viernes, 29 de octubre de 2010

Modelos de comunicación celular

La comunicación celular es el método que usan los microorganismos para intercambiar información fisicoquímica, ya sea con otras células o con el medio que las rodea. La función principal de éste método es la de adaptarse a los cambios que se presentan en el ambiente para sobrevivir a dichos cambios, todo esto se da gracias al fenómeno de la homeostasis.

Tipos de comunicación celular.
Hay dos tipos de comunicación y estos dependen de si el organismo es unicelular o pluricelular

-Comunicación de organismos unicelulares: estos tipos de organismos reciben diferentes estímulos fisicoquímicos como la luz, temperatura, acidez y salinidad; concentración de otras sustancias, las cuales responden con un proceso que se llama taxia uqe consiste simplemente con el movimiento del organismo. Estos organismos captan las señales de su ambiente y las procesan a traves de una vía de transducción de señales, esto controla el movimiento de pseudópodos, flagelos y cilios. estos organismos tambien producen sustancias parecidas a las hormonas que son percibidas por su misma especie a traves de receptores celulares de membrana. este método de intercambio de información les sirve para el intercambio genético, principalmente.

-Comunicación de organismos pluricelulares: estas poseen en la mebrana un tipo de proteínas llamadas receptores celulares, encargadas de recibir señales del ambiente exetrno. Estas señales por lo general son ligandos que se unen a los receptores celulares. existen tres tipos de comunicación y dependen del ligando
1. Contacto celular con liando soluble 8hormona o factor de crecimiento)
2. Contacto celular con ligando fijo a otra célula
3. Contacto celular con ligando fijo en la matrix extracelular

Sistemas de comunicación celular
La existencia de organismos multicelulares, en los que cda una de sus células debe cumplir con una función específica de acuerdo a los requerimientos del organismo, exige que las células posean un sistema de producción, transmición, recepción y respuesta a una multitud de señales que las comunique e interrelacionen entre sí. estas señales que permiten que unas células influyan en el funcionameinto de otras son principalmente químicas.

-Endocrina: una glándula libera hormonas que pueden actuar sobre células u órganos que se situan en cualquier parte del cuerpo. las glándulas liberan hormonas al torrente sanguíneo, las células o tejidos blanco poseen receptores que reconocen exclusivamente los diferentes tipos de hormonas. Así un receptor reconoce exclusivamente una hormona. una célula puede tener diferentes tipos de receptores y así reconocer diferentes tipos de hormonas.

Comunicación endocrina
-Paracrina: una célula o un grupo de ellas libera una hormona que actua sobre una célula adyacente que posea el receptor adecuado. de esta manera la célula inductora e inducida se encuentran proximas.
Comunicación paracrina
 -Autocrina: una célula libera una señal que actua sobre ella misma.

Comunicación autocrina
-Nerviosa: es un tipo especial de comunicación electroquímica, que se realiza entre células nerviosas. Existen dos clases de comunicación nerviosa que son:
1. Neurosecreción: una neurona libera una hormona al torrente sanguíneo para que alcanze la célula blanco.
2. Neuromuscular: donde las neuronas motoras transmiten la señal de contracción a las células musculares.

Comunición nerviosa
-Por contacto directo: la hormona o molécula inductora es retenida en la membrana plasmática de la célula inductora, por esta razón la hormona no se secreta. las células inductoras deben ponerse en contacto para que la sustancia inductora tome contacto con el receptor que se localiza en la membrana de la otra célula.

-yuxtacrina (a traves de uniones comunicantes, nexus o gap): la células conectadas a traves de este tipo de uniones firmes, tiene la capacidad de responder de manera coordinada a un inductor que se une a una de la células que esta comunicadas. Por de estas uniones es que pasan las pequeñas moléculas como los segundos mensajeros.

Propuesta de enseñanza.
Mi propuesta para la enseñanza consiste en métodos más convencionales. Y a esto me refiero a romper los esquemas de enseñanza por medio de un profesor (teniendo en cuenta lo necesarios que son) y una manera de hacerlo es utilizando videos que sean llamativos y entretenidos. De esta manera pienso yo que se podría llamar la atención  y se entendería mejor. A continuación muestro algunas formas de hacerlo.
















Referencias bibliográficas.
- MARQUEZ S, VALENZUELA PÉREZ L, IFRÁN S, PINTO M, GÁLVES G.Comunicación celular y transmición de señales [en línea].
http://www.genomasur.com/lecturas/Guia07.htm.
- KARP G (1998). Biología celular y molecular. Ed Mckraw Hill, Mexico
- WIKIPEDIA ENCICLOPEDIA LIBRE.Comunicación celular [en línea].
http://es.wikipedia.org/wiki/Comunicaci%C3%B3n_celular.
- Imagenes tomadas de Google images
- Videos tomados de:
YOUTUBE. Como es la celula por dentro. Harvard university
http://www.youtube.com/watch?v=pX7VLhFx3-I&feature=related
YOUTUBE. Las células: como funcionan.
http://www.youtube.com/watch?v=IKcK29LwY8g&feature=related
YOUTUBE. Procesos de comunicación celular.
http://www.youtube.com/watch?v=G_g73S9ZPzc

martes, 26 de octubre de 2010

Mecanismos de transporte a traves de la membrana

Éste proceso es de gran importancia para la célula ya que le permite deshacerse de las sustancias que no necesita (éstas producto del metabolismo), y así poder obtener los nutrientes que están presentes en el líquido extracelular. La membrana permite el paso de estas sustancias de forma selectiva. Los mecanismos que ésta última utiliza son los siguientes.

-Transporte pasivo o de difusión
Es un proceso de difusión a través de la membrana. Éste proceso se da siempre a favor del gradiente. Éste transporte puede darse por:
1. Difusión simple: es el paso de pequeñas sustancias a favor del gradiente, se da por medio de:
1.1 La bicapa lipídica: permite el paso de hormonas esteroideas, anestésicos y farmacos liposolubles. Además de sustancias polares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico, y algunas moléculas polares de tamaño pequeño como el agua, el CO2, el etanol y el glicerol.
1.2 A través de canales: se da por proteínas de canal. Un ejemplo de éste transporte es el canal iónico.
1.3 Difusión facilitada: permite el transporte de pequeñas moléculas polares como los aminoácidos, monosacáridos etc., ya que no pueden atravesar la membrana lipídica requieren de proteínas llamadas proteínas transmembrana.
Mecanismos de transporte
2. Ósmosis: es una forma de transporte pasivo especial, ya que sólo las moléculas de agua son trasportadas a traves de la membrana. Se da a favor del gradiente. La función de éste proceso es tener a la célula hidratada y no requiere gasto de energia.

Osmosis
-Transporte activo
Es el mecanismo que permite a la célula transportar sustancias disueltas a traves de su membrana desde regiones de menor concentración a otras con mayor concentración. En comparación con el transporte pasivo éste mecanismo requiere gasto de energia. La célula utiliza transporte en tres situaciones: cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración, cuando las partículas necesitan ayuda para entrar en la membrana porque son selectivamente impermeables y cuando las partículas se incorporan o salen de la célula.
El transporte activo se realiza de forma ascendente, es decir en contra de un gradiente de concentración (gradiente químico) o en contra de un gradiente electrico de presión (gradiente electroquímico). en el transporte activo se observan dos tipos de transportes:
1. Primario, bomba de sodio y potasio: permite transportar iones de potasio desde el espacio extracelular hasta el interior de la célula, dando una carga interior negativa. A su vez bombea iones de sodio desde el interior hacia el exterior de la célula.
Bomba de sodio potasio
2. Secundario o cotransporte: es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana como los aminoácidos y la glucosa. La energia requerida para el transporte de estas sustancias deriva del gradiente de concentración de iones de sodio en la membrana (bomba de glucosa/sodio ATPasa).

Bomba glucosa/sodio
2.1 Bomba de calcio: es una proteína de la membrana de todas las células eucariotas. Su función consiste en transportar calcio iónico hacia el exterior de la célula, gracias a la energia proporcionada por la hidrolisis de ATP, con la intención de mantener baja la concentración de calcio en el citoplasma. Las variaciones de la concentración intracelular de calcio (segundo mensajero) se producen  como respuesta a diversos estímulos y estáninvolucrados en procesos como la contracción muscular, la expresión genética, la diferenciación celular, la secreción y varias funciones de neuronas. El calcio es el elemento más abundante del organismo, además de cumplir múltiples funciones.

Funciones del calcio
-Transporte en masa
Algúnas sustancias mas grandes como polisacáridos, proteínas y otras células cruzan las membranas plasmáticas mediante varios tipos de transporte: 
1. Endocitosis: es el proceso por el cual una sustania es transportada al interior de la membrana. Existen tres tipos de endocitosis:
Endocitosis
1.1 Exocitosis: durante este proceso, la célula crea una proyección de la membrana y el citosol llamadas pseudopodos que rodean la partícula a digerir. Una vez la partícula está rodeada los speudopodos se fusionan formando una vesícula conocida como vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido es luego digerido por enzimas liberadas por el lisosoma.

Fagocitosis
1.2 Pinocitosis:por este proceso, la sustancia a transportar es una pequeña gota o una vesícula liquido extracelular. En este caso no se formar speudopodos, en vez de eso la membrana se repliega formando una vesícula pinocítica. Una vez la sustancia ha sido procesada la membrana de la vesícula vuelve a unirse a la membrana externa.
1.3 Endocitosis mediada por receptor: es un proceso similar a la pinocitosis, sólo que en este caso la división de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula llamada ligando se une al receptor de la membrana. Una vez  formada la vesícula endocítica se une con otras similares para formar una estructura de mayor talla llamada endosoma. Dentro de éste se produce la división del ligando y el receptor. El receptor vuelve a la membrana mientras que el ligando se envía al lisosoma para su procesamiento.

Endocitosis mediada por receptor
2. Exocitosis: es el mecanismo mediante el cual las vesículas localizadas en el citoplasma se fusionan con la membrana liberando su producto. Es la función de excresión celular. Por este metodo las células liberan hormonas, enzimas y neurotransmisores imprescindibles para la transmisión nerviosa.

Exocitosis
                                                                                       
Bibliografías recomendadas
- KARP Gerald. Biología celular y molecular. 4 ed. Mexico D.F. McGraw Hill, 2006. Pag 159
- TORRES CAROLA A, GONZALES A, UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE (Chaco Arg.). Mecanismos de transporte a través de la membrana explicado por medio de animaciones [en línea].
www.aeap.es/ficheros/a774c07d0871e82d8530f7432e8bf0ae.pdf. 2004
- WIKIPEDIA ENCICLOPEDIA LIBRE. Transporte celular [en línea]
http://es.wikipedia.org/wiki/Transporte_celular. modificado el 19 de 0ctubre de 2010

Otras referencias bibliográficas
- Mecanismos de transporte
http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/membranas/transpor.htm
- Mecanismos de transporte a través de la membrana plasmática
http://edu.jccm.es/ies/alonsoquijano/PaginaVieja/websdelosdepartamentos/webdebiologiaygeologia/biologia/transporte_membrana.htm
Imagenes tomadas de:
- Mecanismos de transporte a través de la membrana plasmática
http://edu.jccm.es/ies/alonsoquijano/PaginaVieja/websdelosdepartamentos/webdebiologiaygeologia/biologia/transporte_membrana.htm
- Google images (mecanismos de transporte)













domingo, 17 de octubre de 2010

Membranas biológicas: estructura y función

Las mebranas biológicas son superficies delgadas y flexibles , que separan a las células y a compartimentos dela célula de su medio. Todas las membranas poseen una composición común, pero pueden tener propiedades diferentes. Las membranas son abundantes en fosfolípidos, los cuales forman una doble bicapa en medio acuoso. Además contienen proteínas, que junto con los lípidos pueden difundirse dentro de la membrana, y así obteniendo propiedades de mosaico fluído. Las membranas son asimétricas, tanto la carexterna como la interna poseen proteínas y propiedades diferentes

Fotografía de la membrana célurar
Importancia biológica
- separan un medio del exterior
- regulan el tráfico célular
- divide el espacio interno
- organiza secuencias de reacciones
- participa en la conservación de energía biológico
- importante en la comunicación intracelular

Estructura
La membrana se concibe como una estructura dinámica. El modelo que es aceptado hoy en dia se conoce como "mosaico fluido", que consiste en una bicapa lipídica complementada con una gran variedad de proteínas . La bicapa se mantiene unida por enlaces no covalentes.
Esta estructura general se presenta también en todo el sistema endomembranas ( membranas de los orgánulos del interior de la célula), como retículo endoplasmático, aparato de Golgi, envoltura nuclear, mitocondria y los plastos.
-Bícapa lipídica: las bicapas lipídicas son estructuras laminares con una serie de caracteristicas que las hacen idóneas para actuar como membranas biológicas:
1. Son estructuras no covalentes que se autoensamblan espontaneamente y pueden crecer sin limitación, para extenciones de tamaño celular.
2. Las bícapas tienden a cerrarse sobre sí mismas, formando compartimentos compartimentos cerrados y eliminando la posibilidad de interacción de las colas lipídicas con el agua. Por esta razón los compartimentos formados por bícapas se cierran y autorreparan con rapidez despues de haber sido rotos.
3. Son estructuras estables pero a la vez fluidas
4. Las bícapas lipídicas funcionan como unas eficaces barreras de permeabilidad para los solutos polares, así, son capaces de mantener diferencias de concentración de estas sustancias entre distintos compartimentos.
- Proteínas:las proteínas se pueden clasificar como se dispongan en la bícapa lipídica:
1. Proteínas integrales
2. Proteínas periféricas
En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidadde la membrana; las diferentes proteínas realizan funciones específicas: estructurales, receptores de membrana, transportadoras a travez de membrana (proteínas transportadoras y proteínas de canal).
- Glúcidos:se hallan asociados mediante enlaces covalentes a los lípidos o a las proteínas y generalmente forman parte de la matriz extracelular o glucocalix.

Estructura de la membrana
Funciones
La principal función de la membrana es la de mantener el entorno intracelular diferenciado del entorno. Esto gracias a la naturaleza aislante de la bicapa lipídica en medio acuoso y a las funciones de transporte que desempeñan las proteínas. Algunos esteroides como el colesterol, realizan un importante papel en la regulación de las propiedades fisico-químicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez.

- Gradiente electroquímico: es la fuerza de flujo para cada soluto si combinamos los efectos de gradiente de concentración y gradiente electrico.
Esquema de la permeabilidad de la membrana
- Permeabilidad: es la facilidad de las moléculas para atravesarla. Esto depende de la carga electrica y la masa molar. Moléculas con masa pequeña y con carga neutra pasan más facílmente la membrana que aquellas que tienen carga y estructura grande. La membrana es selectiva, es decir, permite la entrada de unas moléculas y se las prohibe a otras. Esta selectividad depende de los siguientes factores:
1. Solubilidad en los lípidos: las sustancias que se disuelven en los lípidos penetran con facilidad la membrana.
2. Tamaño: la mayor parte de las moléculas con gran tamaño no atraviezan la membrana. Sólo lo puede hacer un pequeño número de moléculas sin carga y poco tamaño.
3. Carga: las moléculas con carga y los iones no pueden pasar. Sin embargo algúnas sustancias con carga pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.
Tambien influyen las proteínas de tipo:
Canales: son proteínas que forman canales llenos de agua por donde pasan las moléculas polares que no lo pueden hacer de forma normal.
Transportadoras: son proteínas que se unen a la sustancia en un lado de la membrana y la liberan en el otro lado.                                      
Unión con otras moléculas
                                                  
                                                  
Evaluación de sitios web.
Url #1: http://es.wikipedia.org/wiki/membrana_plasmática
Url #2: http://historico.revistanefrologia.com/mostrarfile.asp?ID=2381 
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Referncias bibliográficas:
-Componentes y propiedades de las membranas biológicas. (en línea)
http://www.maph49.galeon.com/memb1/components.html
-MORALES TORRES Camilo. Membranas biológicas.(en línea)
http://200.26.134.109:8080/endeporte/hermesoft/portal/home_1/rec/arc_1611.pdf
-ARRAZOLA A. Biología de la membrana celular. Nefrología. Vol XIV. Num 4. 1994. (en línea).
http://histórico.revistanefrología.com/mostrarfile.asp?ID=2381
-Membrana biológica.
http://es.wikipedia.org/wiki/membrana_ plasmática

domingo, 10 de octubre de 2010

Mitocondria: estructura y función

Es una de las organelas más conspicuas del citoplasma y se encuentra en casi todas las células eucariótas. Su tamaño varía entre 0.5-10 micrómetros de diametro. las mitoccondrias se describen en ocasiones como "generadores de energía" de las células, debido a que producen la mayor parte del ATP necesario.
Las mitocondrias poseen  ciertas caracteristicas que las hacen únicas. El número de mitocondrias varía según el tipo de organismo o tejido, es decir, algúnas células carecen de mitocondrias, otras poseen una y hay unas que pueden contener miles y millares de estas organelas. Acontinuación se mencionará la estructura y funciona de ésta organela.

Mitocondria

Estructura

Membranas
La mitocondria están rodeadas por dos membranas diferentes en lo que corresponde a función y actividad enzimática. Éstas separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.

-Membrana externa: bicapa lipídica exterior la cual es permeable a iones, metabolitos y otras macromoléculas. Esto último se debe a que contiene unas proteínas llamadas porinas, las cuales forman poros. Esta membrana realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte.

-Membrana interna: ésta membrana contiene más proteínas, carece de poros y es más selectiva en comparación con la membrana externa. Contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana; éstos están implicados en la traslocación de moléculas.
La composición de la membrana mitocondrial interna hay una gran cantidad de proteínas (cerca de un 80%), y son además exclusivas en este organélo:

1.Cadena trasportadora de electrones, compuesta por cuatro complejos enzimáticos fijos y dos transportadores de electrnos móviles.
2.Un complejo, el canal de protones ATP-sintasa que cataliza la sintetisis ATP (fosforilación oxidativa).
3. Proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moléculas (ácidos grasos, ácido pirúvicos, ADP, ATP, O2 y agua). 

Espacio intermembranoso 
Es un liquido similar al hialoplasma, este se localiza entre las dos membranas. posee una alta concentracion de protones debido al bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En este espacio se encuentran diversas enzimas que intervienen en la trasferencia del enlace de alta energia del ATP.

Matriz mitocondrial
Contiene menos moléculas que el citosol, aunque tiene iones, metabolitos, ADN circular bicatenario, ribosomas tipo 70S y contiene ARNm. Se podría decir que tiene todos los organelos que tendría una célula procariota. En ésta parte de la mitocondria hay diversas rutas metabólicas esenciales para la vida, cómo el cíclo de Krebs y la beta-oxidación de ácidos grasos, además de la oxidación de aminoácidos y algúnas reacciones de síntesis de urea y grupos hem.

Estructura de la mitocondria
Función.

La principal función de la mitocondria en la oxidación de metabolítos (cíclo de Krebs, beta-oxidación y oxidación de ácidos grasos). A partir de esto último la mitocondria puede ser el principal productor de energia mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones. también sirve como almacén de sustancias como iones, agua y otros compuestos. Además ésta organela aporta en la transcripción de información genética a partir del ARN mitocondrial (ARNm)

Algunas funciones de la mitocondria

Artículos de interés

 -Lipodistrofia (cambios en la froma del cuerpo). Centro de ciencias de salud, Universidad de Nuevo México. Actualizado el 15 de sptiembre de 2010.
 http://www.aidsinfonet.org/fact_sheets/view/553?lang=spa.
 -Coenzima Q-10. Natural Medicines Comprehensive Database Consumer Version. documento revisado el 26 de septiembre de 2010.
 http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/druginfo/natural/938.html
 -Los hechos acerca de la Ataxia de Friedreich. Asociación de la Distrofia Muscular. Enero de 2010.
 http://www.mda.org/espanol/esp-fa-fried-qa.html
 -Enfermedad de Huntington: Esperanza a travéz de la investigación. National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS). revisado en Marzo 4 de 2009.
 http://espanol.ninds.nih.gov/trastornos/Enfermedad_de_Huntington.htm.

Opinión

Los articulos seleccionados abordan un tema de gran importancia, cómo son algunas enfermedades mitocondriales. Dichos temas son una parte de gran relevancia, ya que tocan una problematica general de la sociedad a nivel mundial como lo es la salud. Éstas enfermedades han ido ganado un lugar en las enfermedades a combatir debido a los perjuicios que causan en la población que las padece. por ésto veo gran interés en brindar información acerca de estas patologías.

Referencias bibliográficas.

-Mitocondria. http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/mitocondria.html.
-La mitocondria http://apuntes.infonotas.com/pages/biologia/la-celula/la-mitocondria.php.
-Mitocondria http://es.wikipedia.org/wiki/Mitocondria
-Imagenes tomadas de Google images

domingo, 3 de octubre de 2010

Enzimas

Las enzimas son catalizadores organicos cuya función principal es acelerar los multiples procesos metabólicos en los organismos vivos. Éstas actúan en dichos procesos de manera que elevan significativamente, acelerando la velocidad de reacción del proceso.
De todas las clases de máquinarias moleculares, las enzimas son las más importantes. Sin sus capacidades catalíticas, la mayora parte de las miles de reacciones bioquímicas que sustentan los procesos vitales ocurrirían en velocidades muy bajas. Las enzimas son catalizadores con varias propiedades notables. En primer lugar, las velocidades de las reacciones catalizadas por enzimas a menudo son extraordinariamente elevadas. En segundo lugar, en marcado contraste con los catalizadores inorgánicos, las enzimas son muy específicas para las reacciones que catalizan, y rara vez forman productos secundarios. Por último, debido a sus estructuras relativamente grandes y complejas, las enzimas pueden regularse. Esto es muy importante en los seres vivos, que deben conservar energia y materias primas.
En pocas palabras un catalizador es una sustancia que aumneta la velocidad de una reacción química y que no se altera de forma permanente en el proceso de reacción. Los catalizadores realizan esta hazaña debido a que disminuyen la energia de activación que se requiere para una reacción química. Esto lo hacen, porque en su estructura se localiza un espacio conocido como sitio activo, por medio del cual se une a la molécula de sustrato.

Estructura  de la triosafosfato isomerasa
 Clasificación

las seis categorías principales de enzimas son las siguientes:

  • oxidorreductasas: son las enzimas que catalizan reacciones redox, en las cuales hay tranferencia de electrones y se cambia el estado de oxidación de uno  o más átomos en una molécula. Estas reacciones son conocidas como reacciones de oxido-reducción. Son ejemplos notables de este tipo de reacciones las que son llevadas a cabo por las deshidrogenasas y las reductasas.

  • transferasas: transfieren grupos moleculares de una molécula donadora a una molécula aceptora. En tales grupos entán el amino, el carboxilo, el carbonilo, el metilo, el fosforilo y el acilo. Algúnos ejemplos son las transcarboxilasas, transmetilasas, transaminasas.

  • hidrolasas: catalizan reacciones en las que se produce la roptura de enlaces como C-O, C-N y O-P, por la adición de agua. Ejemplos de este tipo de catalizadores son las esterasas, las fosfatasas y las peptidasas.

  • liasas: catalizan reacciones en las que se eliminan grupos como H2O, CO2 y NH3 para formar un doble enlace o se añaden a un doble enlace. Son ejemplos de liasas las dexcarboxilasas, las hidratasas, las deshidratasas, las desaminasas y las sintetasas.

  • isomerasas: se trata de un grupo heterogéneo de enzimas. Las isomerasa catalizan varios tipos de reacciones intramoleculares. Las epimerasas catalizan la inversión de átomos de carbono asimétricos y las mutasas catalizan la transferencia de grupos funcionales.

  • ligasas: catalizan la formación de enlaces entre dos moléculas de sustrato. Por ejemplo, la ligasa de ADN une entre sí fragmentos de cadenas de ADN.
Nomenclatura de las enzimas

Hay varias formas mediante las cuales se asignan un nombre a una enzima

  • nombres particulares: antiguamente, las enzimas recibían nombres particulares, designados por su descubridor. Al ir aumentando el número de enzimas conocidas, se hizo necesaria una nomenclatura sistemática que informara sobre la acción específica de cada enzima y los sustratos sobre los que actuaba.

  • nombre sistemático: el nombre sistemáticode una enzima consta actualmente de 3 partes:
         -el sustrato preferente
         -el tipo de reacción realizado
         -terminación "asa"
         Un ejemplo sería la glucosa fosfato isomerasa que cataliza la isomeración de la                  glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.
          Muchas enzimas catalizan reacciones reversibles. No hay una manera unica para fijar cual de los
          dos sentidos se utiliza para nombrar la enzima. Así la glucosa fosfato isomerasa también podría
          llamarse fructosa fosfato isomerasa.

  • nomenclatura de la comisión enzimatica: el nombre de cada enzima puede ser identificado por un código numérico, encabezado por las letras EC (enzyme commision), seguidas por cuatro números separados por puntos. El primer número indica a cual de las seis clases de enzimas pertenece, el segundo se refiere a las distintas subclases dentro de cada grupo, el tercero y el cuarto se refieren a los grupos químicos específicos que intervienen en la reacción.
 Mecanismos de acción

Las enzimas pueden actuar de diversas formas, acontinuación se presentan algúnos.

  • reducción de la energia de activación mediante la creación de un ambiente en el cual el estado de transición es estabilizado (por ejemplo forzando la forma de un sustrato: la enzima produce un cambio de conformación del sustrato unido el cual pasa a un estado de transición, de modo que ve reducida la cantidad de energia que precisa para completar la transición).

  • reduciendo la energia del estado de transición sin afectar la forma del sustrato, mediante la creación de un ambiente con una distribución de carga óptima para que se genere dicho estado de transición.

  • proporcionando una ruta alternativa por ejemplo, reaccionando temporalmente con el sustrato para formar un complejo intermedio enzima/sustrato (ES), que no sería factible en ausencia de enzima.

  • reduciendo la variación de entropía de la reacción mediante la acción de orientar correctamente los sustratos, favoreciendo así que se produzca dicha reación.

  • incrementando la velocidad de la enzima mediante un aumento de temperatura. El incremento de temperatura facilita la acción de la enzima y permite que se acelere su velocidad de reacción. Sin embargo, si la temperatura se eleva demasiado, provoca una desnaturalización de la enzima, reduciendo así su velocidad de reacción, y sólo recuperando su estructura y su actividad óptima cuando la temperatura se reduce. No obstante, algúnas enzimas son termolábiles y trabajan mejor a bajas temperaturas.
Mecanismo de reacción de una enzima

Cinética

la cinética enzimatica es el estudio cuantitativo de la catalísis enzimatica, que proporciona infromación sobre las velocidades de reacción. También mide la afinidad de la reacción por los sustratos y los inhibidores, además de dar indicios sobre los mecanismos de reacción. A su vez la cinetica enzimatica ayuda a comprender las fuerzas que regulan las vías metabólicas.
Un término útil para describir una reacción es el orden de lareacción. Éste se determina de forma empírica (medianteexperimentación) y se define como la suma de los exponentes de los términos de concentración en la expresión de velocidad. La determinación del orden de una reacción permite a un experimentador obtener conclusiones específicas con relación al mecanismo de la reacción. Se dice que una reacción de primer orden es aquella en la que la velocidad de una reacción depende del primer poder de un unico reactante y sugiere que el paso limitante de la velocidad es una reacción unimolecular y que no se requieren colisiones moleculares.
Mecanismo para una reacción catalizada por una enzima.
Cuando la reacción es de segundo orden se asume que es necesario el choque o colisiones moleculares y la velocidad de reaccion depende de las concentraciones de los dos sustratos y se dice que es bimolecular. Una reacción de orden cero es aquella en la que al incrementar la concentración del sustrato, la velocidad de reacción no varía, esto debido a que la concentración de sustrato es tan alta que satura los sitios cataíticos de la enzima.
Otra forma de hacer un estudio de la cinética enzimatica es a travez de la cinetica de Michaellis-Menten y el diagrama de Lineweaver-Burk. Además de los distintos cálculos establecidos.

Coenzimas

Las coenzimas son un grupo de moléculas orgánicas que dan versatilidad química a las enzimas, debido a que poseen grupos reactivos que no están presentes en las cadenas laterales de sus aminoácidos o a que pueden actuar como transportadoras de moléculas de sustrato. Algunas enzimas sólo se unen de manera transitoria a la enzima y son esencialmente cosustratos, mientras otras están unidas con firmeza por medio de enlaces covalentes o no covalentes.
Estructura del NADH




La mayoría de las coenzimas derivan de las vitaminas. Además existen determinadas sustancias semejantes a las vitaminas que los organismos pueden sintetizar en cantidades suficientes para facilitar reacciones catalizadas por enzimas. Algúnos ejemplos son el ácido lipoico, la carnitina, la coenzima Q, la biopterina, la S-adenosilmetionina y el ácido p-aminobenzoico.
las coenzimas pueden clasificarse conforme a su función en tres grupos:
-de transferencia electrones: participan en las reacciones redox; se incluyen el dinucleotido de nicotinamida y adenina (NAD), el fosfato de dinucleotido de nicotinamida y adenina (NADP), el dinucleotido de flavina y adenina (FAD), el mononucleotido de flavina (FMN), la coenzima Q (coQ) la tetrahidrobiopterina (BH4).
-transferencia de grupos funcionales: intervienen en la transferencia de diferentes grupos funcionales como el aldehido, acilo y amino. Algúnos ejemplos son el pirofosfato de tiamina (TPP), la coenzima A (coASH) y el fosfato de piridoxal.
-potencial de transferencia de alta energia: funcionan como coenzimas en el sentido intermediarios metabólicos o sirven como donadores de fosfato (o como donadores de moléculas pequeñas) o ambas cosas. Son ejemplos de estos la UDP-glucosa y el CDP (difosfato de citidina-etanolamina).

Sitios de interés

  • grupo de investigación TEP212. Universidad de Granada. http://www.ugr.es/~tep212/
  • Instutito de catalisis o protoleoquímica. Consejo superior de investigaciones cientificas. Madrid España. http://www.icp.csic.es/biocatalisis.html
  • Explican avances en estudio de enzimas para uso biotecnologico. Universidad Santiago de Chile.  http://www.usachaldia.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=908%3Aexplican-avances-en-estudio-de-enzimas-para-uso-biotecnologico&Itemid=99. 
  • Enzima que protege el cerebro ayudaría a combatir el Alzheimer. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/news/fullstory_103687.html. 
Herramientas informáticas y bibliografía.
  •  Nomenclatura de las enzimas http://www.ehu.es/biomoleculas/enzimas/enz12.htm 
  • Enzimas.http://es.wikipedia.org/wiki/Enzima  Modificado el 15 de septiembre de 2010
  • Enzimas http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/enzimas.htm#Enzimas.  actaulizado el 22 de octubre de 2004   
  • Coenzimas http://www.coenzima.com/. 
  • Mecanismos de acción enzimática http://www.angelfire.com/magic2/bioquimica/enzimas8.htm.
  • Enzimas  http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/enzimas.cfm 
  • Imagenes tomadas de http://www.Google.com/images









viernes, 24 de septiembre de 2010

Macromoléculas: Acidos nucleícos

Son biopolímeros, son de elevado peso molecular, conformados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados nucleotidos. Estas macromoléculas están unidas mediante enlaces fosfodiéster, formando así largas cadenas o plinucleótidos. De esta manera éste tipo de macromoléculas alcanza tamaños gigantescos, algúnas de millones de nucleótidos de largo.
El descrubimiento de estas macromoléculas se debe al trabajo realizado por Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los nucleos de las celulas unas sustancias ácidas a las que llamó nucleínas, que posteriormente se denominaron ácidos nucleícos.

Nucleósidos y nucleótidos

Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y uno o varios grupos fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa. La unión formada por la pentosa y la base nitrogenada se denomina nucleósido.
Las bases nitrogenadas conocidas son:
  • Adenina, presente en ADN y ARN
  • Guanina, presente en ADN y ARN
  • Citosina, presente en ADN y ARN
  • Timina, exclusiva del ADN
  • Uracilo, exclusiva del ARN

 
   
ADN   

El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.
  
ARN

El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster químicamente idéntico. El ARN está constituido casi siempre por una única cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas.
Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia, existen varios tipos de ARN:

  • ARN mensajero: se sintetíza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas del ADN.

  • ARN de transferencia: existe en forma de moléculas relativamente pequeñas.

  • ARN ribosómico: es el más abundante (80% del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas.
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