REPLICACIÓN

Proceso en el que una célula copia su información genética antes de dividirse. Comienza con la separación de las hebras de ADN para que se sintetice una nueva hebra mediante el ADN polimerasa.

• Finalidad → Transmisión completa y precisa de información genética de célula madre a células hijas durante la división celular.

Conservativa → Las hebras resultantes tienen una cadena antigua y otra de nueva síntesis.

• Periodo ciclo celular → Fase S

Cebador → Fragmento de ARN que proporciona el extremo 3′-OH para el inicio de la polimerización.

• Fragmento de Okazaki → Fragmentos que se forman en la hebra retardada debido a que va en dirección 5′->3′ y esto dificulta su formación al ADN polimerasa, estos fragmentos después se unen gracias al ADN ligasa

• Eucariotas → Tiene lugar en el núcleo celular. Procariotas → Tiene lugar en el citoplasma

TRANSCRIPCIÓN

Proceso mediante el cual la información genética codificada en el ADN es copiada en forma de ARN.

• Iniciación: ARN polimerasa se une al promotor (región del ADN que indica el inicio de un gen).

El ARN desenrolla la doble hélice de ADN exponiendo una hebra como molde.

• Elongación: ARN polimerasa sintetiza una cadena de ARN complementaria a la hebra de ADN molde. Utiliza nucleótidos libres en el núcleo para construir la cadena de ARN. ARN polimerasa agrega nucleótidos en secuencia siguiendo el apareamiento de bases.

• Terminación: La transcripción continúa hasta que la ARN polimerasa alcanza una secuencia de terminación en el ADN. La ARN polimerasa y la cadena de ARN recién sintetizada se liberan del ADN.

ARN (ÁCIDO RIBONUCLEICO)

Es un polinucleótido monocatenario, cuyos ribonucleótidos están unidos por enlaces fosfodiéster.

• Composición → Compuesto por ribonucleótidos que son una azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada.

• Estructura → La estructura primaria es una cadena lineal de ribonucleótidos unidos por un enlace fosfodiéster. Puede plegarse y formar estructuras secundarias y terciarias, esta última compleja por asociación de hélices y bucles.

• Tipos: Permiten la expresión del mensaje genético del ADN.

• ARN mensajero → Determina la secuencia de aminoácidos en la síntesis de proteínas.
• ARN transferente → Activa a los aminoácidos para poder ser incorporados en la nueva proteína.
• ARN ribosómico-> Forma parte de la estructura de los ribosomas.
• ARN nuclear: A partir de él se forman distintos tipos de ARN ribosomal.

TRADUCCIÓN

Proceso en el que la información genética contenida en el ARN mensajero se utiliza para sintetizar proteínas en los ribosomas.

• Lugar → Ribosomas

• Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une al extremo 5′ del ARNm en el codón de inicio AUG.

• Elongación: La subunidad grande del ribosoma se une al complejo, se desplaza a lo largo del ARNm, leyendo los codones de 5′ a 3′. Los ARN transferentes transportan aminoácidos al ribosoma, donde se unen a los codones del ARNm.

• Terminación: La traducción continúa hasta que el ribosoma encuentra un codón de terminación en el ARNm. Ya no hay ARNt que correspondan a estos codones, sino factores de liberación que se unen al ribosoma.

CÓDIGO GENÉTICO

Sistema que establece una relación de correspondencia entre los tripletes del ARN mensajero y la secuencia de aminoácidos que codifica.

• Codón → Grupo de 3 nucleótidos consecutivos del ARNm.

• Anticodón → Triplete de bases que se une a un codón complementario del ARNm.

• Características:

• Universal → Todos los organismos tienen el mismo código.
• Degenerado → Varios tripletes codifican el mismo aminoácido.

MUTACIÓN

Cambios que se producen en la secuencia de nucleótidos del ADN, durante la replicación, o por agentes físicos, químicos o biológicos.

• Agentes físicos → Rayos X, rayos gamma, rayos UV.
• Agentes químicos → Ácido nitroso, etilensulfonato.
• Agentes biológicos → Transposones, virus.
• Mutaciones espontáneas → Se producen de forma natural en los individuos.
• Mutaciones inducidas → Se producen como consecuencia de la exposición a agentes mutagénicos químicos o físicos.
• Enfermedades genéticas → Muchas son causadas por mutaciones que afectan a la función de ciertas proteínas. Ej: Hemofilia, distrofia muscular…
• Cáncer-> Enfermedad que consiste en la multiplicación rápida de células alteradas, las cuales forman un tumor. Las células normales detienen su crecimiento cuando contactan con células vecinas, las células cancerosas pierden esta propiedad y crecen indefinida y descontroladamente.

METABOLISMO

Conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en la célula para satisfacer sus necesidades de materia y energía. Son reacciones de oxidación-reducción, catalizadas por enzimas, compartimentadas y acopladas energéticamente a través del ATP.

EL ATP

Adenosín trifosfato.

• Función: La célula lo utiliza como intermediario energético o vehículo en la transferencia de energía celular.
• Composición → Base nitrogenada (adenina), ribosa y tres moléculas de ácido fosfórico.
• Dónde se sintetiza:
  • Célula animal→ En las mitocondrias mediante la fosforilación oxidativa en la respiración celular.
  • Célula vegetal → En las mitocondrias y también en los cloroplastos mediante la fotofosforilación en la fotosíntesis.

CATABOLISMO

Conjunto de reacciones metabólicas exergónicas mediante las cuales las células degradan las moléculas complejas para obtener moléculas sencillas, ATP y poder reductor. Es un proceso convergente ya que desde reactivos variados se obtienen pocos productos. Produce energía (proceso exergónico).

GLUCÓLISIS

Secuencia de reacciones que convierte una molécula de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico.

• Localización → Citoplasma celular.

El producto final de la glucólisis es el ácido pirúvico, que puede seguir diferentes rutas metabólicas dependiendo de si hay presencia de oxígeno o no:

• Vía aerobia: El ácido pirúvico entra en la mitocondria y sufre descarboxilación oxidativa (grupo carboxilo es eliminado del sustrato orgánico, resultando la formación de CO2 y un compuesto reducido) para formar acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs. 36-38 moléculas de ATP por glucosa.
• Respiración celular → Proceso catabólico mediante el cual se produce la oxidación total de la materia orgánica, cuya energía se transfiere al ATP, utilizando como aceptor final de electrones el oxígeno. Se desarrolla en dos etapas (ciclo de Krebs y cadena respiratoria) donde se completa la obtención de energía. La cadena respiratoria se sitúa en la membrana plasmática de las bacterias o en la membrana mitocondrial interna de las mitocondrias.

CICLO DE KREBS

Vía catabólica central en todos los organismos aeróbicos que oxidan grupos acetilo hasta convertirlos en CO2 y producen ATP.

• Localización → Matriz mitocondrial en células eucariotas / Citoplasma en células procariotas.
• Por cada vuelta a partir del Acetil-CoA: 2 CO2, 1 GTP, 3 NADH + H+, 1 FADH2.
• Las moléculas de CO2 obtenidas salen de la célula.
• Cada molécula de glucosa genera 2 ácidos pirúvicos, los cuales se oxidan a 2 Acetil-CoA que entran en el ciclo de Krebs. Para la degradación completa de 1 molécula de glucosa se precisan 2 vueltas al ciclo de Krebs.

CADENA RESPIRATORIA Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

El ATP se puede producir por: fosforilación oxidativa, fosforilación a nivel de sustrato, fotofosforilación.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Flujo de electrones conducidos a través de las proteínas que constituyen la cadena de transporte electrónico hasta el oxígeno, a la vez que hay un gradiente de protones cuya energía es utilizada para la síntesis de ATP. Membrana mitocondrial interna.

La mayor parte del ATP formado procede de la fosforilación oxidativa.

FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

Proceso en el que una molécula de sustrato se fosforila por la transferencia de un grupo fosfato de una molécula de alta energía como el ATP.

La cantidad de ATP obtenida es pequeña.

FOTOFOSFORILACIÓN

Flujo de electrones que proceden de los fotosistemas, se excitan por la acción de la luz y son conducidos a través de los diferentes aceptores hasta el NADPH, a la vez que hay un gradiente de protones cuya energía es utilizada para sintetizar ATP.

• Vía anaerobia → Proceso metabólico que ocurre en ausencia de O2, los sustratos orgánicos son descompuestos para liberar energía en forma de ATP sin la participación de O2 como aceptor final de electrones. 2 moléculas de ATP por glucosa.

FERMENTACIÓN

Degradación anaeróbica de la glucosa en la que el aceptor final de electrones es una molécula orgánica. Proceso catabólico incompleto debido a la falta de oxígeno, escasa rentabilidad energética.

• Localización→ Citoplasma (células musculares) y microorganismos (bacterias y levaduras).
• Características:
  1. Proceso anaeróbico.
  2. Degradación molecular no completa.
  3. Productos finales son compuestos orgánicos que aún almacenan energía.
  4. Se obtiene poca energía.
• Tipos:
  • Fermentación láctica: El ácido pirúvico se reduce a ácido láctico por acción de la enzima lactato deshidrogenasa. Los microorganismos que la realizan son bacterias, usándose en la industria alimentaria para la elaboración de yogur, queso…
  • Fermentación alcohólica: El ácido pirúvico se reduce a etanol por la acción de dos enzimas, piruvato descarboxilasa y alcohol deshidrogenasa. Los microorganismos que realizan esta fermentación son las levaduras, usándose para la elaboración de pan, vino, cerveza…
• β-oxidación: Secuencia de reacciones mediante las que los ácidos grasos se degradan eliminando dos carbonos en forma de Acetil-CoA. Matriz mitocondrial.

NUTRICIÓN

Conjunto de procesos que permiten la introducción de los nutrientes en la célula y su conversión en energía.

• Según la fuente de carbono: autótrofos: obtienen moléculas orgánicas a partir de inorgánicas. Heterótrofos: obtienen moléculas orgánicas a partir de otras moléculas orgánicas.
• Según la fuente de obtención de energía: Fototrofos: emplean energía luminosa para sintetizar ATP. Quimiotrofos: emplean energía química contenida en enlaces de moléculas que oxidan para sintetizar ATP.
• Según los electrones: Litotrofos: oxidan moléculas inorgánicas. Organotrofos: oxidan moléculas orgánicas.