Biosíntesis de Macromoléculas

Replicación del ADN. Coordinación de la realización con el ciclo celular
1. Ácido desoxirribonucleico (ADN)
  1. Friedrich Miescher (1871)
  2. Gregor Johann Mendel (1865)
  3. Erwin Chargaff y su primera ley (1950)
  4. James D. Watson y Francis Crick (1953): Modelo de la estructura del ADN
    1. Premio Nobel (1962): Watson, Crick y Wilkins
  5. Rosalind Elsie Franklin (1953): Difracción de rayos X
2. Nanotecnología de ácidos nucleicos: Transporte y liberación de medicamentos anticáncer en órganos, tejidos y células
  1. PAPIROFLEXIA DEL ADN
3. Replicación del ADN
  1. Matthew Meselson y Franklin Stahl (1958):La replicación del ADN es semiconservativa
  2. Horquilla de replicación:
    1. Girasa de ADN (Topoisomerasa II)
    2. Proteínas SSB
  3. La elogian de telómeros permite la longevidad
4. Ciclo celular
  1. Fases del ciclo celular: [G0; interfase (G1-S-G2);M]
  2. Mitosis
  3. Meiosis (machos y hembras): Separación de cromosomas homólogos y posterior separación de cromáticas. Diferenciándose en los cromosomas sexulaes
  4. Coordinación reputación-ciclo celular: Procesos en cascada (activaciones mediante fosforilaciones)
    1. ORC: complejo de reconocimiento del origen
    2. RAP: proteína de activación de la realización
    3. RLF: factores de licencia/permiso de realización
    4. CDK: quinasas dependientes de ciclinas
Reparación del ADN. implicaciones de la reparación en el ciclo celular
1. Mutación y evolución. Daño y mutación del ADN
  1. Resistencia bacteriana a antibióticos
  2. Algunas mutaciones permiten la evolución vía selección
  3. Los mutáremos dañan al ADN (no lo mutan directamente)
  4. El ADN dañado puede convertirse en ADN mutado por una reparación errónea
2. Autocorrección de la polemizaras de ADN
3. Reversión directa
  1. Fotorreactivación (energía de la luz visible)
  2. Desmetilación de guainas
  3. EMS
4. Reparación de daños en una cadena
  1. Reparación por escisión de bases (BER)
  2. Eliminación de base mediante glucosilasa y reparación posterior de sitio apurínico o apiridimidínico
  3. Proceso cooperativo con reacciones en cascada
  4. El uracilo puede causar inestabilidad y mutaciones en el ADN
  5. 8-oxoGuanina (daño pxidativo)
  6. Reparación por escisión de nucleótidos: dímelos de timan
5. Reparación de daños en ambas cadenas
  1. Unión de extremos microhomólogos (general inserciones y eleciones)
  2. Recombinación homóloga en procariotas
  3. Modelo de unión doble de Holliday
  4. Apareamiento de cadena dependiente de síntesis
  5. Conservación de proteínas de recombinación homóloga
  6. Recombinación homóloga en eucariotas mediante DSBR
6. Tolerancia mediante síntesis de translesión
7. Respuesta SOS
Transcripción, procesamiento y maduración del ARN. Regulación de la transcripción
1. Dogma central de la biología molecular: el ADN hace ARN, que hace proteínas
2. Retrotranscripción
3. Procariotas vs eucariotas
  1. Mayor complejidad de eucariotas
  2. Transcripción y traducción diferencial en espacio y tiempo en eucariotas
4. Circuitos de control de la transcripción
  1. Proceso cooperativo con reacciones en cascada
  2. Control negativo (represor) o positivo (activador) de inducción o represión
5. Transcripción en procariotas
  1. Iniciación con detalle del factor sigma
  2. Elongación
  3. Terminación independiente de ro
  4. Regulación de la transcripción en procariotas: operan de cataclismo
    1. Regulón SOS de respuesta de emergencia
    2. Operón de anabolismo
    3. Atenuación del operan trp
6. Degradación de ARN en procariotas
  1. Sistema CRISPR-Cas en bacterias
  2. Degradosoma de eubacterias
  3. Exosoma de arqueas
  4. Degradación de ARN en eucariotas
    1. Interferencia y sileciamiento
7. Transcripción en eucariotas
  1. Complejidad de la transcripción en eucariotas
  2. Unión de caperuza en el extremo 5`
  3. Poliadenilación
  4. Genes interrumpidos por intrones
  5. Ayustamiento
  6. Edición del ARNm (apolipoproteína B humana)
  7. Regulación de la transcripción en eucariotas
    1. Potenciadores y aisladores
    2. Proteínas de unión al ADN (cremalleras de leucina)
    3. Factores de transcripción inactivos y activos
Traducción, plegamiento, modificaciones postraduccionales, degradación de proteínas y su regulación
1. Código genético
  1. Traducción del lenguaje del ADN/ARN al de proteínas
  2. Severo Ochoa (1959): descifre del código genético
  3. Redundante (degenerado) y con señales de parada
2. Procariotas vs eucariotas
  1. El ARNm de eucariotas también se puede metiera
  2. mRNA policistrónicos en procariotas
  3. En eucariotas proceso cooperativo con reacciones en cascada
  4. En eucariotas: IRES (sitio de entrada interno del ribosoma) e IRP (proteína reguladora de hierro)
3. Traducción
  1. Las fosforilaciones suelen activar (energizar) las moléculas
  2. La hidrólisis del pirofosfato desplaza más la reacción hacia la derecha
  3. La activación de aminoácidos es un proceso costoso y por tanto importante para la supervivencia de la célula
  4. Estructura secundaria (trébol) y terciaria (L invertida) del ARN transferente
  5. Traducción en procariotas
    1. Secuencia consenso de Shine-Dalgarno (sitio de unión del ribosoma) e inicio de la traducción (ATG)
    2. Inicio: factor IF, proceso cooperativo con reacciones en cascada y costoso (por tanto importante para la supervivencia de la célula)
    3. Elongación (translocación): factor EF, proceso cooperativo y costoso
    4. Terminación: factor RF, proceso cooperativo y costoso
    5. Polirribosoma (polisoma)
  6. Traducción en eucariotas
    1. Caperuza de 7-metilguanosina
    2. Secuencia consenso de Kozak
    3. Inicio: factores eIF, UTR (región no traducida), proceso cooperativo y costoso. Dependiente de Cap e IRES
    4. Elongación: factor eEF, proceso cooperativo y costoso
    5. Terminación: factor eRF, proceso cooperativo y costoso
    6. Polirribosoma y múltiples sitios de inicio y terminación
4. Plegamiento de proteínas
  1. Energía libre de las conformaciones y agregados proteicos
  2. Plegamiento espontáneo y asistido por carabinas (chapetonas) moleculares y chaperoninas
  3. Plegamiento cotraduccional (proteínas grandes; varios dominios) asistidos por chaperonas
  4. Plegamiento postraduccional (proteínas pequeñas; un dominio) asistido por chaperoninas
  5. Las proteínas desplegadas tienden a agregarse
5. Modificaciones postraduccionales de proteínas
  1. Predicación: unión de grupos hidrológicos a péptidos
  2. Variantes de glucosilación
  3. Etiquetaje de péptidos para marcar su destino posterior
  4. Biosíntesis de insulina incluyendo oxidación y proteolisis para liberar el péptido señal, el péptido C y la insulina madura
6. Degradación de proteínas
  1. Lisosomas
  2. Proteosomas: conservados evolutivamente
    1. "El beso de la muerte"
    2. Apoptosis vía inhibición del proteasoma
      1. La inhibición del protejamos favorece la apostosis, senescencia celular y efectos citotóxicos de la quimioterapia
    3. Los protesomas están implicados en mecanismos de degradación de péptidos, pero también en mecanismos de degradación de pépticos, pero también en mecanismos de activación
Mecanismos moleculares del transporte de proteínas a diferentes estructuras y compartimentos celulares
1. Envueltas celulares
  1. Diferentes en los tres dominios de seres vivos
  2. Tintinó de Gram: dos tipos de pared celular
    1. El yodo forma complejos grandes con cristal violeta, atrapandolo y evitando su eliminación en las bacterias Gram +
  3. Envueltas celulares en procariotas
    1. Bacterias Gram + (azules) y Gram - (rojas)
    2. Peptidoglucano (o mureína)
      1. Proporciona una resistencia y flexibilidad sorprendentes
    3. Relevancia en el diseño de antibióticos, existiendo superbacterias resistentes a todos los conocidos
      1. Superbugs
    4. La mayoría de las envueltas celulares de arqueas son Gram +
      1. La capa S de la superficie corresponde a un enrejado cristalino de proteínas, que confiere gran resistencia
        Extremófilos
    5. Las bacterias forman biopelículas y se comunican eléctricamente (atrayendo a otras), mediante canales irónicos
    6. Bacteria Geobacter sulfurreducens
      1. Electricígeno
        Fabrica nanohilos proteicos conductores (pili) y produce
2. Transporte de proteínas
  1. SRP: partícula de reconocimiento de la señal
  2. Procariotas
    1. Rutas de secreción para proteínas desnaturalizasteis y de transporte o traslación de argentinas gemelas para proteínas plegadas
    2. Rutas Sec y Tat
      1. Ruta Sec dependiente o no de SRP
      2. Ruta Tat: uso de gradiente de protones como fuente de energía para el transporte de proteínas plegadas
    3. Lep: peptidasa del péptido líder
    4. Sistema de transporte entre membranas externas tipo I,II y III (bacterias patógenas)
  3. Eucariotas
    1. Pépticos con secuencia señal y secuencia de parada de transferencia
      1. Pépticos con solo secuencia de inicio de transferencia
    2. ER: retículo endoplásmico
    3. Inserción de proteínas de membrana (transmembranas)
      1. Las proteínas de membrana pueden estar modificadas
    4. Estructura molecular de los poros de la doble envuelta nuclear
    5. Transporte entre núcleo y citoplasma
      1. Ciclo de transporte nuclear Ran-GTP para la importación y exportación
      2. Síntesis, modificación y transporte de proteínas en el retículo endoplásmico rugoso
        Aparato de Golgi
        Etiquetaje (glucosilación y fosforilación) y empaquetamiento de proteínas sintetizadas en el RER, para su posterior exportación
        Endosomas y vesículas de secreción
        Peroxisomas y lisosomas
        Orgánulos procedentes del RE (peroxisomas) y del aparato de Golgi (lisosomas)
        Transporte bidireccional entre el retículo endoplásmico rugoso y aparato de Golgi
        Flujos de membranas
        Los receptores de manosa capturan hidrolasas del Golgi y del exterior y las liberan a los lisosomas
      3. Transporte en mitocondria
        Acoplamiento del transporte y plegamiento asistido
      4. Transporte en cloroplasto
        Transporte espontáneo y mediado por Sec, Tat y SRP

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