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BIOQUÍMIA GENÉTICA

Arlet Jocelin Spanish

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BIOQUÍMIA GENÉTICA

ESTRUCTURA, SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE NUCLEÓTIDOS
- Nucleótido es la pieza básica de los ácidos nucleicos
- El ARN y el ADN son polímeros formados por largas cadenas de nucleótidos.
- El ARN y el ADN son polímeros formados por largas cadenas de nucleótidos.
- Nucleósido = Pentosa + Base nitrogenada. Ausencia del grupo fosfato
- Nucleótido = Pentosa + Base nitrogenada + Grupo fosfato
- Polinucleóotido = Nucleótido + Nucleótido + Nucleótido + ...
- PENTOSA
  - Los nucleótidos pueden tener solo una de dos pentosas, las cuales se encuentran en su conformación de
    - Ribosa
    - Desoxirribosa
      - Le falta un oxígeno en el carbono 2.
    - Los carbonos de la pentosa serán nombrados como: 1 prima, 2 prima, 3 prima, 4 prima, 5 prima. Para distinguirlos de los carbonos de la base nitrogenada
  - Los nucleótidos que tienen ribosa se les conoce como ribonucleotidos
  - Los que tienen desoxirribosa se les denomina desoxirribonucleótido
- BASES NITROGENADAS
  - Son la segunda estructura que forma parte de un nucleótido y se pueden dividir en dos grupos:
    - Pirimidinas
      - su anillo se forma por átomos numerados del 1 al 6.
        Las 3 bases nitrogenadas más comunes por ser parte de ADN y ARN son las purinas: Citocina Timina Uracilo
    - Purinas
      - Existen tres átomos extras en la estructura
        Las 2 bases nitrogenadas más comunes por ser parte de ADN y ARN son las purinas: Adenina Guanina
    - Ambos grupos consisten en anillos formados por átomos de carbono y nitrógeno
  - Los nucleosidos y nucleótidos las pirimidinas se encuentran unidas por su nitrógeno 1 al carbono 1’ prima de la pentosa
  - Las purinas se unen en su nitrógeno 9 al Carbono 1’ prima de la pentosa
- SÍNTESIS y DEGRADACIÓN
  - Ruta de Novo
    - Los nucleótidos se sintetizan a partir de precursores de bajo peso molecular.
    - El PRPP (5’-fosfo-α-D-ribosil-1-pirofosfato) es el azúcar precursor de todos los nucleótidos.
  - PURINAS
    - La síntesis de las purinas comienza condensando, poco a poco, los Nitrógenos procedentes de dos aminoácidos que es del Aspartato (Asp) y Glutamina (Gln) y los carbonos procedentes de CO2, formil-tetrahidrofolato y Glicina (Gly) .
      - El producto final es el ácido inosínico o inosina monofosfato (IMP
        Este es el punto de ramificación para sintetizar AMP y GMP
        Antes de convertirse en GMP, la hipoxantina del IMP se oxida a xantina, generando la xantosina monofosfato (XMP)
        Posteriormente se produce aminación a partir de la Glutamina para generar el GMP
        El IMP recibe un amonio del aspartato para convertirse, tras varias etapas en AMP.
    - En la degradación de las purinas, una vez que se han liberado de la pentosa y del fosfato, todas se convierten en ácido úrico que posteriormente se degrada en urea.
  - PIRIMIDINAS
    - La síntesis de pirimidinas comienza con la condensación del carbamoil-fosfato con Aspartato (Asp)
      - A través de varias etapas, acaba formando el primer anillo de pirimidinas, que es el ácido orotico
        Esta base es la que se une al PRPP para dar el primer nucleótido monofosfato.
        Una serie de modificaciones enzimáticas convierten el OMP en UMP. Con un grupo amino procedente de Gln, el UTP se convierte en CTP.
    - En la degradación, el catabolismo de las pirimidinas acaba convirtiendo todas las pirimidinas en uracilo.
      - El uracilo acaba catabolizándose hasta producir β-alanina, amino y CO2.
REPLICACIÓN DE DNA
- Proceso biológico mediante el cual una molécula de DNA que contiene el genoma de un organismo es duplicado para tener 2 moléculas idénticas en longitud e información a la original, y que se distribuyen en cada una de las dos células hijas durante la división celular
- La duplicación del DNA es de tipo semiconservativo porque cada una de las dobles hélices producidas en este proceso poseen una hebra del DNA original y una hebra recién sintetizada
- Cada una de las cadenas del DNA sirve de molde o plantilla para copiar una cadena nueva complementaria al molde original.
- El sitio de origen de la duplicación es el lugar del cromosoma en donde se separan las cadenas de la doble hélice y se ensambla al principio la maquinaria enzimática responsable de la duplicación.
- Los dos extremos de esta burbuja u ojal constituyen las “horquillas de duplicación”, sitios en donde se ensamblan los complejos enzimáticos responsables de la síntesis del DNA.
  - La DnaB es una helicasa, una enzima que se desplazan sobre el DNA de cadena sencilla, hidrolizando ATP y utilizando la energía liberada para desenrollar más la doble hélice
  - Estos complejos enzimáticos, también llamados REPLISOMAS
- TOPOISOMERASA
  - enzimas capaces de actuar sobre la topología del ADN
    - enredándolo para permitir que se almacene de manera más compacta
    - desenredándolo para que controle la síntesis de proteínas y para facilitar la replicación del mismo.
- RNA CEBADOR
  - una cadena de ácido nucleico o de una molécula relacionada que sirve como punto de partida para la replicación del ADN
- ADN PRIMASA
  - O ARN polimerasa ADN dependiente, es una enzima que sintetiza pequeños fragmentos de ARN sobre la cadena rezagada en la replicación del DNA
    - Unos 10 nucleótidos, conocidos como cebadores, complementarios a la hebra de ADN que se copia durante la replicación.
- ADN POLIMERASA
  - enzima que permite la síntesis de una nueva cadena de ADN a partir de una molde
    - haciendo posible así la replicación del material genético de la célula y, por lo tanto, la división celular
- HELICASA
  - primera enzima de la replicación que se carga en el origen de replicación 3.
    - El trabajo de la helicasa es permitir el avance de las horquillas de replicación "desenrollando" el ADN (rompiendo los puentes de hidrógeno entre los pares de bases nitrogenadas)
- FRAGMENTO DE OKAZAKI
  - Son secuencias cortas de nucleótidos de ADN (aproximadamente de 150 a 200 pares de bases de largo en eucariotas )
    - se sintetizan de forma discontinua y luego se unen mediante la enzima ADN ligasa para crear la hebra retrasada durante la replicación del ADN
- ADN LIGASA
  - catalizar un enlace fosfodiéster entre el grupo 3'-hidroxilo extremo de una de las cadenas de ADN y el grupo 5'-difosfato del extremo de la otra cadena de ADN.
- La polimerización es el proceso por el cual se forman las nuevas cadenas
  - Un tipo diferente de ADN polimerasa Reemplazara al ARN cebador ADN trifosfato
    - Se libera energía al romperse los enlaces
    - Esa energía será utilizada Para la polimerización de la nueva cadena de DNA.
- CABALLERO CASTRO ARLET JOCELIN. GRUPO 301
TRANSCRIPCIÓN
- Es el proceso por el cual se sintetiza un ARN usando como molde al ADN
  - La síntesis se produce por la unión entre sí de los nucleótidos A U C G que se alinean de acuerdo con el ordenamiento marcado por los nucleótidos complementarios presentes en el ADN. Esto determina que las bases se apareen respectivamente.
    - La unión entre dos nucleótidos consecutivos lleva el nombre de UNIÓN FOSFODIÉSTER.
- ETAPAS
  - Se divide en 3 etapas principales (Iniciación, elongación y terminación), pero realmente se pueden diferenciar 5 etapas
  - 1. PRE-INICIACIÓN
    - Antes del inicio de la transcripción se necesita toda una serie de factores de transcripción.
      - se representa a la hebra de ADN, como la hebra codificante por ser muy parecida en su secuencia al ARN
        5' --- G C T A T A A T G T G T G G A G C A T T G- -- 3'
  - 2. INICIACIÓN
    - formación de un complejo ternario entre la polimerasa, el ADN y un segmento de ARN.
      - La ARN polimerasa utiliza una de las cadenas de ADN (la cadena o hebra molde) como plantilla para hacer una nueva molécula de ARN complementaria
  - 3. DISGREGACIÓN DEL PROMOTOR
    - hay una tendencia a desprenderse el transcrito inicial de ARN y producir transcritos truncados, dando lugar a una iniciación abortada
      - Una vez que la cadena transcrita alcanza una longitud de unos 23 nucleótidos, el complejo ya no se desliza.
  - 4. ELONGACIÓN
    - La ARN polimerasa cataliza la elongación de cadena del ARN.
      - Una cadena de ARN se une por apareamiento de bases a la cadena de ADN, y para que se formen correctamente los enlaces de hidrógeno que determina el siguiente nucleótido del molde de ADN, el centro activo de la ARN polimerasa reconoce a los ribo nucleótidos trifosfato entrantes.
        Cuando el nucleótido entrante forma los enlaces de hidrógeno idóneos, entonces la ARN polimerasa cataliza la formación del enlace que corresponde
  - 5. TERMINACIÓN
    - está señalizada por la información contenida en sitios de la secuencia del ADN que se está transcribiendo, por lo que la ARN polimerasa se detiene al transcribir algunas secuencias especiales del ADN.
      - ocurre en sitios de secuencias de bases específicas en la molécula de ADN
TRADUCCIÓN
- La información genética contenida en el ADN es traducido en un ARN mensajero que va a ser utilizada para sintetizar una proteína.
  - La traducción del mensaje genético desde el ARN hasta una proteína no es suficiente, en algunos casos, para que se exprese correctamente.
    - Los intermediarios entre los codones del ARNm y los aminoácidos son los ARNt, cuyas moléculas hacen que se liguen a los codones adecuados, este dominio consta de una combinación de tres nucleótidos llamado anticodón.
    - Los ARNm son traducidos a proteínas por intermedio de distintos ARNt, cada uno especifico para uno de los 20 tipos de aminoácidos presentes en el citosol.
- ETAPAS
  - 1. INICIACIÓN
    - el ARNt que lleva metioina se une a la subunidad ribosomal pequeña
      - Juntos, se unen al extremo 5' del ARNm al reconocer el casquete de GTP 5' (que se agregó durante el procesamiento en el núcleo).
        "Caminan" sobre el ARNm en la dirección 3', y se detienen cuando llegan al codon de inicio (a menudo, pero no siempre, el primer AUG)
  - 2. ELONGACIÓN
    - Se van añadiendo aminoácidos a la cadena polipeptídica, haciéndola cada vez más larga.
      - Nuestro primer ARNt, que lleva metionina, comienza en el espacio del centro del ribosoma, el llamado sitio P. Junto a él, está expuesto un nuevo codón, en otro hueco llamado sitio A.
        Una vez que el ARNt correspondiente se ha colocado en el sitio A a formación del enlace petídico que conecta una aminoácido con otro.
        Este paso transfiere la metionina del primer ARNt al aminoácido en el segundo ARNt en el sitio A.
  - 3. TERMINACIÓN
    - Sucede cuando un codón de alto en el ARNm (UAA, UAG, o AGA) entra en el sitio A.
      - Los factores de liberación interfieren con la enzima que normalmente forma los enlaces peptídicos: hacen que agregue una molécula de agua al último aminoácido de la cadena.
PATOLOGÍAS
- A los cambios estables en la cadena de ADN que son capaces de ser heredados, se les conoce como mutaciones.
  - Las mutaciones realmente transcendentes para la descendencia son las que están presentes u ocurren en las células germinales (óvulos y espermatozoides).
- TIPOS
  - Molecular (génicas o puntuales
    - Son mutaciones a nivel molecular y afectan la constitución química de los genes, es decir a la bases o “letras” del ADN.
  - Cromosómico
    - El cambio afecta a un segmento de cromosoma (de mayor tamaño que un gen), por tanto a su estructura. Estas mutaciones pueden ocurrir porque grandes fragmentos se pierden (deleción), se duplican, cambian de lugar dentro del cromosoma.
  - Genómico
    - Afecta al conjunto del genoma, aumentando el número de juegos cromosómicos (poliploidía) o reduciéndolo a una sola serie (haploidía o monoploidía) o bien afecta al número de cromosomas individualmente (por defecto o por exceso), como la trisomía 21 o Síndrome de Down.