Macromolculas: Estructura y Teora de la Informacin

A partir del BigBang y con el transcurso de los eones la materia se separa en dos zonas:

1- Zona entrpica 2- Zona neguentrpica

Zona NeguentrpicaCaracterizada por la presencia de Sistemas Ordenados, con un aumento progresivo de la informacin til.

A mayor informacin til, mayor orden en el sistema.

Dejar a un sistema sin informacin es condenarlo al desorden y a la destruccin

Zona Neguentrpica (Cont.)Y, otra vez:Hay una equivalencia entre informa-cin y energa organizada.

Informacin es, entonces, la palabra clave en la evolucin de los sistemas vivos.

A pesar de que actualmente nos maravillan los prodigios de la informtica y de las comunicaciones, cada uno de nosotros tiene en lo ms profundo de su interior, en los trillones de clulas por los que estamos hechos, un plan maestro, un mensaje escrito hace millones de aos en el lenguaje de la Naturaleza.

Los elementos interpretativos fundamen-tales de ese mensaje, cuyo desciframiento completo es el objetivo final del Proyecto Genoma Humano, fueron descubiertos en 1966 por Nirenberg, Ochoa y Khorana, y es lo que se conoce como el Cdigo Gentico.

Los elementos estructurales bsicos de la doble hlice y sus nucletidos ya haban sido descubiertos en 1953 por Watson, Crick y Wilkins, y desde ese momento hasta 1966, la forma de interpretacin del mensaje gentico que ahora nos parece tan elemental y lgica, fue objeto de ingeniosas y imaginativas especulaciones.

El recambio generacional y la evolucin de los sistemas vivos, estn basados en el flujo de lo que Weissman llam Somatoplasma y Germinoplasma.

En la Teora de la Seleccin Natural de Darwin, la supervivencia del ms fuerte consiste en la aptitud para mantener vigente el flujo de informacin a travs de las generaciones.

Genoma Toda la informacin gentica contenida en una clula, organismo o especie.

InformacinGentica

Dogma Central de la BiologaDNA RNA Protenas - La transcriptasa reversa se descubri a partir de los retrovirus y es capaz de codi-ficar DNA a partir de RNA. DNA RNA

El DNA lleva informacin por medio de la secuencia linear de sus nucletidos.

Cada nucletido A, C, T, o G, pueden ser considerados una letra en un alfabeto de cuatro letras, el cual es utilizado para escribir nuestros mensajes biolgicos.

Los organismos difieren entre s, porque sus DNA respectivos tienen secuencias distintas y por lo tanto mensajes biolgicos distintos.

Qu es un Gen? Un gen es un fragmento de ADN que contiene informacin biolgica y codi-fica algn tipo de ARN y/o polipptido.

El paso de la informacin del DNA al RNA se denomina transcripcin y es llevado a cabo por medio de la RNA polimerasa.

El ADN es un polinucletido consti-tudo por cadenas antiparalelas de uni-dades de desoxirribonucletidos unidos covalentemente, dispuestos de forma complementaria y adoptando la estruc-tura enrrollada de doble hlice dextrgira.

... es un polinucletidoEl DNA es un polmero. Un polmero es una larga molcula en forma de cadena que comprende de numerosas unidades indivi-duales llamadas monmeros.

Los nucletidos son los monmeros en el DNA y estn formados por 3 componentes: un azcar, una base nitrogenada y cido fosfrico.

El azcar es una pentosa (5 tomos de carbono) llamada 2desoxirribosa.El DNA est formado por cuatro tipos de bases nitrogenadas unidas a un esqueleto de azcar-fosfato. Estas bases son las: Purinas NEMOTECNIA Adenina (A), Guanina (G) AGUAPURA Pirimidinas Timina (T), Citosina (C) CITY

AZCAR + BASE NITROGENADA: NUCLEOSIDO!!!!

El cido fosfrico se une al carbono 5 de el azcar y convierte el nuclesido en NUCLEOTIDO!!!!

Los nucletidos se unen entre s por medio de enlaces FOSFODIESTER que unen el grupo fos-fato que est unido en al carbono 5 de un nucleti-do con el carbono 3 del siguiente nucletido en la cadena. Enlaces ester COP

...polinucletidos unidos covalente-mente, dispues-tos de forma complementaria...

El DNA lleva informacin por medio de la secuencia linear de sus nucletidos.

Cada nucletido A, C, T, o G, pueden ser considerados una letra en un alfabeto de cuatro letras, el cual es utilizado para escribir nuestros mensajes biolgicos.

Los organismos difieren entre s, porque sus DNA respectivos tienen secuencias distintas y por lo tanto mensajes biolgicos distintos.

...y adoptando la estructura en-rrollada de doble hlice dextrogira

Caractersticas de la Doble Hlice1- La doble hlice comprende dos polinucletidos y su unidad monomrica es el par de bases (pb) 1 kb = 1000 pb 1 Mb = 1 000 000 pb

2- Las bases nitrogenadas se encuentran hacia el interior de la molcula de ADN.

Caractersticas de la Doble Hlice (Cont.)

3- Las bases de los dos polinucletidos interactan por medio de enlaces de hidrgeno.

4- Ocurren 10 pares de bases por vuelta de la hlice. Esta distancia corresponde a 34 A y tiene 20 Ade dimetro.

5-Las dos hebras de la doble hlice son antiparalelas. Una corre en la direccin 5-3y la otra en la direccin 3-5.

Caractersticas de la Doble Hlice (Cont.)

6- La doble hlice tiene dos curvaturas: La curva-tura mayor (mayor groove) y la curvatura menor (minor groove).

7- La doble hlice es una hlice hacia la derecha.

El DNA es una molcula dinmica que puede adoptar distintas conformacio-nes

Durante la interfase del ciclo celular los cromosomas adquieren un estado decondensado que se denomina cromatina.

Existen dos tipos de protenas que se pueden unir al DNA (DNA binding proteins): 1- Las Histonas 2- Las protenas cromosmicas no-histnicas.

Cromatina = DNA + Histonas + Protenas no Histnicas

Las Histonas son protenas con carga positiva que se unen firmemente al DNA.

Se dividen en dos grupos: 1- Las Histonas Nucleosomales: H2A, H2B, H3 y H4, son las responsables de enrrollar en DNA en los nucleosomas.

2- Las Histonas H1

Los nucleosomas son octmeros que constitu-yen la unidad bsica de empaquetamiento del DNA.

Estn formados por dos de cada una de las histonas nucleosmicas y el DNA da dos vueltas en cada nucleosoma.

Qu es el RNA?cido Ribonucleico. El azcar es una ribosa y no una 2desoxirribosa. Adems contiene Uracilo en lugar de Timina. Son producidos por las RNA Polimerasas.

Tipos de ARN: 1- RNA mensajero (m-RNA) 2- RNA de transferencia (t-RNA) 3- RNA ribosomal (r-RNA) 4- U-RNA o snRNA (small nuclear RNAs)

Mecanismos Genticos Bsicos Proceso Catalizado por Loc. Subcelular-Replicacin DNA DNA DNA Polimerasa Ncleo-Transcripcin DNA RNA RNA Polimerasa Ncleo -Traduccin RNA Protenas Ribosomas Citoplasma-Transcripcin Reversa RNA DNA Transcriptasa Ncleo Reversa

Moldeado a partir del DNA o DNA Templating Es el proceso por medio del cual la secuen-cia de nucletidos de una hebra de DNA es copiada por medio del acoplamiento de ba-ses complementarias, dando lugar a una se-cuencia complementaria de cidos nucleicos.

Moldeado a partir del DNA o DNA Templating Es el proceso por medio del cual la secuen-cia de nucletidos de una hebra de DNA es copiada por medio del acoplamiento de ba-ses complementarias, dando lugar a una se-cuencia complementaria de cidos nucleicos.

ReplicacinAntes de cada divisin celular la clula debe procurar la duplicacin su DNA con exacti-tud y rapidez.

Enzima: DNA Polimerasa

Tipo de replicacin: Semiconservativa: en la nueva doble hlice una de las hebras es nueva y otra proviene de la clula progeni-tora.

Replicacin (Cont.)Tipos de DNA polimerasa en eucariotasAlfa: Replicacin del DNA nuclearBeta: Reparacin del DNAGamma: Replicacin del DNA mitocondrialDelta: Replicacin del DNA nuclearEpsilon: Reparacin del DNA

Replicacin (Cont.)Se inicia en secuencias especficas conocidas como orgenes de replicacin.

En estos sitios se forma una Horquilla de Replicacin del DNA

Horquilla de Replicacin del DNA

Regin localizada donde la doble hebra se abre en forma de horquilla y las hebras hijas son sintetizadas por medio de un complejo multienzimtico que contiene la DNA Poli-merasa.

La horquilla de replicacin es asimtrica

Asimetra de la Horquilla de ReplicacinLas DNA Polimerasas hacen crecer las hebras en direccin 5 3. Sin embargo, al abrirse la do-ble hebra, esta debera poder crecer en la direc- cin 3 5, pero esto no se ha observado.

El crecimiento de la otra hebra ocurre tambin en la direccin 5 3, pero de forma interrum-pida por medio de los Fragmentos de Okasaki.

Fragmentos de Okasaki- Fragmentos de 1000 a 2000 nucletidos en la direccin 5 3, unidos por medio de una DNA ligasa.

Hebra lder: Se replica sin dificultad directa- mente en la direccin 5 3.

Hebra rezagada: Se replica por medio de los fragmentos de Okasaki.

- Protenas SSB (Single Strand DNA Binding proteins): estabilizan las hebras de DNA una vez abierta.

- DNA Helicasas: abren la doble hlice.

- DNA Primasa: coloca primers de RNA para el inicio de la polimerizacin por la DNA polim.

Otras enzimas que participan en la replicacin del DNA: - Protenas Iniciadoras: Se unen a los orgenes replicacin, permitiendo la unin de la helicasa

- DNA Helicasas: abren la doble hlice.

- Protenas SSB (Single Strand DNA Binding proteins): estabilizan las hebras de DNA una vez abierta.

- DNA Primasa: coloca primers de RNA para el inicio de la polimerizacin por la DNA polim.

Primosoma- Complejo formado por la DNA helicasa y la DNA primasa.

Transcripcin del DNAProduccin de molculas de RNA a partir del DNA por medio de la RNA polimerasa.

Se han descrito 3 tipos de RNA polimerasas en eucariontes: RNA polimerasa I Genes de RNA ribosomalRNA polimerasa II Genes que codifican prot.RNA polimerasa III Genes para RNA pequeo, como tRNA, 5S rRNA

Proceso de Transcripcin 1- La RNA Polimerasa se une al Promotor, que es una secuencia de DNA a la cual se une la RNA polimerasa y que permite orientarla en una direc-cin determinada.

El promotor contiene el sitio de inicio de la transcripcin.

Proceso de Transcripcin (Cont.)2- Apertura de la doble hlice.

3- Inicio de la elongacin la molcula de RNA en la direccin 5-3.

4- Finalizacin de la transcripcin con liberacin de la polimerasa y del nuevo transcrito.

Secuencias de Consenso: secuencias que se encuentran consistentemente en ciertas regiones del genoma que desempean una funcin caracterstica. Por ej., Caja TATA (TATA box), Caja Pribnow.

Enhancers: son secuencias regulatorias que pueden aumentar la velocidad de transcrip-cin de un gen y que se ubican a cierta distancia del gen tanto ro arriba como ro abajo del inicio del gen.

- Factores de transcripcin: son una serie de protenas que se unen secuencialmente al rea del promotor y que permiten el inicio de la transcripcin por medio de la RNA polimerasa (TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF)

Hay 3 tipos de molculas de RNA: -mRNA: RNA mensajero -rRNA : RNA ribosomal -tRNA : RNA de transferencia

RNA Mensajero (mRNA)- RNA que tiene informacin codificada para producir una protena.

RNA Ribosomal (rRNA)- Moleculas de RNA que actan como componen-tes estructurales de los ribosomas.

RNA de Transferencia (tRNA)Molculas de RNA que actan como adap-tadores durante la traduccin y son respon- sables de decodificar el cdigo gentico, generalmente formados por 70 a 90 nucle-tidos.

Transcripcin del DNASe han descrito 3 tipos de RNA polimerasas en eucariontes: RNA polimerasa I Genes de RNA ribosomalRNA polimerasa II Genes que codifican prot.RNA polimerasa III Genes para RNA pequeo, como tRNA, 5S rRNA

Proceso de Transcripcin1- La RNA Polimerasa se une al Promotor, que es una secuencia de DNA a la cual se une la RNA polimerasa y que permite orientarla en una direc-cin determinada.

El promotor contiene el sitio de inicio de la transcripcin.

Proceso de Transcripcin (Cont.)2- Apertura de la doble hlice.

3- Inicio de la elongacin la molcula de RNA en la direccin 5-3.

4- Finalizacin de la transcripcin con liberacin de la polimerasa y del nuevo transcrito.

Secuencias de Consenso: secuencias que se encuentran consistentemente en ciertas regiones del genoma que desempean una funcin caracterstica. Por ej., Caja TATA (TATA box), Caja Pribnow.

Enhancers: son secuencias regulatorias que pueden aumentar la velocidad de transcrip-cin de un gen y que se ubican a cierta distancia del gen tanto ro arriba como ro abajo del inicio del gen.

- Factores de transcripcin: son una serie de protenas que se unen secuencialmente al rea del promotor y que permiten el inicio de la transcripcin por medio de la RNA polimerasa (TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF)

RNA Ribosomal (rRNA)- Moleculas de RNA que actan como componen-tes estructurales de los ribosomas, los cuales son grandes estructuras multimoleculares que actan como fbricas para la sntesis de prote-nas.

-Los ribosomas estn hechos de rRNA y protenas.

Estructura de los RibosomasLos ribosomas estn hechos de dos subuni-dades, una mayor o grande y una menor o pequea.

Estructura de los Ribosomas (Cont.)Esta estructura tridimensional estable es alcanzada por el apareamiento inter e intramolecular de las molculas de rRNA.

El rRNA se sintetiza en el nucleolo, mien-tras que el resto de los genes es transcrito en el nucleoplasma.

RNA Mensajero (mRNA) - RNA que tiene informacin codificada para producir una protena. Es el intermediario entre el DNA y las protenas.

- Un fenmeno importante para este descubrimiento fue la colinearidad entre los genes y las protenas.

Colinearidad entre el DNA y las protenasSignifica que el orden de los nucletidos en el gen se correlaciona directamente con el orden de los aminocidos en el polipptido correspondiente.

Esta correlacin se realiza por medio de grupos de tres nucletidos por cada aminocido, los cuales se denominan codones.

CodnSecuencia de tres nucletidos que codifica o representa un aminocido.

La decodificacin o sea el paso de la informacin escrita en Lenguaje Nucletido a Lenguaje Protena se lleva a cabo por medio de la Traduccin, en el cual participa como decodificador el RNA de transferencia (tRNA).

El Cdigo Gentico

Caractersticas del Cdigo Gentico1- Es degenerado, es decir, que todos los amino-cidos con excepcin de la metionina y el tript-fano tienen ms de un codn. Por ello, aunque existen 64 tripletes posibles, slo hay 20 amino-cidos.2- El cdigo contiene codones de puntuacin. Estos son UAA, UGA y UAG (no codifican aa).3- El Cdigo no es universal (Sanger, 1979).

tRNA: RNA de TransferenciaSon molculas adaptadoras que leen la secuen-cia de nucletidos del RNA mensajero y lo con-vierten en la secuencia de aminocidos.

Generalmente son molculas pequeas, entre 70 y 90 nucletidos.

Estructura del tRNATiene forma de trbol y consta de diferentes brazos: 1- Brazo aceptor: es donde se une el aa que va a ser aadido al nuevo polipptido 2- Brazo DHU: contiene dihidrouracilo 3- Brazo del anticodn: se une al m RNA 4- Brazo extra, variable u opcional 5- Brazo TphiC: contiene pseudouracilo.

El mRNA recin sintetizado recibe el nombre de transcrito primario.

Sin embargo, antes de que comience la decodificacin o sea el proceso de Traduccin, el RNA mensajero sufre una serie de cambios.

En los eucariotas, luego de su sntesis, el mRNA sufre una serie de modificaciones, antes de ser traducido: 1- Modificaciones qumicas de los dos extremos de los dos extremos de mRNA. 2- Remocin de los intrones (RNA Splicing). 3- En algunos casos, alteraciones de la secuencia de nucletidos del mRNA (RNA Editing).

Modificaciones qumicas de los extremos de mRNA 1- Capping: Consiste en la colocacin en el extre-mo 5 de un oligonucletido que contiene una G (Guanina) metilada. Este jugar un rol en la iniciacin de la traduccin y proteje al mRNA de la degradacin.

2- Poliadenilacin: Consisten en colocar una cola de A (adenina) en el extremo 3, con el propsito de facilitar la exportacion del mRNA al citoplasma, propiciar su estabilidad y servir en el proceso de reconocimiento para el inicio de la traduccin.

Procesamiento del RNA: RNA SplicingConsiste en la eliminacin de los intrones por medio de un complejo de molecular denominado complejo esplaiceosoma (spliceosome).

En este proceso intervienen U-RNA (RNA ricos en uracilo) o snRNA (small nuclear RNA- RNA nucleares pequeos)

Edicin del RNA- Consiste en la adicin de uracilos o substitu-cin de citosina por uracilos en sitios especficos de la molcula de mRNA.

TraduccinEn el proceso de traduccin, el mRNA maduro es ledo en los ribosomas. Esto requiere previamen-te que las molculas de tRNA tengan acoplados los aminocidos correspondientes.

Para que esto ocurra, una enzima llamada amino-acil tRNA sintetasa es la responsable de llevar a cabo esta unin. Existe una enzima especfica para cada uno de los 20 aa. La molcula resultante es llamada aminoacil-tRNA.

Esa reaccin es catalizada en los ribosomas. En ellos, la subunidad menor es la que se une al mRNA y la que contiene dos sitios funcionales para la sntesis de la protena: 1- El sitio P: Es donde se encuentra el peptidil-tRNA 2- El sitio A: Donde llega el aminoacil-tRNA entrante.

Con la ayuda de una peptidil trans-ferasa.

II. De la Iniciativa. 14. Toda creacin es fruto de la libre iniciativa y llega a su trmino sostenida por el sentimiento de independencia.

Cuando has aprendido a querer, y sabes lo que quieres, no te detengas a buscar fuera de ti los medios para ejecutarlo. Ninguna escuela, ninguna secta, ninguna camarilla, podr sentir como t, intensamente, el ideal de arte, de verdad, de justicia, que t mismo has concebido y que slo t puedes realizar.

Poeta o filsofo, apstol o artesano, ten confianza en ti mismo, no sigas rutas ajenas, no subordines tu voluntad a otras voluntades, no te ampares de sombras que empaan ni persigas protecciones que atan.

De los que saben ms, aprende, sin imitarlos; de los que ofrecen ms, aprtate, no pidas.

Quiere, quiere con firmeza, con toda tu mente y con toda tu razn, poniendo en querer lo mejor de ti, la fe de tus fuerzas morales.

El porvenir de los pueblos est en la libre iniciativa de los jvenes. Sin ideales no puede haber iniciativa. Jos Ingenieros Las Fuerzas Morales