ADN Y HORMONAS F
- 2. Conceptos básicos • Genoma: es el conjunto completo de la información genética de un organismo. El genoma humano está constituido por 46 cromosomas. • Gen: es un segmento de ADN que codifica una proteína funcional. • Cromosoma: una molécula de ADN que tiene gran cantidad de genes. • Enfermedades genéticas: se presentan cuando no se da la expresión genética adecuada, la cual puede ocurrir por algún tipo de mutación. • Los genes no funcionan de manera autónoma, su replicación y función están controladas por diversos grupos génicos.
- 3. • Un gen está compuesto por una secuencia lineal de nucleótidos de ADN, esta secuencia determina el orden de los aminoácidos de las proteínas. Sin embargo no proporciona directamente la información para el ordenamiento y la polimerización, esto lo hace a través de otras moléculas, los ARN.
- 4. Ácidos nucleicos • Los ácidos nucleicos son biomoléculas portadoras de información genética. • Son biopolímeros de elevado peso molecular formados por monómeros llamados nucleótidos. • Químicamente son macromoléculas formadas por polímeros lineales de nucleótidos, unidos por éster de fosfato. • Son las moléculas más grandes conocidas, constituidos por centenares de millares de nucleótidos en una sola estructura covalente.
- 5. Ácidos nucleicos De acuerdo a su composición química los ácidos nucleicos se clasifican en: • Ácidos desoxirribonucleicos (ADN): en el núcleo. • Ácidos ribonucleicos (ARN): en el citoplasma. Están formados por cadenas largas de nucleótidos enlazados por grupos fosfatos. Están constituidos por átomos de C, H, O, N, P, S.
- 6. Ácidos nucleicos • Constituyen el depósito de información de todas las secuencias de aminoácidos de todas las proteínas de las células. • Son encargados de la transmisión de la herencia genética. • El conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos permitió la explicación del código genético, la determinación del mecanismo y control de la síntesis de proteínas y el mecanismo de transmisión de la información genética de las células madre a las células hijas.
- 7. Ácidos nucleicos • La diferencia entre el ADN y ARN a nivel de su composición molecular se encuentra en la pentosa (azúcar), sus bases nitrogenadas y la cadena ADN: formado por desoxirribosa, adenina, guanina, citosina y timina, tiene cadena doble. ARN: formado por ribosa, adenina, guanina, citosina y uracilo, tiene cadena sencilla.
- 9. Ácidos nucleicos Las bases nitrogenadas son 5 y se clasifican en: • Purinas: guanina (G) y adenina (A). • Pirimidinas: citosina (C), timina (T) y uracilo (U) Los ácidos nucleicos tienen 2 funciones: • Transmitir el código genético. • Dirigir la síntesis de proteínas específicas.
- 11. Nucleósidos • Se da por la unión de una base nitrogenada a una pentosa. • La unión base-pentosa se efectúa a través de un enlace glicosídico, con una configuración B entre el carbono ribosa o desoxirribosa y un nitrógeno de la de la base. • Se nombran con el nombre de la base terminado en “osina” si es púrica y en “idina” si es pirimidínica. • Si la pentosa es desoxirribosa se añade en prefijo “desoxi”. • Ejemplos: adenosina, guanosina, histidina, uridina, timitidina, desoxiadenosina, etc.
- 13. Nucleótidos • Son ésteres fosfóricos de Nucleósidos. • Están formados por la unión de un grupo fosfato al carbono 5 de una pentosa y a la vez la pentosa está unida al carbono 1 de la base nitrogenada.
- 14. Nucleótidos Funciones de los nucleótidos: • Formar la estructura de los ácidos nucleicos. • El nucleósido adenosina tiene función de neurotransmisor. • El ATP es la molécula universal para la transferencia de energía. • El UDP y CDP sirven como transporte en el metabolismo de glúcidos, lípidos y otras moléculas. • El AMPc, GMPc y ATP cumplen funciones reguladoras. • El AMP forma parte de la estructura de coenzimas como FAD; NAD, NADP y CoA.
- 15. • Análogos de nucleótidos sintéticos se utilizan en quimioterapia: 5- fluracilo, 5-yuduracilo, 3-desoxiuridina entre otros que se incorporan al ADN antes de la división celular. • Análogo de la purina, alopurinol usado en el tratamiento de hiperuricemia (gota).
- 16. Derivados nucleótidos de interés • Fosfato de adenosina: actúan como intermediarios en las reacciones metabólicas que se libera o consume energía ya que los enlaces de fosfato acumulan energía. Son coenzimas, los más importantes: AMP: adenosin monofosfato. ADP: adenosin difosfato. ATP: adenosin trifosfato. AMPc (AMP cíclico): actúa como mediador de muchos procesos hormonales y controla la velocidad de muchas reacciones químicas intracelulares.
- 17. • Piridín nucleótidos: NAD: nicotinamín adenin o adenosina nucleótido. NADP: nicotinamin adenosin dinucléotido fosfato. • Flavín nucleótido: FMN: flavin monofosfato. FAD: flavin adenin dinucleotido. Actúan como coenzimas en reacción oxidación-reducción. Derivados nucleótidos de interés
- 18. Las coenzimas más representativas son: • Niacina adenina di nucleótido (NAD, en su forma reducida NADH) • Flavina adenina di nucleótido (FAD). • Coenzima A (CoA). • Uridina difosfato glucosa (UDPG)
- 19. Ácido desoxirribonucleico (ADN) • Material genético de todos los organismos celulares y casi todos los virus. • Es tipo más complejo de molécula que se conoce. • Lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. Se encuentra organizado en cromosomas situados en el núcleo de la célula. • Las replicación es el conjunto de reacciones mediante las cuales el ADN se copia a sí mismo, cada vez que una célula o virus se reproduce, transmitiendo la información que contiene.
- 20. • Poseen dos cadenas antiparalelas unas (5’-3’ y 3’-5’), unidas entre sí mediante las bases nitrogenadas por medio de puentes de hidrógeno. • Adenina-timina mediante 2 puentes de hidrógeno. • Citosina-guanina mediante 3 puentes de hidrógeno. La estructura secundaria permite explicar el proceso de replicación del ADN y el almacenamiento de la información genética. Ácido desoxirribonucleico (ADN)
- 21. Estructura del ADN Primaria: secuencia de nucleótidos de una de las cadenas. La información genética contenida en el orden exacto de los nucleótidos. • Adenina, citosina, guanina, timina. • Los nucleótidos se unen entre sí por grupos fosfato del segundo nucleótido, que sirven de unión entre el carbono 5 del primero y el 3 del siguiente.
- 22. • Secundaria: estructura de doble hélice. Es una cadena doble dextrógira o levógira según el tipo de ADN. • Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3’ de una se enfrenta el 5’ de la otra. • Las dos hebras se enrollan entorno a un eje imaginario que gira contra las manecillas del reloj. Las vueltas de las hélices se estabilizan mediante puentes de hidrógeno. • Esta estructura permite que las hebras que se formen por duplicación de ADN sean una copia complementaria de las existentes. Estructura del ADN
- 25. Terciaria: fibra de 20 A. retorcida sobre sí misma, esto se llama ADN superenrollado y se debe a la acción de la enzima topoisomerasa II, esto da estabilidad y reduce su longitud. • En procariontes son circulares, asociados a pequeña cantidad de proteínas. • En eucariotes es más complejo y compacto y necesita presencia de proteínas como las histonas y otras no histonas (las proteínas son protaminas en espermatozoides). • A la unión ADN y proteína se le conoce como cromatina. Estructura del ADN
- 26. • En la unión ADN- proteína se distinguen diferentes niveles de organización: Nucleosoma: la unión de histonas. Collar de perlas: fibra de cromatina de 100 A. Fibra cromatínica Bucles radiales. Cromosoma. Estructura del ADN
- 27. Cuaternaria: la cromatina en el núcleo tiene un grosor de 300 A. • El enrollamiento que sufre el conjunto de nucleosomas se denomina Solenoide. • Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota, cuando entra en división se compacta formando los cromosomas. Estructura del ADN
- 28. Propiedades del ADN • Estabilidad: En condiciones normales la molécula de ADN es muy estable. Pero para que se produzca la duplicación es necesaria la separación de las dos cadenas, y lo mismo para la transcripción (formación de ARN mensajero). • Desnaturalización: Si el ADN se somete a temperaturas superiores a los 100 ºC se rompen los puentes de hidrógeno que unen las bases, separándose las dos cadenas. Ocurre lo mismo con variaciones de pH. Los enlaces fosfato-pentosa-base no se rompen.
- 29. Propiedades del ADN • Renaturalización: Si se restablecen las condiciones iniciales, el ADN recupera su estructura. • Hibridación: Si se desnaturaliza una mezcla de ADN de distintas especies, en la renaturalización aparecerán formas híbridas. Esto se llama hibridación del ADN.
- 30. Ácido ribonucleico (ARN) Se forma por la polimerización de ribonucleótidos, los cuales se unen por enlaces fosfodiéster en sentido 5’-3’ como el ADN. Se forman por la unión de un grupo fosfato, una ribosa y una base nitrogenada unida al carbono 1 de la ribosa. Formada por citosina, guanina, adenina y uracilo. Se unen entre sí formando cadenas simples, excepto algunos virus que realizan cadenas dobles.
- 31. • Existen 3 tipos de ARN: 1. ARN mensajero. 2. ARN ribosomal. 3. ARN de transferencia. Transcripción es la formación de ARN a partir de ADN. Traducción es la formación de proteínas según la información del ARN mensajero. Ácido ribonucleico (ARN)
- 32. ARN mensajero (ARNm) • Consiste en una molécula lineal de nucleótidos (monocatenaria), cuya secuencia de bases es complementaria a una porción de la secuencia del ADN. • El ARNm dicta con exactitud la secuencia de aa en una cadena peptídica en particular. • Las instrucciones residen en tripletes de bases que llamamos codones.
- 33. ARN ribosomal (ARNr) • Este tipo de ARN una vez transcrito pasa al nucléolo, dónde se une a proteínas, de esta manera se forman las subunidades de ribosoma.
- 34. • Es el más abundante y se encuentra asociado a proteínas formando los ribosomas. Está formado por un filamento con estructura primaria, secundaria y terciaria. • Su función es formar los ribosomas donde se realizará la síntesis de proteínas. • Los ribosomas se diferencian por su velocidad de sedimentación, que se mide en Svedberg • (1S = 10-13 s) s = segundos. ARN ribosomal (ARNr)
- 35. • En células procariotas los ribosomas son 70S, formados por dos subunidades, 30S y 50S. • En células eucariotas son 80S. 40S ARNr 18S + proteínas 60S ARNr 5.8S / 28S/ 5S + proteínas • Los ARNr 18S, 5.8S y 28S se forman en el nucleolo a partir del ARN nucleolar y se transcribe mediante una ARN polimerasa I. • El ARNr 5s se forma en el nucleoplasma y lo transcribe una ARN polimerasa III. ARN ribosomal (ARNr)
- 36. ARN de transferencia (ARNt) • Es el más pequeño, tiene sólo 75 nucleótidos. • Se pliega en lo que se conoce como hoja de trébol. • Se encarga de transportar los aa libres del citoplasma al lugar de la síntesis de proteínas. • En su estructura presenta un triplete de bases complementario de un codón determinado, lo que le permite reconocerlo y dejar el aa en el sitio correcto. A esta tripleta se le llama anticodón.
- 39. Estructura del ARN • Primaria: similar al ADN excepto por la sustitución de la desoxirribosa por ribosa y la timina por uracilo. • Conformada por una sola cadena.
- 40. • Secundaria: el ARN simple puede plegarse y presentar regiones con bases apareadas, de este modo se forman estructuras secundarias del ARN con importancia funcional como el ARNt. Aunque existan zonas apareadas, los extremos 5’ y 3’ que marcan el inicio de la molécula permanecen libres. Estructura del ARN
- 42. • Terciaria: es un plegamiento complicado sobre la estructura secundaria, adquiriendo forma tridimensional. Estructura del ARN
- 45. Diferencias entre ADN y ARN ADN ARN PENTOSA DESOXIRRIBOSA RIBOSA BASES NITROGENADAS SIN URACILO SIN TIMINA LONGITUD DE CADENAS MÁS LARGAS MÁS CORTAS TIPO DE MOLÉCULA DOBLE CADENA CON BASES NITROGENADAS ENFRENTADAS A=T/C=G CADENA SIMPLE, AUNQUE PUEDE SUFRIR PLEGAMIENTOS EN ALGÚN TRAMO QUE ENFRENTAN A SUS BASES A=U/ C=G LOCALIZACIÓN NUCLEO, CROMOSOMAS, MITOCONDRIAS, CLOROPLASTOS NUCLEO, DISPERSO EN EL NUCLEOPLASMA O CONCENTRADO EN LOS NUCLEOLOS. EN EL CITOPLASMA, DISPERSO EN EL CITOSOL O EN LOS RIBOSOMAS. ESTABILIDAD MÁS ESTABLE POR EL ENROLLAMIENTO DE DOBLE HÉLICE MENOS ESTABLE.
- 46. Hormonas
- 47. Sistema endocrino • Constituido por glándulas y hormonas, responde a estímulos liberando sustancias para comunicar, controlar y coordinar el funcionamiento del organismo. • Entre sus funciones están mantener y controlar: • Los niveles de energía del cuerpo. • La reproducción. • El crecimiento y desarrollo. • La homeostasis (equilibrio y desarrollo de los sistemas del cuerpo). • Reacciones a las condiciones del ambiente (temperatura), al estrés y a las lesiones.
- 49. Hormonas • Sustancias químicas secretadas por glándulas o células especializadas, su función es influir sobre las actividades de otras células. • Son los productos químicos y constituyen importantes mensajeros químicos que son producidos por una célula para afectar el metabolismo de la otra. • Son sintetizadas, se mantienen en estado activo por un tiempo (su acción es temporal), y luego son destruidas por el cuerpo.
- 50. Mecanismo de acción hormonal Estímulo Glándula Hormona Acción Al producirse la acción, hace que el estímulo cese y deje de producirse la hormona
- 52. Sistema de control hormonal • Feed-Back positivo: es cuando una glándula segrega una hormona que estimula a otra glándula para que segregue otra hormona que estimule la primera glándula. • Feed-Back negativo: cuando una glándula segrega una hormona que estimula a otra glándula para que segregue una hormona que inhibe a la primera glándula.
- 53. Feedback o retroalimentación • La retroalimentación negativa evita la actividad excesiva de los sistemas hormonales. • La retroalimentación positiva da lugar a un incremento de las concentraciones hormonales. • Estas variaciones son cíclicas.
- 54. Características de las hormonas. • Se producen en pequeñas cantidades. • Se liberan en el espacio extracelular. • Viajan a través de la sangre. • Afectan tejidos que pueden encontrarse lejos del punto dónde se sintetizan. • Su efecto es directamente proporcional a su concentración.
- 55. Células blanco o diana • Son células receptoras o efectoras, poseen receptores específicos para las hormonas en su superficie o interior. • Cuando la hormona transportada por la sangre, llega a la célula diana y hace contacto con el receptor como una llave-cerradura, la célula es impulsada a realizar una acción específica según el tipo de hormona que se trate.
- 56. • Sin receptores en la célula blanco no hay acción hormonal.
- 57. Efectos de las hormonas • Estimulante: promueve la actividad de un tejido. • Inhibitorio: disminuye la actividad de un tejido. • Antagonista: cuando un par de hormonas tienen efectos opuestos entre sí, por ejemplo la insulina y el glucagón. • Sinergista: cuando un par de hormonas al trabajar juntas tienen un efecto más potente que si actuaran por separado. Ej T3-T4. • Trópica: altera el metabolismo de otro tejido endocrino, p ej: la gonadotropina que sirve como mensajero químico.
- 58. Comunicación celular • Según la distancia entre el emisor-receptor se dividen en: 1. Autocrino: los sitios blancos se encuentran en la misma célula, es decir, la secreción química afecta a la misma célula que la secretó. 2. Paracrino: se refiere a un tipo de comunicación celular por secreción química que afecta a una célula vecina a la célula emisora, como es el caso de muchas hormonas. 3. Endocrino: las moléculas señalizadoras (hormonas) son secretadas por células endocrinas especializadas y se transportan por el sistema vascular sanguíneo o linfático, actuando sobre células diana localizadas en lugares alejados del organismo.
- 59. Clasificación de las hormonas • Por su mecanismo de acción: 1. Hormonas que se unen a receptores intracelulares. 2. Hormonas que se unen a receptores en la superficie y usan segundos mensajeros: a) AMP’c (adenosín monofosfato cíclico) b) GMP’c (guanosin monofosfato cíclico) c) Calcio o fosfatidilinositoles. d) Cinasa o cascada de fosfatasas.
- 60. Hormonas con receptores intracelulares • Andrógenos. • Calcitriol. • Estrógenos. • Glucocorticoides. • Mineralocorticoides. • Progestágenos. • Ácido retinoico. • Hormonas tiroideas (T3 y T4).
- 61. Receptores superficiales con AMP’c , como segundo mensajero • Catecolaminas α2 adrenérgicas. • Catecolaminas β adrenérgicas. • Hormona adrenocorticotrópica (ACTH). • Hormona antidiurética (ADH). • Gonadotropina coriónica humana (GCH). • Hormona liberadora de corticotropina. • Hormona estimulante del folículo (FSH). • Glucagón • Lipotropina • Hormona luteinizante (LH) • Hormona estimulante de melanocitos (MSH) • Hormona paratiroidea (PTH) • Somatostatina • Hormona estimulante de la tiroides (TSH). • Calcitonina.
- 62. Receptores superficiales con GMP’c (Guanosin monofosfato cíclico), como segundo mensajero • Factor natriurético auricular (FNA)= efecto vasodilatador cardíaco • Óxido Nítrico (NO)= efecto vasodilatador periférico
- 63. Receptores de Superficie el segundo mensajero es Calcio o Fosfatidilinositoles (o ambos) • Hormona liberadora de gonadotropina. • Oxitocina. • Factor de crecimiento derivado de plaquetas. • Sustancia P (neurotransmisor que despolariza la neurona) • Hormona liberadora de tirotropina
- 64. Receptores de Superficie el segundo mensajero es una cascada de cinasa o fosfatasa • Somatomamotropina coriónica o lactógeno placentario humano (HPL) - facilita el aporte de energía al feto) • Factor de crecimiento epidérmico. • Factor de crecimiento de fibroblastos. • Hormona del crecimiento (HC) • Insulina • Factores de crecimiento I y II similares a la insulina. • Factor de crecimiento nervioso. • Factor de crecimiento derivado de plaquetas. • Prolactina. • Eritropoyetina.
- 65. Por su naturaleza química las hormonas se clasifica en: • Esteroideas. • Derivados de aminoácidos. • Derivados de los ácidos grasos. • Péptidos. • Proteínas.
- 66. Las hormonas pueden ser estimuladas o inhibidas por • Otras hormonas. • Concentración plasmática de iones o nutrientes. • Neuronas y actividad mental. • Cambios ambientales.