bases en el ARNm y las proteínas: CÓDIGO GENÉTICO El código genéco es como un diccionario que establece una equivalencia entre la secuencia de nucleódos del ADN y la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Cada aminoácido está codificado por tres bases nitrogenadas o tripletes. Sesenta y un tripletes codifican aminoácidos y los tres tripletes restantes indican la terminación del mensaje. Las caracteríscas del código son: -Es universal, pues está presente en casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas excepciones en ciertas bacterias. -No es ambiguo, pues cada triplete especifica sólo un aminoácido. -Hay varios tripletes para un mismo aminoácido, por ello se lo llama “degenerado”. Esta situación implica la existencia de tripletes sinónimos.

Diferencias entre la traducción en eucariontes y procariontes: En eucariontes, el ARNm es monocistrónico, es decir que codifican para una sola proteína, poseen cap, y la transcripción ocurre en el núcleo y la traducción en el citoplasma. En cambio, en procariontes, el ARNm es policistrónico, es decir que codifican para varias proteínas, no ene cap, y su transcripción y traducción ocurren en el citoplasma sin ningún po de procesamiento del ARNm.

REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA 1- Regulación de la expresión genéca en procariontes: La síntesis de enzimas está dirigida y regulada por algunos genes ubicados en un segmento del ADN llamado Operón. Un operón consiste en un promotor que gobierna la transcripción de varios genes. OPERON LAC: Uno de los ejemplos más conocidos es el operón lactosa. Para poder realizar la transcripción de los genes estructurales, el operador debe estar libre, es decir, sin represor. Lo que ocurre en ausencia de lactosa es que el represor está acvo, es decir que se une a la lactosa e impide así que la ARN polimerasa se una al promotor. Como consecuencia no se produce la transcripción. En presencia de lactosa, esta se une al represor y produce en éste un cambio conformacional que lo inacva, de manera que ya no puede unirse al operador. En estas condiciones la ARN polimerasa puede unirse al promotor transcribiéndose entonces los genes estructurales. Como la lactosa al unirse al represor lo inacva y se pone así en marcha al operón, decimos que la lactosa actúa como un inductor. OPERON TRP: otro ejemplo es el operón triptofano. En presencia de triptofano, se produce la unión de la represora con la proteína, de forma que se convierta en acva y no se dé la transcripción. En cambio, lo que ocurre en ausencia de este es que la ARN polimerasa se une y se produce la transcripción. C El triptofano es reprimible, ya que inhibiéndolo, puede transcribir.

2- Regulación de la expresión genéca en eucariontes: Existen controles a nivel del ARNm (splicing y splicing alternavo); a nivel traducción; y a nivel post-traducción. -Condensación del ADN en heterocromana: las regiones de cromana que están súper enrolladas no se transcriben. -Secuencias y proteínas que controlan la transcripción: secuencias de nucleódos en el ADN que pueden controlar (aumentando o disminuyendo) la tasa de transcripción de un determinado gen (candad en unidad de empo).

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- Melación: agregado de grupos químicos melo (CH3) a la citosina. Cuantos más grupos melo posea un gen, menor será su posibilidad de expresión. - Factores de Transcripción: proteínas disntas de la ARN polimerasa necesarias para iniciar la transcripción.

MUTACIONES Las mutaciones son cambios o variaciones en la secuencia de nucleódos del ADN o bien en la candad de material genéco que posee un individuo, que ocurren en la etapa S del ciclo celular. Aquellas mutaciones en el genoma (material genéco-ADN) se producen porque el mensajero es quien arrastra el error, y se exende al ADN. Estas pueden aparecer por errores en la duplicación o transcripción, como así también pueden ser producidas por agentes mutágenos. La enzima (ADN polimerasa) que copia al ADN (cromádas hermanas) se puede equivocar, pero ene la capacidad de corregirse. En cambio, la ARN polimerasa no ene esta cualidad. Si esta úlma cae en un intrón o en el espacio intergénico, no pasa nada, no hay mutación. Disnto es el caso si cae en el exón, donde deberá analizarse para revelar si hay o no mutación. Si los codones generados en la mutación son sinónimos (es decir que difieren en la úlma letra), la mutación se denomina SILENCIOSA, ya que no afecta en nada por codificar al mismo aminoácido que si fuese la original. Si en vez de formar sinónimas, cambia la primer letra del codón, cambia el aminoácido, lo cual genera dos situaciones: por un lado puede resultar ser beneficioso, porque mejora la función, persisrá en la especie y se dará la evolución; por otro, puede ocurrir que sea desventajosa en el caso que genere una proteína que no cumpla sus respecvas funciones. Otro caso de mutación es aquel en el cual puede producirse el cambio de un nucleódo por otro en la copia del ADN. Si se elimina un nucleódo, la mutación se denomina DELECIÓN, si se agrega uno, se denomina ADICIÓN (o inserción) y en ambas se produce un cambio en el marco de lectura.

COMUNICACIÓN CELULAR SEÑALES: pueden ser sicas (Presión, cambios de temperatura, etc.) o químicas (Hormonas (ligandos), factores de crecimiento, neurotransmisores, etc.- todas ellas son moléculas señal).

Diferentes formas de comunicación mediada por moléculas señal: existen diferentes formas de comunicación celular mediada por moléculas señal. En el caso de hormonas esteroideas y de la glándula roides (relacionado al sistema endocrino), estas moléculas no polares atraviesan la membra...