capÍtulo 2 flujo de la informaciÓn biolÓgica · c-c (enlace covalente): 350 kj/mol
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CAPÍTULO 2
FLUJO DE LA INFORMACIÓN
BIOLÓGICA FACULTAD DE AGRONOMÍA
CURSO DE BIOQUÍMICA
Contenido 2.1 Información biológica e interacciones no
covalentes.
2.2 Almacenamiento de la información biológica
en el ADN.
2.3 Transferencia de la información biológica al
ARN.
2.4 Síntesis de la proteína
2.5 Errores en el procesamiento del ADN
2.6 Transducción de señales a través de las
membranas celulares
2.7 Enfermedades de la comunicación celular
INTRODUCCIÓN
La transferencia de información biológica puede ser descrita con las leyes básicas de la química y la física
El ADN, ARN, proteínas y algunos carbohidratos son moléculas que llevan información para realizar procesos celulares.
La lectura de esa información depende de interacciones específicas no covalentes
INTRODUCCIÓN
La información genética se almacena en
el ADN.
Esa información pasa a la siguiente
generación por duplicación de ADN
La información almacenada en el ADN
puede ser transferida al ARN celular
INTRODUCCIÓN
Sistema de transducción de señales:
medio de comunicación a través de la
membrana, en el que una molécula
externa a la célula transmite instrucciones
a un componente celular interno
2.1 Información biológica e
interacciones no covalentes
El ADN, ARN, las proteínas y algunos
carbohidratos se consideran moléculas de
información biológica.
Estos biopolímeros constan de unidades
monoméricas unidas por enlaces covalentes.
La lectura de la información que llevan las
macromoléculas depende de la formación de
enlaces no covalentes débiles.
2.1 Información biológica e
interacciones no covalentes
Existen cuatro tipos de enlaces no
covalentes :
Fuerzas de Van der Waals
Enlaces iónicos
Puentes de hidrógeno
Interacciones hidrofóbicas
Reconocimiento molecular
Las moléculas tienen la capacidad de reconocer
e interaccionar (unirse) de manera específica
con otras moléculas; este fenómeno se describe
con el término de reconocimiento molecular.
Muchas de las interacciones para el
reconocimiento molecular suceden entre una
molécula pequeña (ligando L) y una
macromolécula (M) para dar como resultado un
complejo LM unido por interacciones no
covalentes.
Propiedades comunes de los
enlaces no covalentes
Las fuerzas de estas interacciones son
relativamente débiles y no covalentes.
Entre 1 a 30 kJ/mol
C-C (enlace covalente): 350 kJ/mol
Las interacciones no covalentes son
reversibles.
La unión entre moléculas es específica.
2.2 Almacenamiento de la
información biológica en el ADN
Genoma Toda la información genética
contenida en cada célula.
El ADN es el depositario molecular de
toda la información genética.
El mensaje que lleva la información se
procesa de dos maneras:
Duplicación exacta de ADN
Fabricación de ARN y luego de proteínas
La molécula de ADN
La cadena de ADN es un heteropolímero,
construida por cuatro subunidades de
nucleótidos.
Cada nucleótido consta de: una base
nitrogenada orgánica, un carbohidrato y
un fosfato.
La molécula de ADN está constituida por
dos hebras entretejidas en una estructura
helicoidal: doble hélice (Watson y Crick,
1952).
La molécula de ADN Las subunidades de nucleótido se unen
entre sí por enlaces covalentes
fosfodiéster entre grupos fosfato y
carbohidratos (exterior de la molécula).
Las bases orgánica en el interior.
Las bases adyacentes de la misma hebra
se apilan unas sobre otras, lo que permite
la formación de interacciones hidrofóbicas
y de van der Waals.
La molécula de ADN Las bases orgánicas de las hebras
opuestas también están cerca,
permitiendo que se formen pares de
bases complementarias mediante puentes
de hidrógeno específicos.
El arreglo óptimo de bases
complementarias es:
Adenina (A) --- Timina (T)
Guanina (G) --- Citocina (C)
Duplicación de ADN
ADN ADN
La duplicación de ADN es un proceso
autodirigido.
Replicación proceso de copiado de
ADN.
ADN polimerasa Enzima que dirige la
biosíntesis de ADN.
Al proceso de duplicación se le conoce
como replicación semicoservadora.
¿Por qué se eligió el ADN para la función
de almacenar toda la información
genética?
La molécula de ADN es particularmente
estable en condiciones tanto intra como
extracelulares.
Los enlaces covalentes que unen a cada
unidad de nucléotido son químicamente
estables y no son susceptibles de
experimentar ruptura hidrolítca en el
medio acuoso de la célula.
2.3 Transferencia de la información
biológica al ARN
Transcripción Transformación del
mensaje del ADN en ARN.
La transferencia de rasgos característicos
a la progenie podía explicarse mejor si el
genoma se dividía en segmentos
específicos de codificación o unidades
denominadas genes.
El proceso de transcripción
Es semejante al proceso de replicación de
ADN con excepción de:
Se utilizan ribonucleótidos como monómeros.
La base timina (T) se cambia por uracilo (U),
la cual también forma base conjugada con
adenina (A).
El producto híbrido ARN:ADN se desenreda
La enzima que une los nucléotidos en el
nuevo ARN es la ARN polimerasa.
Tres tipos de ARN La transcripción de ADN celular da origen
a tres tipos de ARN:
Ribosómico (ARNr)
De transferencia (ARNt)
Mensajero (ARNm)
Características comunes
Todos son productos de la transcripción del
ADN por las ARN polimerasas.
Son de una sola hebra
Todos tienen una función en la síntesis de
proteínas
2.4 Síntesis de proteínas Las proteínas son los productos finales de
la expresión del ADN en la célula.
La información que reside en el ADN se
emplea para construir ARNm, que a su
vez retransmite el mensaje para sintetizar
proteínas.
Las proteínas son secuencias de
aminoácidos, por lo que la información
que pase del ADN y ARN a las proteínas
está en lenguajes distintos traducción.
El código genético
La secuencia de bases de nucléotidos de
un gen está dispuesta en un orden que se
corresponde con el de los aminoácidos de
la proteína formada son colineales.
Conjunto de reglas de codificación
código genético.
El código genético
Conjunto de tres nucléotidos por
aminoácido el código es de tripletes
(codones).
Los tres nucléotidos en el ADN son
adyacentes tratados como un conjunto y
se utilizan sólo una vez en cada etapa de
traducción el código no es solapante.
Los conjuntos de tres nucléotidos se leen
secuencialmente
El código genético
Cada aminoácido puede tener más de un
código de tripletes (codones) el código
es redundante.
El código es casi universal.
El código también contiene señales de
interrupción e inicio.
Exones e intrones
En 1977 se descubrió que las regiones
codificantes se interrumpen en el ADN
eucariótico por regiones no codificantes, de
ahí se dice que los genes son discontinuos.
Las regiones codificantes se denominan
exones y las no codificantes, secuencias
intermedias o intrones.
Los intrones no se encuentran e procariotas,
son raros en eucariotas inferiores y muy
comunes en vertebrados.
2.5 Errores en el procesamiento
del ADN
La proporción promedio de error en la
replicación es de menos de un nucléotido
incorrecto insertado, por cada 10^9
nucleótidos incorporados.
Cambios en la secuencia de nucléotidos
mutaciones.
2.6 Transducción de señales a
través de las membranas celulares
Transducción de señal proceso por el
cual se transmite un mensaje químico
extracelular a través de la membrana
plasmática para producir un cambio en la
actividad metabólica dentro de la célula.
2.7 Enfermedades de la
comunicación celular
Muchas enfermedades son resultado de
genes que acarrean mensajes
equivocados (mutaciones) o de un mal
funcionamiento en la transmisión del
mensaje (transducción de señal celular).
Solución bloquear el flujo de
información errónea.
CAPÍTULO 2
FLUJO DE LA INFORMACIÓN
BIOLÓGICA FACULTAD DE AGRONOMÍA
CURSO DE BIOQUÍMICA