Replicación del ADN

La Replicación del ADN

 

La replicación del ADN es el proceso por el cual, cada hebra sde separa y actúa como molde o patrón para la síntesis de una nueva cadena que posee una secuencia de bases complementaria. La complementariedad entre las bases (G-C y A-T), al igual que en los demás procesos que transmiten información (transcripción y traducción), constituye la esencia de la replicación. La replicación del ADN se dice que se ajusta a un modo semiconservativo, pues en la doble hélice de cada célula hija se conserva una cadena original de la célula madre (el molde ); la otra cadena se sintetiza de nuevo. 

Enzimas implicadas en la replicación del ADN 
 

Una vez formada la burbuja de replicación (estructuras que se extienden a lo largo del cromosoma, en sentido contrario, y dan lugar a dos horquillas de replicación) ya pueden actuar las enzimas ADN polimerasas que leen cada unas de las cadenas y elaboran dos copias con secuencias complementarias. Las ADN polimerasas intervienen en la replicación del ADN para dar a cada célula hija una copia del ADN original en el proceso de la mitosis. Llevan a cabo la síntesis de la nueva cadena de ADN emparejando los desoxirribonucleótidos trifosfato con los desoxirribonucleótidos complementarios correspondientes del ADN molde. En E.coli existen tres enzimas ADN polimerasa: I y III, que se encargan de la replicación y de la correción de errores, y II, que solo lleva a cabo la reparación del ADN dañado por determinados agentes físicos. La ADN polimerasa  III es la que lleva a cabo la mayor parte del proceso:

1) Recorre las hebras molde y selecciona en cada momento el desoxirribonucleótido trifosfato, cuya base debe de ser complementaria a la base del molde.

2) Si el nucleótido trifosfato seleccionado es el complementario y cataliza su hidrólisis y se incorpora a la cadena de ADN mediante un enlace fosfodiéster.

Existen problemas relacionados con su actividad catalítica, que debe resolver la enzima ADN polimerasa III:

* El inicio de la síntesis ya que es incapaz de iniciar por sí sola la síntesis de una nueva cadena de ADN; solo puede elongarla. Para resolver este problema la ADN polimerasa III necesita la colaboración de una enzima ARN polimerasa que sintetiza ARN y actúa como indicador de la síntesis de ADN. Esta síntesis de ADN comienza con el cebador que proporciona extremos hidroxilo 3' libres sobre lo que adiccionar nuevos nucleótidos: se sintetiza mediante una enzima ARN polimerasa, llamada "primasa" que actúa como indicador de las réplicas y se elimina posteriormente del ADN formado.

* El sentido de lectura de la hebra molde. La ADN polimerasa III solo "sabe leer" las secuencias de las hebras molde en el sentido 3'-->5' , mientras que las nuevas cadenas se sintetizan y crecen en el sentido 5'-->3' . Por lo tanto, de las dos hebras molde del ADN, la que está orientada en el sentido 3'-->5' es copiada de manera continuada por esta enzima y la nueva réplica que crece en sentido 5'-->3' es la llamada hebra conductora o líder.

Sin embargo, la otra hebra molde como es antiparalela no puede "leerse" por la ADN polimerasa III. Este problema se soluciona abriendo porciones de la hebra molde suficientemente grandes que permitan a la enzima ir retrocediendo para poder leer en el sentido adecuado y así sintetizar pequeños fragmentos de ADN, llamados fragmentos de Okazaki. Estos fragmentos crecen en el sentido 5'-->3' y se uniran para formar otra réplica llamada hebra retardada.

El núcleo y la división celular

Apoptosis: el Suicidio Celular

Los seres humanos, dentro de nuestras “sofisticaciones cerebrales”, albergamos la posibilidad de quitarnos la vida ante una multitud de situaciones. Puede ser una depresión profunda, una enfermedad mental, una incapacidad absoluta, la pérdida del honor en algunas culturas…todos ellos han sido los detonantes de un gran número de defunciones.

Una vez más, podemos acercarnos a nuestra naturaleza más molecular, para ver que a nivel celular también se toman estas letales decisiones.

Y es que todas y cada una de las células de nuestro organismo, tienen la capacidad de suicidarse en diversos momentos y por distintas circunstancias. El nombre de este tipo de muerte celular se denomina Apoptosis, o muerte celular programada (definición que hay que coger con pinzas en ocasiones).

Podemos dejar la ética de lado, ya que no existe a estos pequeños niveles. El suicidio celular es un mecanismo conservado, eficiente y necesario.

Una célula reserva parte de su economía genética a genes que la pueden eliminar si fuere necesario. Buscando un mecanismo similar pero esta vez al revés, únicamente se me ocurre el de Wallace Carothers, descubridor del Nylon, quién siempre guardaba un espacio en su maletín para un vial de veneno, por si le urgía suicidarse (cosas de maniaco-depresivos), y que usó en 1937, desapareciendo del mapa con 41 años.

Uno de los eventos en los que este mecanismo toma partido, y quizás uno de los más importantes, ocurre durante el desarrollo embrionario. Numerosas estructuras y tejidos desaparecen en el moldeado del cuerpo. Por el mismo motivo que en una obra se eliminan los andamios una vez usados, las células que participan en la formación de múltiples estructuras tienen que ser retiradas, así que una vez realizada su función, entran en apoptosis y dejan la estructura completamente funcional. Es el ejemplo típico de las membranas interdigitales, que desaparecen en el desarrollo ya que las células de estas estructuras se “quitan de en medio”, para no entorpecer el movimiento de los dedos.

Este tipo de estudios en desarrollo, concretamente del gusano Caenorhabditis elegans son los que llevaron al descubrimiento de la apoptosis, y que implicó el reconocimiento público de Robert Horvitz, Sydney Brenner y John Sulston con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina del año 2002.

Otra causa común de muerte celular programada es la infección por distintos patógenos. Cuando una célula se ve infectada, “rompe el cristal de emergencia” y “pulsa el botón de auto-destrucción”. Entonces empieza el proceso secuencial que irá destruyendo su material de forma ordenada, consiguiéndose dos grandes objetivos; por un lado la célula evita que se multiplique el patógeno en su interior y a su vez, al romperse, lo deja visible para que actúe el sistema inmunológico. Como observaréis, es una estrategia muy eficiente de combatir pero a la par muy sacrificada. Sería el equivalente a un kamikaze, salvo que en defensa en vez de en ataque.

Es una forma de luchar por la supervivencia del tejido, del organismo y al fin y al cabo del ser vivo del que se forma parte. Un mal menor dentro de un pluricelular.

El verdadero ejemplo de suicidio se observa en organismos unicelulares, como son algunos protozoos y levaduras. Aquí no hay órgano que defender, no hay desarrollo de tejidos ni sería “inteligente” matarse por estar infectado…¿Qué sentido puede haber detrás de este mecanismo entonces?

Posiblemente, sea una forma “altruista” de colaborar entre unicelulares de la misma especie. Un altruismo sin límites que permite el éxito en infecciones por algunos patógenos, o disminuir el número de “bocas” que alimentar en situaciones de escasez de nutrientes.

Leishmania es un protozoo flagelado del que me veréis escribir a menudo, por deformación profesional. Estos parásitos infectan un tipo de células del sistema inmune (macrófagos), que a la vez están encargadas de eliminarlos. Simpática situación. Pues bien, resulta que si un macrófago fagocita un parásito vivo, se activa, y lo mata. Sin embargo, no tendría sentido matar algo muerto, por lo que si reconoce que está muerto simplemente lo traga y punto. En el contexto de la infección se ha visto que sorprendentemente dentro del grupo de parásitos muchos entran en apoptosis, y al ser fagocitados, permiten junto con su entrada la de otros congéneres. Y puesto que se les ha reconocido como “bicho muerto” no se mata a los compañeros en la entrada, compañeros que se dividen hasta matar a la célula por dentro.

De nuevo vemos (con microscopio) comportamientos impresionantes, a la vez que similares a los que acontecen cuando no observamos a través de ningún artilugio. Un ejemplo más de inteligencia molecular…

Un pequeño comentario
 

La apoptosis es una forma de muerte celular, que está regulada genéticamente. La muerte celular programada es parte integral del desarrollo de los tejidos tanto de plantas como de animales pluricelulares. En animales, la forma de muerte celular programada más corriente es la "apoptosis". Cuando una célula muere por apoptosis, empaqueta su contenido citoplasmático, lo que evita que se produzca la respuesta inflamatoria característica de la muerte accidental o necrosis. En lugar de hincharse y reventar -y, por lo tanto, derramar su contenido intracelular dañino enzimatico, hacia el espacio intercelular-, las células en proceso de apoptosis y sus núcleos se encogen, y con frecuencia se fragmentan conformando vesículas pequeñas que contienen el material citoplasmático. De esta manera, pueden ser eficientemente englobadas vía fagocitosis y, consecuentemente, sus componentes son reutilizados por macrófagos o por células del tejido adyacente. Cuando el medio no es propicio, se ejecuta un programa de suicidio celular denominado apoptosis. Este programa produce la muerte de la célula de manera controlada. La unidad biológica no es capaz de sostener la homeostasis. Las células más viejas cuentan con mitocondrias más dañadas, por lo que la capacidad de aportar ATP se ve mermada, si a eso le unimos las condiciones del medio, el resultado es evidente: Las más viejas son las que menos se alimentan en un medio precario. A su vez, la ralentización de los ciclos metabólicos descompensa otras funciones celulares, y lo que antes tenía una cancelación de cargas favorable para la vida, ahora ha de recurrir a otras formas de cancelar la carga, produciendo la expresión de genes que desemboca en la apoptosis.

Biotecnología

 Las células madre

Las células madre son células totipotenciales con la capacidad de auto-renovarse (dividirse indefinidamente) y de poder diferenciarse a muy diversos tejidos (nervioso, muscular, cardiaco, hepático…). Es decir, que son células que por un lado, a diferencia de las células de cualquier tejido adulto, no detienen su crecimiento cuando contactan unas con otras sino que crecen indefinidamente –células inmortalizadas-; por otro lado, tienen la capacidad de poderse diferenciar a tejidos de órganos muy variados como el hígado, el músculo, el corazón, el cerebro u otros.

¿De dónde salen las células madre?

Las fuentes para obtener éstas células se han divido en dos: por un lado, de los embriones humanos precoces. Existen embriones de parejas que han realizado una fecundación in vitro, han conseguido su descendencia, y tienen aún embriones congelados que no desean ni transferirse ni que sean donados a otras parejas, y que desean que sean donados para investigación. Estos embriones no han sido generados para derivarse a tejidos, sino que son embriones de parejas que ya tienen sus hijos después de una fecundación in vitro. Por otro lado, existe la posibilidad de derivar células madre partiendo de células de diferentes tejidos de un ser adulto, como por ejemplo, la grasa.

¿Son mejores las células madre adultas o las embrionarias?

La gran ventaja de las células madre adultas son su gran disponibilidad y la ausencia de conflictos morales a la hora de trabajar con ellas. Éstas pueden obtenerse de la médula ósea o incluso de la grasa subcutánea, que puede emplearse para favorecer la cicatrización tisular en determinadas enfermedades. En cambio, las células madre de origen embrionario tienen una mayor plasticidad, pero su disponibilidad es limitada y además, no todo el mundo está de acuerdo en emplear embriones donados para investigar para estos fines.

¿Para que pueden valer las células madre?

Aún hoy las células madre son un camino experimental, aunque se empiezan a dar los primeros pasos en ensayos clínicos con voluntarios humanos. De momento, suscitan una tremenda esperanza, especialmente en enfermedades crónicas o aquellas donde hay destrucción tisular. Algunas de las posibilidades que se están estudiando son: la diabetes: se está intentando derivar células madre a islotes de Langerhans, donde se encuentran las células productoras de la insulina. En vez de hacer transplantes de estas células –con los problemas de aceptación inherentes a cualquier transplante- se podría solventar el problema con estas células derivadas bien de células adultas o de un propio embrión; el parkinson: una opción muy interesante es el poder derivar tejido del sistema nervioso que pueda solventar una enfermedad como ésta; el infarto de miocardio: después de un infarto de miocardio muere parte del tejido cardiaco, y posteriormente queda una disfunción cardiaca en mayor o menor grado. El poder implantar tejido cardiaco “nuevo” podría mejorar esta disfunción cardiaca; enfermedades hepáticas como la hepatitis o el ácido graso: si el hígado está lesionado, el metabolismo entero puede verse afectado, pero el derivar células a tejido hepático podría suplantar el tejido enfermo y normalizar la función hepática; enfermedades con formación de fístulas y defectos en la cicatrización como la enfermedad de Crohn: desde las células de la grasa subcutanea se han obtenido células madre adultas que parecen favorecer el proceso de cicatrización de los procesos fistulosos; enfermedades musculares como distrofias o pérdidas por traumatismos: A partir de células adultas se puede obtener tejido muscular que podría suplantar la funcionalidad de músculos dañados por diversos motivos.

¿Se pueden emplear ya en tratamientos médicos?

En muchos países no sólo su empleo, sino incluso la investigación en este campo ha estado prohibida hasta hace muy poco, incluído el nuestro. Esto ha limitado el avance en la investigación y por tanto, retrasado su incorporación a los ensayos clínicos. Afortunadamente, y a un ritmo trepidante, la avances en la investigación en esta nueva medicina regenerativa se empiezan a plasmar en los primeros ensayos en voluntarios con enfermedades donde han fracasado los tratamientos más convencionales. Asistimos a una auténtica revolución en los tratamientos médicos. Si se le da el cauce legal oportuno y se destinan los fondos necesarios, veremos como en un plazo no muy largo algunas enfermedades hasta ahora incurables podrán tener solución y podremos mejorar la calidad de vida de algunos enfermos hasta ahora sin solución.

La Quiralidad

La Quiralidad

La quiralidad es una propiedad por la que ciertos compuesto orgánicos existen en 2 formas cuyas moléculas no son tridimensionales superponibles, sino imágenes especulares una de otra. Los compuestos con esta propiedad se llaman quirales y son un tipo de isómeros ópticos o esteroisómeros que se presentan cuando en la molécula existe, al menos, un átomo de C (carbono) asimétrico o centro quiral. Cuando hay un solo centro quiral, los compuestos se diferencian por girar hacia lados opuestos el plano de luz polarizada, y se denominan enantiómeros: levógiros si giran a la izquierda y destrógiros si giran a la derecha. Una mezcla racémica( que contiene en la misma proporción los dos isómeros) carece de actividad óptica por ser equimolecular en ambos isómeros. Los esteroisómeros, que no son imágenes especulares entre si se denominan diasteroisómeros. Para determinar la situación espacial de los átomos de un compuesto quiral se recurre a la configuración esteroisométrica.

50 años del desastre de la talidomida

Hace 50 años un fármaco nuevo, la talidomida, provocó el nacimiento de miles de bebes deformes en todo el mundo. En España también hay víctimas de aquel medicamento maldito, pero nunca han sido reconocidas. Después de décadas de espera, el gobierno podría estar a punto de dar una solución a aquella generación de discapacitados, hijos de la talidomida.

Lipoproteínas

 Lipoproteínas
 

Cómo actúa el colesterol 

 Artículo sobre las lipoproteínas

Aquí dejamos un breve comentario sobre el artículo que se encuentra en la página a la que dirige el enlace anterior. Este artículo nos habla de las diferentes lipoproteínas que existen, de su importancia biológica y de la enfermedad de la arteriosclerosis.

Las lipoproteínas son complejos macromoleculares compuestos por proteínas y lípidos que transportan masivamente las grasas por todo el organismo. Son esféricas, hidrosolubles, formados por un núcleo de lípidos apolares (colesterol esterificado y triglicéridos) cubiertos con una capa externa polar de 2 nm formada por apoproteínas, fosfolípidos y colesterol libre. Muchas enzimas, antígenos y toxinas son lipoproteínas.

Tienen, entre otras funciones, la estabilización de las moléculas de lípidos, como triglicéridos, fosfolípidos, colesterol, en un entorno acuoso como es la sangre. Actúan como una especie de detergente y también sirven como indicadores del tipo de lipoproteína de que se trata. Los receptores de lipoproteínas de la célula pueden así identificar a los diferentes tipos de lipoproteínas y dirigir y controlar su metabolismo.

Las lipoproteínas se clasifican en diferentes grupos según su densidad, a mayor densidad menor contenido en lípidos:

• Quilomicrones
• Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL, siglas en inglés) (ausencia: abetalipoproteinemia)
• Lipoproteínas de densidad intermedia (IDL)
• Lipoproteínas de baja densidad (LDL) (4 subclases)
• Lipoproteínas de alta densidad (HDL) (4 subclases)

Cada tipo de lipoproteína tiene una composición y una proporción características de apolopoproteínas.

Glúcidos

El Almidón

El almidón es un glúcido complejo o polisacárido digerible cuya función principal es la de reserva energética. Esta formado por cadenas de glucosa con estructura lineal (amilosa) o ramificada (amilopectina). Estos dos son polisacáridos que el organismo puede digerir mediante las enzima amilasa (para la amilosa) y glucosidasa (para la amilopectina), presentes en la saliva y en el jugo pancreático.

En cocina se utiliza por tener la capacidad de atrapar agua y así formar geles o espesar líquidos.

El almidón se obtiene del maíz, trigo, arroz, patata, tapioca. Recibe este nombre (almidón) cuando proviene de un cereal, mientras que cuando lo hace de una fécula de patata se le llama fécula, y sus propiedades dependen de su procedencia. La amilosa hace predominar la estructura gelificada, ya que forma tramas tridimensionales. La amilopectina, en cambio, produce, en los líquidos, una mayor viscosidad. Por tanto, dicha viscosidad dependerá de la proporción de amilopectina. El porcentaje de amilosa y amilopectina varía de un amlidon a otro.

Los  almidones cuyos componentes no ven modificada su estructura durante su extracción son llamados "nativos". Sólo en condiciones extremas los almidones nativos sufren modificación de su estructura. Cuando un almidón se hidrata al cocerlo, y se deja reposar, establece uniones con otras amilosas vecinas, que se acercan sin impedimentos, por lo que una parte del agua es expulsada. Esto no ocurre con la amilopectina, ya que sus ramificaciones impiden el acercamiento.

 Para satisfacer las necesidades de la industria alimenticia, se han desarrollado almidones que espesan, gelifican y estabilizan. Éstos se consideran aditivos. Ejemplos de ello son el almidón oxidado, almidón acetilado, ect.. La legislación alimentaria no limita el uso del almidón, que se utiliza para conseguir el efecto deseado. Se aplica mediante dispersión en frío e hidratación en caliente. A partir del almidón se pueden obtener distintos productos de interés alimenticio. Mediante una serie de técnicas y un proceso de hidrólisis y  refino se rompen las estructuras de la amilosa y la amilopectina. Así se obtienen la glucosa, la maltodextrina, los jarabes de glucosa, los polioles y el caramelo.

Fragmento de molécula de almidón

Almidón de maíz

Bienvenidos al Proyecto

Bienvenidos a nuestro Proyecto. Este blog tratará sobre comentarios de textos científicos y vídeos relacionados con los temas de dichos textos. Los creadores somos: Antonio, Juan y Ana ( dos chicos y una chica de segundo de bachillerato del instituto Pedro Jimenez Montoya ).

Esperamos que os guste.