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CARRERA DE ESPECIALIZACION EN BIOTECNOLOGIA INDUSTRIAL
FCEyN-INTI
Materia de Articulación CEBI_A4 QUÍMICA BIOLÓGICA
Docente a cargo: LAURA MATKOVIĆ
CEBI_A1_6 :NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS
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NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS IMPORTANCIA BIOLÓGICA • Los ácidos nucleicos son macromoléculas complejas de alta
importancia biológica, existen dos tipos: • Ácido desoxirribonucleico (ADN) • Ácido ribonucleico (ARN) • Los virus sólo contienen ARN (algunos), mientras que otros
sólo poseen ADN. • Su nombre se debe a que fueron aislados por primera vez
del núcleo de células vivas. Pero, ciertos ácidos nucleicos no están en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular.
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CARIOTIPO • Conjunto de los cromosomas de una
célula, de un individuo o de una especie, después del proceso en que se unen por pares de cromosomas idénticos y se clasifican según determinados criterios
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ATP y ADP • El principal transportador de energía, en casi todos
los procesos biológicos, es una molécula llamada adenosín trifosfato o ATP .
• Los enlaces que unen los tres grupos fosfato son débiles, y pueden romperse con cierta facilidad por hidrólisis. Los productos de la reacción más común son el ADP -adenosín di fosfato- un grupo fosfato y energía. Esta energía al desprenderse, puede ser utilizada para producir otras reacciones químicas.
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HIDRÓLISIS DEL ATP
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FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS • Los nucleótidos 5’fosfatos son transportadores de
energía. • Las bases sirven como unidades de
reconocimiento. • Los nucleótidos cíclicos son moléculas señal y
reguladores del metabolismo celular y reproducción.
• El ATP es central para el metabolismo energético. • El GTP impulsa la síntesis proteica. • El CTP impulsa la síntesis de lípidos. • El UTP impulsa el metabolismo de hidratos de
carbono.
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AMP cíclico (AMPc)
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• Los nucleótidos están formados por una base nitrogenada (A - T- C- G) en el ADN y A- U- C- G en el ARN), unida a un azúcar de tipo pentosa (desoxirribosa en los nucleótidos de ADN y ribosa en los nucleótidos de ARN), que se une a un grupo o radical fosfato.
• En la molécula de ADN, los nucleótidos se unen entre sí en una misma cadena mediante el grupo fosfato y ambas cadenas se enlazan formando la molécula mediante las bases nitrogenadas complementarias (A–T y C–G), enlazadas por puentes de hidrógeno.
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LA DOBLE HÉLICE DE ADN • Erwin Chargaff tenía los datos de
apareamiento, pero no comprendió su implicancia.
• Los datos de difracción de rayos X de Rosalind Franklin fueron cruciales.
• Francis Crick sabía que era una hélice. • James Watson se dio cuenta de los
puentes de hidrógeno.
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PUENTES DE H
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PROPIEDADES DEL ADN
• Diámetro: 2nm. • Longitud: 1.6 millones de nm (E. coli) • Compacta y plegada (E.coli es solamente
de 2000nm de longitud) • ADN eucariota se enrrolla alrededor de
proteinas histonas para formar nucleosomas.
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HISTONAS Y ADN
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ADN Y ARN
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BIOSÍNTESIS • La replicación del DNA es semiconservativa;
cada una de las cadenas del DNA es molde para la síntesis de una cadena hija antiparalela y complementaria.
• En la fidelidad de este proceso está la clave para la perpetuación de la información hereditaria.
• Las principales enzimas implicadas en la biosíntesis del DNA son:
• DNA polimerasas: Es la enzima responsable de la unión de los distintos nucleótidos originando polinucleótidos.
• DNA ligasas: Son enzimas capaces de efectuar enlaces 3',5'-fosfodiéster para unir fragmentos de DNA.
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• Helicasas, girasas, topoisomerasas: Abren la doble hélice (helicasas) y deshacen enlaces topológicos que se forman al abrir la doble hélice (girasas y topoisomerasas).
• SSB: Proteínas que estabilizan al DNA monocatenario que
se forma al abrir la doble hélice, para que pueda actuar como molde e iniciarse la replicación. Algunas de estas proteínas reconocen determinadas secuencias que son los orígenes de replicación (genes ori).
• Primasa: Proteína que sintetiza los cebadores para que
puedan actuar las DNA polimerasas. Se trata de una RNA polimerasa
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ADN→ARN
• La información genética transcrita en el ADN puede ser duplicada en más ADN, durante la replicación o bien traducida a proteínas.
• Veamos el proceso por el cual la información genética es transformada en proteína.
• Enfoquémonos en el ARN.
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ÁCIDO RIBONUCLÉICO
• El ARN es el ácido que interviene junto al ADN en la síntesis de proteínas y es el responsable del traslado de la información genética del ADN.
• La abreviación internacional es RNA que significa “Ribonucleic Acid”.
• El ARN copia la información de cada gen del ADN y, luego pasa al citoplasma, donde se une al ribosoma para dirigir la síntesis proteica.
• Existen tres tipos diferentes de ARN:
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• ARN mensajero (ARNm), ARN codificante ya que posee la información que determina la secuencia de los aminoácidos para formar una proteína.
• ARN transferencia (ARNt) lleva los aminoácidos a los ribosomas con el fin de incorporarlos al proceso de síntesis proteica, codifica la información que posee el ARN mensajero a una secuencia de aa.
• ARN ribosómico (ARNr) forma parte de los ribosomas y actúa en la actividad enzimática, el mismo se encarga de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en el proceso de síntesis de proteínas.
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ARN
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El ADN selecciona, almacena y guarda el código genético. El ARN transmite el código genético almacenado por ADN, es decir, cumple función de mensajero.
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TRANSCRIPCION, TRADUCCION Y REPLICACION DEL ARN
• La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento de información.
• Se puede comparar con un plano o una receta, ya
que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las células, como las proteínas.
• Los segmentos de ADN que llevan esta información
genética son llamados genes.
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TRANSCRIPCIÓN • El ARNm se sintetiza en el núcleo de la célula en un
proceso llamado Transcripción del ADN. No siempre se expresan los mismos genes, depende de cada tipo y el estado funcional en el que se encuentra la célula.
• Una regulación muy fina se lleva a cabo para un complejo funcionamiento de las células las cuales responderán a los estímulos externos e internos.
• Primero se copia el ADN obteniéndose pre-ARNm. Se transcriben los exones (parte codificante de proteína) y los intrones (parte no codificante). El ARNm contiene la información genética guardada en el ADN para llevar a cabo la síntesis de proteínas (determina el orden en que se unirán los aminoácidos.
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• La copia de ADN se produce nucleótido a
nucleótido, colocando U como base complementaria a la A. Llevando ribosa en lugar de desoxiribosa.
• En el núcleo el pre-ARNm madura y una vez maduro sale al citosol.
• El ARN mensajero es monocatenario, al contrario del ADN que es bicatenario.
• El ARNm sufre diferentes fases durante su existencia que suele ser generalmente breve.
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ARNm
• En procariotas, una sóla molécula de ARNm contiene la información para la síntesis de muchas proteínas.
• En eucariotas, una sóla molécula de ARNm codifica para una sola proteína, pero su estructura está compuesta por intrones y exones.
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ARNribosomal
• Los ribosomas son aproximadamente 2/3 ARN y 1/3 proteína
• El ARNr sirve como esqueleto para las proteínas ribosomales.
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ARN transfer
• Son pequeñas cadenas polinucleotídicas de 73 a 94 residuos.
• Posee diversas bases metiladas. • Cada amino ácido posee al menos un
RNAt que lo lleva al ribosoma. • La secuencia 3’ terminal es siempre CCa-
aminoácido. • Las moléculas de aminoacil ARNt son
sustratos de síntesis proteica.
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TRANSCRIPCIÓN
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• El ARNm (como el ADN) es una macromolécula. Posee las siguientes propiedades:
• El ARNm es siempre de cadena sencilla. • El ARN contiene en sus nucleótidos el azúcar ribosa (de
ahí su nombre), en lugar de desoxirribosa. • El ARN contiene la base pirimidínica uracilo (U) en lugar
de timina. El uracilo forma puentes de hidrógeno con la adenina, igual que la timina.
• Nadie sabe con seguridad por qué el ARN contiene uracilo en vez de timina, o ribosa en lugar de desoxirribosa. La característica más destacable del ARN es su naturaleza de cadena sencilla pero, por lo demás, su estructura es muy similar a la del ADN.
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ADN → ARN
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Las moléculas ARNm, fabricadas a partir del ADN molde, contienen la información que será traducida a proteínas. La secuencia de bases del ARNm determina la secuencia de aminoácidos.
TRADUCCIÓN
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BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS
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REGULACIÓN • Alteraciones congénitas de la síntesis de
nucleótidos.
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¿DE DONDE ESTUDIAR?
• http://genmolecular.com/replicacion-y-transcripcion-del-adn/
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¿QUÉ ES UN ANTIBIÓTICO?
• Los antibióticos son medicamentos potentes que combaten las infecciones bacterianas.
• Actúan matando las bacterias o impidiendo que se reproduzcan.
• Después de tomar los antibióticos, las defensas naturales del cuerpo son suficientes.
• Los antibióticos fueron utilizados por primera vez en la década de 1940 constituyendo uno de los grandes avances de la medicina.
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¿CÓMO FUNCIONAN?
• Los antibióticos tienen una toxicidad selectiva, son tóxicos para los organismos invasores (bacterias), pero no para los organismos invadidos.
• La penicilina fue el primer antibiótico conocido descubierto por Alexander Fleming en 1928. Algunas bacterias no crecían en presencia de un hongo, el Penicillium Notatum.
• La sustancia que causaba este efecto era la PENICILINA que curaría muchas enfermedades bacterianas.
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TIPOS DE ANTIBIÓTICOS
SEGÚN SU ESPECTRO DE ACCIÓN • Antibióticos de bajo espectro: solo atacan a
bacterias de un tipo concreto. • Antibióticos de amplio espectro: atacan a
bacterias de varios tipos diferentes.
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SEGÚN SU MECANISMO DE ACCIÓN • Se dividen en: • inhibidores de la formación de la pared
bacteriana. • inhibidores de la síntesis proteica. • inhibidores de la duplicación del ADN. • inhibidores de la membrana
citoplasmática. • inhibidores de vías metabólicas.
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BACTERICIDAS
• Provocan la lisis y muerte de microorganismos. Ej: Penicilinas, Cefalosporinas, Polipeptídicos.
BACTERIOSTÁTICOS • Inhiben el desarrollo y multiplicación de los
microorganismos, pero no los destruyen. Para erradicar la infección requieren la actividad del sistema inmunológico (Actividad de macrófagos y polimorfonucleares) Ej: Sulfonamidas, Tetraciclinias, Cloramfenicol.
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MECANISMOS DE ACCIÓN
• Inhiben la síntesis de la pared celular: Penicilina, Cefalosporinas, Carbapenems, Monobactams, Cicloserina, Vancomicina, Teicoplanina, Bacitracina Antifúngicos (Clotrimazol, Fluconazol, Itraconazol).
• Afectan la membrana celular (interfieren
con la permeabilidad y ocasionan pérdida de material intracelular): Polimixina, Antifúngicos, Nistatina (Poliénico) y Anfotericina B.
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• Inhiben la síntesis proteica: • -Inhiben Subunidad Ribosomal 50 S:
Cloramfenicol, Macrólidos, Azúcares Complejos, Espiramicina, Virginiamicina.
• -Inhiben Subunidad Ribosomal 30 S: Aminoglucósidos, Espectinomicina, Tetraciclinas.
• Afectan el metabolismo de ácidos nucleícos: • -Inhiben RNA Polimerasa: Rifamicinas (rifampicina). • - Inhiben la Topoisomerasa: Quinolonas
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RESISTENCIA A ANTIBIÓTICOS
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CITOSTÁTICOS
• Los fármacos citostáticos son sustancias citotóxicas que se utilizan específicamente para causar un daño celular, no son selectivos por lo tanto afectan a todas las células del organismo, dando efectos tóxicos adversos.
• Son sustancias capaces de inhibir o impedir la evolución de la neoplasia, restringiendo la maduración y proliferación de células malignas, actúan sobre fases especificas del ciclo celular, siendo activas frente a células en proceso de división. Este mecanismo hace que, a su vez, sean por sí mismas carcinógenas, mutágenas y/o teratógenas.