Unidad 1 - Biología Molecular y Expresión Génica Flashcards
¿Qué propiedades del agua son el resultado de la existencia de puentes de hidrógeno?
- Alto punto de fusión (derretimiento) y ebullición.
- Tensión superficial. (Cohesión)
- Solvente por excelencia
¿Cuáles son los 4 tipos de biomoléculas?
Macromoléculas:
- Proteínas
- Carbohidratos
- Lípidos
- Ácidos Nucleicos
Mas otras biomoléculas pequeñas como metabolitos primarios y secundarios y otros productos naturales.
Glucosa + Glucosa
Maltosa
Se conoce también como maltobiosa y como azúcar de malta, ya que aparece en los granos de cebada germinados. Se encuentra en alimentos como la cerveza y otros, y se puede obtener mediante la hidrólisis del almidón y del glucógeno.
Glucosa + Galactosa
Lactosa
Se conoce también como azúcar de la leche, ya que aparece en la leche de las hembras de la mayoría de los mamíferos.
Glucosa + Fructosa
Sacarosa, sucrosa o azúcar común (No sucralosa)
Un oligosacárido es…
Un polímero sacárido que contiene un número pequeño de monosacáridos (usualmente de 3 a 10).
La fructosa es un…
Monosacárido.
Se encuentra en los vegetales, las frutas y la miel. Tiene la misma fórmula molecular que la glucosa, C6H12O6, pero con diferente estructura, es decir, es un isómero de ésta.
Enumera:
Funciones de los carbohidratos
- Almacenamiento de Energía
- Estructural, ej. Celulosa, quitina (fungi) y ácido hialurónico
- Reconocimiento y señalización, ej. Proteoglicanos
Los polisacáridos son usualmente… (en relación con el agua)
Insolubles, pero varía. La celulosa es insoluble, la maicena es soluble en calor, y otros son solubles en frío, cómo la goma arábica.
Funciones de los lípidos
- Almacenamiento de energía
- Barrera Molecular (estructural)
- Señalización celular
- Precursores hormonales
Características de los lípidos
- Baja solubilidad en agua
- Alta solubilidad en solventes apolares
- Forma reducida de C(C+ H), alta densidad energética.
Aunque usualmente se usa como un sinónimo, las _______ son un subgrupo de los lípidos.
grasas
Funciones de las Proteínas
Básicamente todo.
Las proteínas tienen como monómero los…
aminoácidos
Los péptidos son…
Cadenas cortas de 2 a 50 aminoácidos (aunque varía en la literatura).
Los aminoácidos pueden ser abreviados a través de…
1 o 3 letras.
La estructura general de los aminoácidos es…
Un grupo carboxilo, un grupo amino y una cadena lateral (-R). El carbono central recibe el nombre de Carbono α.
El grupo carboxilo usualmente se encuentra ionizado, es decir que el -OH es reemplazado por un -O-.
Identifica los grupos funcionales en la figura.
A la izquierda (azul) está el grupo amino, a la derecha (rojo) está el grupo carboxilo y abajo está la cadena lateral o grupo R.
¿En qué categorías químicas se dividen los aminoácidos?
(según su nube electrónica)
Los aminoácidos no polares, los polares sin carga y los polares con carga.
Las proteínas están formadas por aminoácidos, que a su vez se unen entre ellos a través de enlaces _______.
enlaces peptídicos
¿Cómo se forman (o sintetizan) los enlaces peptídicos?
A través de una reacción de condensación; dos aminoácidos se juntan, uno por el lado N-terminal (amino) y el otro por el lado C-terminal (carboxilo).
Uno pierde un H y un O de su carboxilo, el otro pierde un H de su amino. Se produce agua (H2O).
¿Desde dónde pueden rotar las cadenas peptídicas?
Las cadenas rotan (torsión) desde los puntos psi ψ, phi φ y omega ω.
¿Cuales son los niveles estructurales de las proteínas?
Los niveles estructurales son:
- Primaria: secuencia lineal de aminoácidos; contiene toda la información estructural.
- Secundaria: la forma tridimensional de segmentos de proteína, primariamente debido a enlaces de hidrógeno.
- Terciaria: plegamiento de elementos de la estructura secundaria debido a las interacciones y enlaces entre las cadenas laterales.
- Cuaternaria: opcional, es la unión de dos o más polipéptidos con estructura terciaria.
Cuando se describe la secuencia de aminoácidos en una proteína, ¿en qué dirección se hace?
Siempre de amino (N-terminal) a carboxilo (C-terminal).
¿Qué tipos de estructura secundaria (proteínas) existen?
Hay dos tipos principales, α-hélice y hebra β.
Dos o más hebras β pueden formar una lámina o hoja β.
¿Hacía dónde se dirigen las cadenas laterales de una α-hélice?
Siempre hacia fuera.
¿Cómo se estabilizan las α-hélices?
Las α-hélices se estabilizan mediante puentes de hidrógeno.
¿Cuál es la diferencia entre una lámina u hoja β y una hebra β?
Dos o más hebras β pueden asociarse mediante puentes de hidrógeno y formar una hoja β.
¿Qué dirección tienen las cadenas laterales en una hoja o lámina β?
Las cadenas laterales alternan dirección en la secuencia. Arriba, abajo, arriba, abajo, etc.
¿Cómo puede ser la secuencia de hebras en una hoja β?
La secuencia de hebras β en una hoja o lámina β puede darse de forma antiparalela (a favor, y en contra, alternado), paralela (todas en la misma dirección) o mixta (algunos paralelos otros antiparalelos).
¿Cómo se estabiliza la estructura tridimensional de una proteína?
Es complejo, e involucra puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, puentes disulfuro e interacciones iónicas.
Esta complejidad es la que causa el llamado “problema del plegamiento de proteínas”, ya que es muy difícil predecir el plegamiento basándose en una secuencia.
Las estructuras terciarias y cuaternarias originan la clasificación entre proteínas ______ y ______.
Proteínas globulares y fibrosas.
Las proteínas globulares son, como describe el nombre, redonditas y compactas, como la hemoglobina, mientras que las proteínas fibrosas son alargadas y forman filamentos, como la queratina.
¿Cómo se determina la estructura terciaria de las proteínas globulares?
Las proteínas globulares orientan sus cadenas laterales apolares hacia dentro, formando un centro hidrofóbico, y sus cadenas laterales polares hacia fuera, formando un exterior hidrofílico.
Cuando hacen contacto con el agua, toman su forma de pelota.
¿Qué es un enlace disulfuro?
En biología, un enlace disulfuro es una unión entre dos residuos de cisteína desde sus sulfuros. Son muy importantes para la formación de estructuras terciarias en proteínas, y tienen un potente rol estabilizador.
Por ejemplo, la insulina requiere muchos enlaces disulfuro tanto intra como intercatenarios.
¿Qué es un dominio proteico?
Es una combinación de estructuras secundarias en una región particular de una proteína que tiene una función determinada.
Muchas proteínas están compuestas por varios dominios funcionales distintos. Por ejemplo, un dominio puede permitir la unión a ATP, otro unirse a ADN: y otro interactuar con otra proteína.
¿Cuántas formas nativas tiene cada proteína?
Solo una.
La forma o estado nativo de una proteína es cuando esta se encuentra bien doblada o ensamblada, por lo que puede funcionar correctamente.
Esto se contrasta con una proteína desnaturalizada, donde las interacciones débiles cambian debido a cambios en el entorno, y la proteína deja de funcionar.
¿Qué es la desnaturalización de una proteína o ácido nucleíco?
La desnaturalización es un cambio estructural de las proteínas o ácidos nucleicos que provoca que estas dejen de funcionar.
En proteínas, esto significa una pérdida de la estructura nativa, sea estructura secundaria, terciaria o (de existir) cuaternaria, debido a la ruptura de interacciones débiles.
Posibles causas son cambios de pH, cambios de solvente, agitación mecánica o un cambio de temperatura.
¿Qué es la hidrólisis de una proteína?
La hidrólisis de una proteína es la ruptura de sus enlaces peptídicos, llevando a la pérdida de la estructura primaria de la proteína.
Requiere cambios en el entorno mucho mas extremos que una desnaturalización.
¿Cuál es la diferencia entre la hidrólisis y la desnaturalización de una proteína?
La hidrólisis de una proteína significa la rotura de su estructura primaria debido a un cambio extremo en el entorno, y es irreversible.
La desnaturalización corresponde a la pérdida de la estructura secundaria, terciaria y (de haber) cuaternaria, y la mayoría de las veces es reversible.
¿Cuál es el monómero de un ácido nucleico?
El monómero de un ácido nucleico es un nucleótido.
No debe confundirse con un nucleósido, que no tiene un grupo fosfato.
¿Cuáles son los dos polímeros de nucleótidos más conocidos?
Ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN).
Polímero de nucleótido es la definición de un ácido nucleico.
El ADN es una hélice de _____ cadena.
doble
¿Qué interacción estabiliza la doble cadena de un ADN?
Los puentes de hidrógeno estabilizan el ADN.
¿Qué niveles estructurales pueden tener el ARN y el ADN?
El ADN y el ARN pueden tener una estructura secundaria, terciaria y hasta cuaternaria, similar a proteínas.
- Su estructura primaria es su secuencia de nucleótidos
- Su estructura secundaria corresponde al conjunto de interacciones entre bases, como es el caso de los puentes de hidrógeno entre las cadenas del ADN.
- Su estructura terciaria es su forma tridimensional. En el caso del ADN es una doble hélice, de las cuales hay tres tipos (A, B y Z).
- La estructura cuaternaria corresponde a las interacciones de alto nivel de ácidos nucleicos, en algunos casos con proteínas. Por ejemplo, la cromatina (foto) combina ADN con histonas, y los ribosomas combinan distintos ácidos nucleicos.
¿Qué plantea el dogma central de la biología molecular? ¿Cuál es su excepción notable?
Véase figura, la excepción notable es la transcripción inversa que ocurre en retrovirus y eucariontes.
Define:
replicación
La replicación es la síntesis de nuevas moléculas de ADN, lo que ocurre previo a la división celular.
¿Dónde ocurre la replicación de ADN?
En células eucariotas, ocurre en el núcleo.
En células procariontes ocurre en el citoplasma.
¿Qué es un origen de replicación?
Es la secuencia de ADN donde la doble hebra se “abre” para comenzar la replicación.
¿Cómo se sintetiza una nueva cadena de ADN?
(con respecto a nucleótidos)
Se añaden nucleótidos correspondientes a una hebra molde, mediante la formación de enlaces fosfodiéster.
El ADN siendo sintetizado crece desde la dirección 3’.
Define:
fragmento de okazaki
Son secuencias cortas de ADN que son sintetizadas discontinuamente en la hebra rezagada y luego unidas de vuelta con la ADN-ligasa.
¿Cuál es la diferencia entre una horquilla de replicación y una burbuja de replicación?
La burbuja corresponde a toda el área donde el ADN se encuentra abierto para ser replicado, mientras que las horquillas son los dos extremos siendo abiertos por la helicasa.
El siguiente diagrama muestra la hebra líder y la hebra rezagada en una horquilla de replicación. ¿Qué características distinguen a ambas?
La hebra líder apunta hacia la horquilla de replicación cuando es leída de 5’ a 3’. Dado que la polimerasa solo puede añadir nucleótidos desde el extremo 3’, esta hebra se sintetiza continuamente mientras se abre la horquilla, y solo requiere un primer al inicio.
La hebra rezagada apunta en contra a la horquilla de replicación. Debe ser sintetizada de forma discontinua a través de los llamados fragmentos de Okazaki. Después estos son unidos por la ligasa. Requiere un primer por fragmento.
¿Qué rol tiene la helicasa?
La helicasa divide o separa las dos cadenas de ADN.
¿Cuál es la función de la ADN-polimerasa? (DNApol)
Las DNApol catalizan la adición de los nucleótidos correspondientes a la cadena de ADN opuesta durante la replicación.
Adicionalmente:
- Solo puede operar desde la dirección 3’ de una hebra molde.
- Muchas ADN-polimerasas incluyen un dominio de edición (exonucleasa) que permite corregir errores que emergen durante la síntesis. Detectan el error, retroceden un nucleótido, lo remueven, y lo vuelven a sintetizar.
- Hay varias familias y tipos de ellas con funcionalidades y precisión distintas. En humanos la tipo 3 es la usual y la tipo 1 elimina y reemplaza primers remanentes en la cadena una vez que ya se hizo la primera pasada.
- Por alguna razón hay gente que las dibuja como manos humanas, pero porfa no les hagan caso :)
Foto: DNA-polimerasa beta de Homo sapiens, incluye un ADN unido.
¿Cuál es la función de la enzima primasa?
La primasa sintetiza pequeños segmentos de ARN llamados primers. Los primers permiten que la ADN polimerasa se “enganche” al ADN durante la replicación.
¿Qué función tiene la enzima topoisomerasa?
La topoisomerasa o girasa enreda y desenrada el ADN, controlando su topología y densidad.
Es especialmente importante en la replicación, cuando destensa el ADN adelante de la horquilla de replicación con tal de evitar overcoiling, o un ADN demasiado tensado debido a la apertura por la helicasa.
¿Cómo? Hace hendiduras temporales en el ADN para liberar tensión, y luego las arregla.
¿Qué hace la DNA-ligasa?
La DNA-ligasa pega dos fragmentos de ADN.
En el caso de la replicación, la ligasa finaliza la replicación juntando los fragmentos de okazaki en la hebra resagada y el fragmento inicial en la hebra líder.
¿Qué complejo proteico sostiene la polimerasa junto a la cadena simple de ADN durante la replicación?
La abrazadera deslizante (sliding clamp**).
Es proteína en forma de anillo mantiene la DNA pol 3 pegada a la cadena de ADN durante la síntesis de la hebra rezagada, evitando que se caiga al terminar cada fragmento de Okazaki.
¿Cómo se relacionan los términos hebra codificante, hebra no codificante y hebra molde con la hebra de ARN producida durante la transcripción?
La hebra codificante o sentido (sense strand) es aquella que tiene la misma secuencia que la hebra de ARN, solo que contiene timina en vez de uracilo.
La hebra no codificante, antisentido o molde (antisense strand) es directamente transcrita a ARN. Debido a esto, es complementaria y antiparalela a la nueva hebra de ARN, solo que con timina en vez de uracilo.
La figura muestra una cadena de RNA siendo traducida en un procarionte. ¿Qué clase de terminación está ocurriendo?
Terminación Independiente de ρ
Se forma una estructura secundaria tipo horquilla, rica en GC, en la molécula de RNA. Esto se sigue por una secuencia rica en uracilos al final del RNA, provocando la terminación sin necesidad de la proteína rho.
Si no hubiera la cadena de uracilos al final, pero si la horquilla, y viéramos la presencia de ρ, sería dependiente.
La siguiente figura muestra un time-lapse hecho con un microscopio de electrones mostrando la transcripción de un gen. ¿Dónde está el inicio y donde el final de la transcripción?
La flecha a la izquierda es el inicio, la flecha a la derecha el final.
Esto se puede identificar por el tamaño creciente de las hebras de ARN alrededor de la hebra de ADN. (Parece un árbol de pascua).
¿Qué es un CAP (capuchón) en un RNA?
Es una extensión que se añade al extremo 5’ del ARN durante la modificación postranscripcional, y cuyo rol es prevenir la degradación y mejorar parte del proceso de traducción mas tarde.
Solo ocurre en eucariontes.
El genoma humano solo tiene alrededor de 20.000 genes codificante de proteínas, sin embargo se estima que el proteosoma (el conjunto de las proteínas posibles) humano tiene alrededor de 80.000 proteínas.
¿Cómo se puede explicar esta diferencia?
Aunque el número proteínas distintas en humanos es controversial, esta diferencia se suele explicar debido al splicing alternativo.
El splicing alternativo, un proceso normal en eucariontes, permite que un solo gen codifique más de una sola proteína (también llamadas isoformas de proteína), mediante diferencias de selección de exones durante el splicing.
¿Cuál es el rol del tRNA?
El tRNA sirve de adaptador, se une a un codón mediante un anticodón en su superficie, y permite añadir el aminoácido correspondiente durante la traducción.
¿Dónde ocurre el proceso de traducción?
En los ribosomas.
Estos a su vez se ubican alrededor del núcleo, incrustados en retículo endoplasmático rugoso, al igual que libres en el citosol celular. (En el caso de procariontes, solo en el citosol).
¿De qué están compuestos los ribosomas?
Los ribosomas están compuestos de proteínas ribosomales y RNA ribosomal, formando distintas subunidades.
¿Cómo se llaman los tres sitios de un ribosoma?
Se llaman E (exit, salida), P (peptidil, se agrega el aminoácido) y A (aminoacil, entrada) respectivamente.
¿En qué sitio del ribosoma se posiciona la tRNA que corresponde a la metionina, al iniciar la traducción?
Se sitúa en el sitio P (el del medio). Esto es excepcional, ya que los tRNA se situan primero en el sitio A durante la elongación.
¿Qué son los poli-ribosomas (o polisomas)?
Son agrupamientos de ribosomas trabajando simultáneamente sobre una sola molécula de mRNA que está siendo traducida.
