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UP 2 Genetica Mendeliana Antecedentes históricos -Siglo XVIII-XIX: se hacen numerosos experimentos de hibridación y se ve que los hibridos tenían la característica de uno de los progenitores. Se creía que la herencia estaba determinada por unos “liquidos” paternos y maternos presentes en las gametas que se combinaban en el cigoto. -1866: Gregor Mendel: descubre los principios de la herencia estudiando durante 10 años Pisum Sativum (guisante) aunque no tuvo repercusión en la época. -1900: Hugo de Vries, Carl Correns y Eirch von Tschermack redescubren el trabajo de Mendel y le dan prioridad. -Siglo XX: se demuestra que los principios de la herencia se cumplen en animales. -1926: Thomas Hunt Morgan descubre como los genes se transmiten a través de los cromosomas y sentó las bases de la genética moderna. Conceptos Básicos Gen: unidad hereditaria que controla cada carácter en los seres vivos. Alelo: cada una de las alternativas de un gen de un carácter. Autosoma: cromosoma no sexual. Genotipo: conjunto de genes que tiene un organismo. Fenotipo: manifestación externa del genotipo. Locus: lugar que ocupa cada gen a lo largo del cromosoma. Homocigota: individuo que para un gen dado tiene en cromosomas homologos el mismo alelo. Heterocigota: individuo que para un gen dado tiene en cromosomas homologos un alelo distinto. Herencia dominante: el fenotipo de los hibridos es igual a uno de los progenitores. Herencia intermedia: el fenotipo de los hibridos es intermedio entre los progenitores. Codominancia: los hibridos manifiestan el fenotipo de los dos progenitores. 1 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Experimentos de Mendel Caracteres estudiados -Semilla Forma: lisa/rugosa. Color: amarillo/verde -Flor Color: purpura/blanca Posicion: axial/terminal -Vaina Color: verde/amarilla Forma: hinchada/hendida -Tamaño de la planta: alta/baja Segregacion de los alelos en los gametos -Un homocigota dominante, sólo produce alelos dominante. -Un homocigota recesivo, sólo produce alelos recesivos. -Un heterocigota, produce tanto alelos dominantes como recesivos. Principio de la uniformidad Mendel cruzo dos razas puras de guisante (homocigotas), una con semillas amarillas y otras con semillas verdes. Las flores polinizadas originaron vainas con semillas solo amarillas que constituyeron la generacion F1. “La descendencia de dos razas puras (homocigota) origina una F1 hibrida que presenta uniformidad tanto genotípica como fenotípica” AA x aa = Aa Aa Aa Aa. Todas amarillas heterocigotas. Principio de la segregación de los alelos. Cuando las plantas de la F1 crecieron las dejo autopolinizarse. Las vainas que se originaron (generación F2) contenían tanto semillas amarillas como verdes. 2 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Primera ley de Mendel: “cada progenitor transmite a su hijo una sola de las formas alelicas a través de la correspondiente gameta” Aa x Aa = AA Aa Aa aa. 50% heterocigota, 25% homocigota dominante y 25% homocigota recesivo, 3 amarillas y una verde (3:1) Principio de combinación independiente Mendel empezó a estudiar como se heredaban dos caracteres. Cruzo planta de semillas amarillas (dominantes) y lisas con otras de semillas verdes y rugosas. La F1 era: -Fenotipo: todas amarillas y lisas. -Genotipo: todas heterocigotas AaLl. Al autofecundar las plantas, los gametos producidos son AL, Al, aL y al, todos en proporción 1⁄4. La combinación de gametos es de 16 pero hay: -9 genotipos: 1/16 AALL, 1/16 AAll, 1/16 aaLL, 1/16 aall, 2/16 AALl, 2/16 AaLL, 2/16 Aall, 2/16 aaLl y 4/16 AaLl. -4 fenotipos: 9 amarillas y lisas, 3 amarillas y rugosas, 3 verdes y lisas, 1 verde y rugosa (9:3:3:1). Segunda ley de Mendel: “los diferentes caracteres se heredan independientemente unos de otros, combinándose entre si al azar”. Jerarquizacion de los sistemas Hay un rango de tamaños de los sistemas en biología, llamados “niveles de resolución”. Cada nivel de organización incluye un componente biótico que interactua con un componente abiótico a través de un intercambio de materia y de energía para formar un sistema biológico funcional. El conocimiento de un nivel puede ayudar a comprender el otro, pero cada uno de ellos es un sistema diferente con complejidades e interacciones que no pueden predecirse. 3 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Introduccion a la fisiología Sistemas Es un conjunto de cosas que ordenadamente relacionadas entre si contribuyen con un determinado objeto. El cuerpo humano es un sistema compejo y junto a sus subsistemas tienen como característica ser dinamicos, presentando siempre variabilidad en su estado. Los sistemas dinamicos se clasifican en: -Deterministas: se puede predecir la salida del sistema mediante el conocimiento del estado inicial y el grupo de reglas de cambio. -Estocasticos: la salida esta determinada por una variablilidad al azar, son impredecibles. Los sistemas deterministas se clasifican en: -Lineales: las reglas de cambio son linealmente proporcionales a la entrada, por lo que la conducta del sistema se puede calcular. -No lineales: la conducta del sistema es mas que la suma de las variables de ingreso. Dentro de los no lineales se puede presentar un comportamiento llamado caótico, donde pequeñas variaciones en el estado inicial producen grandes diferencias en la salida. Los sistemas se clasifican en dos grandes grupos: -No regulados o de lazo abierto: la salida depende de la entrada pero no la modifica. -Regulados o de lazo cerrado: parte de la salida interactua con la entrada, regulándola, lo que se denomina retroalimentación. Los sistemas regulados pueden utilizar: -Retroalimentacion negativa: la salida disminuye la entrada. -Retroalimentacion positiva: la salida estimula la entrada. Tambien se puede clasificar a los sistemas en: -Abiertos: intercambian materia y energía con el medio. -Cerrados: intercambian solo energía con el medio. -Aislados: no producen intercambio con el medio. 4 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Homeostasis y homeoquinesis Homeostasis: es el conjunto de procedimientos que llevan a mantener la constancia en las propiedades y la composición del medio interno de un organismo. Homeoquinesis: es el cambio de valores que puede sufrir la homeostasis para adaptarse a circunstancias diferentes, desplazarse a otro estado estacionario. Dispersiones y soluciones Dispersiones Es la mezcla de dos o mas sustancias. Existen diferentes tipos de dispersiones que son las combinaciones posibles entre los tres estados de la materia. El tamaño de las partículas dispersas condiciona muchas de las propiedades de las dispersiones por lo que se clasifican en: -Groseras: el tamaños de las partículas dispersas es tan grande que pueden verse a simple vista. -Coloidales: las partículas dispersas no pueden verse a simple vista pero si a través del microscopio. -Verdaderas: la dispersión es homogénea. Estan formados por dos o mas sustancias: la mas abundante es el solvente y las dispersas en ella son los solutos. Soluciones Son dispersiones que tienen una fase dispersante (solvente) y una fase dispersa (soluto). La concentración de una solución expresa la cantidad de soluto por unidad de volumen: C= Q/V Existen diversas formas de expresar la concentración: Empirica Es la forma mas simple, siendo el numero de gramos de soluto presente en 100 o 1000 cm3 de solución: g%, g‰. Molaridad Expresa la cantidad de soluto en moles que contiene un litro de solución. Mol es la cantidad de materia que contiene el numero de Avogadro de entes de la misma especie (atomos omoléculas). Numero de Avogadro es 6,023. 1023. 5 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Normalidad Es la cantidad de equivalentes químicos de un electrolito (iones) contenidos en un litro de solución. Equivalente es el numero de Avogadro de cargas elementales que posee (un mol de sal tiene tantos equivalentes como carga eléctrica tengan los iones). Osmolaridad Es el numero de osmoles de soluto dispersos en un litro de solución. Un osmol el numero de partículas en que se disocia un electrolito (el numero de Avogadro de partículas en que se disocia). Transporte a través de la membrana Estructura de la membrana celular Esta compuesta por proteínas, fosfolipidos, colesterol e hidratos de carbono. Su estructura consiste en una bicapa lipidica, formada por moléculas de fosfolipidos. Un extremo de cada molecula de fosfolipido es hidrofilico (fosfato), ubicándose hacia la parte exterior de la membrana en contacto con el LIC y el LEC y el otro es hidrofobico (acido graso), orientándose hacia la porción media de la bicapa. Las moléculas de colesterol están disueltas en la bicapa de la membrana. Existen proteínas globulares que flotan en la bicapa lipidica, siendo en su mayoría glucoproteinas. Existen dos tipos: proteínas integrales que hacen protrusión por toda la membrana y proteínas periféricas que se unene a una superficie de la membrana y no penetran en todo su espesor. Muchas componen canales estructurales, otras actúan como transportadoras y algunas actúan como enzimas y receptores. Los hidratos de carbono se presentan combinados con proteínas o lípidos. Siempre hacen protrusión hacia el exterior de la celula, y forman un recubrimiento débil que se conoce como glucocaliz. Transporte a través de la membrana Transporte pasivo: Difusion Este tipo de transporte se denomina pasivo porque no requiere gasto de energia metabolica. Todas las moléculas están en movimiento constante, de modo que cada particula se mueve de manera completamente independiente. Este movimiento nunca se interrumpe. Cuando una molecula en movimiento se acerca a una molecula estacionaria, las fuerzas de la primer molecula rechazan a la otra, transfiriendo parte de la energía del movimiento, por lo que 6 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 adquiere energia cinetica. Este movimiento continuo de moléculas entre si de denomina difusión. Si hay diferencia de concentración, las partículas tenderán a desplazarse desde la zona de mayor concentración hacia las de menor concentración. Cuando existe una membrana por medio, los solutos la atravesaran para anular las diferencias. Ley de Fick: la cantidad de sustancia que atraviesa un cm2 de area por segundo (flujo) es directamente proporcional a la diferencia de concentración de la sustancia. D: coeficiente de difusión, A: area de difusión, ΔC: diferencia de concentración, ΔX: distancia o espesor de la membrana que se debe atravesar. Difusion simple La difusión simple se puede dar por dos mecanismos: -Difusion a través de la bicapa lipidica: esta determinada por la liposolubilidad (apolaridad, hidrofobia) de la sustancia, por lo que ciertas sustancias pueden disolverse directamente en la bicapa lipida y pueden difundir a través de la membrana. -Difusion a través de canales proteicos: el agua y otras moléculas insolubles en lípidos, pueden atravesar la membrana por medio de canales establecidos por proteínas integrales de membrana. El agua atraviesa la membrana por medio de acuaporinas y los iones a través de canales ionicos. Los canales son selectivos para el transporte de sustancias, debido a sus características, su diámetro, forma y la naturaleza de las cargas eléctricas y enlaces químicos. La activación de los canales proteicos sirve para controlar su permeabilidad por medio de compuertas que pueden abrise o cerrarse de dos maneras: activación por voltaje, la compuerta responde al potencial eléctrico establecido a través de la membrana; activación química, las compuertas se abren por la unión de una sustancia química (ligando) a la proteína. -Osmosis: normalmente la cantidad de agua que difunde a través de la membrana esta equilibrada por lo que se produce un movimiento neto cero. Sin embargo en ciertas ocasiones se produce una diferencia de concentración del agua a través de la membrana, por lo que el agua se desplaza desde donde hay menos concentración de solutos hacia donde hay mas concentración de soluto, movimiento denominado osmosis. Esto se produce porque la energia química es mayor en el agua pura, que en el agua con solutos. Se puede definir a la osmosis como el movimiento neto de agua a través de una membrana originado por la diferencia de potencial químico debido a que la presencia de solutos disminuye la energia química del agua. 7 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 La cantidad de presión necesaria para detener la osmosis se denomina presión osmótica. La presión osmótica esta determinada por la cantidad de partículas presentes en el agua es decir la concentración molar. Difusion facilitada La sustancia que se transporta difunde a través de la membrana utilizando una proteína transportadora especifica. En este tipo de difusión, la velocidad se acerca a un máximo (Vmax) a medida que aumenta la concentración de la sustancia, momento en que todas las proteínas transportadoras están saturadas. La molecula que se va a transportar se une a la proteína, produciéndose un cambio conformacional en esta por lo que se abre del otro lado de la membrana, liberándose la sustancia de este lado. Existen factores que influyen en la velocidad neta de difusión: -Diferencia de concentración: la concentración de una sustancia a ambos lados de una membrana, determinara la cantidad de moléculas que van a chocar con ella difundiéndose, por lo que la velocidad de la difusión neta es proporcional a la concentración exterior menos la concentración interior. -Potencial eléctrico: si se aplica un potencial eléctrico a través de la membrana, las cargas eléctricas de los iones hacen que se muevan a través de la membrana aun cuando no haya diferencia de concentración. El equilibrio Gibbs-Donnan establece que en presencia de un anion no difusible, los iones difusibles se distribuyen de manera de alcanzar el equilibrio. El producto de aniones y cationes difusibles tiene el mismo valor en ambos compartimientos. Con esto se cumple la ley de la electroneutralidad que establece que en cada compartimiento la cantidad de cargas positivas es igual a la cantidad de cargas negativas. -Diferencia de presión: cuando la presión es mayor a un lado de la membrana, se producen mas choques de moléculas, por lo que estas se mueven desde el lado de presión elevada hacia el lado de presión baja. Transporte activo En ciertas ocasiones se debe mantener una concentración mayor de sustancia a un lado de la membrana, proceso que no se podría obtener por difusión debido a que tiende a alcanzar el equilibrio. Cuando una membrana transporta sustancia contra un gradiente de concentración el proceso se denomina activo, debido a que se produce un gasto de energia. Depende de proteínas intrínsecas transportadoras, que son capaces de mover sustancia en contra del gradiente electroquímico. 8 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Transporte activo primario La energia procede directamente de la escisión del trifosfato de adenosina (ATP) o de algun otro compuesto de fosfato de alta energia. -Bomba sodio-potasio: bombea iones de sodio hacia fuera y al mismo tiempo bombea iones de potasio hacia el interior. Es responsable de mantener las diferencias de concentración a través de la membrana celular y de establecer un voltaje eléctrico negativoa través de la membrana celular. La proteína transportadora es un complejo formado por dos proteínas globulares distintas. La proteína de mayor tamaño tiene tres puntos receptores para iones de sodio en el interior de la celula y dos puntos receptores para iones de potasio en el exterior de la celula y la parte interior tiene actividad ATPasa. Cuando tres sodios y dos potasios se unen se activa la función ATPasa escindiéndola en ADP y liberando energia del enlace. Transporte activo secundario La energia procede de la energia que se ha almacenado en forma de diferencia de concentración entro los dos lados de una membrana celular que se genero mediante el transporte activo primario. Esta energia de difusión puede arrastrar otras sustancias. En algunos casos se produce un cotransporte donde ambas sustancias se transportan hacia el mismo lado de la membrana, mientras que en otras situaciones una de las sustancias entra mientras que la otra sale, produciéndose un contratransporte. 9 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Membranas Estructura Estan constituidas por lípidos y proteínas frecuentemente asociados a carbohidratos formando glucolipidos o glucoproteinas. Lipidos Forman la estructura básica. Se encuentra fosfolipidos, glucolipidos y colesterol. Los fosfo y glucolipidos son anfipaticos, con una porción o cabeza polar y largas cadenas o colas apolares. Cuando se coloca los lípidos en una solución acuosa, se forma una capa de una molecula de espesor, donde las cabezas polares se orientan a la solución mientas las cadenas hidrofobicas se disponen perpendicularmente alejándose de la superficie acuosa. Estas bicapas cerradas sobre si mismas se denominan liposomas. Como los liposomas, la membrana forma sacos cerrados que delimitan células, presentando una cara citosolica y una cara exoplasmica. Los fosfolipidos son los mas abundantes y están constituidos por dos largas cadenas hidrocarbonadas apolares de 10 a 24 carbonos, saturadas en insaturadas. Los carbonos de las cadenas saturadas rotan alrededor de los enlaces simples mientras que las insaturadas presentan dobles ligaduras siendo mas rigidas. El fosfolipido predominante es fosfatidilcolina. Los glucolipidos constituyen una pequeña proporción de los componentes de la membrana y suelen actuar en el reconocimiento celular. El colesterol es importante. Tiene un hidroxilo en el carbono 3, mientras el resto de la molecula con un nucleo esteroide es hidrófobo. No forma por si solo bicapas sino que se inserta en la membrana con el grupo hidroxilo próximo a las cabezas polares, mientras que el nucleo se dispone entre las colas hidrófobas. Las dos capas que forman la membrana no son idénticas por lo que es asimétrica. En general fosfatidilcolina y esfingomielina predominan en la capa externa y fosfatidiletanolamina y fosfatidilserina son mas abundantes en la capa interna. A temperaturas fisiológicas la doble membrana se comporta como una estructura fluida, siendo mayor cuanto mas elevada es la proporción de acidos grasos insaturados. Esta fluidez permite a los componentes desplazarse lateralmente y rotar, además los lípidos eventualmente saltan de una capa a otra de la misma membrana en un movimiento denominado flip-flop. 10 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Proteinas Existen proteínas asociadas a los componentes de la bicapa y se clasifican en: -Proteinas integrales: poseen porciones insertas en la doble cadena, atravesando la membrana. Sobre los dominios que sobresalen en la cara externa frecuentemente se asocian oligosacaridos. En las zonas expuestas al medio acuoso predominan los restos aminoácidos hidrófilos, mientras en las porciones de lípidos predominan aminoácidos apolares, adoptando una estructura en hélice. Algunas forman estructuras cilíndricas huecas que forma un túnel abierto hacia ambas caras de la membrana. -Proteinas periféricas: no alcanzan la porción hidrofobica de la bicapa. Estan sobre una de las caras de la membrana por medio de interacciones con las proteínas integrales o con las cabezas polares de los lípidos. Las membranas son mas asimétricas por sus proteínas que con respecto a los lípidos. Ademas las proteínas pueden desplazarse en la membrana, aunque poseen estabilidad por relaciones establecidas con moléculas de lípidos que las rodean. Por otra parte la movilidad de algunas proteínas esta asociada con la unión de filamentos del citoesqueleto. Las proteínas destinadas a formar parte de la membrana se sintetizan en los ribosomas unidos al RER, translocando su membrana y siendo exportados hacia el Golgi que lo envía a su destino. Poseen en su N terminal un trozo de 25 a 30 amioacidos hidrofobicos que sirve de señal para unirse al complejo de translocacion del RER. La disposición final de las proteínas en la membrana es asimétrica. Carbohidratos Los glúcidos están unidos covalentemente a lípidos y a proteínas. Se encuentran en la cara externa de la membrana formando el glucocaliz. Los glúcidos pueden ser monosacáridos u oligosacaridos. Tienen la función de reconocimiento celular y la fijación de ligandos. Transporte a través de la membrana Difusion Cuando se agrega un soluto a un solvente tiende a dispersarse en todo el ámbito. El movimiento de esas partículas se denomina difusión y se realiza de un sitio de mayor concentración a otro de menor concentración con una velocidad proporcional a la diferencia de concentraciones o gradiente. Si la particula posee carga eléctrica influye el potencial eléctrico por lo que se denomina grandiente de potencial electroquímico. 11 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Todas las moléculas están en movimiento continuo completamente al azar (movimiento browniano), produciéndose cuando hay diferencia de concentracion un flujo neto, que depende del gradiente, el coeficiente de difusión, el tamaño de las moléculas, la temperatura, la viscosidad del solvente, el area y la distancia. La difusión a favor del gradiente de concentración es un proceso pasivo y siempre tiene a un equilibrio. Si se produce un movimiento a través de la membrana, las sustancias liposolubles difunden con facilidad, por lo que existe una relación lineal entre la velocidad de difusión y el gradiente de concentración. Este movimiento depende del coeficiente de difusión y se denomina difusión simple. Difusion facilitada A diferencia de la difusión simple, la difusión facilitada presenta especificidad y saturabilidad. Se forma un complejo transportador-soluto, por lo que cuando todos los transportadores están ocupados se alcanza la velocidad máxima de flujo. Este proceso se realiza siempre a favor del gradiente por lo que no se necesita una fuente de energia, solo que participa una proteína mediadora. Transportadores Son proteínas que facilitan la difusión de solutos hidrófilos en ambos sentidos y se los suele llamar permeasas. -Transportadores de glucosa: compuestos por proteínas encargadas de asegurar la provisión de glucosa a las células. Son muy selectivos y reconocen la D-glucosa y no reconocen el isómero L. Estos transportadores se designan con las siglas GLUT. Canales Forman poros o tuneles hidrofilicos a través de la membrana, por los que pasan solutos. Son específicos discriminando por tamaño y carga y tienen gran velocidad por lo que median señales rapidas -Canales de iones: son altamentes selectivos para una especie de ion. Los gradientes de concentración y el transporte de iones crea una diferencia a través de la membrana con el interior negativo respecto del exterior. No se encuentran constantemente abiertos sino que tienen una compuerta que se abre por determinados estimulos. -Canales de agua: el agua es insoluble en lípidos, sin embargo poseen ciertoflujo impulsado por el gradiente osmótico. Sin embargo ciertas células poseen mayor permeabilidad al agua por la presencia de poros para su paso, constituidos por proteínas denominadas acuaporinas 12 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 (AQP). Estas proteínas componen seis hélices transmembrana con sus mitades enfrentadas formando un pasaje estrecho donde las moléculas de agua pasan en fila. -Uniones comunicantes: forman canales que comunican células adyacentes y permiten el intercambio directo de iones y moléculas pequeñas entre ellas. Son poco selectivos. Seis subunidades de una proteína denominada conexina 32 forman un cilindro con un poro en el centro que se une a otro igual de la celula vecina y ambas forman un conexon. Transporte activo primario Es el flujo de sustancias en dirección opuesta al gradiente mediante el acoplamiento con una reacción exergonica, la hidrólisis de ATP. Es mediado por transportadores proteínicos y tiene saturabilidad. La transportadores se denominan ATPasas y se dividen en: -ATPasas clase P: compuestas por subunidades que atraviesan la membrana. La subunidad mayor tiene el sitio de unión de ATP y forma el pasaje por donde se desplazan los iones. (Na+ K+ ATPasa, Ca2+ ATPasa y H+ K+ ATPasa). -ATPasas clase V: bombean protones desde el citosol al interior de lisosomas y endosomas. Estan compuestas por un dominio citosolico, que fija ATP y un dominio transmembrana que permite el paso de protones. -ATPasas clase F: esta compuesta por un gran dominio extramembrana y otro transmembrana funcionando igual a la anterior. -Transportadores ABC: son proteínas que fijan ATP y transportan lípidos, compuestos toxicos, sales biliares y péptidos. Se distinguen la proteína de transporte de multiples drogas que expulsa de la celula compuestos toxicos de carácter hidrofobico y el regulador fibrosis quística de conductancia transmembrana que forma canales de cloruro en las células apicales de diversos tejidos. Transporte activo secundario No utilizan directamente la energia de reacciones exergonicas sino la diferencia de potencial electroquímico creada por el funcionamiento de un sistema primario. Cuando el sentido del ion arrastrado es el mismo que el del que atraviesa la membrana se denomina cotransporte y cuando marcha en dirección opuesta se denomina contratransporte. Los procesos secundarios son dependientes de la actividad de los procesos primarios. Endocitosis 13 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Es la penetración de macromoléculas en la celula mediante procesos en los cuales la membrana plasmática rodea al material a incorporar, formando una vesicula e introduciéndolo en la celula. Se reconocen dos tipos de endocitosis: -Fagocitosis: partículas de tamaño grande se fijan a la superficie de la celula, cuya membrana emite prolongaciones que engloban la particula y la encierran en una vesicula intracelular. Este proceso permite la destrucción y la eliminación de agentes patógenos. Existen en la membrana receptores específicos que se unene al material a eliminar. Muchas veces se produce un proceso de inflamación local. -Pinocitosis: se produce en todas las células y puede distinguirse: *macropinocitosis: fibras de actina promueven la proyección de la membrana hacia al exterior formando grandes vesículas. No engloban una particula determinada sino que además atrapan una porción de liquido que estaba en la cara externa de la celula. *endocitosis mediada por clatrina o caveolina: es altamente especifica. Receptores en la membrana fijan determinados ligandos. La sustancia que debe ingresar se desplaza por la membrana hacia una invaginación ya formada que posee una cubierta de proteína en la faz citoplasmática y luego se produce la invaginación de la membrana. La proteína que reviste la cara interna puede ser clatrina (LDL) o caveolina (albumina). La formación de vesículas mediadas por clatrina necesitan además de proteínas adaptadoras, formados por unidades de adaptatina y las mediadas por caveolina se inserta en la membrana en zonas ricas en colesterol y esfingolipidos denominadas caveolas. Exocitosis Las proteínas destinadas a exportación encerradas en vesículas formadas por la membrana del sector trans del aparato de Golgi se dirigen a la membrana plasmática con la cual se fusionan, se abren al exterior y liberan su contenido. La exocitosis obliga a una continua trasnferencia de trozos de membrana de organelas a la membrana plasmática y junto con el recicaldo de membranas de la endocitosis alcanza magnitudes considerables renovando la membrana cada dos horas. 14 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Fisica Osmosis Es el movimiento neto de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable originado por la diferencia de potencial químico a ambos lados de la membrana debido a que la presencia de un soluto disminuye la energia química del agua. La membrana es la barrera que separa dos compartimientos y puede ser: -Impermeable: no deja pasar ni el soluto ni el solvente. -Semipermeable: deja pasar el solvente pero no el soluto. -Selectiva: solo la atraviesa el solvente y ciertos solutos. -Dialitica: deja pasar el solvente y solutos verdaderos pero no permite el paso de solutos coloidales (proteínas). Presion osmótica La presencia de soluto modifica el comportamiento del agua, el cual esta descrito en propiedades llamadas coligativas que dependen del numero de partículas de soluto en la solución y la naturaleza del solvente. La presión osmótica es la presión hidrostática requerida para impedir el flujo neto de agua a través de una membrana semipermeable que separa agua pura de la solución. Se puede comprender como la presión necesaria para compensar un déficit energético que se produce por la disolución del soluto en el solvente. Se calcula como: π = R x T x C R= constante de los gases = 0,082 lt.atm/mol.oK T= temperatura absoluta = oK = 273+oC C= concentración de soluto= osmolaridad La presión osmótica no es la misma si la cantidad de partículas de dos solutos son diferentes aunque estén en la misma concentración, por lo que se tiene que tener en cuenta el factor i: el numero de partículas o iones que se producen por la disociación de cada molecula de soluto. Entonces surge: π t = presión osmótica teorica = R x T x M x i M x i = osmolaridad teorica ideal (soluto totalmente disociado). En dos soluciones electrolíticas, la interaccion de partículas entre si impide la disociación de todas las moléculas, por lo que debe tenerse en cuenta el coeficiente osmótico (φ). Por lo tanto la presión osmótica real: π r = R x T x M x i x φ El coeficiente osmótico depende de la concentración del soluto, cuanto mas concentrado se acerca a 0 porque las partículas interaccionan evitando la completa disociación y cuanto mas diluida se acerca a 1 porque hay menor interaccion entre las partículas. Comparando los valores de presión osmótica se puede clasificar a las soluciones en: 15 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 -Isoosmoticas: ambas soluciones ejercen la misma presión osmótica. -Hipoosmotica: la solución ejerce una presión osmótica menor que la solución con la cual se la compara. -Hiperosmotica: la solución ejerce una presión osmótica mayor que la solución con la cual se la compara. Comportamiento de las soluciones proteicas Las proteínas presentan grupos ionizables y grupos que pueden formar enlaces “puente de hidrogeno” haciéndose que se rodee en medio acuoso de una capa de hidratación, por lo que disminuye el numero de moléculas de agua libres del solvente y el efecto osmótico es mas acentuado. Esta presión osmótica mayor se denomina presión oncotica y la diferencia entre ambas se denominapresión de imbibición. Intercambio de agua entre los compartimientos del organismo El agua corporal total (ACT) se distribuye en dos compartimientos: -Liquido intracelular: el 55% del ACT. -Liquido extracelular: el 45% del ACT. A su vez sus compartimientos mas importantes son: el liquido intersticial 20% y el plasma 7,5%. Las membranas biológicas son selectivamente permeables, por lo que pasan el solvente y algunos solutos. El movimiento del soluto modifica el flujo osmótico del solvente, ya que el soluto que atraviesa la membrana no ejerce efecto osmótico. Desde el punto de vista osmótico se pueden clasificar a los solutos en: -Solutos no osmóticamente activos: aquellos que atraviesan fácilmente la membrana equilibrándose a ambos lados y no ejercen efecto osmótico (glicerol, urea). -Solutos osmóticamente activos: atraviesan la membrana con menor facilidad que el agua o no la atraviesan y pueden retener agua en el compartimiento donde se encuentran. Coeficiente de Staverman σ es un numero que varia desde 1, para los solutos no permeantes hasta 0 para los solutos que atraviesan la membrana con la misma facilidad que el agua. Tonicidad de las soluciones Las soluciones biológicas esta compuestas por solutos osmótica y no osmóticamente activos, por lo que el flujo osmótico de agua esta determinado por la concentración osmolar de los solutos osmóticamente activos. De acuerdo al efecto que causan cuando se ponen en contacto con células, las soluciones se clasifican en: -Hipotonicas: provocan un aumento de volumen celular. -Isotonicas: las células mantienen su volumen. -Hipertonicas: el volumen celular disminuye. 16 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Química Acidos nucleicos Son macromoléculas formadas por la polimerización de unidades estructurales llamadas nucleótidos, que contienen carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y fosforo y tienen carácter acidico. Tienen a su cargo las funciones de almacenamiento de la información genética y su transmisión y de la síntesis de proteínas. Nucleotidos Estan formados por la unión de: Bases nitrogenadas Sustancias derivadas de los nucleos heterocíclicos pirimidina y purina. Las constituyentes de los nucleótidos son cinco, tres pirimidicas timina citosina y uracilo y dos dos puricas adenina y guanina. Aldopentosas El monosacarido integrante de la molecula puede ser ribosa o desoxirribosa. Según la pentosa se distinguen acidos ribonucleicos (ARN) y acidos desoxorribonucleicos (ADN). Se unen al nitrógeno 9 de bases puricas o al nitrógeno 1 de bases pirimidicas mediante enlace glicosidico. El compuesto formado por una base nitrogenada y una aldopentosa se denomina nucleosido. Acido fosfórico El acido fosfórico se une al carbono 5 de la ribosa formando el nucleótido. Acidos nucleicos Los nucleótidos se unen entre si por medio de enlaces ester. El fosfato forma un puente desde el carbono 5 de la pentosa de un nucleótido al carbono 3 de la pentosa del nucleótido anterior. La primera unidad de la cadena tiene libre su fosfato, mientras que la pentosa del ultimo nucleótido tiene libre el hidroxilo del carbono 3, por lo que se habla de extremos 5’ y 3’. Acido desoxirribonucleico Se encuentra en su casi totalidad en nucleos celulares. Es una molecula lineal de gran longitud aunque su eje transversal es pequeño. Las bases puricas que participan en su constitución son adenina y guanina y las pirimidicas son citosina y timina. 17 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Estructura molecular Esta formada por dos cadenas, enrolladas en hélice alrededor del mismo eje (doble hélice). En las hélices, las desoxirribosas y los fosfatos están en el exterior, mientras que las bases nitrogenadas se orientan hacia el interior, perpendiculares al eje central. El giro se produce en sentido de la agujas del reloj, por lo que la hélice es dextrógira. Las dos cadenas son antiparalelas, por lo que en una de ellas las uniones fosfato van de carbono 5’ a carbono 3’ y en la otra van en sentido opuesto. La información genética esta cifrada en la secuencia de bases, la cual se nombra partiendo del extremo 5’. El espacio entre las dos hélices es adecuado para un par purina piridimina, unidas por enlaces puente de hidrogeno. Adenina y Timina forman dos puentes y guanina y citosina forman tres puentes. La sucesión de estas uniones junto a las fuerzas de Van de Waals hacen al ADN muy estable. Ademas tiene flexibilidad para enrollarse sobre si misma o sobre otras estructuras. Desnaturalizacion Son agentes que debilitan las fuerzas de unión y promueven la separación de las cadenas. Renaturalizacion La desnaturalización es reversible en condiciones controladas. Si se disminuye lentamente la temperatura, se produce la reasociacion de las cadenas y se reestablece la estructura original, lo que se denomina templado de ADN. Cromatina Cada molecula de ADN constituye un cromosoma (dos moléculas después de la replicación). Estas moléculas están empaquetadas en los complejos nucleoproteicos que forman la cromatina. El ADN se asocia con proteínas denominadas histonas (H1, H2a, H2b, H3 y H4), las cuales por su carga positiva se atraen con los grupos fosfato de carga negativa. La molecula de ADN da dos vueltas sobre un nucleo constituido por un octamero de histonas H2a, H2b, H3 y H4, dos unidades de cada una, lo que constituye una estructura denominada nucleosoma. La histona H1, esta asociada a la doble hélice en la entrada y salida del nucleosoma, conjunto que se denomina cromatosoma. Los cromatosomas se enrollan de a seis unidades formando un solenoide. A su vez estos se pliegan en bucles formando un cromosoma. En la mitosis, los cromosomas están formados por dos cromatidas hermanas, resultantes de la duplicación, las cuales están unidas entre si a nivel del centromero. Los extremos de los cromosomas son los telomeros. 18 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Acido ribonucleico El azúcar presente es una ribosa, no existe la base pirimidica timina, sino que se encuentra el uracilo y esta formado por una sola cadena que se enrolla sobre si misma. Existen cuatro tipos de ARN: Acido ribonucleico mensajero (ARNm) Su función es transmitir la información genética desde ADN hacia el sistema de síntesis de proteínas en el citoplasma. Acido ribonucleico de transferencia (ARNt) Es de menor tamaño molecular. Participa en las síntesis de proteínas transportando aminoácidos libres del citosol al lugar del ensamble, asegurando su ubicación en el lugar correspondiente. Su forma se asemeja a una hoja trilolobulada y posee segmentos que se aparean antiparalelamente. Existen porciones desplegadas denominanas lobulos o asas, teniendo la central, el anticodon. El aminoácido se une por enlace tipo ester entre el carboxilo del aminoácido y el oxhidrilo del carbono 3’ de la ultima ribosa, sitio llamado brazo aceptor. Acido ribonucleico ribosomal (ARNr) Es la especie mas abundante. Es el nucleo prostético de nucleoproteínas componentes de ribosomas. Los ribosomas están constituidos por dos partículas: la mayor de 60S integrada por 3 moleculas de ARN y alrededor de 45 proteinas y la menos de 40S compuesta por una molecula de ARN y 30 proteinas. Acido ribonucleico nuclear pequeño Integra las ribonucleoproteinas nucleares pequeñas y las ribonucleoproteinas citosolicas pequeñas, es rico en uracilo. Nucleotidos libres Existen sustancias del tipo nucleótido con funciones muy importante, no constituyentes de acidos nucleicos. Se encuentran los nucleosidos difosforados y trifosforados. El mas abundante es adenosina trifosfato (ATP), el cual al hidrolizarse la unión entre fosfatos libera energía y forma adenosina difosfato (ADP) y si pierde otro fosforilo se denominaadenosina monofosfato (AMP). 19 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Duplicacion del ADN Este mecanismo permite mantener invariable, cuantitativa y cualitativamente el patrimonio genético de cada organismo a lo largo de su vida. Cada una de las cadenas de ADN de la celula madre sirve como molde para la síntesis de una nueva hebra complementaria, por lo que una hebra es nueva y la otra procede de la progenitora, por eso se dice que la replicación es semiconservadora. Enzimas que intervienen El paso inicial de la replicación es la separación de las dos cadenas para que cada una actue como guía de la hebra complementaria. La replicación empieza en un punto fijo, el sitio de origen, en el cual una secuencia especifica de bases perimite el reconocimiento (ricas en A y T). El sitio de origen no es uno, sino que comienza en muchos sitios del cromosoma, dando como resultado burbujas que se denominan replicones. El sitio en el cual las dos cadenas se separan se denomina horquilla de replicación, produciéndose en cada burbuja dos horquillas que avanzan en sentido opuesto. Las enzimas intervinientes en la replicación son: -Helicasa: cataliza la separación de las cadenas consumiendo ATP. -Topoisomerasa: como resultado de la separación de las cadenas, se producen superenrollamientos en multiples secciones, por lo que esta enzima se encarga de efectuar cortes para aliviar la tensión. Se conocen dos tipos, I corta una de las hebras (no requiere energía) y II corta ambas hebras. -Proteina A: avanza junto a la helicasa manteniendo separadas las cadenas. -ADN Polimerasa: ensambla desoxirribonucleotidos formando la nueva cadena. Este conjunto trabaja como una maquina de replicación que se llama replisona. Mecanismo de la replicación Las ADN Polimerasa necesita una cadena preexistente para comenzar la replicación, por lo que se forma un trozo de ARN de diez nucleótidos, llamado “cebador”, síntesis catalizada por la enzima primasa. A continuación comienza la elongación de la cadena por parte de la ADN Polimerasa, la cual incorpora los nucleótidos complementarios a la hebra original. Por cada nucleótido incorporado se libera pirofosfato (PPi). Las dos cadenas de ADN original son replicadas en sentido opuesto. La ADN Polimerasa solo sintetiza de 5’ a 3’ por lo tanto recorre la cadena molde de 3’ a 5’. Luego de la separación de las cadenas, una de las hebras tendrá la dirección 3’-5’ apropiada para la ADN polimerasa, por lo que la elongación sigue sin interrupción, llamándose a esta hebra líder, conductora o adelantada. La otra cadena no puede ser ensamblada de manera continua, porque la dirección de la cadena es opuesta, por lo que la síntesis se realiza en 20 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 segmentos, debiendo formar un bucle la cadena para que la ADN Polimerasa pueda sintetizar. Estos segmentos de nucleótidos se denominan fragmentos de Okazaki y se unen por medio de la ligasa, denominándose esta cadena retardada o rezagada. En el avance, dos horquillas de replicación iniciadas en sitios distintos se aproximan y terminan por reunirse, formándose dos dobles hélices completas. Reparacion de ADN La secuencia de ADN debe ser replicada con toda fidelidad. Ademas de la eficiencia de la replicación sobre un molde, la perfeccion de la replicación es debida a la existencia de sistema de corrección de errores. El primer agente de control de calidad es la ADN Polimerasa que mientras inserta uncleotidos complementarios, realiza una tarea de detección de errores, eliminando la ultima base si no esta adecuadamente apareada. Por otra parte muchas proteínas reunidas en complejo realizan las acciones de reparación: a)separación de la base o segmento de la cadena defectuoso; b)incorporación de las bases correctas; c)unión del trozo a reponer con los extremos cortados de la hebra de ADN (ligasa). Ante la ruptura de las dos cadenas de ADN, un mecanismo realiza el intercambio de regiones equivalentes de la doble hélice de cromosomas homologos, proceso denominado recombinación. Recombinacion de ADN Es un proceso homologo al mecanismo de la reparación, que ocurre durante la meiosis, donde se intercambian segmentos de la doble hélice entre cromosomas homologos. Esto requiere energía provista por la hidrólisis de ATP. Telomerasas La replicación tiene un problema. Cuando se completa el proceso, frente a los extremos 3’ de ambas hebras moldes queda un trozo de ARN iniciador. Estos segmentos son eliminados por la enzima ARNasa, pero no pueden ser reemplazados por ADN, ya que las ADN Polimerasas no funcionan sin cebador, por lo que los cromosomas se harian cada vez mas cortos. En los extremos de los cromosomas, existen trozos de ADN que no contienen información. La inserción de estos segmentos de ADN es catalizado por telomerasas, enzimas que poseen en su estructura un trozo de ARN utilizado para ensamblar las porciones con las cuales se elonga el ADN, cadena sobre la cual la ADN Polimerasa sintetiza la hebra complementaria para formar el ADN telomerico. 21 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Transcripción Es la síntesis de ARN, donde la cadena formada copia la información contenida en el trozo de ADN utilizado como plantilla. Todos los ARN se generan en el nucleo y cuando completan la síntesis se dirigen al sitio donde cumplirán su función. La unión de los nucleótidos es catalizada por la ARN Polimerasa. La ARN Polimerasa se divide en tres: la ARN Polimerasa I localizada en el nucléolo sintetiza el ARNr, la ARN Polimerasa II se encuentra en el nucleoplasma y sintetiza el precursor del ARNm y la ARN Polimerasa III se encarga de la síntesis de ARNt. Tambien sintetizan en sentido 5’-3’, desplazándose en dirección 3’-5’ sobre el molde. No tiene capacidad para corregir errores. Solo inicia la transcripción con la ayuda de proteínas denominadas factores basales de transcripción, que se unen al ADN y a la polimerasa, ubicándola en la posición correcta del promotor y colaborando en la separación de las hebras. En la transcripción las histonas son desplazadas de su posición para dejar libres las zonas promotoras y permitir el acceso del complejo de transcripción. Sintesis de ARNm Sintesis de ARN precursor del mensajero -Promotor: comprende tres sitios, uno de los cuales se denomina caja TATA (formada por restos de timina y adenina), cuya función es alinear la ARN Polimerasa para que la síntesis comience en el sitio correcto. Otros modulos son las cajas CAAT y GC. -Formacion del complejo: se unen distintos factores formados por proteínas a la caja TATA y la pol II, que en conjunto forman el complejo de iniciación de la transcripción. La pol II comienza la transcripción desplazándose sobre la hebra de ADN y los factores se separan. -Formacion del cap: el extremo 5’ de la cadena de ARN es modificado por la unión de una molecula de GTP mediante un enlace 5’-5’, siendo metilado y formando 7- metilguanosina trifosfato. Ese casquete sirve para el reconocimiento por el complejo que inicia la traducción y de protección contra enzimas. -Insercion de la cola de poli A: en el extremo 3’ de la cadena se adicionan unos 200 nucleotidos de adenina, catalizado por la poli A polimerasa. Sintesis del ARNm Cada gen se transcribe en toda su extensión, incluyendo las porciones codificantes (exones) y no codificantes (intrones). Asi esta compuesto el ARN precursor del mensajero, que forma parte del llamado ARN nuclear heterogéneo. 22 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 -Procesamiento del ARN precursor: se eliminan los intrones y los exones se empalman en el orden correcto para formar la cadena de ARNm maduro. Este corte recibe el nombre de splicing. El splicinges llevado a cabo por un complejo integrado por ribonucleoproteinas nucleares pequeñas, el cual se une al extremo 5’ del intron con secuencia GU y lo secciona, realizando lo mismo con el extremo 3’ con secuencia AG. Sintesis de ARNr Este tipo de ARN integra los ribosomas, partículas vinculadas a la síntesis de proteínas. La síntesis de ARNr es catalizada por ARN Polimerasa I en el nucléolo, donde se forma un trozo precursor. Tambien posee intrones que son cortados formando el ARNr maduro. Fuera del nucléolo se une a proteínas para constituir las subunidades del ribosoma. Cuando estas se unen, queda entre ellas una hendidura por la cual se desliza el ARNm durante la síntesis de proteínas. En la particula completa se reconocen dos sitios adyacentes, denominados A (de aminoacil) y P (de peptidil) a los cuales se une el ARNt. Sintesis de ARNt Su síntesis es catalizada por ARN Polimerasa III en el nucleo. El ARNt precursor es procesado, eliminando un intron y modificando bases para formar ARNt maduro. Es el encargado de unirse a aminoácidos libres en el citosol y transportarlos hacia el lugar de su ensamble. Existen ARNt específicos para cada aminoácido. En el asa central se encuentra un triplete anticodon, complementario del codón correspondiente al aminoácido transportado. Puede existir mas de un ARNt para un aminoácido. Codigo genético La secuencia de bases de las hebras de ARNm transcriptas de genes provee las directivas para el ordenamiento de los aminoácidos. Si cada base correspondiese a un aminoácido se podrían acomodar solo cuatro aminoácidos. Si un aminoácido fuese indicado por un par de bases, se podrían formar dieciséis pares diferentes. Por lo tanto un aminoácido es especificado por un conjunto de tres bases, que se denominan codones. El conjunto de codones determina el código genético. Para algunos aminoácidos existe mas de un codón. 23 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Traduccion Es la síntesis de proteínas por medio de la traducción del mensaje contenido en el ARNm y el ensamble de aminoácidos en orden correcto. El ARNm es traducido en dirección 5’-3’ y la cadena polipeptidica es ensamblada desde su extremo N- terminal hacia el C-terminal. Comprende cuatro etapas. Activacion de los aminoácidos Requiere aminoácidos libres. En primer lugar el aminoácido reacciona con ATP para formar un complejo aminoacil-AMP-enzima, liberando PPi. Luego se transfiere el aminoácido al extremo 3’ del ARNt por medio de la aminoacil-ARNt sintetasa, formando el complejo aminoacil-ARNt, el cual se dirige al sitio de la síntesis. Iniciacion de la cadena polipeptidica Se requiere de factores de iniciación. Las unidades ribosomales están separadas unidas a un factor cada una. Uno de los factores reconoce el cap del ARNm y se fija a el. Otro factor se fija al ARNt que tiene metionina (primer aminoácido) y se dirige a la unidad ribosomal mas pequeña (40S), luego uniéndose al ARNm y formando el complejo de preiniciacion. Este complejo empieza a recorrer la hebra de ARNm hasta encontrar el codón correspondiente a la metionina, que se aparea con el ARNt, liberándose todos los factores. A su vez la subunidad mayor del ribosoma se desprende del factor y se asocia a la otra, dejando en la hendidura de la unión al ARNm, lo que se denomina complejo de iniciación. Elongacion En el complejo de iniciación, el ARNt-metionina esta en el sitio P del ribosoma, el sitio A correspondiente a otro codon esta vacio. Un aminoacil-ARNt con anticodon complementario al triplete del sitio A se fija a el (hidrólisis GTP). El grupo carboxilo de la metionina unida al ARNt en el sitio P forma un enlace peptidico con la amina del aminoácido unido al ARNt en el sitio A, reacción catalizada por la peptidiltransferasa. El ARNt que contenía la metionina es liberado. El ARNt con el dipeptido se transloca desde el sitio A al sitio P del ribosoma (GTP). El sitio A queda libre y el ribosoma avanza hacia un codón mas que se situa en el sitio A, el cual es ocupado por un aminoacil-ARNt con otro aminoácido y se repite el ciclo de elongación. 24 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Terminacion de la cadena polipeptidica Completada la adicion de todos los aminoácidos, el ARNt unido al sitio P, posee en su extremo 3’ la cadena polipeptidica completa. La señal de finalización es un codón de terminación en el ARNm (UAA, UAG, UGA), el cual es reconocido por proteínas llamadas factores de liberación que catalizan la hidrólisis de la unión entre la cadena peptidica y el ARNt. Una hebra de ARNm dirige la síntesis de varias moléculas de la misma proteína, llevada a cabo por ribosomas cada 30 codones, conjunto que se llama polisoma. Acciones postraduccion Plegamiento de proteínas: la cadena polipeptidica se pliega sobre si misma. Chaperonas: son proteínas que facilitan o dirigen el plegamiento de otras, uniéndose cuando aun no se han desprendido del ribosoma. Puentes disulfuro: se produce la formación y ruptura de puentes disulfuero, catalizada por disulfuro isomerasa, contribuyendo a la estructura. Cortes de la cadena polipeptidica: todas las cadenas poseen en su inicio metionina, por lo que este residuo y algunos mas son eliminados por hidrólisis catalizada por peptidasas. Modificacion covalente: después de la traducción se adhieren grupos funcionales a las cadenas laterales, como fosforo, hidratos de carbono, lípidos. Transito de la proteína en la celula La síntesis de proteínas se realiza en el citoplasma y desde allí las proteínas deben dirigirse a distintos sitios, algunas permanecen en el citosol pero la mayoria tiene otros destinos. La proteína tiene un segmento denominado péptido señal que determina si pasa a través de la membrana nuclear o ingresa a alguna organela. Las proteínas que deben ingresar al RER tienen el llamado péptido líder que poco después de iniciada la síntesis une el ribosoma a su pared por medio de las partículas de reconocimiento de la señal, translocandose la proteína a su interior. Regulacion de la expresión génica. Modificacion del numero y estructura de genes -Perdida de genes: se elimina total o parcialmente los genes impidiendo la producción de ARN o proteínas correspondientes. -Amplificacion: se generan multiples copias de un gen para ampliar la capacidad de producción de moléculas requeridas. -Reorganizacion de genes: segmentos de genes se pueden desplazar de un sitio a otro asociándose de diversas formas. -Modificacion química: la metilación de restos de citosina en los sitios promotores dificulta la transcripción. 25 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Regulacion de la transcripción -Condensacion de cromatina: el ADN incluido en acumulos altamente condensados (heterocromatina) impide la transcripción. -Modificacion de la actividad de genes específicos: los genes contienen secuencias reconocidas por proteínas reguladoras que se unen al ADN para evitar la transcripción o activarla. -Estructura de proteínas regulatorias: existen las denominadas hélice-giro-helice, que contienen una hélice que se une al ADN y otra que permanece perpendicular. Otras se llaman dedos de zinc que se une a los surcos de ADN. Tambien la cremallera de leucina compuesta por dos subunidades con dos hélices cada una, donde una hélice se une con la opuesta de la otra subunidad y la otra al ADN. Todas llevan a cabo regulaciones en la transcripción. Mediador Es un complejo multiproteico que conecta los diversos integrantes de la transcripción asegurando una adecuada comunicación entre ellos. Regulacion postranscripcion Es posible empalmar todos los exones o solo alguno (splicing alternativo), lo que produce diferentes proteínas a partir del mismo ARN. Regulacion a nivel traducciónCiertos controles afectan la iniciación de la síntesis de proteínas. Regulacion postraduccion La proteína cuando finaliza su vida útil es degradada por proteasas, por lo que la intensidad de este proceso regula la cantidad de proteína. Mutaciones Es cualquier cambio en la secuencia de ADN. Según al extensión que abarque se se consideran: Mutacion puntual Consiste en el reemplazo de una base por otra o la adicion o perdida de un par de bases. La sustitución de bases se llama transición cuando cambia a una del mismo tipo y transversion cuando cambia a una de otro tipo (piridiminas y purinas). El reemplazo de una base por otra en un codón puede significar un cambio en su significado. Si el cambio no afecta a la funcionalidad se denomina mutacion neutra, para que afecte se debe realizar la mutacion en un grupo clave. Si la mutacion produce la muerte del individuo se denomina sentido erróneo. Si como resultado de la mutacion se forma un triplete de terminación liberando antes a la proteína se denomina sin sentido. Cambios estructurales en los cromosomas Afectan a una porción amplia del cromosoma y alteran el orden de su molecula. Dentro de este tipo se consideran: 1) delecion, perdida de un segmento de ADN; 2) duplicación, repetición de un trozo de ADN; 3) Inversion, cambio de sentido de un tramo de ADN; 4) translocacion: un fragmento de una molecula de ADN cambia de posición relativa dentro del cromosoma. 26 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Tejido epitelial Generalidades Es un tejido avascular que recubre las superficie externas del cuerpo, reviste las cavidades internas y forma parte de la porción secretora de glándulas y sus conductos excretores. Las células están muy cerca entre ellas unidas por adhesiones, se organizan en región apical, lateral y basal, esta ultima estando en contacto con una membrana basal. Clasificacion Se clasifican en: -Simple: tienen un solo estrato celular de espesor -Estratificado: posee dos o mas estratos celulares. A su vez las células que lo componen se dividen en: -Planas: el ancho y la profundidad son mayores que la altura. -Cubicas: el ancho, altura y profundidad son semejantes. -Cilindricas: la altura es mayor que las otras dimensiones. En un epitelio estratificado, solo la forma de las células que integran la capa mas superficial sirve para la clasificación del epitelio. Ademas la especialización apical se puede tener en cuenta para la clasificación (simple cilíndrico ciliado). Existen dos categorías especiales de los epitelios: -Epitelio seudoestratificado: parece estratificado porque algunas células no alcanzan la superficie libre y sus nucleos están a distintas alturas, pero todas se apoyan sobre la membrana basal. -Epitelio de transición: es un epitelio estratificado con características que le permiten distenderse, cambiando la forma de las células apicales. Tambien es posible clasificarlo de acuerdo a su función: secreción, absorción, transporte, protección, función receptora. 27 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Regiones Region apical En muchas células la región apical tiene modificaciones estructurales que pueden ser: -Microvellosidades: prolongaciones citoplasmáticas que se extienden desde la superficie celular. Tienen un aspecto variable, según la región donde se localicen. Generalmente son estriaciones verticales dispuestas en forma paralela muy juntas (intestino chapa estriada, riñones ribete en cepillo). Contienen un centro de filamentos de actina, anclados a la villina ubicada en la punta y al velo terminal en la superficie apical del citoplasma, unidos por enlaces de fascina y fimbrina. -Estereocilios: microvellosidades de gran longitud. Su aspecto se asemeja a una brocha y a diferencia de las microvellosidades, poseen erzina y no poseen villina. -Cilios: prolongaciones citoplasmáticas móviles. Son cortos y delgados, fijados al citoplasma por cuerpos basales. Estan compuestos por nueve pares de microtubulos dispuestos alrededor de dos microtubulos centrales. Poseen una proteína que les permite el movimiento denominada dineina ciliar. Realizan un movimiento ondulante sincronico y uniforme, por un lado permanece rigido realizando un movimiento rápido denominado golpe efectivo y luego se torna flexible y realiza un movimiento mas lento denominado golpe de recuperación. El movimiento de todos los cilios genera una onda que barre a lo largo y ancho, denominado ritmo metacronico. Region lateral Las regiones laterales de las células están en contacto, caracterizándose por la presencia de moléculas de adhesión celular. Los componentes que unen las células se denominan complejo de unión. Las uniones se dividen en: -Ocluyentes: la zonula occludens es el componente mas apical del complejo de unión. Es una unión estrecha donde las membranas plasmáticas de células continuas entran en intimo contacto y sellan el espacio intercelular. Es una serie de fusiones entre las células creadas por proteínas transmembrana que forman una red de hebras anastomosadas. Estan compuestas por tres grupos de proteínas: ocludina, interviene para mantener la barrera entre células; claudinas, forman el eje central de cada hebra y forman canales acuosos para el paso de sustancias; molecula adhesiva de la unión, se asocia con las claudinas para formar hebras. El transporte de sustancias a través de estas uniones se da por dos mecanismos: via transcelular, donde las proteínas transportadoras mueven sustancias a través de la membrana apical y luego a través de la membrana lateral, debajo del nivel de la unión ocluyente; via paracelular, pasan a través de la zonula occludens a través de canales acuosos. El pasaje de sustancias depende de la característica de la anastomosis de hebras. 28 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 -Adherentes: vinculan el citoesqueleto de las células continuas. Se dividen en: zonula aherens, interacciona con los filamentos de actina; macula adherens, interacciona con los filamentos intermedios. Las moléculas de adhesión celular forman una parte esencial de la unión, vinculándose a los componentes del citoesqueleto y controlando los diversos procesos celulares relacionados con la adhesión, proliferación y migración de células. Estas proteínas se dividen en: cadherinas, mantienen interacciones con proteínas semejantes de la celula vecina y se asocian con los filamentos de actina (zonula adherens), transmitiendo señales que regulan los mecanismos de crecimiento y diferenciación celular; integrinas, interaccionas con la matriz celular y con filamentos de actina e intermedios, controlando el movimiento y la forma de las células; selectinas, se expresan en leucocitos, participando en su migración y orientación; inmunoglobulinas, participan en la adhesión y la diferenciación de células y en la inflamación. Este tipo de unión refuerza a la anterior, ya que resiste al estrés mecanico y se localiza por debajo de esta. La zonula adherens presenta un espacio entre las membranas celulares, a través del cual se extienden filamentos de la placa filamentosa. La macula adherens provee una adherencia fuerte y se encuentran en conjunto con las uniones ocluyente y adherente, sin embargo ocupan sitios pequeños no siendo una estructura continua. Según el requerimiento del epitelio se van a especializar las uniones intercelulares. -Uniones comunicantes: son estructuras que permiten el paso directo de moléculas de una celula a otra. Consisten en una acumulación de poros o canales dispuestos muy jutos. Cada canal esta formado por dos hemicanales denominados conexones incluidos en membranas enfrentadas. Cada conexon tiene seis subunidades simetricas de una proteína denominada conexina. Los canales pueden fluctuar entre un estadoabierto y uno cerrado. La superficie lateral presenta en algunas ocasiones repliegues, los cuales aumentan la extensión de la superficie. Region basal Esta formada por varios elementos: -Membrana basal: estructura especializada que esta junto a la superficie basal de las células epiteliales y la estroma de tejido conjuntivo subyacente. Dentro de ella se distingue una capa de material de matriz denominado lamina basal, formada por colágeno y proteoglucanos. Entre la lamina basal y la celula hay un espacio denominado lamina lucida, que contiene receptores. Esta lamina esta compuesta por proteínas que pueden clasificarse en: colágenos, provee especificidad a la lamina y forma fibrillas que la unen con la lamina reticular subyacente; lamininas, tiene forma de cruz y poseen sitios de unión para diferentes receptores; entactina, tiene forma de varilla y vincula la laminina y el colágeno; proteoglucanos, proteínas que tienen fijadas cadenas laterales de sulfato y desempeñan funciones de regulación de paso de iones a través de la membrana basal. Se cree que además 29 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 de la lamina basal, la membrana basal posee una capa de unidades fibrilares denominada lamina reticular, perteneciente al tejido conjuntivo. Varias proteínas permiten la unión de la membrana basal con el tejido conjuntivo: fibrillas de anclaje, se extienden desde la lamina basal hasta las estructuras llamadas placas de adhesión en la matriz del tejido conjuntivo; miofibrillas de fibrillina, fijan la lamina densa a las fibras elásticas; proyecciones de la lamina densa, interacciona con la lamina reticular para formar un sitio de fijación. La lamina basal tiene diversas funciones como: adhesión estructural, es intermediaria entre el tejido epitelial y conjuntivos; compartimentación, separan el tejido conjuntivo del epitelial, nervioso y muscular; filtración, regulan el movimiento de sustancias desde el tejido conjuntivo y hacia el; armazón histica, sirve como guía para la generación de células después de la destrucción celular; regulación y señalización, interacciona con receptores de la superficie celular lo que ejerce un efecto sobre las células epiteliales. -Uniones entre células y matriz extracelular: fijan la celula a la matriz extracelular sobre la cual se apoya la superficie basal de cada celula. Se unen mediante uniones adherentes y las principales son: adhesiones focales, fijan los filamentos de actina del citoesqueleto a la membrana basal mediante la acción de proteínas denominadas integrinas, siendo capaces de detectar fuerzas contráctiles o cambios en la matriz extracelular y convertirlos en señales; hemidesmosomas, fijan los filamentos intermedios a la membrana basal, exhibiendo en el lado citoplasmático de la membrana plasmática basal una placa de adhesión intracelular. -Modificaciones morfológicas de la superficie celular basal: muchas células poseen repliegues que aumentan la extensión de la superficie y mejoran el transporte, generalmente con una gran cantidad de mitocondrias que dan un aspecto estriado. Glandulas Se clasifican en dos grupos principales según el destino de sus productos: -Glandulas exocrinas: secretan sus productos hacia una superficie a través de tubos o conductos denominados conducto excretor. -Glandulas endocrinas: carecen de conductos excretores y secretan sus productos hacia el tejido conjuntivo donde se introducen en el torrente sanguíneo para alcanzar su blanco. El producto se denomina hormona. Algunas glándulas secretan sustancias que afectan a células del mismo epitelio y se conocen como paracrinas. Las células de las glándulas exocrinas tienen tres mecanismos de liberación de sus productos: -Secrecion merocrina: el producto es enviado a la superficie apical en vesículas que vacian su contenido por exocitosis. 30 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 -Secrecion apocrina: el producto se libera en la porción apical de la celula dentro de una envoltura. -Secrecion holocrina: el producto se acumula dentro de la celula que madura y sufre una muerte programada, eliminándolo hacia la luz de la glandula. Las glándulas unicelulares consisten en células secretoras ubicadas entre células no secretoras, como las células caliciformes que secreta moco. Las glándulas multicelulares están compuestas por mas de una celula. La forma de organización mas sencilla es la llamada superficie secretora, en la que todas las células del epitelio cumplen función secretora. Otras glándulas forman invaginaciones, cuya porción terminal que contiene las células secretoras se denomina adenomero y la porción que comunica con la superficie, conducto excretor. Si el conducto no es ramificado la glandula se llama simple y si es ramificado se denomina compuesta. Cuando la porción secretora (adenomero) tiene forma de tubo se denomina glandula tubular, si tiene forma ovoide con una luz pequeña se llama acinosa y si es esferoidar con una luz grande se denomina alveolar. Otra variedad es la glandula sacular, cuyo adenomero es irreagular y la luz esta ocluida por las células secretoras. Cuando una adenomero tubular simple se enrolla para formar un ovillo se denomina glandula glomerular. Las células secretoras relacionadas con los tubos del organismo se dividen en mucosas, cuya secreción es espesa y viscosa y serosas cuya secreción es clara y acuosa. Renovacion de las células Los epitelios pertenecen a una categoría de células de renovación continua. Las células de reemplazo son producidas por actividad mitótica de células madre autorrenovables. Luego las células migran y se diferencian. 31 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Tejido conjuntivo Generalidades Esta compuesto por células y una matriz extracelular que contiene fibras, sustancia fundamental y liquido histico. Las funciones de los tejidos conjuntivos reflejan los tipos de células y fibras que hay en el tejido y el carácter de la matriz extracelular. Se divide en dos tipos: -Tejido conjuntivo laxo: tejido conjuntivo celular con fibras colagenas delgadas y escasas y con matriz extracelular abundante de consistencia viscosa a gelatinosa. Es el sitio donde se atacan los agentes patógenos y la mayor parte consiste en células transitorias que migran en respuesta a estimulos. -Tejido conjuntivo denso: puede clasificarse en tejido conjuntivo denso no modelado, caracterizado por contener fibras colagenas y células escasas, con escasa matriz extracelular, encargado de proveer gran resistencia; y tejido conjuntivo denso modelado, compuesto por fibras que forman haces paralelos y proveen resistencia y son el principal componente de tendones, bandas o condones que unen el musculo al hueso, formados por fibroblastos llamados tendinocitos y fibrillas de colágeno; ligamentos, compuestos por fibras y fibroblastos que unen un hueso con otro donde requieren elasticidad; y aponeurosis, fibras organizadas en capas multiples. Fibras del tejido conjuntivo Cada tipo de fibra es producido por los fibroblastos y esta compuesto por proteínas. Los tipos de fibras son: Fibras colagenas Son flexibles y tienen una resistencia notable. Son estructuras onduladas de espesor y longitud variable. Estan formados por haces de subunidades finas denominadas fibrillas colagenas. La resistencia de la fibrilla es consecuencia de los enlaces covalentes que hay entre las moléculas de colágeno. Las fibrillas están compuestas por colágeno I. La mayoría de las moléculas de colágeno son sintetizadas por células del tejido conjuntivo. 32 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Fibras reticulares Estan formadas por colágeno, pero a diferencia de las fibras colagenas, las fibras reticularesposeen otro tipo de colágeno (III). La prevalencia de fibras reticulares es un indicador de madurez del tejido. En la mayor parte de localizaciones, la fibra reticular es producida por los fibroblastos. Fibras elásticas Las fibras elásticas son mas delgadas que las fibras colagenas y se encuentran entremezcladas con ellas. Son producidas por las mismas células que producen las fibras colagenas y reticulares, los fibroblastos. Estan compuestas por un nucleo de elastina, una proteína que se puede estirar y retornar a su estado original y una red de fibrillina que es una glucoproteina que forma microfibrillas que se asocian con la eslastina organizándola en fibras. La síntesis de colágeno y de elastina puede ocurrir simultáneamente. Matriz extracelular Es una red estructural que rodea y sostiene las células del tejido conjuntivo. Contiene gran variedad de fibras, además contiene proteoglucanos, glucoproteinas multiadhesivas y glucosaminoglucanos. Los tres últimos confirman la sustancia fundamental. La matriz posee propiedades mecanicas y bioquímicas. Provee sosten mecanico y estructural al tejido, además actua como una barrera bioquímica y desempeña un papel en la regulación de las funciones metabolicas de las células a las cuales rodea. La sustancia fundamental es una sustancia viscosa, clara, resbaladiza al tacto, que posee un alto contenido de agua y poca estructura morfológica. Contiene: -proteoglucanos: macromoléculas grandes que contienen una proteína central y polisacáridos de largas cadenas. Tienen una abundancia de cargas negativas, lo que atrae agua formando un gel hidratado. -glucosaminoglucanos: son polisacáridos. Existe uno que difiere del resto y es el hialuronano (acido hialuronico), que es una molecula rigida compuesta por una cadena de carbohidrato de miles de sacáridos (diferencia con otros GAG) y puede desplazar gran volumen de agua. No forma enlaces con proteínas por lo que no forma proteoglucanos, sino que se une indirectamente a ellos para formar macromoléculas llamadas aglomeraciones de proteoglucanos. La mayoría de GAG están unidos a proteínas centrales para fomar proteoglucanos. Estan presentes en la sustancia fundamental de todos los tejidos conjuntivos, 33 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 -glucoproteinas multiadhesivas: son moléculas que permiten la estabilización de la matriz extracelular y su vinculación con la superficie celular. Entre ellas se encuentran fibronectina, que cumple una función importante en la adhesión de células a la matriz extracelular; laminina, presente en las laminas basales y externas; tenascina, aparece solo en los tejidos embrionarios y reaparece en la curación de heridas, participante de la adhesión de las células a la matriz; y osteopontina, presente en el tejido oseo que adhiere las superficies oseas. Celulas del tejido conjuntivo Se componen de células residentes, las cuales son estables y se mueven poco, por lo que pueden considerarse residentes permanentes del tejido y entre ellas se encuentran: Fibroblastos Tienen a su cargo la síntesis de las fibras colagenas, reticulares y elásticas y de los carbohidratos complejos de la sustancia fundamental. Se ubican muy cerca de las fibras colagenas. Poseen RER y Golgi prominentes y tienen relación con el epitelio suprayacente. El miofibroblasto es una celula alargada que presentan características de los fibroblastos y de células de musculo liso. Contiene haces de filamentos de actina. Ademas suelen existir en forma aislada. Interviene en la contracción de las heridas. Macrofagos Derivan de las células sanguíneas llamadas monocitos. Poseen actividad fagocitica. Tambien tienen a su cargo la reacción de la respuesta inmunitaria. Mastocitos y basofilos Los mastocitos son células grandes y ovoides con un citoplasma repleto de granulos. Esta emparentado con el basofilo, que también contiene granulos semejantes. Dentro de los granulos de los mastocitos hay: histamina, que aumenta la permeabilidad de los vasos sanguíneos; heparina un GAG anticoagulante; leucotrienos, desencadenan la contracción del musculo liso; factor quimotactico para los eosinofilos y neutrofilos, que atrae a estas células hacia el sitio de la inflamación; serinoproteasas, sirve para la activación mastocitica. Estas células se encuentra en todo los tejidos conjuntivos, excepto en el encéfalo y la medula espinal. Los basofilos también contienen granulos de secreción. 34 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Adipocitos Se diferencian a partir de células madres mesenquimaticas y acumulan lípidos en su citoplasma en forma gradual. Se encuentran en todo el tejido laxo y cuando se acumulan en gran cantidad forman el tejido adiposo. Tambien intervienen en la síntesis de una gran cantidad de hormonas. Celulas madre mesenquimaticas y pericitos Tienen la potencialidad de las células mesenquimaticas embrionarias y dan origen a células diferenciadas que actúan en la reparación y formación de tejido nuevo. Los pericitos se encuentran alrededor de los capilares y venas y tienen características de células epiteliales, produciendo proteínas semejantes a las células madre de la medula osea, siendo fuente primaria de células durante la curación. Tambien existe una población celular transitoria, que han emigrado al tejido desde la sangre en respuesta a estimulos y se distinguen: Linfocitos, plasmocitos y otras células del sistema inmunitario Los linfocitos son las células mas pequeñas entre el tejido conjuntivo. Es normal que haya una cantidad pequeña de linfocitos, sin embargo aumenta la cantidad en sitios de inflamación. En respuesta a la presencia de antígeno, se activan y pueden dividirse varias veces. Los pasmocitos son componentes del tejido conjuntivo laxo, donde los antígenos tienen a introducirse en el organismo. Es una celula ovoide de tamaño relativamente grande y una cantidad considerable de citoplasma. Los neutrofilos y monocitos migran desde la sangre al tejido conjuntivo en zonas de reacción inflamatoria aguda. 35 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 36 Este archivo fue descargado de https://filadd.com � FI LA DD .CO M UP 2 Piel Generalidades La piel y sus derivados constituyen el tegumento, formando la cubierta externa del cuerpo y siendo el órgano mas grande. Esta constituida por: -Epidermis: epitelio estratificado plano queratinizado. -Dermis: tejido conjuntivos denso. -Hipodermis: tejido adiposo organizado en lobulillos (tejido subcutáneo). Los derivados de la piel comprenden los folículos pilosos y pelo, las glándulas sudoríparas, las glándulas sebaceas, las uñas y las glándulas mamarias. La piel tiene funciones como: -actuar como barrera de protección. -proveer información inmunológica. -participar en la homeostasis al regular la temperatura y la perdida de agua. -transmitir información sensitiva acerca del medio externo. -desempeñar funciones endocrinas. -intervenir en la excreción de las glándulas sudoríparas y sebáceas. Se distingue piel gruesa, en las palmas de las manos y plantas de los pies, sometida a friccion intensa y piel fina, que contiene folículos pilosos. Estratos de la piel Epidermis Esta compuesta por un epitelio estratificado plano en el que pueden identificarse cuatro estratos, en el caso de la piel gruesa hay cinco y desde la profundidad a la superficie son: -Estrato basal: una capa celular de una celula de espesor que se apoya sobre la lamina basal. Contiene las células madre que dan origen a células nuevas por división mitótica, los queratinocitos. Las células son pequeñas cilíndricas o cubicas. -Estrato espinoso: tiene varias células de espesor y multiples proyecciones citoplasmáticas (espinas). Las células
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