GRUPO_201103_35_ACT_COLAB_1 (1)

ACTIVIDAD TRABAJO COLABORATIVO 1: MOMENTO 4

Presentado por

ANA MARIA SERNA GONZALEZ: COD: 31.433.751 MELISSA JOHANA CARDENAS COD: 1.065.192 HECTOR EMIRO VELASQUEZ GRACE VANESSA RUTH YAZMIN PESTANA GRUPO 201103_35

Director de Curso

ALBERTO GARCIA

Curso BIOQUIMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) TECNOLOGIA EN REGENCIA DE FARMACIA CEAD VALLEDUPAR OCTUBRE 21 DE 2015

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INTRODUCCION

Los seres vivos cuentan con estructuras muy organizadas capaces de mantenerse, renovarse, reproducirse y ensamblarse, efectuando un consumo de energía. En el curso de bioquímica se estudia desde la perspectiva química la estructura y las funciones de los seres vivos. La organización celular de los seres vivos, implica una jerarquización molecular dinámica, que comienza a partir de micro moléculas como los nucleótidos y aminoácidos, que forman las macromoléculas como son las proteínas y ácidos nucleicos, dando paso a una constante interacción entre ellos, permitiendo el ensamblaje de supra moléculas y organelos. Gracias a esta estructura celular se pueden llevar a cabo funciones específicas en el organismo, como es el proceso de formación y liberación de la insulina. En el presente trabajo se encontrará una situación problema producto del análisis de conceptos importantes como son los ácidos nucleicos, la regulación energética de las células, los aminoácidos y la síntesis de proteínas. En él se pretenderá explicar y dar solución a la situación problema que se basa en conocer el papel que desempeña cada uno de estos procesos en la formación de proteínas como la insulina.

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OBJETIVOS



Apropiar conceptos generales para el entendimiento de las principales bases moleculares y su interrelación con los seres vivos.



Dar solución a la situación problema planteada a raíz del análisis de las temáticas estudiadas correspondientes a la unidad 1 y 2 del curso.

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IDENTIFICACION DEL PROBLEMA

Después de analizar detenidamente los fragmentos correspondientes al problema 1 y 2, y con el fin de unificar estos conceptos en un solo problema para darle solución surge la siguiente pregunta como formulación del problema: ¿Qué papel tiene los ácidos nucleicos, el proceso de regulación energética de la célula, para la obtención de energía de los seres vivos y los aminoácidos en la formación de proteínas y hormonas peptídicas importantes para los seres vivos como la insulina?

DESCRIPCION DEL PROBLEMA

Para la producción de energía en la célula se llevan a cabo una serie de procesos complejos donde éstos se encuentran interrelacionados convientiendose en la base de la vida a escala molecular ya que permiten que las células puedan crecer, reproducirse, mantenerse, responder a estímulos, etc. Dentro de esta gran cantidad de procesos y subprocesos se encuentra las proteínas formadas por cadenas de aminoácidos, donde estas se encuentran controladas por los procesos genéticos codificados por los ácidos nucleicos, las proteínas son de gran importancia porque además de ser específicas y marcar la individualidad de cada ser vivo, también a través de ellas se expresa la información genética, aplicando lo que dice el dogma de la genética molecular: DNA

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RNA

PROTEINA.

ANALISIS Y SOLUCION DEL PROBLEMA

La insulina hace parte de las proteínas que necesitamos en nuestro diario vivir. Las proteínas son uno de los componentes principales de las células, ellas tienen diversas funciones: Son parte de la estructura celular, regulan, transportan, defienden, aceleran reacciones, entre otras. En la década de los 50 estudiando la estructura de la insulina se descubrió que los genes determinaban la estructura de las proteínas individuales, y se evidenció la formación de proteínas a partir de la unión de moléculas más pequeñas. El descubrimiento de la estructura del ADN ayudo a fortalecer el conocimiento de la base molecular de la herencia y de la genética, y la determinación de la secuencia de la insulina fue esencial para comprensión de la estructura y la función de las proteínas. El mecanismo utilizado para la fabricación y sintetización de las proteínas es en realidad maravilloso y muy complejo nos permite comprender como todo este proceso tiene srcen en el ADN. Para la formación de los enlaces peptídicos de aminoácidos que constituyen la hormona de la insulina se llevan a cabo los siguientes procesos: Todo empieza en el ADN.

El ADN contiene instrucciones para todas las proteínas que la célula necesita. El ARN es una molécula que cumple una función como intermediario entre las instrucciones del ADN y la formación de proteínas. La información genética está almacenada en moléculas de ADN y esta información se transmite mediante un flujo unidireccional, que va del ADN hacia el ARN y de éste a las proteínas. Este enunciado constituye el Dogma Central de la Biología que fue expresado por el científico inglés Francis Crick, donde propuso junto a James Watson un modelo de estructura para el ADN y el dogma enuncia lo siguiente: cuando en una célula se requiere la síntesis de una proteína específica, la porción de ADN que la

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codifica

será

copiada

denominado transcripción.

en

forma

de

ARN,

mediante

un

proceso

Luego el ARN formado, que se denomina ARN

mensajero, es utilizado como molde para la síntesis de proteínas por un mecanismo llamado traducción . Esta información finalmente llega de manera unidireccional a las proteínas, y son ellas quienes llevan a cabo la mayor parte de las actividades celulares. Síntesis de las proteínas.

La síntesis de las proteínas es un proceso donde la información contenida en el ADN es traducida por el ARN y este lleva a cabo las instrucciones presentes en este "plano" y convierte estas instrucciones en proteínas. En este proceso se realizan varios compartimientos celulares en el que intervienen variadas moléculas y se produce básicamente en dos pasos: la transcripción y la traducción. Se le llama transcripción al proceso mediante el cual el mARN copia instrucciones del ADN, eso se hace sintetizando moléculas de ARN complementarias al ADN. Sólo una de las cadenas de ADN de un gen es complementaria al mARN, esta es la cadena que se transcribe. En el mARN la información está especificada por codones. Cada codón es una combinación de 3 bases consecutivas que especifican un aminoácido. El mARN también contiene instrucciones para iniciar la transcripción o señalar el fin de la transcripción. En esta primera etapa nucleótidos A, T, C y G, se copian o transcriben a otro lenguaje, el del ARN denominado ARN mensajero (ARNm). En este proceso, denominado transcripción, la síntesis de una molécula de ARNm es catalizada por una enzima llamada ARN polimerasa (ARNpol). El proceso se inicia cuando dicha enzima reconoce un lugar específico del ADN llamado promotor. Luego de unirse al promotor, la ARNpol desenrolla aproximadamente una vuelta completa de la hélice del ADN poniendo al descubierto un fragmento de una sola hebra. Esta hebra de ADN, llamada hebra codificante, sirve de molde para que la ARNpol vaya

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agregando nucleótidos complementarios uno tras otro, a medida que se desplaza en una dirección específica sobre el ADN. Los nucleótidos que adiciona la ARNpol para formar el ARNm son ribonucleótidos, es decir, nucleótidos que poseen en su estructura el azúcar ribosa (a diferencia de la desoxirribosa presente en los nucleótidos del ADN). Además, la complementariedad de nucleótidos se realiza de la siguiente manera:

si en el ADN hay: la agrega: C (citosina)

G

G (guanina

C

T (timina)

A

A (adenina)

U (uracilo

ARNpol

Se le llama traducción al proceso mediante el cual el mARN convierte las secuencias de bases en secuencias de aminoácidos de una proteína. El “lenguaje de ácidos nucleicos” del mARN se traduce en “lenguaje de aminoácidos” de la

proteína.

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Existen 20 aminoácidos, cada uno se une a su tARN (que tiene una secuencia de tres bases llamada anticodón). Cada tARN reconoce el codón apropiado del mARN y coloca a los aminoácidos en el orden requerido para formar la proteína. Los ribosomas son organelos de dos subunidades. Están formados por proteínas y rARN (ARN ribosómico). Los ribosomas “leen” las instrucciones del mARN y donde se forman las cadenas de polipéptidos en la medida que el tARN une a los aminoácidos en el orden requerido por el ADN.

Proteínas.

Con lo anteriormente descrito, se puede definir que las proteínas están formadas por polímeros de aminoácidos, una cadena formada a partir de aminoácidos. Sin embargo, las proteínas poseen distintos niveles estructurales: el resultado inmediato de la síntesis proteica, es lo que se denomina estructura primaria, es decir, la secuencia lineal y ordenada de aminoácidos. A partir de esta secuencia básica, las características físico-químicas de los grupos laterales (cadena R) de los aminoácidos hacen que éstos, aunque se encuentren alejados en el collar, puedan acercarse y adoptar múltiples conformaciones tridimensionales.

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También el ADN regula el proceso de almacenamiento de energía y el control metabólico de todas las células. El Trifosfato de adenosina (ATP), es un nucleótido que se encuentra en todos los seres vivos y constituye la fuente principal de energía utilizable por las células para realizar sus actividades. El ATP se srcina por el metabolismo de los alimentos en unos orgánulos especiales de la célula llamados mitocondrias. La mitocondria es un organelo muy particular poseen ADN y ribosomas, por lo tanto son capaces de sintetizar proteínas, se dividen transmitiendo información genética. Del Adn mitocondrial, Se puede descubrir y hacer seguimiento, de la evolución del hombre en la tierra. También cumple las funciones de producir energía donde se requiere de oxígeno y es allí donde llega el oxígeno. Son portadoras de enzimas respiratorias, principalmente el ciclo de Krebs cadena respiratoria y de la fosforilación oxidativa. Los Aminoácidos, ácidos grasos, glucolisis, todos estos procesos ciclo de krebs se da en la mitocondria y es degradado para obtener energía la respiración celular se lleva a cabo en la mitocondria. En el caso de la insulina se puede ver la integración de todos estos procesos descritos en este análisis. La insulina es una proteína y es una hormona muy importante que coordina el uso de los combustibles en los tejidos, está constituida por dos cadenas de aminoácidos, la cadena A que contiene 21 aminoácidos y un puente de disulfuro interno, la cadena B con 30 aminoácidos. Ambas cadenas están unidas por dos puentes de di sulfuros.

En la biosíntesis y el la secreción de la insulina se puede ver todos los procesos anteriormente descritos integrados con el fin de llevar a cabo su función a continuación se da la solución al problema sobre el papel que tiene los ácidos nucleicos, el proceso de regulación energética de la célula, para la obtención de

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energía de los seres vivos y los aminoácidos en la formación de proteínas y hormonas peptídicas importantes para los seres vivos como la insulina. Integrando todos los conceptos analizados en dos procesos que se llevan a cabo la biosíntesis y la secreción de la insulina. Biosíntesis.

Todo empieza a partir de la transcripción de un gen localizado en el brazo corto del cromosoma 11 en el hombre, que posee dos intrones y tres exones. El polipéptido resultante, la preproinsulina tiene un pm de 11 kd contiene un péptido señal, la cadena A, la B y un péptido denominado C el cual es fundamental para la formación de los puentes di sulfuros. En el aparato de Golgi el péptido señal es clivado, dando lugar a la proinsulina (pm= 9 kd). Y en los gránulos recubiertos de membrana que se forman rápidamente se produce el paso de proinsulina a insulina, la cual aparece en los gránulos no recubiertos o gránulos B. Los

gránulos

B

tienen

una

compleja

fisiología,

por

cuanto

que

la clivación enzimática de la proinsulina requiere un ambiente ácido. En la membrana de estos gránulos aparecen proteíncinasa C, clatrina, bombas de protones y translocasas iónicas. El ATP procedente de las mitocondrias celulares activa a las bombas de protones con lo que se consigue elevar la concentración intragranular de

protones.

Ésta

acidez

activa

a

las

enzimas proteolíticas que se han formado junto con la aparición de la clatrina. La actividad de estas enzimas se hace máxima cuando desaparece la clatrina. Estas enzimas son las endo peptid asas I y II , la carbo xipep tidasa y la catepsina B

. El

producto es almacenado como hormona activa, junto con el péptido C de 31 aminoácidos.

Este

péptido

es

el

que

presenta

más

variaciones interespecíficas y por tanto es el que tiene más poder antigénico. La formación de cristales hexaméricos de insulina en presencia de zinc, supone un estado de almacenamiento más maduro y tardío.

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En estos gránulos aparecen también otros péptidos, al parecer con carácter regulador,

como

son

la pancreastatina, la betagranina y

la amilina.

La

betagranina es una proteína de 21 KD que se encuentra en los islotes, células adrenales,

intestino,

etc.,

es

homóloga

a

la cromogranina A

de

las

células cromafines. Pancreastatina (aislada en 1986 por Mutt y col.) es un péptido de 49 aminoácidos y peso molecular de 5,1 KD. Tiene una homología de un 56% con la cromogranina A y destaca en su estructura la secuencia Glu-Glu-Glu-Glu (3438) que aparece en la gastrina, y el resto C-terminal (Arg-Gly-NH 2 ) común con la vasopresina. Ambas proceden de la proteólisis de la cromogranina A (448 aa) y sus acciones fisiológicas no son conocidas. La pancreastatina inhibe el pico de secreción primaria de la insulina y tiene efectos glucogenolíticos en el hepatocito. La amilina es un péptido de 37 aminoácidos que tiene tendencia a polimerizarse en los islotes y provocar fibrosis en personas con diabetes tipo 2. Su acción parece disminuir la ingesta de alimentos y el vaciado gástrico, limitando así la hiperglucemia pospandrial. Secreción.

La secreción de la insulina se da por un incremento de la glucosa en la sangre y esta producirá un aumento de los niveles de glucosa en el interior de la célula beta. La entrada sería facilitada por el transportador de la glucosa GLUT2, la glucosa sería rápidamente metaboliza por la vía glucolítica, la ruta metabólica de la glucosa es la glucolisis y el ciclo de Krebs produciendo la formación de ATP. Los canales de potasio (K+) dependientes de los niveles de ATP y, por tanto, de los niveles de glucosa en sangre, se cierran y la membrana celular se despolariza. Con la despolarización de la membrana, los canales de calcio (Ca2+) dependientes de voltaje se abren y el calcio entra la célula y con la entrada de calcio

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masivamente a la célula aumentaría los niveles citosólicos del calcio y esta sería la señal o el disparador de la secreción de insulina.

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CONCLUSIONES

Gracias a la realización de este trabajo se logró conocer como los seres vivos parten del ADN, el material hereditario posee información necesaria para la realización de todas las funciones celulares. 

La organización celular de los seres vivos, implica una jerarquización molecular dinámica, que comienza a partir de micro moléculas como los nucleótidos y aminoácidos, que forman las macromoléculas como son las proteínas y ácidos nucleicos, dando paso a una constante interacción entre ellos, permitiendo el ensamblaje de supra moléculas y organelos. Gracias a esta estructura celular se pueden llevar a cabo funciones específicas en el organismo, como es el proceso de formación y liberación de la insulina.



El Trifosfato de adenosina (ATP), es un nucleótido que se encuentra en todos los seres vivos y constituye la fuente principal de energía utilizable por las células para realizar s u s a c t i v i d a d e s .



La mitocondria es un organelo muy particular poseen ADN y ribosomas, por lo tanto son capaces de sintetizar proteínas, se dividen transmitiendo información genética. Del Adn mitocondrial, Se puede descubrir y hacer seguimiento, de la evolución del hombre en la tierra.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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Brandan, N. C. (2014). METABOLISMO DE COMPUESTOS NITROGENADOS. Universidad Nacional del nordeste Facultad de medicina cátedra de bioquímica. http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201103/2015II_BIOQUIMICA_201103/MATERIAL_BIBLIOGRAFICO_SYLLABUS_/Brandan_no ra_Metab olismo_de_los_compuestos_nitrogenados.pdf

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