Bioquimica
pH
Se define pH como el logaritmo decimal del inverso de la [H+] expresada en equivalentes gr/litro (N)
pH = log 1/ [H+] o pH = - log [H+]
De esta forma la neutralidad viene indicada por un valor de pH = 7 siendo los valores inferiores de estado ácido y los valores superiores de estado básico.
De la misma manera se puede definir pOH = log 1/[OH-]
Así pH + pOH =14
SISTEMAS AMORTIGUADORES
- Los organismos vivos soportan muy mal las variaciones del pH
- Aunque sean unas décimas de unidad.
- Por eso han desarrollado en la historia de la evolución sistemas tampón o buffer que mantienen el pH constante, mediante mecanismos hemostático
Conjunto integrado de reacciones quimicas en el organismo donde se extrae energía de los alimentos, cual es utilizada para sintetizas moléculas estructural y esenciales para la vida celular.
Consta de dos vías:
1. Anabolismo: Síntesis de moléculas complejas a simples. Ejemplo: Síntesis de glucógeno a partir de glucosa.
2. Catabolismo: Degradación de moléculas ricas en energía para dar lugar a otras simples como CO2, H2O, NH3.
Tipos de Rutas metabólicas
Catabolismo del etanol
Glucólisis - Fotosíntesis
Glucólisis [aeróbica-anaeróbica]
Glucólisis – Gluconeogénesis
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS.
Funciones de las prostaglandinas
PROSTAGLANDINAS
Hasta el momento se han reconocido nueve receptores de prostaglandinas en diferentes tipos de células. Las prostaglandinas se enlazan a una subfamilia de receptores transmembrana de la superficie celular, los receptores acoplados a proteína G. Estos receptores se denominan DP1-2, EP1-4, FP, IP, y TP, que hace referencia al receptor que enlaza la correspondiente prostaglandina (por ejemplo, los DP1-2 se unen a los receptores de PGD2).
Esta variedad de receptores significa que las prostaglandinas actúan en diversas células, y tienen una amplia variedad de acciones:
* Causan constricción o dilatación en las células musculares lisas del tejido vascular.
* Causan agregación o desagregación de las plaquetas.
* Sensibilizan las neuronas espinales al dolor.
* Disminuyen la presión intraocular.
* Regulan la mediación inflamatoria.
* Regulan el movimiento de calcio.
* Controlan la regulación hormonal.
* Controlan el crecimiento celular.
FUNCIONES DE LOS EICOSANOIDES
| Eicosanoide | Principales sitios de Síntesis | Principales Acciones Biológicas |
| LXA4 | las plaquetas, células endoteliales, células epiteliales de la mucosa y otros leucocitos a través de inteactions con PMN | reducir los PMN y la infiltración de eosinófilos a los sitios de inflamación, estimular la nonphlogistic (no-reclutamiento de los monocitos inflamatoria inducidas), estimular los macrófagos fagocitosis de los PMN apoptosis, bloque IL-8 (quimioquinas) expresión, bloquear el TNF-α liberación y acciones, estimular la acción de TGF-β |
| LXB4 | las plaquetas, células endoteliales, células epiteliales de la mucosa y otros leucocitos a través de inteactions con PMN | mismo que para LXA4 |
| PGD2 | mastocitos, eosinófilos, cerebro | induce respuestas inflamatorias principalmente por eosinófilos y basófilos reclutamiento, induce broncoconstricción, involucrado en la alopecia androgenética, los inhibidores de PGD2 en estudio para tratar la calvicie de patrón masculino |
| PGE1 | induce la vasodilatación e inhibe la agregación plaquetaria | |
| PGE2 | riñones, bazo, corazón | Incrementa la vasodilatación y la producción de cAMP, incrementa los efectos de la bradicinina e histamina, inducción de la contracción uterina y de la agregación plaquetaria, mantiene abierto el conducto arterioso en el feto, disminuye la proliferación de células T y la migración de linfocitos de IL-1α e IL-2 |
| PGF2α | riñones, bazo, corazón | Incrementa la vasoconstricción, broncoconstricción y la contracción del músculo liso |
| PGH2 | Precursor de tromboxano A2 y B2, inductor de agregación plaquetaria y vasoconstricción | |
| PGI2 | corazón, células endoteliales vasculares | Inhibe la agregación de plaquetas y leucocitos, disminuye la proliferación de células T y la migración de linfocitos y la secreción de IL-1a e IL-2; induce vasodilatación y producción de cAMP |
| TXA1 | induce la vasodilatación e inhibe la agregación plaquetaria | |
| TXA2 | plaquetas | Induce agregación plaquetaria, vasoconstricción, proliferación de linfocitos y broncoconstricción |
| TXB2 | plaquetas | Induce vasoconstricción |
| LTB4 | monocitos, basófilos, neutrófilos, eosinófilos, mastocitos, células epiteliales | Induce quimiotaxis de leucocitos y su agregación, incrementa la permeabilidad vascular, proliferación de células T y la secreción de IFN-γ, IL-1 e IL-2 |
| LTC4 | monocitos, macrófagos alveolares, basófilos, eosinófilos, mastocitos, células epiteliales | Es componente de la SRS-A*, vasoconstrictor de la microvasculatura, permeabilidad vascular y broncoconstricción y secreción de IFN-γ |
| LTD4 | macrófagos y monocitos alveolares, eosinófilos, mastocitos, células epiteliales | Componente predominante de SRSA, vasoconstrictor de la microvasculatura, permeabilidad vascular y broncoconstricción y secreción de IFN-γ |
| LTE4 | mastocitos y basófilos | Componente de SRSA, vasoconstrictor de la microvasculatura y broncoconstricción |
SINTESIS
ULCERA VARICOSA
- Lesiones con pérdida de sustancia que asientan sobre una piel dañada por una dermatitis, secundaria a una hipertensión venosa. Complicación principal de la insuficiencia venosa crónica. También se las conoce como úlceras de éstasis. Otras Definiciones: Éstasis venoso: sistema venoso profundo insuficiente + falla de la bomba muscular gemelar. Dermatitis por éstasis: dilatación de los capilares sanguíneos, fijación pericapilar de la fibrina y los trastornos linfáticos. Una vez que aparecen tienden a tener una evolución insidiosa, con dificultad para cicatrizar, afectación de la piel circundante y frecuentes recidivas. Hipertensión venosa: Síndrome Postflebítico: Induración crónica el tobillo, pigmentación oscura de éstasis alrededor del tobillo. Puede curar con úlcera varicosa. Clasificación de Widmer de la insuficiencia venosa crónica: Estadio Síntomas I Edema, congestión subfascial, flebectasia, várices. II Induración, pigmentación, eccema III Ulcera, cicatriz ulcerosa Fisiopatología:
- La hipertensión venosa produce exudación de proteínas de alto peso molecular hacia el exterior de los vasos, extravasación de hematíes y suero, acúmulo de leucocitos, depósitos de fibrina, trombosis local de las vénulas, reducción de la difusión de nutrientes y de oxígeno en la epidermis → Falta de regeneración de los tejidos y pérdida de la capacidad protectora y reepitelilización de la piel Dermatitis de Éstasis (Asiento de la úlcera venosa). El origen de la enfermedad está probablemente relacionado al hecho de la bipedestación. La pantorrilla, actuando como una bomba muscular, ayuda al retorno venoso a vencer la fuerza de gravedad. Cuando este mecanismo falla, el aumento de la presión venosa puede derivar en edema maleolar, lipodermatoesclerosis y finalmente ulceración de la piel. Las causas del no funcionamiento de la quot;bomba muscularquot; son: patología articular, desórdenes del sistema nervioso y muscular , vida sedentaria y malos hábitos (tacos). Epidemiología: Aparecen más frecuentemente en mujeres de 4 a 1. Etiología: Pueden ser de 2 tipos: 1. Úlceras varicosas: en várices esenciales o primarias. 2. Úlceras postflebíticas: posterior a una trombosis venosa profunda. 50% se deben a venas varicosas superficiales y 50% a insuficiencia venosa profunda. Características: Características Generales : 1. Pulsos presentes. 2. Tamaño variable, desde pequeñas a muy extensas, a veces rodean toda la pierna. 3. Pueden se únicas o múltiples (tienden a unirse). 4. De forma redondeadas u ovaladas, aunque pueden ser irregulares. 5. El fondo de la ulcera depende del estado en que se encuentre y de su antigüedad, generalmente es rojo por la congestión, aunque puede ser oscuro por necrosis. Puede haber secreción purulenta como evidencia de una infección secundaria. Cuando se favorece su curación muestra abundante tejido de granulación. 6. Pueden ser indolororas. Otras son muy dolorosas, generalmente cuando están infectadas. 7. Se presentan en las áreas paramaleolar interna. 8. A veces llegan a rodear toda la pierna, es raro que afecten a pies o muslos.
- Úlceras de etiología varicosa: son más superficiales, habitualmente únicas, redondeadas, situadas sobre el maleolo interna, tienen mejor pronóstico ya que la extracción de las venas dilatadas puede cicatrizar la úlcera. Úlceras postflebíticas: son más profundas, con bordes excavados e irregulares, se exponen músculos y tendones, son múltiples con grandes trastornos cutáneos y tienen peor pronóstico por el daño irreversible del sistema venoso profundo. Diferencias entre Ulcera Varicosa y Ulcera arterial ÚLCERAS VENOSAS ÚLCERAS ARTERIALES • BORDES NO DEFINIDOS, • BORDES DEFINIDOS, ELEVADOS PLANOS. ASPECTO • FONDO • FONDO ATRÓFICO. GRANULOMATOSO. • NO SUELEN SANGRAR. • SANGRANTES. • SOBRE PROMINENCIAS • REGIÓN LATERAL ÓSEAS. INTERNA. • CABEZAS LOCALIZACIÓN • 1/3 INFERIOR DE LA METATARSIANOS. PIERNA. • DEDOS. • INSUFICIENCIA • ARTERIOSCLEROSIS. VENOSA PRIMARIA • HTA.TABAQUISMO. ETIOLOGIA O SECUNDARIA DIABETES. • CONSERVADOS, PULSOS • AUSENTES, DÉBILES. NORMALES. DISTALES • MODERADAMENTE • DOLOR IMPORTANTE DOLOROSAS. QUE AUMENTA CON CLÍNICA • SE ALIVIAN EN EL DECÚBITO. DECÚBITO.
- EDEMA EN LA • PIEL DELGADA, SECA, PIERNA. ATRÓFICA,
- PIEL ENROJECIDA, BRILLANTE, ECCEMATOSA. BLANQUECINA. OTROS SIGNOS • DERMATITIS OCRE. • DESCENSO DE LA • CALOR LOCAL. TEMPERATURA. • VARICOSIDADES. • UÑAS ENGROSADAS. Tratamiento de las úlceras: Favorecen la mala evolución: anemia, diabetes, hipoproteinemia, obesidad e infecciones. 1. Tratar y evitar el edema. 2. Administrar analgésicos previos a la cura. 3. Retirar con suavidad los vendajes. 4. Limpiar la úlcera con suero fisiológico, eliminando todo resto de exudado y costras activamente. 5. En caso de exudado mediano a abundante, usar apósitos absorbentes, como los de alginato cálcico o los de hidrofibra, vigilando posibles signos de maceración local. Promover la eliminación de tejidos necróticos con desbridamiento quirúrgico; en estos casos también es útil la combinación de un apósito hidrocoloide con pasta y pomada enzimática, así como el uso de hidrogeles de nueva generación. Una vez eliminados los esfacelos, usar un apósito hidrocoloide semioclusivo y cambiarlo lo menos
LIQUIDO CEFALORRAQUIDEO
El líquido cefalorraquídeo, conocido como LCR, es un líquido de color transparente, que baña el encéfalo y la médula espinal. Circula por el espacio subaracnoideo, los ventrículos cerebrales y el canal medular central sumando un volumen entre 100 y 150 ml, en condiciones normales. El líquido cefalorraquídeo puede enturbiarse por la presencia de leucocitos o la presencia de pigmentos biliares. Numerosas enfermedades alteran su composición y su estudio es importante y con frecuencia determinante en las infecciones meníngeas, carcinomatosis y hemorragias. También es útil en el estudio de las enfermedades desmielinizantes del sistema nervioso central o periférico.
Función
La función del líquido cefalorraquídeo es la de proteger, alimentar, lubricar, ayudar en la función eléctrica al sistema nervioso central, entre otras.
Proporciona el medio más adecuado para la supervivencia y función del principal sistema de coordinación y comunicación del cuerpo humano.
Tanto el cerebro como la médula espinal son los órganos más protegidos del cuerpo, contenidos dentro del armazón del cráneo y de la columna vertebral respectivamente y fortificado por una gran cantidad de músculos y ligamentos.
El sistema nervioso central es un sistema semi-cerrado, guardado por el maravilloso mecanismo de la barrera hemato cefálica, un tejido muy especializado, que también gracias a su permeabilidad especifica aísla eficazmente la circulación del líquido cefalorraquídeo de los demás líquidos del cuerpo, como la sangre venosa, la arterial, de la linfa y del liquido extracelular, al mismo tiempo que permite una comunicación esencial y selectiva con ellos.
SISTEMA
NERVIOSO
El sistema
nervioso (SN) , junto con el endocrino, controlan las funciones del organismo.
Está compuesto por células especializadas cuya función es la de “recibir
estímulos sensoriales y transmitirlos a los músculos. Los estímulos originarios
en el interior y exterior del cuerpo se correlacionan dentro del SN junto a los
impulsos (respuestas), sobre los órganos efectores (músculos) para el bienestar
del individuo.
ORGANIZACIÓN.
El SN se
divide en dos partes principales:
A-
Sistema Nervioso Somático
B-
Sistema Nervioso Autónomo
A-
SISTEMA NERVIOSO SOMATICO: Es la parte del SN responsables
de la movilidad de los musculos estriados, de la sensibilidad de la piel y de
las percepciones sensoriales. Se subdivide en dos
partes:
1-
Sistema Nervioso Central (SNC)
2-
Sistema Nervioso Periférico (SNP)
1. El SNC está compuesto por el
encéfalo (cerebro, cerebelo y tronco encefálico) y la
medula, principales centros en los cuales se correlacionan e
integran la información nerviosa que proviene del exterior e interior del
cuerpo. Ambas partes del SNC se encuentran suspendidos en el liquido
cefalorraquídeo (LCR).
El SNC
está compuesto por un gran número de células nerviosas (neuronas)
y sus prolongaciones, sostenidas por un tejido especializado
(neuroglia) que también lo nutre. Las prolongaciones largas de una
neurona se llaman “axones” o fibras nerviosas. Las prolongaciones
cortas y múltiples se denominan
“dendritas”
El
interior del SNC está organizado en sustancia gris y
blanca.
Sustancia gris: consta de células nerviosas y
las pociones proximales de sus axones, rodeada por la neuroglia. Representa los
CENTROS NERVIOSOS. Se presenta organizada de dos
maneras:
-
Corteza (en cerebro y cerebelo)
-
Nucleo ( en las distintas partes del SNC)
-Astas
-Ganglios
En el SNP
la sustancia gris forma los Ganglios Simpáticos, Parasimpáticos y
Espinales.
Sustancia blanca: compuesta por fibras nerviosas incluidas en la
neuroglia y que se hallan envueltas por una vaina de mielina (a
cuya coloración debe el nombre de sust. blanca). Representa la VIA DE
CONDUCCIÓN.
2. El SNP
esta constituido por los pares craneales, los nervios raquídeos y los ganglios
anexos.
Los pares
craneales se encargan de inervar la cabeza y los nervios raquídeos el resto del
cuerpo. Los nervios consisten en haces de fibras nerviodad o axones. Los mismos
conducen la información hacia en SNC (sensitiva) y desde este hacia la periferia
(motora) . Aunque están envueltos en vainas fibrosas, están relativamente
desprotegidos (a diferencia del SNC protegido por el cráneo y la columna
vertebral) y suelen dañarse por traumatismos. Los ganglios se encuentran
situados en el trayecto de los nervios.
B-
SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO: Es la porción del SN
relacionada con la inervación de las estructuras involuntarias, como el corazón,
musculo liso y glándulas. Se distribuye en el SNC y en el
SNP.
El SNA
está formado por dos partes: el sistema sináptico y el sistema parasimpático.
Las actividades de la porción simpática preparan el cuerpo para una
“emergencia”. En cambio la porción parasimpática tiene como meta la
“conservación y reestructuración de la energía”.
TEJIDO
NERVIOSO.
A-
Neurona
Células
excitables especializadas para la recepción de estímulos y la conducción de un
impulso nervioso. Posee un cuerpo desde cuya superficie se proyecta una o mas
prolongaciones denominadas neuritas. Las neuritas, responsables de recibir
información y conducirla hasta el cuerpo celular se denominan “dendritas”. La
larga neurita única que conduce impulsos desde el cuerpo celular se denomina
“axón”; este puede ser mielinizado o amielinizado. La mielina permite que el
estimulo vaya saltando y así llegue más rápido. Este recubrimiento tarda en
crearse, por eso mismo un bebe pequeño no puede sostener su cabeza; Si hay un
paso anormal de mielina o una amielinizacion, puede existir una enfermedad como
la Esclerosis Múltiple, que hace que el paso de los estímulos sea más lento. Las
dendritas y axones a menudo se denominan Fibras
nerviosas.
Las
neuronas se hallan en el encéfalo, medula espinal y los ganglios. No se dividen
ni reproducen.
Se pueden
clasificar en Unipolar, Bipolar y
Multipolar y en Golgi I o Golgi II,
dependiendo si el tamaño de su axón es corto o largo.
B-
Neuroglia
Cumplen la
función de sostén del SNC, defensa del SN, producir mielina y conducir el
liquido cefalorraquídeo. Son células no excitables que en conjunto se denominan
neuroglias. Son más pequeñas que las neuronas y constituyen el 50% del volumen
total del encéfalo y medula espinal.
NERVIOS.
Los nervios son las vías de
comunicación entre todas las partes de un organismo y los centros de control
donde se interpreta la información obtenida, y donde se elaboran las
respuestas.
Están compuestos por conjuntos
de fibras nerviosas (axones y dendritas) y pueden alcanzar varios metros de
longitud.Estos conjuntos de fibras nerviosas se disponen en haces y están
recubiertos por tejido conjuntivo. Según el tipo de impulso que transmiten se
pueden clasificar en:
* Nervios
SENSITIVOS, transportan información captada por los
receptores.
* Nervios
MOTORES, trasladan las respuestas elaboradas por los centros de
control.
* Nervios
MIXTOS, llevan indistintamente uno u otro tipo de impulsos, y son la
mayoría.
EMBRIOLOGIA
Y DESARROLLO ONTOGENICO DEL SNC.
-
Primeras etapas del desarrollo del SNC:
Las
células nerviosas derivan de una parte especializada del
ectodermo(capa externa del embrión) denominada placa
neural. Los bordes de la placa se doblan y unen formando el
tubo neural. Los hemisferios cerebrales y el tronco encefálico s
desarrollan a partir de las porciones inferiores. Este tubo tiene 2 capas: la
capa manto, que pasara a ser la sustancia gris del SNC y la
capa marginal, que se convertirá en la sustancia blanca. La
cavidad que queda dentro del tubo neural forma el sistema ventricular.
-
Desarrollo de las principales divisiones del SNC:
A partir
de la porción superior del tubo neural se forman en primer lugar tres Vesiculas
cerebrales: Prosencéfalo (cerebro anterior),
Mesencéfalo (cerebro medio), Romboencefalo (cerebro
posterior). El prosencéfalo se divide en el Telencefalo (corteza
cerebral y ganglios basales) y el Diencefalo ( tálamo e
hipotálamo), y el Romboencefalo se divide en metencefalo
(protuberancia y cerebelo) y el Mielencefalo (bulbo raquídeo). La
medula espinal, al igual que el mesencéfalo, no se divide a lo
largo del desarrollo. El mesencéfalo da origen a los pedúnculos
cerebrales.
POTENCIAL
DE MEMBRANA.
El
potencial de membrana en reposo (PMR) es la diferencia de potencial eléctrico
que existe a través de las células vivas normales en condiciones de “no
estimulación” o reposo. Este potencial está determinado por iones que pueden
atravesar la membrana y que no alcanzan el estado de equilibrio debido a la
activación de los sistemas de transporte activo. Los iones sodio, potasio y
cloruro pueden hacerlo y contribuye al PMR. El PMR está dominado por el potasio
porque la membrana celular de mas permeable a este ion que a ningún otro.
TRANSMISION
DE UN IMPULSO NERVIOSO.
El
impulso nervioso es un impulso eléctrico. Para que el impulso eléctrico se
transmita, los iones positivos de sodio que en estado de descanso están
presentes fuera de la neurona deben traspasar la membrana celular. En estado de
reposo el interior de la neurona tiene carga eléctrica negativa (membrana
repolarizada) . Cuando los iones positivos de sodio ingresan a la neurona,
cambian la carga interna de negativa a positiva (membrana despolarizada). En la
medida que el impulso avanza por la membrana, su interior recobra la carga
negativa. De esta forma, el impulso va pasando a través de los axones de las
neuronas y mediante la acción de los neurotransmisores desde una neurona a
otra.
Los mensajes no llegan por continuidad, sino que lo hacen por impulsos
en la contigüidad. Dado que las neuronas no están íntimamente conectadas,
utilizan un sistema de contacto especializado que recibe el nombre de
sinapsis.
SINAPSIS,
NEUROTRANSMISOR Y NEUROMODULADOR.
La
sinapsis es una unión funcional intercelular especializada entre
neuronas o entre una neurona y una célula efectora (glandular o
muscular).
Un
neurotransmisor es una biomolécula que transmite información de
una neurona a otra célula consecutiva, unidas mediante una sinapsis. El
neurotransmisor se libera por las vesículas en la extremidad de la neurona
Presinaptica durante la propagación del impulso nervioso, atraviesa la hendidura
sináptica y actúa cambiando el potencial de acción en la célula siguiente
(denominada post sináptica) fijándose en puntos precisos de su membrana
plasmática. El neurotransmisor debe ser sintetizado, poseer identidad de acción,
liberado por un estimulo fisiológico, desintegrado una vez que cumplió su
función y poseer receptores específicos para el. Los tipos de neurotransmisores
que existen son: la Aceltilcolina, las aminas, los aminoácidos y los
neuropeptidos. La función de estos es excitar o inhibir.
Un
Neuromodulador es una sustancia secretada de manera natural que
actúa de manera similar a un neurotransmisor, con la diferencia que no queda
restringido al espacio sináptico sino que se difunde por el fluido extracelular;
influye directamente en las consecuencias postsinápticas de la neurotransmisión.
Por ejemplo, ATO, adenosina, etc
-SINAPSIS ELECTRICA
se produce
por un paso de iones de una célula a otra a través de uniones GAP, pequeños
canales formados por el acoplamiento de complejos proteicos, basados en
conexinas, en células estrechamente adheridas. No se realiza a través de
vesículas. No hay retardo sináptico. Es bidireccional aunque con sentido
preferencial. IONES POSITIVOS: sodio, potasio y calcio. IONES NEGATIVOS:
cloruro y bicarbonato.
-
SINAPSIS QUIMICA se origina por la liberación de
Neurotransmisores por un impulso nervioso; se produce mediante un proceso muy
rápido de secreción celular: en el terminal nervioso presinaptico, las vesiculas
que contienen los neurotransmisores permanecen ancladas y preparadas junto a la
membrana sináptica, es liberada a la hendidura sináptica y un receptor
especifico lo atrae hacia la celula Postsinaptica. Es unidireccional. Posee un
retardo de 0.5 milisegundos
Síntesis de proteínas
Los procesos que se llevan a cabo para la síntesis de proteínas constan de dos pasos
fundamentales, la transcripción (1) y la traducción (2), a través de los cuales la información
contenida en el ADN se convierte en proteínas (Figura 1). En la transcripción se sintetiza
ARN a partir de un molde de ADN y en la traducción, la secuencia de bases del ARNm
especifica la secuencia de aminoácidos que se ensamblarán para formar las proteínas.
No solamente una, sino las tres clases de ARN, desempeñan funciones como intermediarios en
los pasos que llevan del ADN a la proteína. Cabe destacar que la transcripción de genes, aparte
de dar lugar a la formación de ARNm, también sintetiza el ARNr (que forma parte de los
ribosomas, complejo compuesto por proteínas y ARNr, donde se realiza el proceso de
traducción) y el ARNt (moléculas que funcionan como adaptadores en dicho proceso de
traducción).
1) Transcripción
En una célula eucariota, el ARNm, es sintetizado en el núcleo y trasladado a los ribosomas en
el citoplasma. El ARNm lleva la información que dicta qué aminoácidos formarán la proteína
que se va a sintetizar.
Las moléculas de ARNm son copias (transcriptos) de secuencias de ADN, pero a diferencia de
las moléculas de ADN, las moléculas de ARN son de cadena única (monocatenaria). En cada
evento de transcripción, se transcribe solo una de las dos cadenas del ADN y según el gen en
cuestión, se transcribe una cadena o la otra, nunca las dos.
Como ocurre en la síntesis de ADN, los ribonucleótidos presentes en la célula como
trifosfatos son añadidos por una enzima ARN polimerasa, que se desplaza por la cadena patrón
de ADN y va insertando nucleótidos de ARN siguiendo la complementariedad de bases. Por
ejemplo: si la secuencia de ADN es: 3'... TACGCT...5', la correspondiente secuencia de
ARNm mediada por la ARN polimerasa será: 5'... AUGCGA...3'. Es decir, esta enzima
cataliza la adición de ribonucleótidos, uno a uno, al extremo 3´de la cadena de ARN en
crecimiento. Es importante señalar que el ARNm, tiene una secuencia complementaria a la
cadena molde de ADN, que es igual a la otra cadena del ADN, salvo el remplazo de timina (T)
por uracilo (U). Pero, a diferencia de la ADN polimerasa, la ARN polimerasa no necesita un
cebador para comenzar la síntesis de ARN e inicia una nueva cadena simplemente uniendo dos
ribonucleótidos.
En una primera etapa, la enzima ARN polimerasa se asocia a secuencias específicas de
nucleótidos del ADN, que se conoce como promotoras, las cuales dirigen la transcripción de
segmentos adyacentes de ADN (genes) (Figura 3 y 4). Esta secuencia define además el punto
exacto de inicio de la transcripción y la dirección hacia la cual avanzará la ARN polimerasa.
Una vez unida la ARN polimerasa, abre y desenrolla la doble hélice de manera que queden
expuestos algunos nucleótidos. Ésta va añadiendo ribonucleótidos, moviéndose a lo largo de la
de la hebra de ADN que se utiliza como patrón, desenrollando la hélice y exponiendo así
nuevas regiones para transcribir, hasta que se encuentra con otras secuencias específicas del
ADN, llamadas terminadoras, que señalan la detención de la síntesis de ARN.
Cuando se ha copiado toda la hebra al final del proceso, las instrucciones genéticas copiadas o
transcriptas al ARNm están listas para salir al citoplasma. La cadena de ARN queda libre y el
ADN se cierra de nuevo, por apareamiento de sus cadenas complementarias (Figura 4). Esta
etapa, se denomina terminación de la transcripción.
La transcripción en las células eucariotas es igual, en principio a la de las células procariotas;
comienza con la unión de la enzima, una ARN polimerasa, a una secuencia determinada, el
promotor, en una cadena de la doble hélice. Esta cadena funciona luego como molde para el
ensamble de ribonucleótidos. Las moléculas de ARN transcriptas (ARNr, ARNt y ARNm)
desempeñan luego sus distintos papeles en la traducción a proteína de la información genética
codificada.A pesar de esa similitud básica, hay algunas diferencias significativas de
transcripción, en los procariotas y en los eucariotas. Una diferencia es que los genes
eucarióticos no están agrupados en operones (en el cromosoma bacteriano, un segmento de
ADN que consiste de un promotor, un operador y un grupo de genes estructurales adyacentes,
se le denomina operon) en los cuales dos o más genes estructurales se transcriben a una sola
molécula de ARN, como ocurre frecuentemente en procariotas. En los eucariotas cada gen
estructural se transcribe por separado.
También hay diferencias en las enzimas implicadas en la trascripción, siendo la más notable
que en los procariotas una sola ARN polimerasa cataliza la biosíntesis de los tres tipos de ARN.
En los eucariotas hay tres polimerasas diferentes: una transcribe los genes que se traducirán a
proteínas, una segunda transcribe los genes de los ARN ribosómicos grandes, y una tercera
Fenómenos postranscripcionales
Si bien los pasos básicos son los mismos para la mayoría de los organismos, hay diferencias
entre los distintos dominios (Bacteria, Arquea y Eucaria) tanto en la replicación, como en la
transcripción y en la traducción. En los procariontes (organismos que carecen de núcleo y
orgánulos limitados por membranas), los ribosomas se unen a moléculas de ARNm, sin sufre
ninguna modificación y de esta manera su traducción a proteína comienza aún antes de que se
haya completado la transcripción. En los eucariontes, sin embargo, la traducción y
transcripción ocurren en forma separada tanto en tiempo como en espacio. La transcripción
ocurre en el núcleo y la traducción, en el citoplasma, puede ocurrir en minutos, horas o incluso
días más tarde.
Una molécula de ARN recién sintetizada recibe el nombre de transcripto primario. La
modificación más extensiva de los transcriptos primarios tal vez tenga más a lugar en los
ARNm que en los ARNt. Por ejemplo, antes de salir del núcleo para ser traducido, el ARNm
sufre varias modificaciones. Es decir que, aún antes de haberse completado la transcripción,
cuando la cadena de ARNm tiene aproximadamente 25 pares de bases de largo, al extremo 5’
del ARNm se le une un nucleótido inusual, la 7-metil guanina (caperuza). Esta caperuza es
necesaria para la unión del ARNm al ribosoma. Completada la transcripción el ARNm se
separa de la cadena molde de ADN, y enzimas específicas agregan al extremo 3’ una cadena
de nucleótidos de adenina (que se puede denominar poliadenina, cola o poliA) (Figura 5). La
longitud de esta cadena puede ser de hasta 200 nucleótidos.
Capítulo 24. Replicación, Transcripción y Traducción
El dogma central de la Biología involucra esencialmente la duplicación del ADN, la
transcripción de la información contenida en el ADN en forma de ARN y la traducción de esta
información del ARN a la proteína. Este principio se puede resumir de la siguiente manera:
como es el caso de la transcripción de ADN a partir de ARN.
Transmisión de la información genética
Implícito en la estructura de doble hélice del ADN esta el mecanismo por el cual este puede
replicarse (duplicarse), es decir hacer copias exactas de sí mismo. La replicación del ADN es
un proceso que ocurre sólo una vez en cada generación celular, por lo tanto, las dos células
hijas provenientes de la división celular contienen una copia idéntica del ADN de la célula
madre que le dio origen.
Watson y Crick propusieron un mecanismo de replicación semiconservativa en base al
modelo estructural del ADN planteado, según el cual la doble hélice del ADN se abre por el
medio y las bases apareadas se separan a nivel de los puentes de hidrógeno. A medida que se
separan, las dos cadenas actúan como moldes o guías, cada una dirigiendo la síntesis de una
nueva cadena complementaria a lo largo de toda su extensión.
Como vimos en el capítulo 23, la complementariedad de las bases sólo permite dos tipos de
apareamientos T-A y G-C; las bases se van agregando una a una y la selección de cuál base
entra en un sitio específico de la cadena en formación, queda determinada por la base presente
en la cadena molde con la que se va a aparear. De esta manera, cada cadena molde forma una
copia de su cadena complementaria original y se producen dos replicas exactas de la molécula.
Este modelo brindó una respuesta de cómo la información hereditaria se duplica y pasa de
generación en generación.
Este mecanismo se denomina replicación semiconservativa porque la doble hélice progenitora
se replica dando lugar a dos dobles hélices hijas, cada una de las cuales está formada por una
cadena progenitora (cadena vieja) y una cadena hija (sintetizada de novo). La unidad que se
mantiene de una generación a la siguiente, es una de las dos hebras individuales que formaba
parte de la doble hélice progenitora, es por ello que este proceso recibe el nombre de
replicación semiconservativa.
Replicación del ADN
Luego del descubrimiento de la estructura del ADN, en 1957 dos biólogos americanos,
Matthew Meselson y Franklin Stahl utilizando cultivos bacterianos de Escherichia coli,
demostraron que el ADN celular se replica por el mecanismo semiconservativo propuesto por
Watson y Crick. En el experimento, aprovecharon la disponibilidad de un isótopo pesado del
nitrógeno (15N) y un método extremadamente sensible para separar macromoléculas a base de
su densidad.
Estos investigadores utilizando el elemento N presente en la molécula de ADN, como el14N y
el la incorporación del 15N radiactivo, pudieron demostrar que cuando el ADN se replica, una
de sus cadenas pasa a las células hijas sin cambiar (14N) y es la que actúa como de molde o
patrón, para así formar una segunda hebra complementaria (15N y completar las dos cadenas
del ADN.
El inicio de la replicación, tanto en procariotas como en eucariotas, se produce cuando la
doble hélice de ADN es desenrollada y abierta en una secuencia específica de nucleótidos
denominada origen de replicación. En los procariotas existe un único origen de replicación,
localizado dentro de una secuencia específica de nucleótidos cuya longitud es de
aproximadamente 300 pares de bases; en los eucariotas, en cambio, hay múltiples orígenes de
replicación.
Si se observa la figura 2, la zona de síntesis donde se comienzan a separar las cadenas
progenitoras, la molecúla de ADN parece formar una estructura en forma de Y, denominada
horquilla de replicación. Dentro de esta horquilla, la ADN polimerasa, sintetiza las nuevas
cadenas complementarias. La replicación es bidireccional, por lo tanto existen dos horquillas de
replicación que se mueven en direcciones opuestas desde el origen de replicación.
Para la síntesis de una nueva cadena complementaria de ADN se necesita no solo la presencia
de la cadena progenitora (vieja) que sirva de molde, sino también de una secuencia de inicio
para la nueva cadena que permita que la ADN polimerasa prolongue la cadena. Esta secuencia
de inicio, conocida habitualmente como cebador (primer, en inglés) está formada por
nucleótidos de ARN. Los nucleótidos de ARN pueden formar puentes de hidrógeno con los
nucleótidos de la cadena de ADN, siguiendo un principio similar de complementariedad (la G
se aparea con la C, la A del ARN con la T del ADN y el U del ARN con la A del ADN). La
síntesis del cebador es llevada a cabo por una enzima denominada ARN primasa.
Con los cebadores de ARN colocados en el lugar correcto, la ADN polimerasa agrega
nucleótidos al extremo 3’ de las cadenas en crecimiento y a continuación cataliza la formación
del enlace fosfodiéster para ligar este residuo a la nueva cadena que crece. El complejo
polimerásico, no formará la unión fosfodiéster, a menos que la base que está entrando a la
cadena en formación, sea complementaria a la base existente en la cadena patrón. La frecuencia
con la que se inserta una base equivocada es menor a 1 en 100 millones, debido a la capacidad
de la ADN polimerasa de corregir errores (eliminación de nucleótidos mal incorporados).
Se comprobó que las primeras polimerasas descubiertas sintetizaban nuevas cadenas
solamente en la dirección 5´- 3´. Dada la estructura antipararela de la doble hélice de ADN, la
replicación de las dos nuevas cadenas de ADN sobre los dos brazos de la horquilla de
replicación parecía requerir la síntesis en la dirección 5´- 3´, sino también en la dirección 3´- 5´.
Durante varios años los investigadores trataron de identificar otra ADN polimerasa que pudiera
funcionar en la dirección 3´-5´, pero no la encontraron. Un científico japonés, Reiji Okazaki
encontró que, aunque la cadena 5´-3´ se sintetiza continuamente como una sola unidad, la
cadena 3´-5´ se sintetiza de manera discontinua, como una serie de fragmentos, cada uno de los
cuales es sintetizado en la dirección 5´-3´.
La cadena que crece de manera continua se conoce como cadena adelantada y la cadena que
se sintetiza por fragmentos se conoce como cadena retrasada. La síntesis de la cadena
adelantada requiere un único cebador en un único sitio, pero la síntesis de los fragmentos que
conforman la cadena rezagada, los fragmentos de Okazaki, requieren múltiples cebadores.
Una vez que la ADN polimerasa alarga estos cebadores, todos los fragmentos de ARN de la
hebra retrasada son degradados y reemplazados por ADN. Luego de que el cebador es
degradado, una enzima específica es la encargada de unir todos los fragmentos sintetizados.
Síntesis de proteínas
Los procesos que se llevan a cabo para la síntesis de proteínas constan de dos pasos
fundamentales, la transcripción (1) y la traducción (2), a través de los cuales la información
contenida en el ADN se convierte en proteínas (Figura 1). En la transcripción se sintetiza
ARN a partir de un molde de ADN y en la traducción, la secuencia de bases del ARNm
especifica la secuencia de aminoácidos que se ensamblarán para formar las proteínas.
No solamente una, sino las tres clases de ARN, desempeñan funciones como intermediarios en
los pasos que llevan del ADN a la proteína. Cabe destacar que la transcripción de genes, aparte
de dar lugar a la formación de ARNm, también sintetiza el ARNr (que forma parte de los
ribosomas, complejo compuesto por proteínas y ARNr, donde se realiza el proceso de
traducción) y el ARNt (moléculas que funcionan como adaptadores en dicho proceso de
traducción).
1) Transcripción
En una célula eucariota, el ARNm, es sintetizado en el núcleo y trasladado a los ribosomas en
el citoplasma. El ARNm lleva la información que dicta qué aminoácidos formarán la proteína
que se va a sintetizar.
Las moléculas de ARNm son copias (transcriptos) de secuencias de ADN, pero a diferencia de
las moléculas de ADN, las moléculas de ARN son de cadena única (monocatenaria). En cada
evento de transcripción, se transcribe solo una de las dos cadenas del ADN y según el gen en
cuestión, se transcribe una cadena o la otra, nunca las dos.
Como ocurre en la síntesis de ADN, los ribonucleótidos presentes en la célula como
trifosfatos son añadidos por una enzima ARN polimerasa, que se desplaza por la cadena patrón
de ADN y va insertando nucleótidos de ARN siguiendo la complementariedad de bases. Por
ejemplo: si la secuencia de ADN es: 3'... TACGCT...5', la correspondiente secuencia de
ARNm mediada por la ARN polimerasa será: 5'... AUGCGA...3'. Es decir, esta enzima
cataliza la adición de ribonucleótidos, uno a uno, al extremo 3´de la cadena de ARN en
crecimiento. Es importante señalar que el ARNm, tiene una secuencia complementaria a la
cadena molde de ADN, que es igual a la otra cadena del ADN, salvo el remplazo de timina (T)
por uracilo (U). Pero, a diferencia de la ADN polimerasa, la ARN polimerasa no necesita un
cebador para comenzar la síntesis de ARN e inicia una nueva cadena simplemente uniendo dos
ribonucleótidos.
En una primera etapa, la enzima ARN polimerasa se asocia a secuencias específicas de
nucleótidos del ADN, que se conoce como promotoras, las cuales dirigen la transcripción de
segmentos adyacentes de ADN (genes) (Figura 3 y 4). Esta secuencia define además el punto
exacto de inicio de la transcripción y la dirección hacia la cual avanzará la ARN polimerasa.
Una vez unida la ARN polimerasa, abre y desenrolla la doble hélice de manera que queden
expuestos algunos nucleótidos. Ésta va añadiendo ribonucleótidos, moviéndose a lo largo de la
de la hebra de ADN que se utiliza como patrón, desenrollando la hélice y exponiendo así
nuevas regiones para transcribir, hasta que se encuentra con otras secuencias específicas del
ADN, llamadas terminadoras, que señalan la detención de la síntesis de ARN.
Cuando se ha copiado toda la hebra al final del proceso, las instrucciones genéticas copiadas o
transcriptas al ARNm están listas para salir al citoplasma. La cadena de ARN queda libre y el
ADN se cierra de nuevo, por apareamiento de sus cadenas complementarias (Figura 4). Esta
etapa, se denomina terminación de la transcripción.
La transcripción en las células eucariotas es igual, en principio a la de las células procariotas;
comienza con la unión de la enzima, una ARN polimerasa, a una secuencia determinada, el
promotor, en una cadena de la doble hélice. Esta cadena funciona luego como molde para el
ensamble de ribonucleótidos. Las moléculas de ARN transcriptas (ARNr, ARNt y ARNm)
desempeñan luego sus distintos papeles en la traducción a proteína de la información genética
codificada.A pesar de esa similitud básica, hay algunas diferencias significativas de
transcripción, en los procariotas y en los eucariotas. Una diferencia es que los genes
eucarióticos no están agrupados en operones (en el cromosoma bacteriano, un segmento de
ADN que consiste de un promotor, un operador y un grupo de genes estructurales adyacentes,
se le denomina operon) en los cuales dos o más genes estructurales se transcriben a una sola
molécula de ARN, como ocurre frecuentemente en procariotas. En los eucariotas cada gen
estructural se transcribe por separado.
También hay diferencias en las enzimas implicadas en la trascripción, siendo la más notable
que en los procariotas una sola ARN polimerasa cataliza la biosíntesis de los tres tipos de ARN.
En los eucariotas hay tres polimerasas diferentes: una transcribe los genes que se traducirán a
proteínas, una segunda transcribe los genes de los ARN ribosómicos grandes, y una tercera
Fenómenos postranscripcionales
Si bien los pasos básicos son los mismos para la mayoría de los organismos, hay diferencias
entre los distintos dominios (Bacteria, Arquea y Eucaria) tanto en la replicación, como en la
transcripción y en la traducción. En los procariontes (organismos que carecen de núcleo y
orgánulos limitados por membranas), los ribosomas se unen a moléculas de ARNm, sin sufre
ninguna modificación y de esta manera su traducción a proteína comienza aún antes de que se
haya completado la transcripción. En los eucariontes, sin embargo, la traducción y
transcripción ocurren en forma separada tanto en tiempo como en espacio. La transcripción
ocurre en el núcleo y la traducción, en el citoplasma, puede ocurrir en minutos, horas o incluso
días más tarde.
Una molécula de ARN recién sintetizada recibe el nombre de transcripto primario. La
modificación más extensiva de los transcriptos primarios tal vez tenga más a lugar en los
ARNm que en los ARNt. Por ejemplo, antes de salir del núcleo para ser traducido, el ARNm
sufre varias modificaciones. Es decir que, aún antes de haberse completado la transcripción,
cuando la cadena de ARNm tiene aproximadamente 25 pares de bases de largo, al extremo 5’
del ARNm se le une un nucleótido inusual, la 7-metil guanina (caperuza). Esta caperuza es
necesaria para la unión del ARNm al ribosoma. Completada la transcripción el ARNm se
separa de la cadena molde de ADN, y enzimas específicas agregan al extremo 3’ una cadena
de nucleótidos de adenina (que se puede denominar poliadenina, cola o poliA) (Figura 5). La
longitud de esta cadena puede ser de hasta 200 nucleótidos.
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