tag:blogger.com,1999:blog-70435099774684622632024-03-05T13:17:57.432+01:00El Nuevo BiólogoLa Biología para el Científico de Hoy.Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.comBlogger13125tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-46628826672556670772008-01-28T13:33:00.000+01:002008-12-09T00:59:37.217+01:00Transporte y Vida Media del mRNA y Splicing Alternativo.Dejé la <a href="http://thenewbiologist.blogspot.com/2008/01/fenmenos-asociados-transcripcin.html">última entrada</a> habiendo explicado, en líneas generales, el tema del <span style="font-style: italic;">Splicing</span> y la composición de los genes en Exones e Intrones. En ésta voy a adentrarme en un par de cuestiones relacionadas con ello y cuya importancia es bastante grande.<br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Transporte y Vida Media.</span><br /><br />El primero de los dos fenómenos que describiré es el del <span style="font-weight: bold;">transporte de mRNA</span>. Hasta ahora, todos los fenómenos sobre los que he tratado a nivel de biología molecular ocurren a <span style="font-weight: bold;">nivel nuclear</span>, en el interior del núcleo de la célula. Esencialmente, la <span style="font-weight: bold;">célula eucariota</span> presenta <span style="font-weight: bold;">dos compartimentos claves</span> y diferenciales, el <span style="font-weight: bold;">núcleo</span> y el <span style="font-weight: bold;">citoplasma o citosol</span>. Ya señalé que en el <span style="font-weight: bold;">núcleo</span> queda contenido el <span style="font-weight: bold;">material hereditario, el DNA</span>, que, como es lógico por lo que ya describí sobre <span style="font-weight: bold;">Replicación y Transcripción</span>, se encuentra acompañado de enzimas, RNA, nucleótidos y otras biomoléculas. Fundamentalmente, el núcleo es el contenedor de la información genética y el <span style="font-weight: bold;">centro director de la expresión</span> de ésta. Es en el núcleo donde se siguen y tienen efecto las <span style="font-weight: bold;">instrucciones</span> apropiadas que codifican los <span style="font-weight: bold;">elementos reguladores de los genes</span> y donde se obtienen los <span style="font-weight: bold;">paquetes de información</span> apropiada, en forma de RNA, para que la célula produzca las <span style="font-weight: bold;">micromáquinas enzimáticas</span> que deben operar en cada momento (ya sean <span style="font-weight: bold;">constitutivas o específicas</span>).<br /><br />Sin embargo, como ya indiqué, el <span style="font-weight: bold;">DNA</span> es el <span style="font-weight: bold;">mensaje inicial y total</span> de la información genética y el <span style="font-weight: bold;">mRNA</span> es una <span style="font-weight: bold;">forma específica y transitoria</span> que originará las proteínas pero éstas no son producidas en el núcleo. Aunque no me adentraré todavía en el proceso de <span style="font-weight: bold;">Traducción</span>, indicaré que esto se debe a que los <span style="font-weight: bold;">ribosomas</span>, las <span style="font-weight: bold;">macro-micromáquinas</span> (valga el contrasentido) que <span style="font-weight: bold;">interpretan</span> los mRNA destinados a la <span style="font-weight: bold;">producción de proteínas</span> se hallan en el exterior del núcleo, <span style="font-weight: bold;">libres en el citoplasma</span> o asociados a un orgánulo celular, el <span style="font-weight: bold;">Retículo Endoplásmico</span>, y es en esa región exterior donde llevan a cabo el <span style="font-weight: bold;">ensamblaje</span> de las proteínas. Ya que mRNA y proteínas se producen en lugares diferentes y unas surgen a partir del otro, queda la pregunta de cómo llega el mRNA hasta el exterior del núcleo. La respuesta radica en dos puntos: <span style="font-weight: bold;">secuencias específicas en las regiones terminales 3'-OH de los mRNAs</span> y proteínas asociadas a los mismos, normalmente en los <span style="font-weight: bold;">EJCs</span> que mencioné anteriormente.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi3xZtOzCodERNaCqZDz-YAp5h7zwObarinDKBaltcrXuISOkcXks75VKBJWdOzknJYSRVg8r-yfi04s4ihml2iTrlAa2ix0exXrIAiSkhtECyLQMIXfTyly1RJOA8Ox0boGt9bsCYBh-WN/s1600-h/AsocTrancsr07.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi3xZtOzCodERNaCqZDz-YAp5h7zwObarinDKBaltcrXuISOkcXks75VKBJWdOzknJYSRVg8r-yfi04s4ihml2iTrlAa2ix0exXrIAiSkhtECyLQMIXfTyly1RJOA8Ox0boGt9bsCYBh-WN/s400/AsocTrancsr07.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5160552505938685922" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 1. Imagen de las proteínas de los EJCs por su relación con el Transporte.</span><br /></div><br />Estas señales permiten el paso de los mRNAs a través de los <span style="font-weight: bold;">poros de la membrana nuclear</span>. Estos poros son <span style="font-weight: bold;">altamente selectivos</span> en cuanto a los productos que permiten transitar a su través pero en su estructura incorporan algunas <span style="font-weight: bold;">proteínas capaces de interactuar</span>, bien con las <span style="font-weight: bold;">proteínas señalizadoras de transporte</span> o bien con las secuencias apropiadas del mRNA. Aunque esto sea algo que parece simple, es realmente clave para el funcionamiento celular, ya que sin ello no podría llegar a haber proteínas.<br /><br />La cuestión de la <span style="font-weight: bold;">Vida Media del mRNA</span>, que he mencionado en el título, es también una cuestión relevante, aunque no una de las principales, fundamentalmente porque la información sobre las bases de este fenómeno <span style="font-weight: bold;">no son claras</span>: en efecto, se ha descrito una <span style="font-weight: bold;">asociación entre ciertas secuencias del extremo 3' del mRNA y la vida media</span> pero no está del todo claro si la base radica en la secuencia en sí o en las <span style="font-weight: bold;">estructuras secundarias</span> que forma. En cualquier caso, la vida media de un mRNA es una cuestión <span style="font-weight: bold;">clave</span> en la biología molecular, puesto que a mayor vida media, mayor producción de la proteína que codifica ese mRNA y, en consecuencia, <span style="font-weight: bold;">mayores niveles estacionarios</span> de ésta<span style="color: rgb(255, 0, 0);">*</span>.<br /><br /><br /><span style="font-style: italic; font-weight: bold;">Splicing</span><span style="font-weight: bold;"> Alternativo.</span><br /><br />El otro punto principal de esta entrada es el del <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">Splicing</span><span style="font-weight: bold;"> Alternativo</span>. Ya mencioné de pasada la importancia de la <span style="font-weight: bold;">estructura modular</span> de los genes en los <span style="font-weight: bold;">eucariotas</span> pero en esta ocasión voy a enfatizar aún más esta cuestión. Esencialmente, los eucariotas han desarrollado a lo largo de millones de años y por las <span style="font-weight: bold;">presiones selectivas</span> oportunas, la capacidad de almacenar muchísima más información genética en el DNA disponible gracias a esa estructura dividida en <span style="font-weight: bold;">exones e intrones</span>. Aunque las bases teóricas indican que los intrones son espacio desechado, la realidad, como siempre, es menos estricta y éstos pueden incluir <span style="font-weight: bold;">secuencias reguladoras de la expresión</span> de los genes que indiquen <span style="font-weight: bold;">inicio o fin de la Transcripción</span>, haciendo que en un mismo gen aparezcan <span style="font-weight: bold;">varias secuencias aptas</span> para transcribir o concluir el proceso. Además, ciertas señales, en los mismos intrones o los exones, permiten <span style="font-weight: bold;">ignorar ciertos exones en la Transcripción</span>. La flexibilidad aportada por estas modificaciones en el proceso canónico es la base de un <span style="font-weight: bold;">tremenda capacidad de almacenamiento de información</span>, ya que significa que cada gen puede producir más de una proteína diferente al transcribirse en los mRNAs series de exones diferentes y eso <span style="font-weight: bold;">sin incluir los efectos propios del </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;">Splicing</span><span style="font-weight: bold;"> en sí</span>.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiOabTxvheNsIyP4IUXX_93rtlbhCrXU2-pXtYqV346d5vWAvmyxiAvO7rA3U4IxUeyqeYfvecsXdYvHtaeNO1SAbQqyRuYUNLTs0_5wyLMXuLUQzARAPyhpHiYGAsXDtr9E0VZbE10n8hd/s1600-h/Altspl01.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiOabTxvheNsIyP4IUXX_93rtlbhCrXU2-pXtYqV346d5vWAvmyxiAvO7rA3U4IxUeyqeYfvecsXdYvHtaeNO1SAbQqyRuYUNLTs0_5wyLMXuLUQzARAPyhpHiYGAsXDtr9E0VZbE10n8hd/s400/Altspl01.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5160553695644626946" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 2. Ejemplos de cómo el </span>Splicing<span style="font-style: italic;"> alternativo de un mismo transcrito primario puede producir dos mRNAs diferentes (en este caso de dos formas de la troponina).</span><br /></div><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiEHpSVTsD5e_k3K07AwX6br9Um162sG91DMM1EvxEYRV5bMkDUOzE1Cto7PxutFoVmxX8JTtWH9-XuighNYo1PYJ5wGL7-TH7yHyt82zNA7SR4cMYB_6U1UKM95H5RuLjds0hZoTdC5-tq/s1600-h/Altspl02.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiEHpSVTsD5e_k3K07AwX6br9Um162sG91DMM1EvxEYRV5bMkDUOzE1Cto7PxutFoVmxX8JTtWH9-XuighNYo1PYJ5wGL7-TH7yHyt82zNA7SR4cMYB_6U1UKM95H5RuLjds0hZoTdC5-tq/s400/Altspl02.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5160554924005273618" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 3. Cinco formas diferentes de Splicing de un mismo gen (pinchar para agrandar).</span><br /></div><br />Esta expresión alternativa o diferencial de los juegos de exones de un mismo gen está, sobre todo, <span style="font-weight: bold;">asociada a los casos de células de tejidos distintos</span> y a la <span style="font-weight: bold;">inducción por parte de señales externas</span>, ya sean de los mismos procesos de <span style="font-weight: bold;">desarrollo ontogénico</span> del ser vivo o de tipo <span style="font-weight: bold;">homeostático</span> (como en el caso de la producción de hormonas relacionadas con el metabolismo de la glucosa en sangre: insulina y glucagón). La cuestión de la <span style="font-weight: bold;">regulación</span> de este Splicing alternativo hace que las cadenas de regulación se compongan de <span style="font-weight: bold;">múltiples pasos</span> que, incluso, pueden tener su <span style="font-weight: bold;">origen</span> en un <span style="font-weight: bold;">evento del desarrollo embrionario</span> por la distribución de un <span style="font-weight: bold;">gradiente de proteínas en el óvulo</span> que ya se produce mientras éste madura en los conductos ováricos de la hembra.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi5tQn_rE9bU_6FZTTCYwA0xfYCM1EJXJtYEarpc2LKTOMtQkSWJ8Pq4f657RbKsbbC04FMQ0bbRaYIg1B8kXXftf72eOKPOn4qXiVf0AyYDIjnwg3j03QAhb4JqjMeGqjkaFRsB6z1YUaE/s1600-h/Altspl03.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi5tQn_rE9bU_6FZTTCYwA0xfYCM1EJXJtYEarpc2LKTOMtQkSWJ8Pq4f657RbKsbbC04FMQ0bbRaYIg1B8kXXftf72eOKPOn4qXiVf0AyYDIjnwg3j03QAhb4JqjMeGqjkaFRsB6z1YUaE/s400/Altspl03.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5160555297667428386" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 4. Formas Constitutiva y Regulada de Splicing alternativo. a)Splicing normal en la célula tipo 1 (que no expresa el represor)y alternativo en la tipo 2 (que si lo expresa). b) idem que a pero en este caso se trata de un Splicing alternativo por inducción.</span><br /></div><br />En consecuencia, los fenómenos de Splicing Alternativo han permitido <span style="font-weight: bold;">multiplicar la capacidad de almacenamiento de información del material hereditario</span> al proporcionar un sistema de procesamiento de información que permite la <span style="font-weight: bold;">reutilización de un mismo gen</span> para producir proteínas con funciones diferentes.<br /><br /><br /><span style="color: rgb(255, 0, 0);">*</span>Una entrega próxima (la siguiente será la de Traducción) la dedicaré a comentar las cinéticas de producción de proteínas y cómo se regulan los niveles estacionarios de éstas, algo que es importantísimo para la vida celular.Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com3tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-10913759156278700512008-01-04T18:26:00.000+01:002008-12-09T00:59:38.380+01:00Fenómenos Asociados a Transcripción.En primer lugar, permitidme desearos a todos un feliz año 2008. Después del intermedio de las fiestas vuelvo a la carga en esta entrega con unos cuantos temas relacionados con <a href="http://thenewbiologist.blogspot.com/2007/12/transcripcin.html">la última entrada sobre Transcripción</a>. Se trata de varios fenómenos asociados a este proceso, normalmente <span style="font-weight: bold;">post-transcripcionales</span>, y que lo modifican de forma más o menos sutil pero terminante y que a la hora de la <span style="font-weight: bold;">expresión genética</span> tienen una importancia bastante grande. Para poder organizar mejor esta columna, primero listaré los fenómenos y posteriormente entraré en detalle. Espero que todo sea lo más comprensivo posible.<br /><br /><span style="font-style: italic; font-weight: bold;">Fenómenos Asociados a Transcripción:</span><span style="font-weight: bold;"> </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;"><br />-Formación del CAP 5' y Poli-adenilación.</span><span style="font-weight: bold;"> </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;"><br />-Elementos Reguladores de la Transcripción.</span><span style="font-weight: bold;"> </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;"><br />-Intrones.</span><span style="font-weight: bold;"> </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;"><br />-Splicing.</span><span style="font-weight: bold;"> </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;"><br />-Edición.</span><br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Formación del CAP 5' y Poli-adenilación.</span><br /><br />Estos dos fenómenos ocurren secuencialmente durante la terminación de la transcripción en el caso de la <span style="font-weight: bold;">RNApol II</span>, la enzima que produce los <span style="font-weight: bold;">mRNA</span>, es decir, los RNA que originan <span style="font-weight: bold;">las proteínas</span>, y es, por decirlo de alguna forma, un <span style="font-weight: bold;">etiquetado específico</span> que permite su <span style="font-weight: bold;">reconocimiento</span> por otras <span style="font-weight: bold;">enzimas del núcleo</span> con las finalidades que ya veremos más adelante. De los dos fenómenos, la <span style="font-weight: bold;">formación del CAP 5'</span> es <span style="font-weight: bold;">anterior</span> a la <span style="font-weight: bold;">poli-adenilación</span> simplemente porque ocurre en el extremo que primero se forma según el proceso de transcripción, mientras que la poli-adenilación se da en el <span style="font-weight: bold;">extremo 3'</span>, justo a partir del momento en que la RNApol ha alcanzado la <span style="font-weight: bold;">señal de terminación</span> y el <span style="font-weight: bold;">transcrito primario</span> es <span style="font-weight: bold;">liberado</span>.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiXCcEzNiOo5IesocOdTAtzmx37UHxiAKAdRq3TLTCh0ZkTwDKX3Sa2WBWuKn18HVJbr2w6WwALzkzXvPYkpvtIjKnhJjG2Fu577QJO0ajyfOwNRZAvPWQSrsgRFh59iFtufjx4NnZc5VHz/s1600-h/AsocTrancsr01.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiXCcEzNiOo5IesocOdTAtzmx37UHxiAKAdRq3TLTCh0ZkTwDKX3Sa2WBWuKn18HVJbr2w6WwALzkzXvPYkpvtIjKnhJjG2Fu577QJO0ajyfOwNRZAvPWQSrsgRFh59iFtufjx4NnZc5VHz/s400/AsocTrancsr01.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5151662711889671218" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 1. Formación del CAP 5'.<br /><br /></span></div>La formación del CAP 5' es una <span style="font-weight: bold;">adición de un nucleótido de guanina</span> para formar un <span style="font-weight: bold;">enlace 5'-5'</span> entre los fosfatos del primer nucleótido del transcrito primario y los de este nucleótido añadido, lo que <span style="font-weight: bold;">bloquea la reactividad</span> de ese grupo trifosfato, entre otras cosas. Además, ese nucleótido es <span style="font-weight: bold;">metilado en posición 7</span> de la guanina, lo que da un nucleótido <span style="font-weight: bold;">modificado e invertido</span> en el extremo del RNA que es <span style="font-weight: bold;">único y exclusivo</span> de los productos de la RNApol II y que, en consecuencia, indica que ese RNA se convertirá en <span style="font-weight: bold;">mRNA</span> y producirá proteínas.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgR064NU94bRnojE0n7qptAtI2Cgw-9ROu4MT4eyfpXJ7Eq6A1xp9srfcY-qn9-jKSJ8H9xu-xchxG44GCe6FCQTUxJq1s3dHMWgPllFNV5quBJEMHsH5RjiFiCt6nvO_mhGICZSzWEm-DJ/s1600-h/AsocTrancsr02.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgR064NU94bRnojE0n7qptAtI2Cgw-9ROu4MT4eyfpXJ7Eq6A1xp9srfcY-qn9-jKSJ8H9xu-xchxG44GCe6FCQTUxJq1s3dHMWgPllFNV5quBJEMHsH5RjiFiCt6nvO_mhGICZSzWEm-DJ/s400/AsocTrancsr02.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5151663042602153026" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 2. Proceso de Poli-Adenilación.</span><br /></div><br />La poli-adenilación, por otra parte, es simplemente la <span style="font-weight: bold;">adición de una cantidad variable de nucleótidos con adenina</span> (alrededor de 200, para los picajosos con los números) que son añadidos por la enzima <span style="font-weight: bold;">poli-A polimerasa</span> al interactuar con una <span style="font-weight: bold;">proteína de reconocimiento</span> de la señal de terminación del gen <span style="font-weight: bold;">en el transcrito primario</span>. Esa <span style="font-weight: bold;">cola de poli-A</span> (como es conocida vulgarmente) es reconocida, a su vez, por las proteínas de unión a poli-A, que la recubren y la <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">blindan</span>. En conjunto con el fenómeno anterior, esto indica que el transcrito primario se ha convertido en un <span style="font-weight: bold;">mRNA</span> y que, por tanto, tiene las <span style="font-weight: bold;">marcas para producción de proteínas</span> en el otro gran fenómeno de la biosíntesis de proteínas: la <span style="font-weight: bold;">Traducción</span>.<br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Elementos Reguladores de la Trascripción.</span><br /><br />Aunque en la última entrada me referí de forma bastante general y abierta a los elementos reguladores de la Transcripción, quiero hoy hacer hincapié en una serie de cuestiones. Fundamentalmente, l<span style="font-weight: bold;">os elementos reguladores de la Transcripción</span> no sólo se hallan <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">curso arriba</span> (en inglés <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">upstream</span>), es decir: <span style="font-weight: bold;">antes</span> de la posición de <span style="font-weight: bold;">inicio</span> de la Transcripción (y por tanto indicados con <span style="font-weight: bold;">números negativos</span> en las marcas de posición). Éstos pueden hallarse también <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">curso abajo</span> (<span style="font-style: italic; font-weight: bold;">downstream</span>) respecto al mismo, e incluso curso abajo <span style="font-weight: bold;">respecto al gen entero</span>. Además, estos elementos no son sólo <span style="font-weight: bold;">estimuladores</span> (<span style="font-style: italic; font-weight: bold;">enchancers</span>) sino que puede tratarse de <span style="font-weight: bold;">represores</span>.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi0N2lpxV8NEhukZS6hxy1FGOOOc8CXvMXeoB5_91gbKAif-sRuqPU9_w5bRZam3GlmZPOSZgzjWEfYsAlfkFa5Bs92KI10EXGghSmXuANsIqZruSTAqBt-pldOgEGzZrJcSlS549hsTh-_/s1600-h/AsocTrancsr03.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi0N2lpxV8NEhukZS6hxy1FGOOOc8CXvMXeoB5_91gbKAif-sRuqPU9_w5bRZam3GlmZPOSZgzjWEfYsAlfkFa5Bs92KI10EXGghSmXuANsIqZruSTAqBt-pldOgEGzZrJcSlS549hsTh-_/s400/AsocTrancsr03.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5151663914480514130" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 3. Ejemplo de la abundancia y disposición de las secuencias reguladoras en diferentes organismos (bacterias, levaduras (hongos unicelulares) y humanos). La flecha indica el punto de inicio de la Transcripción.</span><br /></div><br />Lo que hace que estos elementos reguladores actúen radica en su estructura por dos motivos generales: su <span style="font-weight: bold;">estructura de nucleótidos</span>, que puede hacer que formen <span style="font-weight: bold;">estructuras tridimensionales complejas</span> que hagan que las enzimas de la transcripción no puedan progresar (se <span style="font-style: italic;">caigan</span> del DNA, separándose de él) o unirse al DNA; o que lo faciliten; y la unión de elementos en <span style="font-style: italic;">trans</span>*, es decir, otras proteínas que hacen lo mismo o parecido a esas estructuras tridimensionales de antes, <span style="font-weight: bold;">impidiendo la unión de Factores de Transcripción o favoreciéndola</span>. La posición de estos elementos puede estar alejada del mismo gen debido a lo que tan machaconamente he repetido en otras ocasiones: <span style="font-weight: bold;">la flexibilidad de la estructura tridimensional del DNA permite que elementos linealmente separados por muchos nucléotidos en el espacio queden próximos entre sí</span>.<br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhNRMiocxUSNLEUhDbBCfYrLUmxStHL1aEK6ODBOYdYgy8Ah7vMBROdFh9TxWpewQG6BUYJRcXhyoxW5Prp0_cwyzoOSJ_F3X339wpFdvDmgjJ-EQvQVHPWJIgcV0dXUy9Ch5Lw_Ss2pQfD/s1600-h/AsocTrancsr04.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhNRMiocxUSNLEUhDbBCfYrLUmxStHL1aEK6ODBOYdYgy8Ah7vMBROdFh9TxWpewQG6BUYJRcXhyoxW5Prp0_cwyzoOSJ_F3X339wpFdvDmgjJ-EQvQVHPWJIgcV0dXUy9Ch5Lw_Ss2pQfD/s400/AsocTrancsr04.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5151664537250772066" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 4. Ejemplo de cómo la disposición lineal de los elementos reguladores no refleja su importancia e influencia debida a la estructura tridimensional del DNA. El activador es un Factor de Transcripción en Trans. El gen comienza a transcribirse a partir de la región en gris oscuro del dibujo.</span><br /></div><br /><span style="font-weight: bold;">Intrones.</span><br /><br />A la hora de hablar de los genes y cómo éstos se convierten en proteínas parecería que el gen es transcrito tal cual en mRNA y que luego éste se convierte en una proteína en la Traducción tal cual. Bien, permitidme aquí hacer una cierta disgresión y referirme a la naturaleza del conocimiento y cómo éste se comunica: en la mayoría de los casos, cuando se trata de instruir a otras personas y comunicar un conocimiento, lo normal es empezar por las generalidades y luego pasar a los detalles concretos, lo que hace, en líneas generales, que una persona más o menos iniciada tenga una colección de mentiras verdaderas. Al progresar en ese campo, claro, esa misma persona se dará cuenta de que lo que se le había contado o lo que había aprendido en el nivel anterior era cierto pero no del todo. En lo que ahora tratamos ocurre lo mismo.<br /><br />Los genes <span style="font-weight: bold;">no se transcriben tal cual siempre</span>, por lo menos no es así en las <span style="font-weight: bold;">Arqueas</span> (un subgrupo de procariontes que se caracterizan por, habitualmente, ser habitantes de <span style="font-weight: bold;">ambientes extremos y poseer metabolismos poco comunes</span>) y en los Eucariotas. En estos organismos, aunque es especialmente importante en los Eucariotas, los genes poseen, a partir del punto de iniciación de la transcripción, una composición dividida en <span style="font-weight: bold;">exones e intrones</span>. Los <span style="font-weight: bold;">exones</span> son fragmentos de los genes que <span style="font-weight: bold;">luego serán traducidos</span> para dar lugar a la proteína, mientras que <span style="font-weight: bold;">los intrones</span> son fragmentos que están <span style="font-weight: bold;">entre medias</span> y que <span style="font-weight: bold;">no codifican nada</span> para la traducción. Esta estructura dual de los genes hace que existan <span style="font-weight: bold;">fragmentos del DNA</span> que al transcribirse luego <span style="font-weight: bold;">estorben</span> para la traducción, por lo que hace falta que se eliminen. No obstante lo anterior, esto proporciona una <span style="font-weight: bold;">composición modular</span> a los genes que tendrá importancia, como veremos más adelante.<br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Splicing.</span><br /><br />Para la <span style="font-weight: bold;">eliminación de los intrones antes de la Traducción</span>, los mRNA deben atravesar un proceso denominado <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">Splicing</span>. El término exacto en castellano sería ayuntamiento (gerundio de ayuntar, que es formar una soga nueva al entretejer de los cabos de otras dos), sin embargo el término que ha cuajado es el anglófono, sobre todo porque ya tiene un sentido de especificidad bastante marcado.<br /><br />El Splicing, esencialmente, es un fenómeno que ocurre <span style="font-weight: bold;">entre uno de los extremos</span> (el <span style="font-weight: bold;">anterior o 5'</span>) del <span style="font-weight: bold;">intrón</span> y una <span style="font-weight: bold;">posición interna</span> de éste en la denominado <span style="font-weight: bold;">sitio de ramificación</span> y conjugado con la <span style="font-weight: bold;">unión</span> entre el <span style="font-weight: bold;">extremo 3'-OH del exón anterior</span>, que queda libre, y el <span style="font-weight: bold;">5' del exón posterior al intrón</span>. El resultado es que los exones quedan ayuntados y <span style="font-weight: bold;">el intrón se libera con una forma de lazada o bucle</span> al formarse un enlace entre el extremo 5' y el sitio de ramificación.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjNe9cW7IKbYaEorcIdTe2VBgXCPMGPk1y-ufSR4il5UMkpr9IFUJPwbTPDviDGJYx771HqLEQWzdSmwMJPn5MCmzOea8IohDLU7CXSK6efAK6Z723yoJphBY1Zihy_3MxwcCn4-zHgv2vo/s1600-h/AsocTrancsr05.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjNe9cW7IKbYaEorcIdTe2VBgXCPMGPk1y-ufSR4il5UMkpr9IFUJPwbTPDviDGJYx771HqLEQWzdSmwMJPn5MCmzOea8IohDLU7CXSK6efAK6Z723yoJphBY1Zihy_3MxwcCn4-zHgv2vo/s400/AsocTrancsr05.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5151665331819721842" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 5. Ejemplo de Splicing.</span><br /></div><br />Existen por lo menos <span style="font-weight: bold;">tres tipos generales de splicing</span>: 1) splicing mediado por <span style="font-weight: bold;">spliceosoma o </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;">nuclear</span>, una <span style="font-weight: bold;">maquinaria enzimática compleja</span> parecida a la de la iniciación de la Transcripción lleva a cabo el plegado del mRNA y cataliza las reacciones; 2) <span style="font-weight: bold;">auto-splicing de tipo I</span>; 3) <span style="font-weight: bold;">auto-splicing de tipo II</span>. La diferencia entre estos dos últimos es la <span style="font-weight: bold;">naturaleza de la estructura tridimensional</span> formada por el propio RNA del intrón a la hora de <span style="font-weight: bold;">catalizar su propia escisión</span> (la de tipo I se denomina del <span style="font-style: italic;">bolsillo de Guanina</span> por la intervención de este nucleótido y la estructura que se forma). Las dos formas de auto-splicing son <span style="font-weight: bold;">más propias de las arqueas</span>. Además de esto, puede también tener lugar <span style="font-weight: bold;">Trans-splicing</span>, en el que <span style="font-weight: bold;">el exón de un mRNA se une al exón de otro mRNA diferente</span>, como ocurre en los mRNAs de los <span style="font-weight: bold;">tripanosomas</span> (un grupo de parásitos eucariotas, como el que causa la malaria).<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEixbgHdlkeLqzVu3sNHiFx4rKb2iB6TL-IQWQU9TFFuRoYJoOqTprAF3RQQNev4a8AKtEofz1R-3AnCDBi0eIsgvDberbw1_QgrXBFvYUv2HrxRoZHTrtmKSJ8zx5OXkz7Sog_fP3EHeysO/s1600-h/AsocTrancsr06.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEixbgHdlkeLqzVu3sNHiFx4rKb2iB6TL-IQWQU9TFFuRoYJoOqTprAF3RQQNev4a8AKtEofz1R-3AnCDBi0eIsgvDberbw1_QgrXBFvYUv2HrxRoZHTrtmKSJ8zx5OXkz7Sog_fP3EHeysO/s400/AsocTrancsr06.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5151665834330895490" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 6. Los tres tipos de Splicing: nuclear por Spliceosoma, Auto-Splicing tipo II y Auto-Splicing tipo I (</span>Bolsillo de Guanina<span style="font-style: italic;">).</span><br /></div><br />En el Splicing hay dos implicaciones muy relevantes: en primer lugar la capacidad de auto-splicing que muestran algunos intrones refiere a la <span style="font-weight: bold;">capacidad autocatalítica y catalítica del RNA</span>, lo que sostiene la hipótesis de que <span style="font-weight: bold;">el papel de las enzimas</span> fue desempeñado originalmente por <span style="font-weight: bold;">RNA en forma de ribozimas</span> y por tanto este ácido nucleico pudo aportar la base para el desarrollo posterior de las enzimas/proteínas, <span style="font-weight: bold;">más estables y eficientes energéticamente</span>; en segundo lugar, en el splicing nuclear en eucariotas, en l<span style="font-weight: bold;">as juntas de unión de exones resultantes de la eliminación de los intrones</span> se colocan ciertos complejos protéicos (los <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">Exon Junction Complex</span><span style="font-weight: bold;"> o Complejos de Juntura de Exones</span>) que marcan la posición en que se hallaban los exones después de su eliminación. La función de estos EJCs parece ser la de asegurar que <span style="font-weight: bold;">no se han producido errores en el splicing y que el mRNA producido genera la proteína correcta</span>. Esto se debe a que los EJCs son <span style="font-weight: bold;">retirados por el ribosoma durante la Traducción</span>; si no hay una <span style="font-weight: bold;">señal de terminación</span> incorrecta, todos ellos habrán sido retirados pero, si no es así y <span style="font-weight: bold;">alguno permanece</span>, se disparará un <span style="font-weight: bold;">mecanismo de destrucción</span> (Decaimiento Mediado por Secuencias Sin Sentido o <span style="font-style: italic;">Nonsense Mediated Decay</span>) para eliminar este mRNA y que no siga produciendo proteínas <span style="font-weight: bold;">alteradas</span>.<br /><br /><div style="text-align: center;"><img src="file:///C:/DOCUME%7E1/Charly/CONFIG%7E1/Temp/moz-screenshot-2.jpg" alt="" /><img src="file:///C:/DOCUME%7E1/Charly/CONFIG%7E1/Temp/moz-screenshot-3.jpg" alt="" /><img src="file:///C:/DOCUME%7E1/Charly/CONFIG%7E1/Temp/moz-screenshot-4.jpg" alt="" /><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj5sgXVMVqW6IAbVfbZ6MY7sXjK6Z4nvvlSutAb7ExKMpXO8ECywqQqGY-E7nIsc8nTwiJko6htv67rmn_Oh7Xm1TpBQCeMWlKC1x7wJctB613vCJihGrueVCNg1GAxYCBfO-xjVeI48ZFX/s1600-h/AsocTrancsr07.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEj5sgXVMVqW6IAbVfbZ6MY7sXjK6Z4nvvlSutAb7ExKMpXO8ECywqQqGY-E7nIsc8nTwiJko6htv67rmn_Oh7Xm1TpBQCeMWlKC1x7wJctB613vCJihGrueVCNg1GAxYCBfO-xjVeI48ZFX/s400/AsocTrancsr07.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5151667651102061714" border="0" /></a>Figura 7. Ejemplo de colocación de los EJCs (detallados varios de sus componentes) y su papel en exportación nuclear. Tomada de <a href="http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=11532962">Hir et al., 2001</a>. No se incluye el paso de desensamblaje durante la Traducción.<br /></div><br />Indirectamente, y de ello tratará la próxima entrada, la estructura de los genes con exones e intrones permite el denominado <span style="font-weight: bold;">splicing alternativo/diferencial</span>, consistente en la <span style="font-weight: bold;">producción de mRNAs definitivos</span> que poseen <span style="font-weight: bold;">unos u otros exones en función de diferentes factores a la hora de la Transcripción</span>.<br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Edición.</span><br /><br />La edición es un fenómeno consistente en la <span style="font-weight: bold;">transformación de una base en otra en el mRNA</span>. Esto <span style="font-weight: bold;">rompe</span> el dogma central de la biología molecular ya que <span style="font-weight: bold;">se altera el mensaje genético entre el DNA y la proteína</span>. La forma biologicamente más habitual de esta edición consiste en un cambio de <span style="font-weight: bold;">Citosina por Uracilo</span>, usual en plantas, sin embargo es también un fenómeno que puede ser <span style="font-weight: bold;">diferencial entre tejidos</span>, lo que cooperaría en la <span style="font-weight: bold;">regulación de la expresión génica</span> en los organismos.<br /><br />-------<br /><br />Salvo la figura 7., imágenes tomadas del <span style="font-style: italic;">Molecular Biology of the Gene (Fifth Edition) </span>de Watson et al. Editado por <span style="font-style: italic;">Cold Harbor Laboratory Press</span> a través de <span style="font-style: italic;">Benjamin Cummings</span> (Grupo Pearson).<br /><br />-------<br /><span style="font-size:85%;"><br /><span style="font-weight: bold;">Enlaces de Interés:</span><br /><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/5%27_cap">CAP 5'.</a><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Polyadenylation">Poli-Adenilación.</a><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Exons">Exones.</a><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Introns">Intrones.</a><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/RNA_editing">Edición.</a></span>Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-40628216655173031672007-12-16T21:16:00.000+01:002008-12-09T00:59:38.736+01:00Transcripción.Hoy escribiré sobre el segundo proceso (en orden, no en importancia) más relevante de la Biología Molecular: la Transcripción. Sin embargo, en la última entrada traté sobre la Replicación pero dejé fuera un punto importante más por no complicar el contenido que por descuido propio, así que lo resolveré antes de adentrarnos en el otro tema.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Los Telómeros.</span><br /><br />Si recordáis un poco la <a href="http://thenewbiologist.blogspot.com/2007/12/replicacin-y-niveles-de-organizacin.html">última entrada</a> y cuando hablaba de los <span style="font-weight: bold;">cebadores o primers</span> para la replicación comenté que éstos servían para iniciar, como un punto de apoyo, como si dijéramos, la <span style="font-weight: bold;">Replicación</span> al ofrecer un <span style="font-weight: bold;">extremo 3'OH</span> para unir nucleótidos. Lo que no comenté fue qué ocurre con los primers una vez han cumplido su función. Pues bien, las <span style="font-weight: bold;">DNApol</span> normalmente tienen una <span style="font-weight: bold;">función exonucleasa</span> por la que eliminan nucleótidos, ya sea porque hay un <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">missmatch</span> (un desapareamiento o apareamiento erróneo por el que no hay enlaces de hidrógeno compatibles) o por otros motivos, como en el caso de los cebadores, por ejemplo.<br /><br />La cuestión radica en que al eliminar estos cebadores, en los extremos de la <span style="font-weight: bold;">hebra retardada</span> de <span style="font-weight: bold;">dobles hebras de DNA lineales</span>, como es el caso de los cromosomas de células eucariotas, se produciría un <span style="font-weight: bold;">acortamiento</span> que reduciría la longitud de los cromosomas y una consecuente <span style="font-weight: bold;">degradación del material genético</span> de las células. Los extremos de los cromosomas reciben el nombre de <span style="font-weight: bold;">telómeros</span> y tienen una composición en la que interviene el <span style="font-weight: bold;">DNA nuclear</span> junto con ciertas <span style="font-weight: bold;">proteínas de andamiaje especiales</span> y, como se descubrió recientemente, <span style="font-weight: bold;">RNA</span>. La solución para el acortamiento de los telómeros se descubrió que radica en una enzima, la <span style="font-weight: bold;">telomerasa</span>. Esta enzima presenta en su estructura un fragmento de <span style="font-weight: bold;">RNA complementario</span> con el DNA telomérico, una de cuyas características fundamentales es que presenta patrones de repetición bastante particulares y que hacen que exista una buena complementariedad entre enzima y telómero. Una vez la enzima anilla en la posición apropiada, <span style="font-weight: bold;">su RNA sirve de primer</span> para elongar la hebra retardada, compensando el acortamiento de otra forma inevitable.<br /><br />Dado que algunos estudios han relacionado el acortamiento de los telómeros con el <span style="font-weight: bold;">envejecimiento celular</span> y también se ha relacionado la telomerasa con la <span style="font-weight: bold;">inmortalidad de las células tumorales cancerosas</span>, se ha postulado que una activación controlada de la telomerasa podría, en efecto, permitir combatir envejecimiento y deterioro de de la salud. No obstante, es todo tremendamente hipotético por toda una serie de complicaciones inherentes a la expresión de este gen así como de los efectos aparejados al mismo (la cuestión misma de la relación con cáncer no es nada casual).<br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Transcripción.</span><br /><br />El proceso de la Transcripción es uno de los fenómenos más importantes en la biología. Este proceso consiste, esencialmente, en <span style="font-weight: bold;">la producción de RNA transcrito a partir del DNA como molde de referencia</span>. Al igual que en el caso de la Replicación, existen <span style="font-weight: bold;">diferentes RNA-polimerasas (RNApol)</span> pero en éste cada enzima tiene una función normalmente relacionada, de forma expresa, con un tipo de RNA diferente dentro de una serie de grupos. El RNA producido directamente a través de la Transcripción es siempre denominado como <span style="font-weight: bold;">Transcrito Primario</span>, ya que normalmente sufren <span style="font-weight: bold;">modificaciones posteriores</span> que serán objeto de otra entrada.<br /><br />El proceso ocurre en tres fases canónicas: <span style="font-weight: bold;">Iniciación, Elongación y Terminación</span>. El paso de <span style="font-weight: bold;">Iniciación</span> consiste en la unión de todos los <span style="font-weight: bold;">Factores de Transcripción (TF) </span>oportunos al DNA; éstos son, en general, proteínas que se producen de forma <span style="font-weight: bold;">constitutiva</span> (continuada) o<span style="font-weight: bold;"> regulada</span> por factores internos o externos. El posicionamiento de estos <span style="font-weight: bold;">Factores de Transcripción</span> sobre la hebra se da de acuerdo con secuencias prefijadas en los procariotas y eucariotas (en los <span style="font-weight: bold;">procariotas</span> es canónica la secuencia de <span style="font-weight: bold;">Shine-Delgarno</span>, por ejemplo, y en <span style="font-weight: bold;">eucariotas</span> la <span style="font-weight: bold;">caja TATA</span>) que aparecen en diferentes combinaciones, denominadas <span style="font-weight: bold;">motivos y cajas</span> y que constituyen lo que se denomina <span style="font-weight: bold;">Promotor</span>. La unión de los TFs apropiados permite, posteriormente, la unión de la RNApol que corresponda al gen, la unión de un primer de RNA y que se produzca la elongación.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEidRdF0gIQcc5l0P2JFL67OwWC0iPxXd6bTmKsafjQkPS0zpGTcxcnSKWwrVWB_gguIjJRZhkkFQkOZ-XEImeZ7f7DqwTDnuV7bRxp_AFtcCfsJR2vju4ksxBEs7WeAJw9oV53TLLvuEU_n/s1600-h/Transcripcion03.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEidRdF0gIQcc5l0P2JFL67OwWC0iPxXd6bTmKsafjQkPS0zpGTcxcnSKWwrVWB_gguIjJRZhkkFQkOZ-XEImeZ7f7DqwTDnuV7bRxp_AFtcCfsJR2vju4ksxBEs7WeAJw9oV53TLLvuEU_n/s400/Transcripcion03.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5144685232574641170" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 1. Unión de los diferentes TFs (Factores de Transcripción) típicos de RNApol II en Eucariotas. Pinchad para aumentar la imagen.<br /><br /></span></div><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEguN_tj4MVJvl1v8s4CygnCmu9p52I0HCj1tRrdBiTb5hGuIZ0cX_As7-k7lVPS76Q614oOMG8PCm2YII1lyySGzrCoTKmQXd1hnguYSJnlUALcb_1NCYB10ZewoSRNoyczYGjPogayAvCq/s1600-h/Transcripcion02.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEguN_tj4MVJvl1v8s4CygnCmu9p52I0HCj1tRrdBiTb5hGuIZ0cX_As7-k7lVPS76Q614oOMG8PCm2YII1lyySGzrCoTKmQXd1hnguYSJnlUALcb_1NCYB10ZewoSRNoyczYGjPogayAvCq/s400/Transcripcion02.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5144683020666483698" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 2. Promotor típico de RNApol II. Los números indican distancia al punto de inicio del gen y de la transcripción. Los elementos con más de una letra en una misma posición indican que el elemento puede tener más de una secuencia válida.</span><br /></div><br />La <span style="font-weight: bold;">Elongación</span> es, simplemente, la prolongación de la hebra de RNA a partir del primer en correspondencia complementaria con el DNA. Esto hace que la hebra que se transcribe, siempre, sea la <span style="font-weight: bold;">hebra anti-sentido del DNA de cada gen</span>, ya que el transcrito primario será siempre igual que el gen en la hebra con sentido.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhAet2-gO6TFAIkJ4LpZg9UXM6vvcA1QMcIx_7LTHjTr1Sbo_5ct2oJ7rHp2dKH7jo7ir1hx-QdoYjeKz5aZnKmwSIvcg0-Xo3QREZHOlbMBFZCrBuzrAXkjKLW0JrTwZL30_ZWul3XHlyt/s1600-h/Transcripcion01.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhAet2-gO6TFAIkJ4LpZg9UXM6vvcA1QMcIx_7LTHjTr1Sbo_5ct2oJ7rHp2dKH7jo7ir1hx-QdoYjeKz5aZnKmwSIvcg0-Xo3QREZHOlbMBFZCrBuzrAXkjKLW0JrTwZL30_ZWul3XHlyt/s400/Transcripcion01.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5144684094408307714" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 3. Esquema general del proceso de Transcripción. Pinchad para aumentar la imagen.</span><br /></div><br />La <span style="font-weight: bold;">Terminación</span>, el último paso del proceso, es la <span style="font-weight: bold;">conclusión de la Transcripción</span>, que se produce por el <span style="font-weight: bold;">reconocimiento</span> de ciertas secuencias y motivos en el <span style="font-weight: bold;">extremo terminal</span> de los genes y que producen el <span style="font-weight: bold;">desacoplamiento de la RNApol</span>.<br /><br />Los detalles más relevantes del proceso estriban en que <span style="font-weight: bold;">la Transcripción ocurre en ambas hebras</span> y en sentidos completamente opuestos. De hecho, <span style="font-weight: bold;">en procariotas y en mitocondrias y cloroplastos</span> (<span style="font-weight: bold;">orgánulos</span> de las células eucariotas) la Transcripción puede ocurrir <span style="font-weight: bold;">en un mismo gen en las dos hebras</span>, lo que representa un enorme ahorro de espacio. Además, al producirse RNA a partir de DNA los nucleótidos de Adenina son complementados con nucleótidos de Uracilo, por lo que en la secuencia, aunque sea complementaria de la hebra con sentido, <span style="font-weight: bold;">tiene U donde antes había T</span>.<br /><br />Por otro lado, hay un par de detalles bastante importantes que <span style="font-weight: bold;">diferencian la Transcripción en Eucariotas y en Procariotas</span>. En <span style="font-weight: bold;">Procariotas</span>, por ejemplo, el <span style="font-weight: bold;">RNA</span> transcrito para mRNA puede ser <span style="font-weight: bold;">policistrónico</span>, es decir, codificar <span style="font-weight: bold;">varios genes a la vez en una misma hebra</span> que luego son <span style="font-weight: bold;">traducidos como proteínas separadas</span>. En los Eucariotas esto nunca ocurre, cada proteína se transcribe y se traduce como una proteína separada. Sin embargo, <span style="font-weight: bold;">muchos genes eucariotas</span> tienen <span style="font-weight: bold;">diferentes señales de iniciación y/o finalización de Transcripción</span>, por lo que un mismo gen puede codificar <span style="font-weight: bold;">diferentes proteínas al variar la longitud del transcrito correspondiente</span>, lo que ocurre, normalmente, en <span style="font-weight: bold;">función de los TFs que se acoplen al DNA en uno u otro extremo</span>. Esto último ocurre por la <span style="font-weight: bold;">interacción de diferentes factores</span> y suele ser un fenómeno propio de genes con una regulación muy fuerte, propia del <span style="font-weight: bold;">desarrollo de tejidos y órganos</span>, o asociada a condiciones especiales que requieran <span style="font-weight: bold;">adaptación</span> de la célula.<br /><br />Como conclusión, me gustaría señalar que este fenómeno es un reflejo de la enorme complejidad conceptual de la biología. El hecho de que las propias instrucciones de montaje de las piezas-máquinas que permiten la misma vida (las enzimas y proteínas) tengan una forma de regulación y control de su expresión con tantos niveles y que acumula una cantidad de información tan enorme es algo realmente asombroso dado que queda lejísimos de los más eficientes de los diseños informáticos. Sin embargo, tampoco hay que asombrarse, ya que en eso la vida nos lleva millones de años de ventaja y afinamiento y su proceso de control de calidad ha sido mucho más restrictivo que el de cualquier compañía de software.<br /><br />------<br /><br />Imágenes tomadas del <span style="font-style: italic;">Molecular Biology of the Gene (Fifth Edition) </span>de Watson et al. Editado por <span style="font-style: italic;">Cold Harbor Laboratory Press</span> a través de <span style="font-style: italic;">Benjamin Cummings</span> (Grupo Pearson).<br /><br />------<br /><span style="font-size:85%;"><span style="font-weight: bold;">Enlaces de Interés:</span><br /><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Telomeres">Telómeros.<br /></a><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_%28genetics%29">Transcripción.</a><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_factor">Factores de Transcripción.</a></span>Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-84686582567833773282007-12-02T15:42:00.000+01:002008-12-09T00:59:38.962+01:00Replicación y Niveles de Organización Superiores del DNA.Bienvenidos de nuevo. Lamento que la actualización de esta semana haya caído tarde pero intentaré compensar este puente y adelantar entradas. Esta semana ha sido un poco agobiante en el trabajo. De hecho creo que voy a recurrir más habitualmente a escanear imágenes de algunos de mis libros para poder ganar tiempo.<br /><br />En esta entrada vamos a tratar sobre dos cuestiones bastante relevantes, aunque no serán de mucha extensión. El primero, sobre el que comenté alguna cosa en la última columna, es el de la <span style="font-weight: bold;">Replicación</span>, es decir, cómo el DNA se perpetúa molecularmente y es copiado para producir el <span style="font-weight: bold;">doble de material</span> y, así, las células puedan dividirse y cada célula surgida de la original pueda tener el mismo material genético (tanto en contenido como en cantidad) que la <span style="font-style: italic;">progenitora</span>.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Replicación.</span><br /><br />Ya comenté al escribir sobre los nucleótidos que la <span style="font-weight: bold;">forma trifosfato</span> (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) de los <span style="font-weight: bold;">desoxinucleótidos</span> son la forma que se emplea para la <span style="font-weight: bold;">polimerización del DNA</span> y, por lo tanto, en el caso de la <span style="font-weight: bold;">Replicación</span>, ocupan un papel fundamental. Esos fosfatos de las moléculas acumulan <span style="font-weight: bold;">energía química</span> que permitirá los <span style="font-weight: bold;">enlaces</span> y la consecuente construcción de la molécula en toda su extensión pero el proceso de Replicación, y la polimerización en general, requiere algo más que los <span style="font-weight: bold;">desoxinucleótidos-trifosfato</span> (<span style="font-weight: bold;">dNTPs</span>) y el ADN original como molde, también exige un <span style="font-weight: bold;">cebador</span> o <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">primer</span> para el inicio del proceso. Este cebador es un <span style="font-weight: bold;">fragmento pequeño de DNA</span>, aproximadamente de 20 bases de longitud, cuya secuencia <span style="font-weight: bold;">no es específica</span> y que se c<span style="font-weight: bold;">omplementa con las hebras de DNA</span>. Este cebador permite la unión de los dNTPs por la enzima <span style="font-weight: bold;">DNA-polimerasa</span> (<span style="font-weight: bold;">DNA-pol</span>; que posee isoformas también para otros procesos, como la <span style="font-weight: bold;">reparación del DNA</span> cuando hay daños o para el <span style="font-weight: bold;">DNA mitocondrial</span> y para otros procesos), extendiendo una hebra de forma que al final del proceso se obtiene el doble de material que al principio.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhcA-2FC1Yq9bXExR3bpAhGXNhcwpuFQ3aA20zX4vV2d2ML-fNn2SsIWhOHkcHmhqglGQxI8wQGCKAdrv8UEnstbeY-l4ShpDOKY3tZsxy-z2fQEmpIyDPqKoGX0d648d3EOu6BJMrkZSUi/s1600-r/Replicaci%C3%B3n01.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjQfDk3sPA0hTez9IzG-aF-fR35C8xZ-U0jxGWClSb3Lpcfh7qIz1YELpYMyJyJ2OOVyhoE6efR29E93sH8_HWnAgCb1l7g9V3ocHatikFlk_ENZ_rmGXjudLKGxFPDnZdjHp2lwMIEVDQG/s400/Replicaci%C3%B3n01.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5139367319695671314" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 1. Rendimiento de la Replicación: como se puede ver, el material heredado por las células originadas en la división es mitad nuevo, mitad antíguo.</span><br /></div><br />No obstante, hay sutilezas en el proceso con consecuencias importantes: para empezar, la DNA-pol <span style="font-weight: bold;">lee en sentido 3'-5'</span>, mientras que <span style="font-weight: bold;">sintetiza en sentido 5'-3'</span>, esto es así en las dos hebras del DNA, lo que hace que <span style="font-weight: bold;">una de las dos hebras sea sintetizada a trozos</span> (<span style="font-weight: bold;">hebra retardada</span>) mientras que la otra lo es del tirón (<span style="font-weight: bold;">hebra contínua</span>). Esto ocurre así porque la DNA-pol forma un <span style="font-weight: bold;">macrocomplejo</span> compuesto por <span style="font-weight: bold;">dos unidades de la DNA-pol</span>, una <span style="font-weight: bold;">topoisomerasa/helicasa</span> (una enzima que separa las dos hebras de DNA <span style="font-weight: bold;">rompiendo los enlaces de hidrógeno</span>), un <span style="font-weight: bold;">pequeño complejo</span> (complejo <span style="font-weight: bold;">Gamma</span>) que coloca <span style="font-weight: bold;">proteínas en la hebra retardada de DNA para estabilizarla</span> y evitar que <span style="font-weight: bold;">renaturalice</span> con la contínua; y una proteínas que mantienen el resto unidas entre sí. Este macrocomplejo crea lo que se denomina una <span style="font-weight: bold;">horquilla de Replicación</span>.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjJXqPY_IB4N8PPlTeB70KKRfKNwJBvzxXDGkGZVhy28oXfMkTKvBQ9nZZfQAJfopOJ3XWB51XaHNsRvywKcmg-WcIK8cCiZnsii_LXc4KV3vlSni7lnacZzVMBXNvLRDxtuVRvvGgn9dvX/s1600-r/Replicaci%C3%B3n03.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjQcROLwctknBgDASDNHeqgUcjaxa8qCpUfpM3BVNje_q1V_hd9j6wBguBuNnYboNwXKwzjgktudllvU1a1ER4M0jQpQYYGjcgpehLIEFu4QPnV3bE2ah2cfRaWYDONxFUAFzgqTqAGnj0V/s400/Replicaci%C3%B3n03.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5139372404936949794" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 2. Gráfico con el modelo de la horquilla de Replicación del DNA. Se pueden apreciar en amarillo las proteínas SSB (colocados por el complejo gamma en azul) estabilizando la hebra retardada y en naranja y verde discontínuo los fragmentos de Okazaki.</span><br /></div><br />Los fragmentos de DNA que complementan la hebra retardada se denominan <span style="font-weight: bold;">fragmentos de Okazaki</span>. Estos fragmentos tienen una <span style="font-weight: bold;">longitud limitada pero regular</span> debido a que son producto de la <span style="font-weight: bold;">geometría del complejo de la horquilla de Replicación</span>. Aunque en principio la producción de los fragmentos de Okazaki podría sugerir que la hebra retardada queda como discontínua, <span style="font-weight: bold;">la DNA-pol posteriormente los enlaza entre sí</span> con un pequeño gasto de energía formando así una hebra coherente.<br /><br />Lo interesante del proceso de Replicación es que bastantes de los elementos que podemos observar en este proceso aparecen posteriormente en otros procesos relacionados con el DNA, como puede ser en la reparación del DNA, en la Transcripción y en la <span style="font-weight: bold;">Reacción en Cadena de la Polimerasa</span> (<span style="font-weight: bold;">PCR</span>), sobre las que escribiré más adelante.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Cromatina.</span><br /><br />Los niveles de organización superiores del DNA a los que me refiero en el título son las <span style="font-weight: bold;">formas del DNA que aparecen en las células eucariotas</span> (con auténtico nucleo y endomembranas) a partir de la estructura de la doble hebra que ya describí anteriormente. Su importancia va más allá de una simple cuestión de organización para ahorrar espacio, como explicaré más abajo. La primera estructura que forma el DNA después de la doble hebra es la que se denomina <span style="font-weight: bold;">estructura nucleosomal</span>. Los nucleosomas son <span style="font-weight: bold;">unidades regulares</span> formadas por el DNA y unas proteínas, <span style="font-weight: bold;">muy conservadas filogeneticamente</span> (o sea, a lo largo de la evolución), denominadas <span style="font-weight: bold;">histonas</span>. Las histonas (<span style="font-weight: bold;">H2A, H2B, H3, H4</span>) forman un <span style="font-weight: bold;">octámero</span> alrededor del que <span style="font-weight: bold;">se arrolla el DNA</span> de una forma bastante regular (en número de bases) y que se cierra por la quinta histona (H1). La <span style="font-weight: bold;">Hebra de DNA e histonas</span> es lo que se denomina estructura de <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">collar de perlas</span>. Esta estructura puede <span style="font-weight: bold;">compactarse</span>, que es lo que ocurre en el nivel de <span style="font-weight: bold;">fibra de 30nm</span> (nanometros). A su vez, esta fibra es la forma de unión a las <span style="font-weight: bold;">proteínas de andamiaje</span> (<span style="font-style: italic; font-weight: bold;">scaffolding</span>) que dan la base estructural física de los cromosomas.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a href="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/4/4b/Chromatin_Structures.png"><span style="font-style: italic;">Imagen que aclara los niveles de organización del DNA en la Cromatina.</span></a><br /></div><br />El <span style="font-weight: bold;">conjunto de DNA y proteínas que conforman los cromosomas son lo que se denomina cromatina</span> y el estado de compactación tiene una <span style="font-weight: bold;">gran importancia funcional</span> por una cuestión puramente física. <span style="font-weight: bold;">Cuanto más compactado se halla el DNA, menos accesible es este para las enzimas que se ocupan de la Replicación y de la Transcripción</span>, ya que <span style="font-weight: bold;">no disponen de espacio</span> para unirse al DNA y poder realizar su función. Aunque en los primeros tiempos del estudio de la compactación de la cromatina se creía que era un fenómeno sólamente asociado al gran cambio de compactación que ocurre al entrar la<span style="font-weight: bold;"> célula en mitosis</span> (los cromosomas se compactan extraordinariamente para el proceso de división celular ya que deben repartirse por igual entre una célula y otra), la realidad es más compleja y los cromosomas <span style="font-weight: bold;">alteran su estado de compactación de forma selectiva con fines funcionales de expresión genética</span>, por lo que esta forma física de impedir el acceso de las enzimas de la Transcripción al DNA es un nivel más de regulación de la expresión de los genes.<br /><br />Es en este nivel de regulación en el que las histonas muestran por qué tienen tal importancia: las histonas presentan unas <span style="font-weight: bold;">colas</span> que <span style="font-weight: bold;">sobresalen de la estructura del octámero nucleosomal</span> y que pueden ser <span style="font-weight: bold;">objetivo de modificaciones</span> de diferente tipo: <span style="font-weight: bold;">acetilación, metilación SUMOilación</span>. Estas modificaciones alteran la <span style="font-weight: bold;">hidrofobia o hidrofilia</span> de las colas, que se doblan sobre el nucleosoma y por tanto <span style="font-weight: bold;">lo cierran o lo abren</span>, participando en la regulación de la expresión genética a un nivel fundamental. Esta es una de las cuestiones que justifican la <span style="font-weight: bold;">importancia de la conservación de las histonas</span> y que unen el concepto estructural y el concepto funcional.<br /><br /><br /><span style="font-size:85%;"><span style="font-weight: bold;">Enlaces de Interés:</span><br />----------------------<br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Nucleosomes">Nucleosomas.</a><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Histone">Histonas.</a><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Chromatin">Cromatina.</a></span>Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com5tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-7221132372504665462007-11-19T22:24:00.000+01:002007-11-24T21:44:48.929+01:00Biomoléculas (V).<span style="font-weight: bold;">Nucleótidos.</span><br /><br />Llegamos al final del primer gran tramo de la bioquímica, las entradas dedicadas a las biomoléculas, y por fin nos adentraremos en el campo de la biología molecular. La columna de hoy está dedicada a los <span style="font-weight: bold;">ácidos nucleicos</span>. Los ácidos nucleicos son dos tipos de moléculas, fundamentalmente, el <span style="font-weight: bold;">DNA/ADN<span style="color: rgb(255, 0, 0);">*</span></span> o Ácido DesoxirriboNucleico; y el <span style="font-weight: bold;">RNA/ARN</span> o Ácido RiboNucleico. Fundamentalmente, DNA y RNA comparten la misma estructura polimérica en la que los monómeros son los nucleótidos. Cada nucléotido se compone de una pentosa, Ribosa en el RNA y Desoxi-Ribosa en el caso del DNA (la diferencia entre ambas es que en la Ribosa hay un grupo hidroxilo más en el carbono C2'), que une en su carbono C5' entre uno y tres fosfatos, a través de enlaces éster; y en su carbono C1' una base nitrogenada del grupo de las purinas o del de las pirimidinas mediante enlace glucosídico (la numeración se indica con un apóstrofe o signo de <i>prima</i> porque los carbonos principales son de la base nitrogenada). Las bases nitrogenadas son, en tres casos, las mismas para ambos ácidos nucleicos: Adenina, Citosina y Guanina. La cuarta base varía, siendo la Timina para el DNA y el Uracilo en el RNA.<br /><br />La polimerización de los nucleótidos es muy estereotipada: los fosfatos en 5' unen siempre con otros nucleótidos por el hidroxilo 3'. Esto hace que se forme siempre una cadena con el eje pentosa-fosfato y las bases nitrogenadas en el <i>lado</i>. La diferente combinación de las bases nitrogenadas, por otro lado, es lo que compone el mensaje genético en un formato u otro (DNA o RNA). La cuestión es que las bases nitrogenadas presentan diferentes cargas en sus anillos, lo que da pie a la formación de diferentes oportunidades para enlaces de hidrógeno. Normalmente, esos puentes de hidrógeno se cierran entre Citosina y Guanina, por una parte, y entre Adenina y Timina o Uracilo por otra. Además, los nucleótidos no sólo tienen el papel estructural en los ácidos nucléicos sino que también tienen funciones energéticas y de señalización: el ATP (Adenosin-TriFosfato) es la molécula fundamental de transferencia de energía en los seres vivos en virtud de toda la energía química que se acumula en los enlaces entre los fosfatos 2 y 3 (lo que ocurre, precisamente, en forma de activación de mecanismos enzimáticos al proporcionar la energía para la transición de estado de las reacciones catalizadas que comentaba en la última entrega) pero además es una molécula que actúa como señalizador y segundo mensajero al convertirse en la forma cíclica de AMPc (Adenosin-MonoFosfato cíclico).<br /><br />Después de lo expuesto, se puede comprender que los nucleótidos son esenciales para toda forma de vida conocida pero ¿por qué dos tipos de moléculas? EL DNA es, fundamentalmente, el material genético permanente de las células (en el núcleo cuando hay uno, sobre todo) y el RNA es un material producido a partir del DNA con diferentes funciones. Normalmente, según el <i>Dogma</i> Central de la Biología Molecular, el DNA es el molde para la producción de RNA y éste es la forma de transmisión del mensaje genético dentro de la célula para producir proteínas. Esto lleva implícita una jerarquía por la que el RNA nunca induce cambios en el DNA, lo que no es cierto del todo (la excepción está en los retrovirus, que llevan RNA y una enzima, la transcriptasa inversa, que produce DNA a partir de RNA) pero que, a grandes rasgos, es válido en lo que nos concierne. El DNA se mantiene como los planos completos de las células a partir de los que se producen planos parciales con los que producir las piezas.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">DNA y RNA.</span><br /><br />Entre las características del DNA está que es duplexo: forma una doble helicoide sostenida por los puentes de hidrógeno entre Guanina y Citosina (3 puentes) y entre Adenina y Timina (2 puentes) en la que una cadena será denominada como cadena con sentido y la otra como cadena anti-sentido. La helicoide será más estable cuanto mayor sea la proporción de G+C y menor la de A+T. El equilibrio entre estabilidad y flexibilidad tiene su importancia para ciertas interacciones pero el hecho de que sea duplexo lo diferencia categoricamente del RNA. El RNA rarisimamente es duplexo: se produce casi siempre (otra vez la excepción son los virus) a partir de un DNA molde y en forma simplexa.<br /><br />La estructura duplexa del DNA, esa doble helicoide que nos resulta tan familiar ahora, fue un hallazgo fundamental porque permitió todo el desarrollo posterior de la biotecnología al revelar la replicación semiconservativa del DNA (es decir, que el DNA en las células en división se duplica empleando las dos hebras originales como molde para otras dos siguiendo la complementariedad A+T C+G y, así, en las células que se originan a partir de la original, la mitad del DNA es <span style="font-style: italic;">viejo</span>. Además, la estructura de doble helicoide tiene unas propiedades en cuanto al paso de vuelta y el sentido de giro que son bastante uniformes (aunque haya en realidad varias formas conocidas dextrógiras y una levógira, por lo menos, la Z, nombradas por letras del alfabeto y que tienen que ver con fenómenos de la biología molecular).<br /><br />El RNA, por otra parte, es un material más complejo en la variedad de moléculas que lo componen. Existen, no obstante, tres variedades mayoritarias diferentes, mRNA (RNA mensajero), tRNA (RNA transferente) y rRNA (RNA ribosomal). El primero es el producto de la <span style="font-weight: bold;">Transcripción</span>, es una hebra de RNA producida a partir de la cadena anti-sentido como molde (la nomenclatura de sentido y anti-sentido se refiere sólo a que la hebra de DNA coíncide con el mRNA pero tiene importancia en los fenómenos que veremos posteriormente) y que es la forma de expresión de los genes. El mRNA es, precisamente, procesado en los ribosomas (pequeños orgánulos compuestos por proteínas y rRNA) para producir las proteínas en la <span style="font-weight: bold;">Traducción</span> con participación de los tRNA. La mejor forma de visualizar esto es de la siguiente forma: el DNA es la base de datos central con los planos generales de la célula, a partir de esta base de datos central se producen planos parciales que corresponderían a las piezas de la célula, las proteínas. Los planos parciales son enviados desde el núcleo en forma de mRNA y leídos en los ribosomas, que serían los lectores y ensambladores de las proteínas. Los tRNA son los elementos portadores de los aminoácidos, los repartidores que proporcionan éstos para formar las proteínas. La interacción entre la estructura secundaria de los tRNA y los rRNA de los ribosomas ajusta la entrada de los primeros en los los sitios funcionales de estos orgánulos mientras que los extremos sensibles de los tRNA encajan con los mRNA como tripletes.<br /><br />Por el momento, dejo aquí el tema. Los procesos de biología molecular necesitan algo más de trabajo y la columna se ha alargado bastante. Además, mañana es mi cumpleaños y creo que me puedo permitir la indulgencia.<br /><br /><span style="font-size:85%;"><span style="font-weight: bold;">Referencias interesantes: </span></span><br /><br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Nucleotides">Nucleótidos</a>.<a href="http://en.wikipedia.org/wiki/DNA"><br />DNA</a>.<br /><a href="http://en.wikipedia.org/wiki/RNA">RNA</a>.<br /><br /><span style="color: rgb(255, 0, 0);">*</span><span style="font-style: italic; color: rgb(255, 0, 0);">Nota personal</span><span style="color: rgb(255, 0, 0);">:</span> reconozco que ahora uso más la forma inglesa por manejo habitual de los artículos y publicaciones pero he tardado los séis años de carrera en quitarme el hábito de usar las siglas en castellano.<br /><br />P.S.: como no tengo ahora mismo otra tribuna para expresar mi asombro, utilizo ésta, vaya. He visto en un corte de los <span style="font-style: italic;">Algos</span> previo a <span style="font-style: italic;">Nada por Aquí</span>, de Cuatro, a uno de los muñecos invocando a <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Azathoth">Azathoth</a> y a <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Shub-Niggurath">Shub-Niggurath</a>. Definitivamente, los creativos están infiltrados.Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-41060847618583108552007-11-12T23:06:00.000+01:002007-11-12T23:06:24.367+01:00Biomoléculas (IV).Se va acabando: esta entrada corresponde a las proteínas, la penúltima dedicada al repaso elemental de las biomoléculas y, sin embargo, casi diría que la más importante. Seguro que habréis oído hablar sobre la importancia de las proteínas de una forma muy difusa porque los lípidos y los glúcidos siempre se han asociado a la energía pero las proteínas no han tenido un papel tan obvio al que asociarlas. En esta columna voy a intentar despejar las dudas al respecto para que podáis comprender la grandísima importancia de las proteínas.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Composición y Estructura.</span><br /><br />Las proteínas son, químicamente, <span style="font-weight: bold;">polímeros de aminoácidos</span>. Los aminoácidos son moléculas orgánicas relativamente sencillas cuya <span style="font-weight: bold;">característica unificadora</span> es la presencia en todos de <span style="font-weight: bold;">un grupo carboxilo y un grupo amino</span>, de lo que derivan su nombre. El grupo carboxilo y el grupo amino se unen al <span style="font-weight: bold;">carbono C2</span> y, de forma mayoritaria en los seres vivos, son <span style="font-weight: bold;">L-aminoácidos</span>, ya que, como en el caso de la estructura lineal de algunos glúcidos, para ir del carboxilo al amino se gira <span style="font-weight: bold;">levogiramente</span> (<span style="font-weight: bold;">al contrario que las agujas del reloj</span>). El resto de la molécula, el <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">resto</span> o <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">resíduo</span> del aminoácido, es la parte diferenciadora. Existen alrededor de 20 aminoácidos (22, si mi memoria no falla) corrientes y comunes en la biología de todos los seres vivos conocidos definidos por sus restos. Estos restos, a la vez, pueden agruparse en polares ácidos, polares básicos y apolares (pero cuidado, que la carga eléctrica es luego otra cuestión. <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Aminoacids#Table_of_standard_amino_acid_abbreviations_and_side_chain_properties">Esta lista de la wikipedia</a> no está mal).<br /><br />La forma de polimerizar de los aminoácidos os parecerá <span style="font-weight: bold;">parecido a las de los glúcidos</span>, aunque el nombre que recibe es diferente. El <span style="font-weight: bold;">enlace peptídico</span> se forma entre el -OH del carboxilo de uno de los aminoácidos y un H del grupo amino del siguiente aminoácido, desprendiéndose <span style="font-weight: bold;">agua</span> en el proceso. Mediante la repetición de estos enlaces se forma la <span style="font-weight: bold;">Estructura Primaria</span> de las proteínas, la <span style="font-weight: bold;">cadena lineal</span> formada por los aminoácidos que las componen. Sin embargo, las interacciones electrostáticas entre los resíduos de los aminoácidos complican las cosas: la <span style="font-weight: bold;">Estructura Secundaria</span> es el producto de la <span style="font-weight: bold;">atracción y/o repulsión</span> entre los átomos de <span style="font-weight: bold;">los restos</span> que componen la proteína, de ahí que sea importante la <span style="font-weight: bold;">polaridad</span> (hidrofobia o hidrofilia) y la <span style="font-weight: bold;">carga</span> (ácida o básica) de estos resíduos. Se han descrito dos formas de Estructura Secundaria básicas y mayoritarias: <span style="font-weight: bold;">alfa-hélice</span> y <span style="font-weight: bold;">beta-lámina</span>: la primera es una helicoide en la que los resíduos quedan <span style="font-weight: bold;">hacia el interior del eje</span> formado por los carbonos unidos por los enlaces peptídicos, sosteniéndose por los enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals entre ellos. En el caso de la <span style="font-weight: bold;">beta-lámina</span> la cadena lineal se dispone <span style="font-weight: bold;">en paralelo y sobre un mismo plano</span> al volver sobre sí misma una vez o más. Naturalmente, hay <span style="font-weight: bold;">dominios de la proteína</span> que no caen en niguna de las dos formas, limitándose a la forma lineal pero dotando de plasticidad a la proteína (y normalmente se puede aludir a estas regiones como <span style="font-weight: bold;">dominios </span><span style="font-style: italic; font-weight: bold;">hinge</span><span style="font-weight: bold;"> o bisagra</span>).<br /><br />Las <span style="font-weight: bold;">interacciones entre las estructuras secundarias</span> de la proteína y a la vez con el <span style="font-weight: bold;">medio intracelular</span> son las que generan la <span style="font-weight: bold;">Estructura Terciaria</span>. Esta estructura es el plegamiento en el espacio (tridimensional) de la proteína y determina la forma final de la misma en la mayoría de los casos. Se trata de la mayoría de los casos porque ciertas proteínas aún presentan una <span style="font-weight: bold;">Estructura Cuaternaria</span> que resulta de la <span style="font-weight: bold;">unión electrostática de varias proteínas</span>, que pasan de ser proteínas de por sí a <span style="font-weight: bold;">subunidades</span> protéicas. Por supuesto, lo que referí en la entrega anterior sobre la termodinámica y la probabilidad de establecer estos enlaces y estas estrcuturas en el espacio se aplica aquí.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Funciones. </span><span><br /><br />Lo más importante sobre las proteínas es el <span style="font-weight: bold;">conjunto de papeles</span> que desempeñan en los organismos vivos. Aunque normalmente se hace una distinción a grandes rasgos entre <span style="font-weight: bold;">proteínas estructurales</span> y <span style="font-weight: bold;">enzimas</span>, esta división es sólo una arbitrariedad para poder operar y manejar un conjunto que tiene un amplio espectro, en realidad, porque todas las proteínas tienen <span style="font-weight: bold;">un papel estructural en parte y un papel enzimático en parte</span>.<br /><br />El papel estructural se debe a que, obviamente, son <span style="font-weight: bold;">componentes de la estructura física</span> de la célula, aunque sea como <span style="font-weight: bold;">proteínas solubles</span>, ya que éstas tienen que ver con la ósmosis y ayudan a <span style="font-weight: bold;">regular el estado de equilibrio osmótico de la célula</span>. Aquellas que forman <span style="font-weight: bold;">parte de una membrana</span> tienen un papel más evidente pero las que son la máxima representación del papel estructural son aquellas que forman el <span style="font-weight: bold;">citoesqueleto</span> (sobre el que escribiré más adelante, por ahora baste con indicar que es el elemento que <span style="font-weight: bold;">sostiene la superestructura de la célula y sirve de vía de transporte de las vesículas</span>).<br /><br />En cuanto a las enzimas... Bueno, la mayoría de las proteínas, como ya indiqué, tienen un <span style="font-weight: bold;">papel enzimático</span>, la cuestión es cómo definir lo que es una enzima de forma facilmente accesible a los legos. En el <a href="http://thenewbiologist.blogspot.com/2007/11/suplemento-de-fsica.html">Suplemento de Física</a> aclaré unas cuestiones de termodinámica pero dejé en el tintero (electrónico, claro) referirme a la <span style="font-weight: bold;">Energía de Activación</span>. Las reacciones químicas, para ocurrir, requieren una energía de activación para pasar del <span style="font-weight: bold;">estado inicial de los reactivos</span>, al <span style="font-weight: bold;">estado final de los productos</span>. Cuando las reacciones son espontáneas en la naturaleza (y tienen por tanto un valor negativo de <span style="font-weight: bold;">G</span>), ocurrirán antes o después pero antes debe superarse una cierta energía de activación (es decir: el valor de entropía multiplicado por la temperatura, como se seguía de la fórmula de cálculo de <span style="font-weight: bold;">G</span>, debe ser mayor que el valor de H y por tanto ser negativo). Esa energía de activación, cuando las reacciones son espontáneas o se les aporta energía externamente, se alcanza porque se provee a las moléculas de los reactivos de la <span style="font-weight: bold;">excitación y energía suficiente como para que cambien sus enlaces y den lugar a los productos</span>. Esto, en la naturaleza, ocurre porque la <span style="font-weight: bold;">Entropía</span>, la medida del caos molecular y de la energía que se consume en la realización de trabajo útil (la transformación de reactivos en productos, en este caso), tiende a ser <span style="font-weight: bold;">máxima con el transcurrir del tiempo</span>. Es lo que se conoce como <span style="font-weight: bold;">Segundo Principio de la Termodinámica</span> y la extensión de su argumento resulta en que el Universo un día se deshará en una sopa de materia simple aderezada con radiación infrarroja de fondo.<br /><br />Pero eso última era divagación sobre la que, con suerte, volveremos otro día. En la cuestión de las Enzimas que nos ocupa ahora todo esto tiene relevancia porque <span style="font-weight: bold;">las proteínas con algún papel enzimático actúan como catalizadores</span>, es decir, actúan como moléculas que, en una reacción, <span style="font-weight: bold;">rebajan la energía de activación</span> favoreciendo que se alcance la energía que produce la transformación de los reactivos en los productos antes y, en consecuencia, <span style="font-weight: bold;">acelerándola</span>. Además, como catalizadores, <span style="font-weight: bold;">no se ven modificados en el transcurso de la reacción</span>, permaneciendo al final iguales a como eran al principio (lo que no quita para que se produzcan <span style="font-weight: bold;">modificaciones covalentes durante la reacción</span> que luego reviertan: la enzima, en ese caso, actuaría como una <span style="font-weight: bold;">molécula intermedia de transición</span>).<br /><br />Como toda esta charla de reactivos y productos puede resultar árida prefiero introducir aquí mi propia imagen de lo que son las enzimas y, por tanto, la mayoría de las proteínas: <span style="font-weight: bold;">las enzimas son nanomáquinas o máquinas de tamaño molecular</span>. Son los servo-motores, engranajes, relés y partes móviles de la gran maquinaria vital que es la célula. Las enzimas <span style="font-weight: bold;">transforman los glúcidos en CO2 y agua produciendo los compuestos que almacenan la energía química con la que funcionamos</span> (el ATP/GTP y el NADH+H, que trataré en alguna entrega futura); forman<span style="font-weight: bold;"> los motores de las vesículas de las células</span> (hay unas cuantas peliculitas sobre esto que se pueden ver por internet si introducís en Google: vesicle movement movie, si os interesa); son los <span style="font-weight: bold;">agentes de la contracción muscular</span> (actina y miosina en este caso concreto) y los <span style="font-weight: bold;">puertos de comunicación entre células</span> y las <span style="font-weight: bold;">antenas receptoras de señales hormonales</span>. Sin las proteínas <span style="font-weight: bold;">no tendríamos metabolismo ni, por extensión, vida</span>, y son tan esenciales para nosotros que indicar cualquier función del organismo es indicar un proceso en el que hay proteínas implicadas: demasiadas para enumerarlas todas aquí, por lo que indicaré cuando progresemos en los niveles de organización. En estos últimos dos años (y en los últimos veinte, si nos remitimos a la literatura de ciencia-ficción que se dedicó a adelantarnos el presente en los años ochenta) se ha oído hablar mucho de nanotecnología y máquinas moleculares pero lo cierto es que todo eso ha existido desde hace millones de años y se ha diversificado y afinado de las maneras más complejas y eficientes posibles por la Evolución y los procesos de la Selección Natural. Aunque ahora algunos intenten imitarlo mucho van a tener que correr para llegar a los rendimientos de la <span style="font-style: italic;">simple</span> naturaleza.<br /><br />P.S.: me referiré más adelante a las <span style="font-weight: bold;">isoforma</span>s de las enzimas. Que os suene el término, sólamente, de momento, como no he señalado nada específico, no necesitáis saber más.<br /><br />Ah, echad un ojo a <a href="http://www.invitrogen.com/content.cfm?pageid=11939">este enlace</a>. A mí me ha divertido mucho.<br /></span>Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-53876399497151266142007-11-05T21:24:00.000+01:002007-11-05T21:24:22.282+01:00Suplemento de Física.Un de las entradas pasadas era el suplemento de química orgánica, para proporcionar cierta base sobre los grupos orgánicos más habituales en las biomoléculas. No era nada complicado y si era necesario para los que tengan la materia olvidada o aparcada. La de hoy es una actualización breve pero que está dedicada a revisar unas partes fundamentales de la física que opera en la biología.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Termodinámica.</span><br /><br />La primera parte es la Termodinámica, que, a pesar de las descripciones tradicionales, se puede entender como la <span style="font-weight: bold;">rama de la física que estudia los procesos químico-físicos y los flujos de la energía durante las reacciones químicas</span>. La parte que nos atañe concierne a una parte pequeña de la termodinámica, concretamente, la que hace referencia a uno de sus potenciales: <span style="font-weight: bold;">la </span><a style="font-weight: bold;" href="http://en.wikipedia.org/wiki/Gibbs_free_energy">Energía Libre de Gibbs</a>. La Energía Libre de Gibbs determina, como valor, la <span style="font-weight: bold;">probabilidad de que una reacción o sistema de reacciones químicas ocurran en la naturaleza</span>. La ecuación de la Energía Libre de Gibbs es:<br /><dl><dd><img class="tex" alt="G = H-TS \," src="http://upload.wikimedia.org/math/a/9/e/a9e4759211e6db585cb5ac2837f37533.png" /></dd></dl>En esta ecuación, <span style="font-weight: bold;">H</span> es la <span style="font-weight: bold;">entalpía</span>, la Energía disponible dentro de un sistema (la reacción a la que atañe) para realizar <span style="font-weight: bold;">Trabajo</span> (en este caso sería el curso de la reacción en el sentido indicado, por ejemplo: 2 H2 + O2 --> 2 H2O tendría un valor de H); <span style="font-weight: bold;">T</span> es la <span style="font-weight: bold;">temperatura</span>; y <span style="font-weight: bold;">S</span> es la <span style="font-weight: bold;">Entropía</span> del sistema (que mide el <span style="font-weight: bold;">caos a nivel molecular</span> y el <span style="font-weight: bold;">desgaste de la energía para producir un trabajo útil</span>). El valor resultante en G puede ser positivo, negativo o cero, y ahí está el punto clave de lo que nos importa: las reacciones con <span style="font-weight: bold;">G negativa</span> ocurren <span style="font-weight: bold;">espontáneamente en el sentido en que han sido escritas</span>; las que tienen valor <span style="font-weight: bold;">cero se hallan en equilibrio</span>; y las que tienen <span style="font-weight: bold;">valor positivo no ocurren en el sentido indicado de forma espontánea</span> (claro que pueden ser forzadas aportando energía desde fuera, ya que ese es el significado de la temperatura en este caso).<br /><br />Todo lo indicado sobre termodinámica es importante porque <span style="font-weight: bold;">se aplica en bioquímica</span> tanto para <span style="font-weight: bold;">reacciones entre moléculas</span> como para el <span style="font-weight: bold;">cálculo de la probabilidad de que se establezcan enlaces intermoleculares no covalentes</span>. Esta expresión que parece complicada hace sólo referencia a los <span style="font-weight: bold;">enlaces entre moléculas basados en las fuerzas electrostáticas generadas por la carga eléctrica resultante en los átomos de las diferentes moléculas</span>. Por ejemplo, los <span style="font-weight: bold;">enlaces de hidrógeno</span> son las fuerzas que sostienen la estructura del agua y son claro ejemplo del resultado de <span style="font-weight: bold;">electronegatividad y electropositividad</span> pero también abundan <span style="font-weight: bold;">las </span><a style="font-weight: bold;" href="http://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_force">fuerzas de Van der Waals</a>. Esta relación entre las fuerzas electrostáticas <span style="font-weight: bold;">no covalentes</span> intermoleculares y el cálculo de su espontaneidad mediante la energía libre de Gibbs es la base del <span style="font-weight: bold;">cálculo de la probabilidad de las estructuras bidimensionales y tridimensionales en proteínas, ácidos nucléicos e incluso estructuras más complejas, como las membranas biológicas</span>.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Difusión y Ósmosis.</span><br /><br />La <span style="font-weight: bold;">difusión</span> es el <span style="font-weight: bold;">tránsito de moléculas de una substancia, líquida, en disolución o gaseosa, de un punto del espacio a otro de acuerdo con la termodinámica y el espacio disponible</span>. Es un fenómeno que ocurre de <span style="font-weight: bold;">forma natural</span> de acuerdo con un <span style="font-weight: bold;">gradiente de concentración</span>, es decir, desde donde está <span style="font-weight: bold;">más acumulada</span> (concentrada) la substancia <span style="font-weight: bold;">a donde lo está menos</span>. La difusión, en términos de física, sigue la ecuación de la Ley de Fick:<br /><dl><dd><img class="tex" alt="J = - D \frac{\partial \phi}{\partial x}" src="http://upload.wikimedia.org/math/8/c/1/8c1b700ed88edb920bb2107f236d001c.png" /></dd></dl>En esta ecuación, <span style="font-weight: bold;">J</span> es el <span style="font-weight: bold;">flujo en cantidad de materia</span> (por ejemplo moles, o sea el <a href="http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_de_Avogadro">Número de Avogadro</a> de moléculas de la substancia) dividido por unidad de superficie y unidad de tiempo; <span style="font-weight: bold;">D</span> es el <span style="font-weight: bold;">coeficiente de difusión</span> (en unidades de superficie divididas por unidad de tiempo); <span style="font-weight: bold;">Phi/Fi</span> es la <span style="font-weight: bold;">concentración</span> (en unidades de materia divididas por unidades de volumen); y <span style="font-weight: bold;">x</span> es la <span style="font-weight: bold;">posición</span>. Básicamente, lo que ocurre es que, naturalmente, las moléculas de los <span style="font-weight: bold;">líquidos, gases o sólidos en disolución tienden a ocupar el espacio disponible de forma uniforme</span> (es decir, el mismo número por unidad de volumen) <span style="font-weight: bold;">de forma natural</span> (<span style="font-weight: bold;">termodinamicamente espontánea</span>).<br /><br />Lo relativo a la difusión es de gran importancia en el <span style="font-weight: bold;">fenómeno biológico de la ósmosis</span>. Normalmente se habla de la ósmosis en noticias y de forma más o menos coloquial y supone, aproximadamente, lo mismo que difusión. No, no es así del todo. La <span style="font-weight: bold;">ósmosis es la difusión de agua a través de una membrana semipermeable, es decir, una membrana que es selectiva respecto a las moléculas que pueden traspasarla</span>. Es un concepto clave en la biología y que se aplica, sobre todo, a <span style="font-weight: bold;">solutos iónicos a ambos lados de una membrana</span>. En general, como ya relataré, las membranas biológicas son permeables a agua y gases pero son <span style="font-weight: bold;">más selectivas frente a los iones</span> por las propiedades derivadas de su composición, lo que hace que un determinado ión o molécula esté en <span style="font-weight: bold;">concentraciones diferentes a ambos lados de la membrana</span>. Eso, en el caso de los iones, tiene como consecuencia principal la <span style="font-weight: bold;">generación de una diferencia de carga y el consecuente potencial eléctrico</span>, una de las características <span style="font-weight: bold;">intrínsecas</span> de los seres vivos.<br /><br />A la vez, como <span style="font-weight: bold;">consecuencia de la semipermeabilidad de las moléculas</span>, ocurre que las <span style="font-weight: bold;">diferentes concentraciones de iones</span> se intenten igualar con ese <span style="font-weight: bold;">tránsito de agua</span> también de forma termodinamicamente positiva (y por lo tanto espontáneamente). El agua, así, circulará desde el <span style="font-weight: bold;">lado de la membrana con menor concentración</span> (<span style="font-weight: bold;">hipotónico</span>) al lado con <span style="font-weight: bold;">mayor concentración</span> (<span style="font-weight: bold;">hipertónico</span>), hasta alcanzar la <span style="font-weight: bold;">igualdad de concentraciones</span> a ambos lados (<span style="font-weight: bold;">isotonía</span>). Es cierto que aún así los solutos transitan en el sentido de difundir e <span style="font-weight: bold;">igualar las concentraciones</span> (salvo aquellos que físicamente no pueden superar la membrana porque <span style="font-weight: bold;">requerirían energía para el transporte</span>) pero en el caso biológico es <span style="font-weight: bold;">siempre más rápido el tránsito del agua</span>.<br /><br />Todo esto no se termina aquí, muchos de los procesos biológicos a bastantes niveles tienen una relación clave con la ósmosis y a medida que los expliquemos se podrá referir la importancia de este fenómeno físico.Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com0tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-23225630516268892082007-10-28T19:50:00.000+01:002008-12-09T00:59:39.762+01:00Biomoléculas (III).Después de la última entrada sobre los glúcidos, hoy toca escribir sobre los <span style="font-weight: bold;">lípidos</span>. Aunque para la población general los lípidos son conocidos vulgarmente como <span style="font-weight: bold;">grasas</span>, este grupo abarca más tipos de moléculas que las que componen exclusivamente esa categoría vernácula y que son los <span style="font-weight: bold;">ácidos grasos y triglicéridos</span>. De hecho, los lípidos forman, normalmente, el <span style="font-weight: bold;">50% de la masa seca de cualquier célula</span> y, por extensión, de cualquier ser vivo. Y no estoy hablando de las células de hombres blancos occidentales, cebados por nuestro estilo de vida facil, no, las de cualquier célula. Los lípidos son un <span style="font-weight: bold;">componente estructural clave en los seres vivos</span> y sin ellos la vida no existiría, por lo menos no tal como la conocemos, porque tienen una serie de características clave para comprender la aparición celular, como veremos en una entrega próxima, cuando termine la clasificación de las biomoléculas. Además, también existen lípidos con <span style="font-weight: bold;">funciones fisiológicas</span> muy importantes.<br /><br />Los lípidos se agrupan en las siguientes categorías:<br />-<span style="font-weight: bold;">Ácidos Grasos</span>.<br />-<span style="font-weight: bold;">Acilglicéridos</span>.<br />-<span style="font-weight: bold;">Derivados de Ácidos Grasos</span> (sobre todo del ácido Araquidónico).<br />-<span style="font-weight: bold;">Derivados del Isopreno</span> (Isoprenoides).<br />-<span style="font-weight: bold;">Fosfolípidos</span>.<br />-<span style="font-weight: bold;">Esfingolípidos</span>.<br />-<span style="font-weight: bold;">Ceras</span>.<br />-<span style="font-weight: bold;">Estéridos</span>.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Ácidos Grasos.</span><br /><br />Los ácidos grasos son, basicamente, una<span style="font-weight: bold;"> larga cadena hidrocarbonada</span> con un grupo <span style="font-weight: bold;">carboxilo</span> (ácido orgánico) en un <span style="font-weight: bold;">extremo</span>. La cadena varía en longitud, normalmente tienen entre 12 y 24 átomos de carbono, y en ocasiones la cadena incluye <span style="font-weight: bold;">dobles enlaces</span> entre los átomos de carbono, denominados, en lípidos, <span style="font-weight: bold;">insaturaciones</span>, que tienen consecuencias funcionales sobre las que escribiré en otra ocasión. Normalmente, los ácidos grasos de <span style="font-weight: bold;">células animales</span> suelen tener <span style="font-weight: bold;">mayor número medio de insaturaciones</span> pero el <span style="font-weight: bold;">número de ácidos grasos con insaturaciones es menor</span>. En el caso de las <span style="font-weight: bold;">células vegetales</span>, las proporciones se <span style="font-weight: bold;">invierten</span>, lo que explica porque son <span style="font-weight: bold;">más saludables</span>, en general, las grasas vegetales (hablaré de la fisiología molecular de los lípidos cuando me refiera a las membranas biológicas). La <span style="font-weight: bold;">longitud media</span> de los ácidos de carbono es también diferente entre unas y otras células, siendo el rango más amplio, normalmente, en animales (o sea, entre 14 y 24) pero la longitud media es mayor en vegetales (entre 16 y 20). Las bacterias, en este aspecto, están un poco a medio camino.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhTSktMfMbpNbzvDTryacaUmYbE2t66tgAIsCMbTn6cQMplB4RldwSRtFbplYj2JlbdFxC7tiNvjBohaklx2fE_QJvPIuG_df_YUMI2FYIGuZsAsXyyp-FXloX7IIDkkyfTFUlyQoRSoliv/s1600-h/L%C3%ADpidos01.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhTSktMfMbpNbzvDTryacaUmYbE2t66tgAIsCMbTn6cQMplB4RldwSRtFbplYj2JlbdFxC7tiNvjBohaklx2fE_QJvPIuG_df_YUMI2FYIGuZsAsXyyp-FXloX7IIDkkyfTFUlyQoRSoliv/s400/L%C3%ADpidos01.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5126457635813931282" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Dos Ácidos Grasos de Cadena Larga: la insaturación en el C9 del oléico hace que la molécula se doble en el espacio<span style="color: rgb(255, 0, 0);">*</span>, con consecuencias posteriores para las membranas en las que se halle.</span><br /></div><br /><span style="font-weight: bold;">Acilglicéridos.</span><br /><br />Los acilglicéridos son <span style="font-weight: bold;">ésteres de ácidos grasos y glicerol</span>. El glicerol es un <span style="font-weight: bold;">alcohol de tres carbonos con tres grupos hidroxilo</span> (alcohol). A través de esos grupos hidroxilo, une a los grupos carboxilo de los ácidos grasos en cualesquiera de sus <span style="font-weight: bold;">tres posiciones</span> (átomos de carbono) y forman los ésteres <span style="font-weight: bold;">desprendiendo una molécula de agua</span> por cada unión y quedando unidos entre sí los esqueletos carbonados por el átomo de oxígeno. Normalmente las uniones se producen primero en los extremos del glicerol (y ese será el carbono C1), ocupándose después el central (C2) y por último el carbono C3. En <span style="font-weight: bold;">función del número de carbonos esterificados</span> en la molécula, se habla de <span style="font-weight: bold;">mono-, di- o triacilglicérido</span> (o mono-, di- o triglicérido, como podéis haber oído por ahí). Es habitual que el <span style="font-weight: bold;">carbono C2</span> esté ocupado por un <span style="font-weight: bold;">ácido graso de cadena larga</span> (18 o 20 carbonos, por ejemplo).<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEif144ny7B7cw8XJdzyme_Br-CdVRz1EmtQSKWe7NjjYsIGyjH18iBuK03B1kN3NJTiJdVPJcO15M8jUD_rzvUarZ5PZ_6PJauWoABpMLefJHBPOUM2PWWYuH2hbyWyK7qSaInCHl6evLO6/s1600-h/L%C3%ADpidos02.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEif144ny7B7cw8XJdzyme_Br-CdVRz1EmtQSKWe7NjjYsIGyjH18iBuK03B1kN3NJTiJdVPJcO15M8jUD_rzvUarZ5PZ_6PJauWoABpMLefJHBPOUM2PWWYuH2hbyWyK7qSaInCHl6evLO6/s400/L%C3%ADpidos02.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5126458327303665954" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Glicerol y Triacilglicérido: las combinaciones entre el alcohol y los numerosísimos ácidos grasos hacen que éste sea un grupo muy plástico y variable.</span><br /></div><br />Los triglicéridos son la <span style="font-weight: bold;">forma habitual de almacenar ácidos grasos</span>, ya sea con fines <span style="font-weight: bold;">energéticos o estructurales</span>. Es así como se almacenan en las células del <span style="font-weight: bold;">tejido adiposo</span> (esos michelines que tanto afean/joden) y cuando son necesarios, los enlaces éster son rotos mediante las enzimas apropiadas liberando los ácidos grasos y el glicerol para los diferentes fines.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Derivados de Ácidos Grasos (Eicosanoides).</span><br /><br />El ácido <span style="font-weight: bold;">Araquidónico</span> es un ácido graso de <span style="font-weight: bold;">cadena larga</span> (20 carbonos) con cuatro insaturaciones (carbonos C5, C8, C11 y C14). En los animales, mediante rutas enzimáticas no muy complejas pero muy importantes, que implican <span style="font-weight: bold;">enzimas ciclo-oxigenasas</span>, origina tres clases de <span style="font-weight: bold;">mediadores locales</span> (<span style="font-weight: bold;">mensajeros paracrinos</span>, moléculas que actúan en la comunicación celular a un <span style="font-weight: bold;">nivel local</span>, sobre todo en <span style="font-weight: bold;">vasos sanguíneos de ciertos órganos</span>): las <span style="font-weight: bold;">Prostaglandinas</span>, los <span style="font-weight: bold;">Tromboxanos</span> y los <span style="font-weight: bold;">Leucotrienos</span>. Estas tres clases de mediadores locales son importantes en los procesos de <span style="font-weight: bold;">inflamación</span> y, por lo tanto, de <span style="font-weight: bold;">respuesta inmune</span>. Bastante para lo que sólo parecía ser un fabricante de lorzas, ¿no?<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Derivados del Isopreno (Isoprenoides).</span><br /><br />El isopreno es un hidrocarburo de <span style="font-weight: bold;">cadena corta</span> que <span style="font-weight: bold;">polimeriza con mucha facilidad</span>. Es la base de las <span style="font-weight: bold;">gomas naturales</span> (látex del árbol del caucho) y <span style="font-weight: bold;">artificiales</span>. Cuando polimerizan resultan también en diferentes tipos de moléculas, como los <span style="font-weight: bold;">Terpenoides</span> (compuestos aromáticos muy abundantes en plantas), <span style="font-weight: bold;">Carotenoides</span> (compuestos con hasta 40 átomos de carbono y de gran importancia por su <span style="font-weight: bold;">comportamiento frente a la luz</span>, como la <span style="font-weight: bold;">Vitamina A y el Retinol</span>, claves en el funcionamiento de la vista) o los <span style="font-weight: bold;">Esteroides</span> (como el<span style="font-weight: bold;"> Colesterol</span>, cuya función también explicaré cuando me dedique a las membranas orgánicas, o las <span style="font-weight: bold;">hormonas esteroideas</span>: andrógenos, estrógenos, progestágenos, glucocorticoides y mineralocorticoides).<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjDWZVfdDmSc_-YKSZ4vmiLs5wOXFucCGkp_FzANnHRfonNDHC0p8WpfzMxWkQQo96QeG6PLTzPrhIkXqy_S9B1V_5VmDhyphenhyphenv4mDF0w5LwxI7QEJK6zkmFHX6r2LsljfFZoC8FoIJFbt7DQN/s1600-h/L%C3%ADpidos05.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjDWZVfdDmSc_-YKSZ4vmiLs5wOXFucCGkp_FzANnHRfonNDHC0p8WpfzMxWkQQo96QeG6PLTzPrhIkXqy_S9B1V_5VmDhyphenhyphenv4mDF0w5LwxI7QEJK6zkmFHX6r2LsljfFZoC8FoIJFbt7DQN/s400/L%C3%ADpidos05.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5126459173412223298" border="0" /></a><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi4_95of_ETkR4dZD9q1qlDVjYrm2YiyuPYt0XyScOe_mrWsa6NU-SJzL_KrvR8e1FzZCmI989E3lGlhc_qKPO6qq_L3ZH0j_vxX_eG8bi0inP_m8Xbiwuhqoxi9XVH7k2vrDP2C0924FhK/s1600-h/L%C3%ADpidos04.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi4_95of_ETkR4dZD9q1qlDVjYrm2YiyuPYt0XyScOe_mrWsa6NU-SJzL_KrvR8e1FzZCmI989E3lGlhc_qKPO6qq_L3ZH0j_vxX_eG8bi0inP_m8Xbiwuhqoxi9XVH7k2vrDP2C0924FhK/s400/L%C3%ADpidos04.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5126459340915947858" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Isoprenoides: el beta-caroteno o vitamina A es un isoprenoide más sencillo que el Colesterol, lo que permite apreciar su naturaleza de polímero en las repeticiones de su estructura antisimétrica. Sin embargo, este último también es un polímero, aunque no lo parezca por su estructura de múltiples anillos. Las hormonas esteroideas y las sales biliares surgen a partir de modificaciones sencillas de esta estructura.</span><br /></div><br /><span style="font-weight: bold;">Fosfolípidos.</span><br /><br />Antes expliqué los acilglicéridos y su estructura. Pues bien, los <span style="font-weight: bold;">fosfolípidos</span> tienen una <span style="font-weight: bold;">estructura similar</span> sólo que el C3 presenta una molécula de <span style="font-weight: bold;">fosfato esterificando</span>. El fosfato, además, esterifica por su otro extremo con <span style="font-weight: bold;">diferentes tipos de moléculas</span>, como alcoholes, aminas, aminoácidos u otros. Estos son los lípidos que forman <span style="font-weight: bold;">la mayor parte de las membranas biológicas</span>.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhD7MfXooMz25Q35idI2kM_c94lfEM9-rr5fcoPqrhLDHVJd6GsuWuAXAVJq0goL-jZcmZZJy0-cyu8fAPVXqYaRFsxDvmxLlvuJLNAEz7xXd7qeoh6OesQbFVlJgEGveOCs5kxDe7wqXd-/s1600-h/L%C3%ADpidos03.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhD7MfXooMz25Q35idI2kM_c94lfEM9-rr5fcoPqrhLDHVJd6GsuWuAXAVJq0goL-jZcmZZJy0-cyu8fAPVXqYaRFsxDvmxLlvuJLNAEz7xXd7qeoh6OesQbFVlJgEGveOCs5kxDe7wqXd-/s400/L%C3%ADpidos03.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5126458821224905010" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">FosfatidilSerina: uno de los fosfolípidos más comunes de las membranas biológicas.</span><br /><br /></div><br /><span style="font-weight: bold;">Esfingolípidos.</span><br /><br />Los Esfingolípidos se forman por la <span style="font-weight: bold;">unión de un ácido graso a una molécula de esfingosina</span> (un aminoalcohol de cadena larga <span style="font-weight: bold;">complejo</span>). En este caso, el ácido graso une a la esfingosina a través de un <span style="font-weight: bold;">enlace amino</span> (con desprendimiento de una molécula de agua) en el carbono <span style="font-weight: bold;">C2 de la esfingosina</span>. En el carbono C1 (que porta el grupo hidroxilo/alcohol), se esterifica una molécula directamente o bien una de fosfato que, como en el caso de los fosfolípidos, puentea con su otro extremo diferentes tipos de moléculas.<br /><br />Los esfingolípidos <span style="font-weight: bold;">también forman parte de las membranas biológicas</span> y por su estructura particular tienen <span style="font-weight: bold;">propiedades que afectan al desarrollo local de la misma</span>. Quedaos con esta idea, ya que los dominios locales de las membranas es algo fundamental para entender la biología celular.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Ceras.</span><br /><br />Las ceras son ácidos grasos unidos a alcoholes de <span style="font-weight: bold;">elevado peso molecular por enlace éster</span>. Normalmente son productos de <span style="font-weight: bold;">revestimiento</span> de superficies de tejidos para protegerlos de la <span style="font-weight: bold;">deshidratación</span> o de otros fenómenos asociados al agua.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Estéridos.</span><br /><br />Los estéridos no son un grupo <span style="font-style: italic;">per se</span> sino una denominación genérica de los<span style="font-weight: bold;"> ésteres de ácidos grasos y colesterol</span> que se forman en el organismo en diferentes circunstancias y que mencionaré en más profundidad cuando me refiera a las <span style="font-weight: bold;">lipoproteinas</span>.<br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Generalidades Clave de los Lípidos.</span><br /><br />Una de las cuestiones fundamentales de los Lípidos, tomando como modelo los ácidos grasos es que presentan un <span style="font-weight: bold;">caracter anfipático</span>, es decir, uno de sus extremos es <span style="font-weight: bold;">apolar</span> y el otro extremo es <span style="font-weight: bold;">polar</span>. Esto es importantísimo en un medio biológico compuesto por <span style="font-weight: bold;">agua</span>, que es el <span style="font-weight: bold;">medio polar por excelencia</span>. Fundamentalmente, los lípidos presentan una <span style="font-weight: bold;">bajísima proporción de grupos polares</span> (alcohol, oxígeno, sulfhidrilo) respecto al esqueleto hidrocarbonado (el Carbono unido a Hidrógeno carece de carga eléctrica resultante), lo que resulta en una <span style="font-weight: bold;">disposición espacial particular de los lípidos en el medio acuoso</span>. Todo ello lo trataremos en profundidad en el capítulo dedicado a las membranas biológicas.<br /><br /><br /><span style="color: rgb(255, 0, 0);">*</span>No he comentado nada acerca de las orientaciones de los dobles enlaces antes pero lo haré aquí: los dobles enlaces pueden ser <span style="font-style: italic;">cis</span> o <span style="font-style: italic;">trans</span>, lo que se debe a que son más rígidos que los simples y no permiten girar los átomos de carbono con libertad. En los enlaces <span style="font-style: italic;">cis</span>, las estructuras en los átomos de carbono a ambos lados del doble enlace están en el mismo <span style="font-style: italic;">lado</span>, mientras que en el <span style="font-style: italic;">trans</span> lo están en lados opuestos. Eso se aprecia en la figura (agrandad para verlo mejor), en la que los carbonos contíguos al 9 y al 10 del ácido oléico (el 8 y el 11) se hallan en el mismo lado del plano y por eso la molécula se dobla. En en caso de que el ácido oléico fuera <span style="font-style: italic;">trans</span> en el enlace doble del carbono C9, la distancia entre C9 y C10 sería menor y la molécula recta como la de palmítico. Esto es <span style="font-style: italic;">sólo</span> importante a los efectos de que no hay ácidos grasos biológicos con enlaces <span style="font-style: italic;">trans</span>, sólo aquellos productos de la actividad humana, como los producidos por hidrogenación de ácidos grasos insaturados de vegetales para fabricar margarinas.Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com2tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-49494337201040413142007-10-23T19:30:00.000+02:002008-12-09T00:59:40.858+01:00Biomoléculas (II).En la entrada anterior concluí comentando la importancia de los dos tipos principales de moléculas inorgánicas que se hayan presentes en los seres vivos. No me he referido a los <span style="font-weight: bold;">gases</span> pero de ellos nos ocuparemos más adelante, ya que son bastante aburridos a nivel descriptivo (son compuestos sencillos) y su importancia es mucho más funcional, así que será más apropiado mencionarlos en las entradas correspondientes sobre el <span style="font-weight: bold;">metabolismo</span> o la <span style="font-weight: bold;">fisiología</span>.<br /><br />En esta entrada, por fin, entraremos en las auténticas biomoléculas, aquellas moléculas orgánicas que son <span style="font-weight: bold;">sintetizadas y degradadas</span> por los seres vivos. Elegir un grupo cualquiera de ellas es un poco complicado porque todas tienen su propio papel y relevancia, pero por la naturaleza química más sencilla he optado por los <span style="font-weight: bold;">glúcidos</span>. Además, en realidad ningún grupo es completamente exclusivo y puro pero este grupo presenta menor número de elementos y su complejidad no es tan elevada en número de elementos (con excepciones, como siempre en biología, pero eso lo explicaré más adelante).<br /><br /><span style="font-style: italic;font-size:100%;" >Naturaleza Química.</span><br /><br />Los glúcidos también se han denominado <span style="font-weight: bold;">hidratos de carbono o azúcares</span>. El primer nombre deriva de su estructura compuesta por <span style="font-weight: bold;">carbono, oxígeno e hidrógeno</span> y el segundo de los glúcidos que antes conoció el hombre. Naturalmente, las cosas no son tan simples y el primer nombre se considera desfasado y restrictivo, mientras que el segundo es inapropiado porque muchos de los glúcidos conocidos no son dulces ni parecidos al azúcar. Glúcidos es un nombre genérico que viene del vocablo griego <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">glykos</span> (azúcar) y adoptado como solución de compromiso.<br /><br />El grupo comprende moléculas de <span style="font-weight: bold;">diferente tamaño</span>, tanto en la longitud de la <span style="font-weight: bold;">cadena carbonada</span> (el esqueleto de cada molécula sencilla está formada por entre <span style="font-weight: bold;">3 y 6 átomos de carbono</span>) como en el número de moléculas sencillas que forman cada <span style="font-weight: bold;">polímero</span>, pues la mayoría de los glúcidos que conocemos son fibras o cadenas compuestas por muchas moléculas sencillas. Los glúcidos más sencillos son <span style="font-weight: bold;">monosacáridos</span>, éstos se unen para formar <span style="font-weight: bold;">disacáridos y polisacáridos</span> (cuando el número de moléculas sencillas es cuatro o más). Además, los polímeros pueden ser <span style="font-weight: bold;">homo o heteropolímeros</span>, ya que los monosacáridos que los componen no tienen porque ser iguales entre sí. Esto les proporciona una gran flexibilidad funcional, como ya se verá en entradas posteriores.<br /><br />La naturaleza química de los monosacáridos es la de <span style="font-weight: bold;">aldehidos o cetonas</span> (esencialmente un átomo de carbono unido a un <span style="font-weight: bold;">átomo de oxígeno mediante un doble enlace en posición terminal o interior, respectivamente</span>, de la cadena carbonada) muchas veces acompañados por grupos <span style="font-weight: bold;">alcohol</span> (u<span style="font-weight: bold;">n átomo de oxígeno unido a un átomo de hidrógen</span>o y a uno de carbono), aunque son más habituales las aldosas que las cetosas. Esta estructura tiene dos características fundamentales: son <span style="font-weight: bold;">compuestos polares</span>, por lo que se disuelven facilmente en el agua; y pueden formar <span style="font-weight: bold;">enlaces internos</span> cuando tienen <span style="font-weight: bold;">más de cuatro</span> carbonos. Estos enlaces internos hacen que se formen <span style="font-weight: bold;">anillos cíclicos</span> con el átomo de<span style="font-weight: bold;"> oxígeno</span> en el <span style="font-weight: bold;">plano del anillo</span> y son la forma habitual de la mayoría de glúcidos en los organismos vivos, como la glucosa o la fructosa, y en la que aparecen polimerizando. Importante: el <span style="font-weight: bold;">carbono C1</span>, que une el átomo de oxígeno del anillo, recibe el nombre de carbono <span style="font-weight: bold;">anomérico</span>. Este carbono suele presentar un grupo <span style="font-weight: bold;">hidroxilo/alcohol</span>, que queda <span style="font-weight: bold;">por encima</span> (en posición <span style="font-weight: bold;">beta</span>) o por <span style="font-weight: bold;">debajo</span> (posición <span style="font-weight: bold;">alfa</span>) <span style="font-weight: bold;">del plano del anillo</span> y es importante para la formación de polímeros, como explico más abajo.<br /><br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiP7ly4aSF-AIBRIm1SrPPPTDuog_uM3q4cmUxvEYv5Dbk-zegtLqqwdxs2aHfWcZvKQ7roeNJjBb6CQVUdmFamHQgfgDZIrLcPfiQOfqlUFsKuGtYwx2CN3yCJCs0KdTIt1yYm8OOxuHV1/s1600-h/Glucidos01.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEiP7ly4aSF-AIBRIm1SrPPPTDuog_uM3q4cmUxvEYv5Dbk-zegtLqqwdxs2aHfWcZvKQ7roeNJjBb6CQVUdmFamHQgfgDZIrLcPfiQOfqlUFsKuGtYwx2CN3yCJCs0KdTIt1yYm8OOxuHV1/s200/Glucidos01.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5124580952404493938" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Aldosa y Cetosa en forma lineal.</span><br /></div><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjVZv-zIYQfp3FQMuyPGIAG5gJ1coh4Rzl4fHNlPb5STEfoFAahcO0AseHNp3oDubjDBby9qQrXiESM-CdhFmmVTVdm6BQjezLTmug_PBZyGanOW-8yFVzVup9PaHxkOgLW-IELo7fLhNPC/s1600-h/Glucidos02.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjVZv-zIYQfp3FQMuyPGIAG5gJ1coh4Rzl4fHNlPb5STEfoFAahcO0AseHNp3oDubjDBby9qQrXiESM-CdhFmmVTVdm6BQjezLTmug_PBZyGanOW-8yFVzVup9PaHxkOgLW-IELo7fLhNPC/s200/Glucidos02.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5124581433440831106" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Isómero D (dextrógiro) e isómero L (levógiro) del mismo monosacárido </span> <span style="font-style: italic;">(Gliceraldehido) determinado por el hidroxilo en posición C2.</span><br /></div><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjkIr8SgjZkmquRgLzob5GTcw5zigGnlYC3iLOPUS_CJbZT0Ai5S2tg4N9HktuNPkuUTcLPqq8hmiufeoIQoUSxjB_IbjmzzjFQFZBQlLWONp-aCxQT3f5o1IdtkcpJUdsOHtTS6oEfCNrR/s1600-h/Glucidos03.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjkIr8SgjZkmquRgLzob5GTcw5zigGnlYC3iLOPUS_CJbZT0Ai5S2tg4N9HktuNPkuUTcLPqq8hmiufeoIQoUSxjB_IbjmzzjFQFZBQlLWONp-aCxQT3f5o1IdtkcpJUdsOHtTS6oEfCNrR/s320/Glucidos03.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5124582081980892834" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Cierre del Anillo cíclico interno de la Ribosa (componente de los ácidos nucléicos).</span><br /></div><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhqchAIATL91dFgLXgN6orzAPy6SHBGqRBOfW1RJOUe6QckIVQgqTney6M3Kb-zuS8xPf22BCPDr1PYupMR7u6OrN2iYy5yxcu72iAaK394_3UXMNvd8Qgt34OVzkddGm_soB3eWwKkuPdb/s1600-h/Glucidos04.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhqchAIATL91dFgLXgN6orzAPy6SHBGqRBOfW1RJOUe6QckIVQgqTney6M3Kb-zuS8xPf22BCPDr1PYupMR7u6OrN2iYy5yxcu72iAaK394_3UXMNvd8Qgt34OVzkddGm_soB3eWwKkuPdb/s320/Glucidos04.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5124582825010235058" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Dos anillos cíclicos diferentes para una misma molécula lineal con dos isomerías distintas.</span><br /></div><br /><br />También, muchos de estos monosacáridos tienen formar <span style="font-weight: bold;">oxidadas y reducidas</span>. Las formas <span style="font-weight: bold;">oxidadas</span> más habituales son aquellas formas de ácidos orgánicos en las que el grupo alcohol/hidroxilo, se halla convertido en <span style="font-weight: bold;">grupo ácido orgánico/carboxilo</span> (por ejemplo, el ácido glucónico es un derivado ácido de la glucosa). Las formas <span style="font-weight: bold;">reducidas</span> suelen ser <span style="font-weight: bold;">no cíclicas</span> y presentan <span style="font-weight: bold;">dos crupos hidroxilos terminales</span> (por lo que un grupo aldehido ha sido convertido en grupo alcohol). Este último es el caso de los <span style="font-weight: bold;">edulcorantes</span> más habituales, como el <span style="font-weight: bold;">manitol</span> o el <span style="font-weight: bold;">sorbitol</span>.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwLouRMd5eL5tfTpFOvGFy8C9ODvhYLhiRxqYU60sczqakz4A7OfwfwSQET8tUd1A6LTBbgpfRM6bGBUt3WW3ukGi9MjY8LH6lFMZ1uwrFpNOnudTvjNoJjhHUSZ3xuYdtdyBvK4DXFD8L/s1600-h/Glucidos05.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwLouRMd5eL5tfTpFOvGFy8C9ODvhYLhiRxqYU60sczqakz4A7OfwfwSQET8tUd1A6LTBbgpfRM6bGBUt3WW3ukGi9MjY8LH6lFMZ1uwrFpNOnudTvjNoJjhHUSZ3xuYdtdyBvK4DXFD8L/s320/Glucidos05.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5124583344701277890" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Formas Oxidantes de diferentes glúcidos.</span><br /></div><br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgFeq_MdzgV8MbMqgqHj3kd4A-1oSlpx0wmh1XOq0HYiLvOe5nNT5cJSsK8dU4QuxLi-bmFxMMTql13ABOh-BXi1CrpGKgnYffcgr_AucnciU0NIKKuL9NmeSlOvGc0VqVCvghxzqOzS-ai/s1600-h/Glucidos06.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgFeq_MdzgV8MbMqgqHj3kd4A-1oSlpx0wmh1XOq0HYiLvOe5nNT5cJSsK8dU4QuxLi-bmFxMMTql13ABOh-BXi1CrpGKgnYffcgr_AucnciU0NIKKuL9NmeSlOvGc0VqVCvghxzqOzS-ai/s320/Glucidos06.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5124583589514413778" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Formas reducidas de diferentes glúcidos y un aminoglúcido.</span><br /></div><br />Antes mencioné que los glúcidos presentan sólo los tres elementos básicos de la química orgánica, sin embargo, hay <span style="font-weight: bold;">modificaciones</span> a esta norma. Existen <span style="font-weight: bold;">aminoglúcidos</span> y <span style="font-weight: bold;">sulfoglúcidos</span>, en los que aparecen, respectivamente, el <span style="font-weight: bold;">nitrógeno (N) </span>y el <span style="font-weight: bold;">azufre (S)</span>. En los aminoglúcidos el <span style="font-weight: bold;">grupo amino</span> (<span style="font-weight: bold;">un nitrógeno con dos hidrógenos</span> unido a un carbono del esqueleto de la molécula) es el que aparece sustituyendo un grupo alcohol/hidroxilo, como en el caso de la <span style="font-weight: bold;">Glucosamina</span> y de la <span style="font-weight: bold;">Galactosamina</span>; mientras, en los sulfoglúcidos, aparece unido el <span style="font-weight: bold;">grupo sulfato</span> (un <span style="font-weight: bold;">átomo de azufre con cuatro átomos de oxígeno y carga negativa</span>, como un <span style="font-weight: bold;">anión</span>, unido al esqueleto carbonado), aunque este caso requiere un proceso de modificación de los glúcidos a nivel celular que ya comentaremos en otra entrega posterior.<br /><br /><span style="font-style: italic;">Polimerización y grupos.</span><br /><br />Los monosacáridos forman polímeros mediante <span style="font-weight: bold;">unión entre sí por enlaces glucosídicos</span>. Los enlaces glucosídicos se forman entre el <span style="font-weight: bold;">carbono C1 de un anillo y el carbono C1,C4 o C6 del siguiente puenteado por un átomo de oxígeno</span>, por lo que se denominan enlaces <span style="font-weight: bold;">o-glucosídicos</span>. Estos enlaces se producen, normalmente, mediando <span style="font-weight: bold;">desprendimiento de una molécula de agua</span>, de ahí que los grupos hidroxilo tengan una <span style="font-weight: bold;">gran relevancia para la reactividad</span> de estas moléculas. Sin embargo, también se pueden formar <span style="font-weight: bold;">enlaces n-glucosídicos</span>, en los que el <span style="font-weight: bold;">puente</span> entre monosacáridos es el átomo de <span style="font-weight: bold;">nitrógeno</span>, desprendiéndose también una molécula de agua. <span style="font-weight: bold;">La posición alfa o beta</span> del carbono <span style="font-weight: bold;">anomérico</span> en cada enlace del polímero es <span style="font-weight: bold;">clave</span> y, en los <span style="font-weight: bold;">homopolisacáridos</span>, es <span style="font-weight: bold;">estereotipada</span>, es decir: en los compuestos conocidos los enlaces de un dímero al siguiente no cambian, sino que son regulares.<br /><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgH1wDoDGF5vHtrRFySCxSSTve3TFtiDtTxwJ1B3cWk9Wxx0FQNLIXe5XA7jCeTusCsHo0suxEabsmnMw12dQERzvfM1-HSCMeXiM2zZzKToC5pDU2-Pi5eSl8dDqV_VvgSKwHcQtZieQXD/s1600-h/Glucidos07.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgH1wDoDGF5vHtrRFySCxSSTve3TFtiDtTxwJ1B3cWk9Wxx0FQNLIXe5XA7jCeTusCsHo0suxEabsmnMw12dQERzvfM1-HSCMeXiM2zZzKToC5pDU2-Pi5eSl8dDqV_VvgSKwHcQtZieQXD/s400/Glucidos07.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5124655616115967730" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Un enlace O-glucosídico tipo beta(1-4).</span><br /></div><br />Un ejemplo típico de este estereotipado es el <span style="font-weight: bold;">almidón</span>, el glúcido de <span style="font-weight: bold;">reserva energética</span> en <span style="font-weight: bold;">vegetales</span>, que presenta dos tipos de cadena, <span style="font-weight: bold;">amilosa y amilopectina</span>. La amilosa es una cadena <span style="font-weight: bold;">lineal</span> de glucosas unidas por <span style="font-weight: bold;">enlaces alfa(1-4)</span>; la amilopectina es una cadena similar con <span style="font-weight: bold;">enlaces alfa(1-4)</span> y <span style="font-weight: bold;">cada 12 a 20 glucosas</span> presenta una <span style="font-weight: bold;">ramificación alfa(1-6)</span>. La <span style="font-weight: bold;">estructura espacial</span> de este polisacárido es diferente para cada tipo de cadena y esa disposición espacial influye en su <span style="font-weight: bold;">plegado y acumulación en la célula</span> pero también en su <span style="font-weight: bold;">reprocesamiento para liberar la glucosa</span> y poder utilizarla en el metabolismo. Sin embargo, no todos los polisacáridos cumplen funciones energéticas, ya que algunos de ellos, gracias a esa geometría de los enlaces entre monosacáridos, forman <span style="font-weight: bold;">polímeros estructurales</span>, como en el caso de la <span style="font-weight: bold;">celulosa</span>. El simple <span style="font-weight: bold;">cambio de orientación en los enlaces (1-4) entre glucosas de alfa a beta</span>, hace que este polímero posea unas características estructurales y físicas completamente diferentes y forme así la <span style="font-weight: bold;">dura, tenaz y resistente Pared Celular Vegetal</span> de la mayoría de células vegetales que hace que nuestras lechugas tengan esa textura tan crujiente y tanta fibra (por no hablar de la producción de papel). Y para comentar un ejemplo propio de animales, la <span style="font-weight: bold;">Quitina</span>, el polímero que forma los <span style="font-weight: bold;">caparazones de prácticamente todos los insectos</span>, es también un homopolímero formado por <span style="font-weight: bold;">N-acetil-beta-glucosamina</span>.<br /><br />Los <span style="font-weight: bold;">heteropolisacáridos</span>, en contraste, disponen sus monómeros con un patrón de enlaces que varía de uno al siguiente (aunque se repite, lo que viene de que <span style="font-weight: bold;">se sintetizan a partir de disacáridos</span>) y suelen tener un <span style="font-weight: bold;">alto índice de aminoglúcidos</span>. Se presentan, sobre todo, en la <span style="font-weight: bold;">matriz extra/intercelular, el tejido conjuntivo y el cartílago</span>, proporcionando <span style="font-weight: bold;">viscosidad y lubricación</span>: actúan <span style="font-weight: bold;">reteniendo agua</span> y formando enlaces con proteínas estructurales de esos mismos tejidos.<br /><br />El último grupo estructural de glúcidos es el de los Péptidoglucanos. Se trata de péptidoglucanos formados por <span style="font-weight: bold;">cadenas de polisacáridos dispuestos en paralelo unidos por cadenas polipeptídicas</span>. Los péptidoglucanos son <span style="font-weight: bold;">exclusivos de procariotas</span> (bacterias), formando parte de la <span style="font-weight: bold;">Pared Celular Bacteriana</span> y con una <span style="font-weight: bold;">gran importancia</span> en su <span style="font-weight: bold;">patogenicidad</span>.<br /><br /><span style="font-style: italic;">Papeles Funcionales.</span><br /><br />Los glúcidos son <span style="font-weight: bold;">fundamentales</span> en los siguientes papeles:<br />-Energético.<br />-Estructural.<br />-Señalización y Comunicación Biológica.<br />En posteriores entregas podréis leer sobre estos papeles en detalle, pero por el momento esto debe servir de referencia.<br /><br />Nuestra próxima entrega estará dedicada a los lípidos.<br /><br />Post Scriptum: he añadido un enlace a la lista, el de la revista <span style="font-style: italic;">Annals of Improbable Research</span> (<span style="font-style: italic;">Anales de Investigación Improbable</span>, insertad vuestro chiste escatológico aquí, por favor. No, en serio, hacedlo <a href="http://improbable.com/2007/10/14/yet-another-rectal-explosion/">aquí</a>).Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com2tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-67279962779889219342007-10-12T13:08:00.000+02:002007-10-20T15:08:40.252+02:00Suplemento de Química Orgánica.Para poder llevar con más ligereza los capítulos posteriores me he planteado el publicar un pequeño suplemento listando los grupos principales de las química orgánica. Ayuda en todo esto el considerar la <span style="font-weight: bold;">química orgánica</span> como montar y desmontar <span style="font-weight: bold;">puzzles</span>, ya que, en el fondo, la cantidad de elementos que entran en juego es limitada y las reglas son claras y evidentes. Además, no voy a entrar en la formulación IUPAC (la Unión Internacional para la Química Aplicada), sino en la nomenclatura de los grupos de química orgánica para que podais identificar aquellos sobre los que escribiré en las entradas posteriores.<br /><br />La primera consideración es que en la química orgánica, y por extensión la bioquímica, el <span style="font-weight: bold;">Carbono</span> es el elemento clave, formando un <span style="font-weight: bold;">esqueleto</span> en cada molécula sencilla en la que los átomos de carbono se hallan unidos entre sí por <span style="font-weight: bold;">enlaces simples</span> (<span style="font-weight: bold;">alcanos</span>), <span style="font-weight: bold;">dobles</span> (<span style="font-weight: bold;">alquenos</span>) o <span style="font-weight: bold;">triples</span> (<span style="font-weight: bold;">alquinos</span>), todos ellos <span style="font-weight: bold;">hidrocarburos</span>. Como ya comenté en la <a href="http://thenewbiologist.blogspot.com/2007/10/biomolculas-i.html">primera entrada sobre Biomoléculas</a>, los electrones de los orbitales más externos de los diferentes átomos son compartidos entre sí para alcanzar la estabilidad electrónica. En el caso del carbono, faltan <span style="font-weight: bold;">4 electrones</span> para alcanzar los ocho que garantizan la <span style="font-weight: bold;">estabilidad</span>, por lo que habría que imaginar los electrones de la capa de valencia como <span style="font-weight: bold;">c</span><span style="font-weight: bold;">uatro puntos alrededor del átomo de carbono</span>. Al colocar un átomo de <span style="font-weight: bold;">hidrógeno</span> cerca del átomo de carbono, éste posee <span style="font-weight: bold;">un electrón</span> que compartir y por lo tanto se pueden <span style="font-weight: bold;">unir</span> los dos puntos/electrones con <span style="font-weight: bold;">una línea</span> para identificar <span style="font-weight: bold;">un par electrónico</span>. Hacemos lo propio con otros tres átomos de hidrógeno y ya tenemos cuatro líneas/pares electrónicos alrededor del átomo de carbono, lo que nos ofrece la estabilidad electrónica buscada con <span style="font-weight: bold;">ocho electrones</span> (y nos daría el metano, gas de todos conocido, sobre todo después de una buena fabada).<br /><br />Siguiendo este método, se puede hacer lo mismo con el resto de átomos, más o menos como si fuera un puzzle, como contaba, lo único que hace falta es saber el número de electrones en la <span style="font-weight: bold;">capa de valencia</span> de los diferentes átomos que aparecen en la química orgánica. Así, el <span style="font-weight: bold;">oxígeno</span> tiene <span style="font-weight: bold;">dos electrones libres</span>, el <span style="font-weight: bold;">nitrógeno</span> tiene <span style="font-weight: bold;">tres</span>, el <span style="font-weight: bold;">azufre</span> tiene <span style="font-weight: bold;">dos</span> (excepto en forma de sulfato, que tiene ocho pero séis están compartidos con átomos de oxígeno) y los <span style="font-weight: bold;">halógenos</span> (<span style="font-weight: bold;">Fluor, Cloro, Bromo, Yodo</span>) tienen <span style="font-weight: bold;">un electrón suelto</span>. Una vez asumidas estas reglas (ayuda revisar la <a href="http://www.dayah.com/periodic/Images/periodic%20table.png">Tabla Periódica</a>. En esta que enlazo, en la esquina superior derecha de cada elemento podéis ver las diferentes capas de electrones, la última es la que está más abajo y, por tanto, la de valencia) podemos pasar a identificar los grupos de química orgánica.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Grupos Funcionales de Química Orgánica: </span><br />(IMPORTANTE: los <span style="font-weight: bold;">guiones</span> indican el <span style="font-weight: bold;">electrón libre del carbono</span> por el que cada grupo puede enlazar al <span style="font-weight: bold;">esqueleto carbonado</span>. <span style="font-weight: bold;">R</span> representa un esqueleto carbonado o radical cualquiera y los números son subíndices. Cuando un Carbono va <span style="font-weight: bold;">entre paréntesis</span> se refiere a que <span style="font-weight: bold;">no está en posición terminal</span>: los grupos funcionales tienen prioridad en la <span style="font-weight: bold;">nomenclatura y numeración</span> de los carbonos, siendo los carboxilos los más importantes, luego los aldehidos, etc. En bioquímica es menos importante porque los esqueletos carbonados se hacen enormes y es más facil usar <span style="font-weight: bold;">nombres propios/tradicionales</span> pero señalaré la numeración de los carbonos cuando sea preceptivo)<br /><br />Ácido Orgánico/Carboxílico o Grupo Carboxilo: -COOH (el carbono une dos electrones a un átomo de oxígeno y el otro un átomo de oxígeno unido a un átomo de hidrógeno).<br /><br />Ácido Sulfónico: -SO3H<br /><br />Sales: -COOM / -(C)OOM (el átomo M es de un metal o metaloide monovalente (un solo electrón en su capa más externa, como Sodio o Potasio)<br /><br />Ésteres: -COOR /-(C)OOR (el átomo de oxígeno unido al carbono por un solo electrón une por su otro extremo a un esqueleto carbonado).<br /><br />Haluros de ácido: -CO-Hl (halógeno) / -(C)O-Hl<br /><br />Amidas: -CO-NH2 / -(C)O-NH2<br /><br />Amidinas: -C(=NH)-NH2 / -(C)(=NH)-NH2<br /><br />Nitrilos/Cianuros: -CN / -(C)N<br /><br />Aldehidos: -CHO<br /><br />Cetonas: R1-(C=O)-R2 (los dos enlaces del átomo de Carbono unen a dos átomos de carbono del esqueleto de la molécula. Las cetonas se oponen a los aldehidos en que estos últimos se forman en los extremos de la molécula (primer o último carbono).<br /><br />Alcoholes/Hidroxilos: -OH<br /><br />Tioles: -SH<br /><br />Hidroperóxidos: -O-OH<br /><br />Aminas: -NH2<br /><br />Iminas: =NH<br /><br />Éteres: -O-R<br /><br />Sulfuros: -SR<br /><br />Peróxidos: -O-OR<br /><br />Nitros: -NO2.<br /><br /><br /><span style="font-size:85%;"><span style="font-weight: bold;">Referencias:</span><br /><br /><a href="http://www.quimicaorganica.net/">Química Orgánica.</a><br /><br /><br /><span style="font-weight: bold;">Agradecimientos:</span> a Pilar por la sugerencia de los resaltes en negrita.<br /></span>Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-917435005059928512007-10-08T12:10:00.000+02:002008-12-09T00:59:41.306+01:00Biomoléculas (I).Esta entrada tiene el propósito de introducir los sillares elementales de la vida, las biomoléculas, de una forma comprensible. Es dificil de hacer a palo seco pero trataré de hacerlo lo más facil posible. Aún así, en algunos casos, como principios de física o química que referiré aquí y en otros artículos posteriores, sugiero a los lectores que o bien hagan un acto de fe (y me crean tal cual les cuento) o que se documenten por otras fuentes. Pero ahora pasemos al tema que nos ocupa.<br /><br />Los principales grupos de biomoléculas son los siguientes:<br />-Glúcidos.<br />-Lípidos.<br />-Proteínas.<br />-Ácidos Nucleicos.<br />A estos cuatro grupos hay que sumar el agua y los electrolitos, átomos cargados o iones, de ciertos elementos (sobre todo metales y metaloides) y gases, como el dióxido de carbono y el oxígeno.<br /><br /><span style="font-weight: bold;">Agua y Electrolitos:</span><br /><br />El agua, no siendo una biomolécula, es fundamental para la vida, supone el <span style="font-weight: bold;">medio</span> en el que ocurren todas las reacciones de la vida y además participa activamente en muchas de ellas como <span style="font-weight: bold;">substrato</span>, <span style="font-weight: bold;">intermedio</span> de transporte de electrones y protones o como <span style="font-weight: bold;">producto</span>. Sin el agua, la vida no ocurriría. Practicamente casi todas las propiedades del agua tienen que ver con las <span style="font-weight: bold;">propiedades físicas</span> de la misma molécula. Aquellos que han pasado por la educación primaria normalmente conocen la formula química del agua: dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. La <span style="font-weight: bold;">estructura geométrica</span> de esta molécula es clave en las propiedades del agua, fundamentalmente, tiene forma <span style="font-weight: bold;">triangular</span>, con el oxígeno en un vértice y los dos átomos de hidrógeno en los otros dos. Esto tiene relación con la <span style="font-weight: bold;">electronegatividad</span> de los átomos de oxígeno y de hidrógeno.<br /><br />En este punto hablaremos de la electronegatividad por su importancia posterior.<br /><br />-----------------<br /><br />Los átomos de todos los elementos conocidos tienen <span style="font-weight: bold;">diferente electronegatividad</span>, una propiedad que deriva del <span style="font-weight: bold;">número de electrones</span> en las <span style="font-weight: bold;">capas superiores</span>. Normalmente, todos los átomos de un elemento tienen <span style="font-weight: bold;">carga eléctrica neutra</span>: los protones y los electrones están <span style="font-weight: bold;">compensados</span> (y de hecho el número de protones, el número atómico, es igual al de electrones). Sin embargo, en las últimas capas, los electrones determinan la electronegatividad, una carga <span style="font-weight: bold;">aparente</span>, por así decir, que genera <span style="font-weight: bold;">efectos de atracción y de repulsión electrostática</span> entre los átomos que componen una molécula.<br /><br />La diferente electronegatividad viene de la <span style="font-weight: bold;">tendencia</span> de unos átomos u otros a <span style="font-weight: bold;">retener</span> los electrones en sus <span style="font-weight: bold;">orbitales superiores</span>. Sin adentrarnos mucho en la teoría cuántica de la estructura atómica: el número de electrones en la última capa de orbitales de un átomo tiende a una <span style="font-weight: bold;">estabilidad</span> en torno a <span style="font-weight: bold;">ocho</span> (salvo el Helio, al que le basta con dos), que es el caso de los <span style="font-weight: bold;">gases nobles</span>. Los gases nobles no reaccionan en ningún caso porque su última capa de orbitales presenta esos ocho electrones y es estable. Los átomos de otros elementos, precisamente, reaccionan con otros átomos para alcanzar esa estabilidad al <span style="font-weight: bold;">introducir</span> electrones del otro átomo en sus propios orbitales o <span style="font-weight: bold;">cederlos</span> al otro y así quedar en <span style="font-weight: bold;">equilibrio</span>. El motivo por el que no se separan convertidos en un átomo del elemento inmediatamente superior o inferior (el del gas noble <span style="font-weight: bold;">más próximo</span>, vaya) es que sus protones <span style="font-weight: bold;">no pueden compensar la diferencia de carga</span> tal cual y quedan entrelazados en una molécula, de modo que en realidad los electrones son <span style="font-weight: bold;">compartidos</span>.<br /><br />Por poner ejemplos: al oxígeno le faltan dos electrones en su última capa para tener la configuración electrónica del Neón, mientras que al Sodio le sobra un electrón para tener esa misma configuración electrónica. Lógicamente, un átomo de oxígeno reaccionará con dos átomos de sodio para producir monóxido de sodio, que será electronicamente estable. Las posiciones en la <a style="font-style: italic;" href="http://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table_of_elements">Tabla Periódica de los Elementos</a> señalan esos electrones de más o de menos de la última capa de orbitales (que normalmente son referidas como<span style="font-weight: bold; font-style: italic;"> capa de valencia</span>).<br /><br />----------------<br /><br />La estructura geométrica de la molécula de agua, pues, es un producto de esta propiedad de la electronegatividad. El oxígeno es muy electronegativo y el hidrógeno muy electropositivo (de hecho es un solo protón junto a un solo electrón), por lo que el oxígeno tiene a atraer hacia sí los electrones y a dejar los protones más o menos <span style="font-style: italic;">desnudos</span>. Normalmente, si las cargas estuviesen enquilibradas entre los átomos de hidrógeno, el ángulo entre ambos sería de 60º, como en un triángulo equilátero, pero al estar desnudos y presentar carga positiva por ser sólo protones, el ángulo es más abierto porque <span style="font-weight: bold;">se repelen entre sí</span> (de unos 109º, si no falla mi memoria). Sin embargo, se produce un fenómeno más importante aún que ése: <span style="font-weight: bold;">la molécula de agua es dipolar</span>, posee un polo de carga negativa y dos polos de carga positiva. Esto es esencial para comprender los fenómenos biológicos.<br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZjG_W7gFbmt4GKurOkkxuFE9yoICQS0n5hLGPthuZa1RkwDyFwgAck-8usQSM6SGU_U5XQE8PiCgFoLJwoSlw6f1SVfSuC8O4uIKSdsgkxcuHf0ctXGgH8QO31dxlzK7lNZ9Wpk2h9WND/s1600-h/Agua01.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer; width: 130px; height: 139px;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhZjG_W7gFbmt4GKurOkkxuFE9yoICQS0n5hLGPthuZa1RkwDyFwgAck-8usQSM6SGU_U5XQE8PiCgFoLJwoSlw6f1SVfSuC8O4uIKSdsgkxcuHf0ctXGgH8QO31dxlzK7lNZ9Wpk2h9WND/s200/Agua01.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5118904638265499538" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 1. La molécula de agua (delta indica carga relativa en la molécula).</span></div><br />Como consecuencia más directa de la naturaleza dipolar del agua está, aparte de que el agua sea un líquido, el hecho de que las <span style="font-weight: bold;">sales en disolución</span> se disponen de <span style="font-weight: bold;">forma iónica</span>: por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl), la sal marina que todos empleamos en cocina, al disolverlo en agua se divide en iones de sodio con <span style="font-weight: bold;">carga positiva</span> (<span style="font-weight: bold;">cationes</span>) y de cloro con <span style="font-weight: bold;">carga negativa</span> (<span style="font-weight: bold;">aniones</span>). Esta división ocurre porque el agua <span style="font-weight: bold;">solvata</span> las moléculas de la sal y la carga eléctrica de cada dipolo <span style="font-weight: bold;">equilibra la carga descompensada</span> de cada átomo de la sal por separado (pero cuidado: <span style="font-weight: bold;">no</span> se forma un <span style="font-weight: bold;">enlace covalente</span>, es decir, no se comparten o intercambian electrones). La enorme importancia de este fenómeno radica en que el agua es un medio en el que se pueden mover cationes y aniones, generando <span style="font-weight: bold;">diferencias de potencial eléctrico</span>, compensando cargas y sirviendo de <span style="font-weight: bold;">intermediarios de transporte electrónico</span> claves para un gran número de procesos bioquímicos.<br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgkt24vaWuQS4oVg-iqSIUr7FpGPnkj6Xv7hiPoTfxRJH8ykyKx6-PuraC52BWAYWtdjRWiSNrdk2KzG3QDaRLJ6r6kEG-W6kLFXpHNhtLQfs6q3-tAhlqUvHldG2l9abrRJL33yGzIhPPR/s1600-h/Agua02.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgkt24vaWuQS4oVg-iqSIUr7FpGPnkj6Xv7hiPoTfxRJH8ykyKx6-PuraC52BWAYWtdjRWiSNrdk2KzG3QDaRLJ6r6kEG-W6kLFXpHNhtLQfs6q3-tAhlqUvHldG2l9abrRJL33yGzIhPPR/s200/Agua02.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5118905273920659362" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 2. Disposición de las moléculas de agua entre sí.</span><br /></div><br /><div style="text-align: center;"><a onblur="try {parent.deselectBloggerImageGracefully();} catch(e) {}" href="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgmp1Kmpr0fuv0xA3gWNP9SoylHDh-SCZrrFJvYyxYMvtaNqN1NVAH58Or7EbSGkpxFHIlNQDSRLNSiajDZfb383tPU3UNhsaLEWRKxbcGhZFYpFNOPT-iaNlZlWrxraqL2s6EDD-1bVpZn/s1600-h/Agua03.jpg"><img style="margin: 0px auto 10px; display: block; text-align: center; cursor: pointer;" src="https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgmp1Kmpr0fuv0xA3gWNP9SoylHDh-SCZrrFJvYyxYMvtaNqN1NVAH58Or7EbSGkpxFHIlNQDSRLNSiajDZfb383tPU3UNhsaLEWRKxbcGhZFYpFNOPT-iaNlZlWrxraqL2s6EDD-1bVpZn/s200/Agua03.jpg" alt="" id="BLOGGER_PHOTO_ID_5118905776431833010" border="0" /></a><span style="font-style: italic;">Figura 3. Disposiciones posibles de las moléculas de agua en presencia de cationes sodio y aniones cloro procedentes de la sal marina.</span><br /></div><br />Los electrolitos, los cationes (Calcio, Sodio, Potasio, Magnesio, Manganeso, Hierro, Amonio) y aniones (Cloro, Fosfato, Sulfato, Sulfuro) clave, son, en más de un caso, imprescindibles para la vida y posibilitan las reacciones básicas que hacen que estemos aquí, además de toda una serie de procesos fisiológicos tan importantes como la <span style="font-weight: bold;">transmisión nerviosa</span>. Aunque sólo estemos hablando de compuestos y moléculas inorgánicas, su relevancia para los seres vivos es incalculable.<br /><br />P.S.: las figuras que publicaré a partir de ahora serán manuscritas, así que no me tengáis muy en cuenta el que no sean muy claras o detalladas. Escanearía directamente las buenas de algunos de mis libros de referencia pero tampoco me cuesta mucho y no quiero meterme en líos de derechos de autor y todo eso.<br /><br /><br /><br /><span style="font-size:85%;"><span style="font-weight: bold;">Referencias elementales:</span><br /><br /><a href="http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/tutorials/chemistry/page1.html">Química Básica para entender la Bioquímica</a>. The Biology Project, Universidad de Arizona.</span>Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com1tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-88977061500012999172007-09-30T14:58:00.000+02:002007-09-30T20:38:48.243+02:00En el Principio.Pensé, desde antes de decidirme finalmente a abrir esta bitácora, que la primera entrada formal, o temática, debía ser la que hablase del origen de la vida. Las mitologías, las ontologías y las religiones siempre abren contando sus respectivas historias de la Creación. La diferencia es que la Biología postula una reconstrucción histórica basada en datos y hechos comprobados y experimentación sobre este tema.<br /><br />Necesariamente, tendré que referirme a la bioquímica, la química de los organismos vivos, los elementos que los componen y cómo se relacionan entre ellos. Sin embargo, prefiero dedicar esta primera entrada a hablar en términos generales y sobre cómo aparecieron las primeras moléculas constitutivas de la vida y ya dedicaré la siguiente a extenderme sobre la bioquímica estricta (aviso: voy a tener que ser un poco <span style="font-style: italic;">fullero</span> porque si quisiera explicar las causas básicas de la bioquímica tendría que extenderme sobre la física y la química elementales, pero ya llegaremos a ello en su momento).<br /><br />Esencialmente, todos los seres vivos conocidos se basan en cuatro elementos fundamentales: Carbono (C), Oxígeno (O), Nitrógeno (N) e Hidrógeno (H). El Carbono es la base estructural de los esqueletos de las biomoléculas y va acompañado de los otros elementos en diferentes proporciones según el tipo de molécula de que se trate. Las biomoléculas fundamentales se agrupan en: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucléicos. Estas moléculas, junto con el agua y los electrolitos (átomos cargados o iones, como Calcio (Ca), Sodio (Na), Cloro (Cl), Fósforo y otros), son las que forman los seres vivos conocidos y posibilitan los fenómenos que entendemos como vida.<br /><br />La cuestión clave es que estas biomoléculas, las que nos forman, las que reaccionan entre sí y producen los procesos que hacen que nos movamos, respiremos, pensemos y, en definitiva, que estemos vivos, no son especiales. La materia que nos forma no es diferente de la materia inerte y un átomo de carbono en un ser vivo no es diferente de un átomo de carbono en el carbón que podemos usar en una barbacoa. ¿Por qué parte de la materia que formaba el planeta Tierra, la tercera roca desde el sol, resultó en estos organismos vivos? Los creyentes ven la mano de Dios en todo esto pero no pueden demostrarlo. Los científicos, por otra parte, buscaron la respuesta partiendo de que no existía ninguna diferencia entre la materia viva y la inerte.<br /><br />Los dos científicos que postularon las bases de esta búsqueda fueron <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/J._B._S._Haldane">Haldane</a> y, sobre todo, <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Oparin">Oparin</a>. Los postulados hipotéticos de estos dos biólogos fueron la base de uno de los experimentos más espectaculares en Biología del siglo XX: <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Miller-Urey_experiment">el experimento de Miller de 1953</a>. El experimento consistió en la reproducción de una atmósfera oxidante similar a la de la Tierra primigenia en la que los gases principales eran el metano, el amoniaco, el hidrógeno, el monóxido de carbono y el vapor de agua (en nuestra atmósfera actual, oxidante, los gases principales son el nitrógeno, el oxígeno y el dióxido de carbono). Al pasar corriente eléctrica entre dos electrodos situados en una cámara con estos gases, se recuperaron moléculas orgánicas como aminoácidos, monosacáridos/alcoholes, algunos ácidos grasos básicos y nucleótidos. Aparentemente, la intervención divina no estaba por aquí. Este experimento básico fue modificado por <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Joan_Or%C3%B3">Joan Oró</a> al introducir en esa atmósfera reconstruida gas cianhídrico (cianuro de hidrógeno), lo que resultó en la acumulación de bases nitrogenadas, los sillares elementales de los ácidos nucléicos, en la sopa primordial.<br /><br />Con el tiempo, el experimento original de Miller ha sido modificado, se ha sustituido la aplicación de corriente eléctrica por el uso de luz ultravioleta (UV), de la que si se sabe con certeza que siempre ha existido una buena exposición por parte del sol y que proporciona una buena cantidad de energía (como demuestra su actividad sobre las células vivas al producir tumores y cáncer de piel, un efecto de su actividad en los ácidos nucléicos). Todos estos refinamientos sólo han contribuido a validar las hipótesis originales de Oparin y Haldane y a reafirmar la teoría del origen <span style="font-style: italic; font-weight: bold;">abiótico</span> de la vida. Naturalmente, de la existencia de las biomoléculas a la aparición de las células como unidad elemental de la vida hay un gran paso pero eso será de lo que trate una entrada próxima.<br /><br /><span style="font-size:78%;"><a style="font-weight: bold;" href="http://www.issol.org/miller/miller1953.pdf">Artículo Original de Miller.</a><br /><br /><a style="font-weight: bold;" href="http://www.science.siu.edu/microbiology/micr425/425Notes/14-OriginLife.html">Artículo sobre el Origen de la Vida (bastante completo).</a><br /><br /></span>Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com5tag:blogger.com,1999:blog-7043509977468462263.post-61324911305924777732007-09-28T18:05:00.000+02:002007-10-15T23:19:59.707+02:00Inicio.<span style="font-size:85%;"><span style="font-style: italic; font-weight: bold;">El Universo se mueve gracias al complejo entretejido de tres elementos: Materia, Energía y Acusados Intereses Personales.</span><br /><span style="font-weight: bold;">-G'Kar-</span></span><br /><br />Bienvenidos a todos a esta nueva bitácora que he iniciado. Me he pensado durante los meses que han transcurrido desde que abandoné la anterior cómo darle forma a este nuevo proyecto. Había pensado realizar una nueva bitácora pero que enfatizase los cambios personales y profesionales de estos meses, la nueva etapa en mi vida después de haber concluido mi licenciatura. Sin embargo, no me atraía la idea demasiado porque esos cambios personales también han contribuído a que mis ideas hayan cambiado mis propósitos a la hora de escribir.<br /><br />Esta nueva bitácora si se adapta más ellos y mis intenciones para el futuro. Espero volcar en ella mi intención formativa y profesional y proporcionar una perspectiva de la biología, su importancia en nuestra sociedad actual y también de la ciencia en general. No espero cubrir todos los contenidos que he recibido en los cursos de mi facultad, sólamente referir e instruir en los fundamentos generales de la biología en diferentes materias y niveles de organización. Sobre esto debo comentar unas cuantas cosas que han influido en la organización de la bitácora:<br /><br />-Las pestañas laterales serán útiles a la hora de hallar las entradas sobre una misma materia o nivel de organización (bioquímica, biología celular, fisiología...).<br /><br />-Las entradas aparecerán de una en una. Encuentro que así es más facil saber si ha habido actualizaciones o no y me parece más <i>limpio</i>.<br /><br />-Existirá un sesgo claro hacia los enfoques funcionales y de la biología molecular, lo que es sólo deformación profesional por mi parte pero es lo que hay. Sin embargo, todo estará organizado de acuerdo a su sentido en la historia natural, o lo que es lo mismo: la teoría evolutiva.<br /><br />-En el fondo del blog hallaréis el newsroll de google, en el que he seleccionado, deliberadamente, las palabras clave biología, biology, genética y genetics. Si deseáis que añada alguna, comunicámelo en los comentarios, por favor.<br /><br />-Una de mis intenciones más claras es la de ser claro, didáctico y comunicativo. A veces, para mantener el rigor, puede que trate los temas con tecnicismos y jerga profesional, espero que me lo disculpéis y, a cambio, intentaré proporcionar metáforas comprensibles.<br /><br />-Añadiré una licencia CC y adaptaré con fotos, imágenes y demás, el aspecto de la bitácora, sólo dadme algo de tiempo.<br /><br />-Uno de los temas que trataré, aunque sólo ocasionalmente, será el de mi propia evolución profesional, en términos de procedimientos para obtener becas y cosas similares. Personalmente creo que será una parte bastante aburrida pero siempre puede ser interesante para los demás.<br /><br />Para terminar: espero que disfrutéis de los contenidos y que los encontréis interesantes y útiles.Illuminatushttp://www.blogger.com/profile/16257164061704331922noreply@blogger.com2