Tema 4 - Biología Celular PDF

2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 Tema 4.1.- Energía y metabolismo celular La estructura de la materia no viva es una estructura sencilla, es más dicha estructura se vuelve aún más sencilla con el paso del tiempo, por ello, no necesita energía. Sin embargo, los seres vivos tenemo...

2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 Tema 4.1.- Energía y metabolismo celular La estructura de la materia no viva es una estructura sencilla, es más dicha estructura se vuelve aún más sencilla con el paso del tiempo, por ello, no necesita energía. Sin embargo, los seres vivos tenemos conductas, gracias a que tenemos estructuras más complejas, por lo que tenemos que mantener dicha estructura aportando continuamente energía. Nosotros necesitamos energía y la obtenemos dl entorno para crecer, fabricar nuevas partes y reproducirnos. La célula necesita energía para realizar trabajos: químicos (el que gastamos sintetizando moléculas), de transporte (transportar sustancia hacia fuera o dentro de la célula) y mecánico (mover orgánulos de un lado a otro de la célula, para que se mueva la célula como la microglía o neuroblastos). 1.-Reacciones químicas. Es todo proceso termodinámico en el que una o más sustancias (sustratos) se transforman en otras sustancias con una estructura molecular y enlaces diferentes (productos). 2.-Energía libre. Todas las moléculas contienen una energía potencial en sus enlaces de manera que cuando esos enlaces se rompen esa energía se libera, y para formarlos necesitamos aportar energía. Esta energía potencial contenida en los enlaces químicos de la molécula se conoce como energía libre de esa molécula (G). Cuantos más enlaces (sobre todo covalentes) tenga una molécula mayor será su energía libre. - Reacción exergónica: la energía se obtiene de la rotura de los enlaces. Cuando ocurre la liberación o producción de energía. Un buen ejemplo es la quema de azufre que genera dióxido de azufre, energía calorífica (térmica) y luminosa. ∆G<0 (resultado negativo, se perdió energía) - Reacción endergónica: Cuando ocurre la adición de energía por medio de una fuente externa, como si el sistema absorbiese energía del ambiente. Y como si existiese un consumo de energía. ∆G>0 (resultado positivo, se aportó energía). 3.-Enzimas. La energía necesaria para iniciar una reacción se conoce como energía de activación de la reacción. Es el aporte inicial de energía que se requiere para colocar los sustratos en una posición adecuada que les permita reaccionar. Las reacciones con altas energías de activación no pueden ocurrir de forma espontánea, y si lo hacen es muy lentamente. Son generalmente proteínas que catalizan de forma específica algunas reacciones bioquímicas uniéndose a la molécula que se va a transformar: el sustrato. Existen, otras enzimas de naturaleza ribonucleoproteica llamadas ribozimas. La región de la enzima donde se acomoda el sustrato es el centro activo. La unión entre enzima y sustrato implica un reconocimiento esférico, es decir un acoplamiento específico entre moléculas, debido a su forma y proximidad. Por ello, la variedad de enzimas es incalculable, pues son específicas para cada sustrato y para cada reacción bioquímica. La acción enzimática esta divida en 3 fases: 1. Un sustrato especifico se une a la enzima, formando el complejo enzima-sustrato. 2. Al producirse esta unión la proteína cambia de forma, haciendo que los sustratos se aproximen y reaccionen, dando lugar al producto. 3. Al cambiar de forma, libera el producto y la enzima vuelve a su configuración inicial. 1 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 Además de unir a sus sustratos, muchas enzimas ligan otras pequeñas moléculas que participan en la catálisis. Estas sustancias pueden ser pequeñas moléculas (grupos prostéticos) o pequeñas biomoléculas (coenzimas). Son grupos que van a formar parte de la enzima, pero no son aa. La célula tiene que controlar, que es lo que hace, como y a qué velocidad, eso lo hace regulando la actividad de las enzimas. Se hace mediante 3 maneras: 1. Regulando su síntesis: si la enzima está presente se puede realizar la reacción química, si no existe no se puede llevar a cabo. La información para sintetizar cada proteína está contenida en el ADN. 2. Metiéndola en compartimentos: todas las enzimas de la célula están, según para que se vaya a destinar, en determinados ligares. Ej.: las enzimas de la respiración celular están en las mitocondrias. Todas las reacciones están encadenadas, de manera que el producto de una reacción va a ser el sustrato de otra reacción, y así sucesivamente. Y cada reacción catalizada por su enzima especifica. Una manera sencilla de la célula parar regular que este proceso ocurra con dinamismo es asociando todas las enzimas de todo el proceso juntas, formando complejos multienzimáticos. 3. Ponerse en contacto con otras moléculas: añadiendo o quitando grupos químicos. Si los grupos químicos que a adiós los hacemos en lugar diferente al centro químico, se produce la regulación alostérica. Existen diversas moléculas (ligandos o factores) capaces de unirse específicamente a la enzima y provocar en ella un cambio conformacional. Este cambio origina la transformación entre la forma inactiva de la enzima y la forma Inhibición alostérica funcionalmente activa de la misma. Estos ligandos se unen a la enzima en los denominados centros reguladores que son diferentes al centro activo. Existen ligandos activadores e Activación alostérica inhibidores. Los sustratos de las enzimas suelen comportarse como ligandos activadores, de manera, que la unión de una molécula de sustrato a la enzima favorece la unión de más moléculas de sustrato. Sin embargo, los productos de la reacción suelen comportarse como ligandos inhibidores, inhibiendo la unión de moléculas sustrato a la enzima, y, por tanto, impidiendo la reacción enzimática. Estas enzimas que son reguladas por el sustrato y el producto de la reacción se conocen como enzimas alostéricas. El alosterismo constituyen un importante mecanismo de regulación en la reacción enzimática. • Retroalimentación negativa: en una reacción química un sustrato A reacciona con un sustrato B, produciendo el producto C. Este producto va aumentando la concentración de forma que cuando alcanza un determinado nivel es capaz de inhibir la enzima. A+B-----------→C-E. • Regulación positiva por aumento de sustrato: cuanto mayor sea la concentración de sustratos provoca la activación de la enzima. • Modificaciones covalentes: se le añaden grupos fosfatos (fosforilar), activándola, o le podemos quitar el fosfato (des fosforilar) e inhibirla. Para nosotros añadirle un grupo fosfato a cualquiera proteína tenemos que usar otra reacción química, catalizada por otra enzima. Las enzimas que catalizan fosforilaciones llaman quinasas. Y las que desfosforilan se llaman fosfatasas. • Inhibición competitiva: una sustancia inhibidora compite por unirse al centro activo de la enzima. Los inhibidores son sustancias muy parecidas a los sustratos, que se unen al centro activo impidiendo con ello que se una al sustrato. El proceso es reversible y depende de la cantidad de sustrato y de inhibidor, pues ambos compiten por la enzima. 2 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 4.-Reacciones energéticamente acopladas. En la célula existen enzimas que acoplan directamente reacciones enérgicamente favorables (no necesita energía) con reacciones enérgicamente desfavorables (necesita energía). La energía liberada en una reacción sea aprovechada por otra reacción. En una célula, las reacciones endergónicas y exergónicas suelen estar acopladas. Algunas de las reacciones acopladas más conocidas son las que usan la energía liberada por la ruptura del enlace de alta energía del ATP para impulsar una reacción endergónica. Otro método más común es la de almacenar la energía bajo la forma de electrones de alta energía transportados en nucleótidos. Las moléculas de nucleótidos NADH, FADH2 y NADH capturan energía en electrones de sus átomos de hidrogeno. El NADH y el FADH2 transfieren generalmente la mayor parte de energía al ATP, que luego puede utilizarse para impulsar reacciones endergónicas. La molécula de ATP es el transportador ideal dentro de la célula desde las reacciones donde se libera hasta donde se necesita energía, es la molécula energética de la célula. El nombre de una enzima puede aportar pistas respecto del tipo de reacción que aquella cataliza. La primera parte del nombre de la enzima se refiere al tipo de reacción, al sustrato sobre el que actúa, o ambos. 5.-Clasificación de las enzimas. 5.1. Reacciones de oxidación-reducción: son las más importante para la extracción y transferencia de energía en las células. Estas reacciones transfieren electrones o protones (H+) de una molécula a otra. Estas reacciones son energéticamente favorables (∆G<0). Las células obtienen la energía que necesitan de la contenida en los enlaces químicos de las moléculas orgánicas (se oxidan las moléculas orgánicas). 5.2. Reacciones de hidrólisis-deshidratación: son importantes en la degradación y síntesis de grandes biomoléculas. En las reacciones de deshidratación, una molécula de agua es uno de los productos. En muchas reacciones de deshidratación dos moléculas se combinan para dar una sola, con la perdida de agua en el proceso. En una reacción de hidrolisis, un sustrato se transforma en uno o más productos con consumo de agua. En estas reacciones se escinden los enlaces covalentes de la molécula de agua, de manera que el agua reacciona como un grupo hidroxilo (-OH) y un hidrógeno (H+). 5.3. Intercambio-adición-eliminación: una reacción de adición agrega un grupo funcional a uno o más de los sustratos. Una reacción remueve un grupo funcional de uno o más de los sustratos. Los grupos funcionales se intercambian entre los sustratos durante las reacciones de intercambio. Por ejemplo, pueden transferirse grupos fosfato desde una molécula a otra durante las reacciones de adición, eliminación o intercambio. La transferencia de grupos fosfato es un medio. 6.-Metabolismo Los organismos vivos son capaces de generar y mantener orden en un universo que tiende a generar un desorden creciente. Para ello tienen han de generar una corriente sin fin de reacciones químicas. Al conjunto de reacciones químicas que ocurren en una célula se le denomina metabolismo. En el metabolismo se distinguen 2 corrientes opuestas de reacciones químicas: - Catabolismo: reacciones en las que se produce la rotura de enlaces químicos generándose energía. - Anabolismo: reacciones de formación de moléculas en las que se consume energía. 3 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 Tema 4.2.- Energética celular glucolisis y oxidación aeróbica. 1.-Rutas metabólicas, niveles de complejidad y mapas metabólicos. Tanto las rutas catabólicas como las anabólicas se producen en 3 niveles de complejidad: - Mapa metabólico: nivel 1. Ocurre en el tracto digestivo. Comemos y los alimentos son digeridos en la boca, el estómago, el intestino delgado… Se terminan de digerir los alimentos y se reabsorben los monómeros procedentes de los polímeros de los alimentos (las proteínas se descomponen en aa, los polisacáridos -> sacáridos, los lípidos ->ácidos grasos, alcoholes, colesterol, y los ácidos nucleicos >nucleótidos). Esto pasa desde las paredes gastrointestinales, pasan a la sangre. Por la sangre van los alimentos hasta las células. Dentro de ellas los alimentos se seguirán oxidando en las 2 rutas siguientes. - Mapa metabólico: niveles 2 y 3. El nivel 2 ocurre en el citoplasma celular, y una ruta oxidativa que ocurre nen el interior de las mitocondrias. Cada reacción tiene una enzima especifica. Para que la célula pueda controlar toda la ruta metabolice, controla la actividad de las enzimas que cataliza cada reacción química. Para ello, controla su concentración (por el control de las enzimas y degradación de las enzimas), la actividad de las enzimas (a través de las concentraciones de sustratos, productos y efectores alostéricos, y la modificación covalente de las proteínas enzimáticas), la compartimentación (en sitios determinados de la célula), señales extracelulares (hormonas, neurotransmisores…). 2.-Glucólisis: principal ruta de nivel 2. Las principales fuentes de energía para las células son la glucosa y los ácidos grasos. En las nerviosas es fundamentalmente la glucosa. Para obtener energía necesita glucosa y oxígeno. La glucosa se oxida en 2 etapas: glucolisis (tiene lugar en el citosol) y la respiración celular (interior de las mitocondrias). 1.1. La glucólisis: es una ruta de nivel 2 para la degradación de la glucosa. La principal entrada a la glucólisis es la glucosa, que generalmente procede de los polisacáridos (que comemos o están almacenado en el hígado) de almacenamiento de energía o de los alimentos. Esta ruta conduce al piruvato, un cetoácido de 3 carbonos. La oxidación de la glucosa (6 átomos), se divide en 2 moléculas de 3 carbonos (acido pirúvico:CH3-C=0-COOH). Durante la glucólisis, parte de la energía potencial almacenada en la estructura de hexosa se libera y se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP. La glucólisis es una ruta de 10 reacciones químicas, que convierte una molécula de glucosa en 2 moléculas de piruvato y 2 moléculas de ATP. El piruvato formado durante la glucólisis puede seguir 2 vías; puede entrar en la mitocondria y respirarse, o seguir en el citoplasma y fermentarse. 3.-Fermentación de los astrictos. En la fermentación (respiración anaeróbica) se produce muy poco ATP. Len la fermentación el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico. En los astrocitos del cerebro parte del piruvato se convierte en lactato y es transferido a las neuronas. Dentro de las neuronas el lactato se vuelve a 4 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 convertir en piruvato en las mitocondrias para la obtención de energía. Esto lo hacen lo envían a las neuronas vecina como fuente rápida de energía, ya que una vez dentro de la neurona se transforma en piruvato, y se respirará. 4.-Respiración celular. Cuando el piruvato entra en la mitocondria se produce la respiración celular. Mediante la respiración celular, el ácido pirúvico formado en la glucólisis se oxida completamente a CO2 y agua en presencia de oxígeno. Se desarrolla en 2 etapas sucesivas: 1.2. Ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs. Las mitocondrias son orgánulos especializados en la obtención de energía química. El piruvato a atraviesa las membranas externa e interna y llegan a la matriz mitocondrial, donde comienza la respiración celular. El ciclo de Krebs comienza con la oxidación del ácido pirúvico en un compuesto de 2 carbonos: la acetil coenzima A (CH2-C=O-SCoA). Se libera una molécula de CO2 y se forma un grupo acilo (CH3-CO). En esta reacción se forma una molécula de NADH. Cada grupo acilo se une a un Coenzima A y se forma acetilCoenzimaA. En este momento empieza el ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs consta de 8 reacciones que se pueden dividir en 2 etapas: • En las etapas 1, 2, 3 y 4: se produce la oxidación de 2 carbonos y oxígenos del ácido cítrico se pierden en forma de C02. • En la etapa 5, 6, 7 y 8: se producen para generar de nuevo el compuesto del que partimos: el oxalacetato. Las fuentes de acetilCoenzimaA también pueden ser los ácidos grasos, el metabolismo de los aa… además de CO2 se produce ATP, y los H procedentes del acetil Coenzima a van a ser escogidos por transportadores de electrones, que al cogerlos se reducen. Estos trasportadores de electrones de H son el NAD que pasa a NADH, y el FAD que se transforma en FADH2. En resumen, la molécula de glucosa que inicio la glucólisis está completamente oxidada. Parte de energía se ha invertido en la síntesis de ATP. Sin embargo, la mayor parte de la energía está en los electrones capturados por el NAD+ y el FAD. Por cada molécula de glucosa se utilizan: 𝟏𝑮𝒍𝒖𝒄𝒐𝒔𝒂 + 𝟏𝟎𝑵𝑨𝑫+ + 𝟐𝑭𝑨𝑫+ + 𝟒𝑨𝑫𝑷 + 𝟒𝑷𝒊 + 𝟐𝑯𝟐𝑶 ⟶ 𝟔𝑪𝑶𝟐 + 𝟏𝟎𝑵𝑨𝑫𝑷𝑯 + 𝟐𝑭𝑨𝑫𝑯𝟐 + 𝟒𝑨𝑻𝑷 + 𝟔𝑯+ ▪ Factores reguladores de la piruvato deshidrogenasa y el ciclo del ácido cítrico: El ciclo de Krebs y la glucólisis se regula, regulando las enzimas de ambos procesos. Este proceso se regula cuando las enzimas detectan que hace falta energía acelerándose. Se pueden regular por la unión de reguladores alostéricos, fosforilación y regulación hormonal. 1.3. Fosforilación oxidativa. En este proceso, los H que habían aceptados los transportados de H, en una serie de procesos van a generar grandes cantidades de ATP. Este proceso se lleva a cabo en la membrana interna de la mitocondria concretamente en las crestas mitocondriales. En estas cretas hay unos complejos 5 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 formados por `proteínas, metales y otros compuestos que están colocados según su capacidad reductora y oxidante como si fueran una escalera, formando la cadena transportadora de electrones. Estos transportadores son complejos enzimáticos, y, en otros tenemos a la ubiquinona (no es una proteína) y al citocromo c (complejos proteicos que contienen hierro). Estos transportadores están situados unos detrás de otros en las crestas mitocondriales. El NADH proceden del ciclo de Krebs transfiere su electrón al primer aceptador de electrones (complejo I). Su protón se va a descomponer en su electrón y su protón, es decir el ion H+. El electrón que se desprende de ese hidrogeno no se pierde, si no que va a ser atrapado por el transportador de electrones (complejo I), y el protón se queda en la matriz mitocondrial. Esto va sucediendo con todos los NADH, y cada 2 electrones que coge el transportador, se los pasa al segundo transportador (complejo II) liberando energía que la célula aprovechará. Cuando 2 electrones saltan de un transportador a otro, el transportador actúa como una bomba, cogiendo el H+ de la matriz mitocondrial (que hay pocos H+) y en contra del gradiente coge 2H+ y los bombea al exterior (espacio intermembrana). A continuación, vuelven a saltar 2 electrones de un trasportador a otro, de tal forma que se vuelven a bombear protones, se vuelven a saltar los electrones a otro transportador, a media que avanza el proceso la energía es utilizada para bombear en contra del gradiente protones desde la matriz hasta el espacio intermembrana. Los complejos se van cediendo electrones unos a otros a medida que estos saltan, y al final de la cadena los electrones que llegan sin energía se asocian con portones y O2 formando H20. 𝟒𝒆− + 𝟒𝑯+ + 𝑶𝟐 → 𝟐𝑯𝟐𝑶 En este proceso se ha generado una sobrecarga de protones en el espacio intermembrana (gradiente de protones) que han sido bombeados desde la matriz hasta el espacio intermembrana. RESUMEN: Cada 2e- que se ceden al primer complejo (complejo NADH deshidrogenasa), los cuales van saltando a los diferentes complejos (Ubiquinona, complejo citocromo b-c, citocromo c, y complejo citocromo oxidasa), se bombean protones hacia el espacio intermembrana, vuelven a saltar los electrones al siguiente complejo y la energía de ese salto se utiliza para bombear protones en contra del gradiente, y así sucesivamente. Produciendo un cumulo de H+ (gradiente de protones) en el espacio intermembrana. Debido a la gran concentración de protones, estos tienden a entrar en la matriz, pero la membrana interna de la mitocondria se caracteriza por ser muy impermeable por lo que prácticamente no tienen forma de entrar. (Acoplamiento quimiosmótico): Sin embrago, la membrana interna tiene un complejo enzimático (ATP-sintasa), que deja pasar a los protones (H+) desde le espacio intermembrana a la matriz mitocondrial (a favor de gradiente) generando energía, la cual es aprovechada por el complejo para coger ADP y Pi (fosfato) de la matriz mitocondrial y sintetizar ATP. Por cada 2H+ se generan 1 ATP. (El complejo Citocromo c, en lugar de necesitar 2 e-, necesita 4). 𝑨𝑫𝑷 + 𝑷𝒊 → 𝑨𝑻𝑷 Por cada 2 e- que pasan del NADH al oxigeno se forman 3 moléculas de ATP. Por cada 2e- que pasan desde el FADH2 al oxigeno se forman 2 moléculas de ATP. El mecanismo por el cual se produce ATP se explica por la teoría del acoplamiento quimiosmótico. Al final de la respiración celular obtenemos por cada glucosa 36 ATP, es decir, la gran mayoría de los ATP (32-34) que se producen a partir de una molécula de glucosa, se producen durante la fosforilación oxidativa. 1 NADH = 3 ATP 1 FADH2 = 2 ATP 6 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 5.-Regulación del metabolismo energético. El cerebro está activo siempre, incluso cuando estamos dormidos sigue funcionando por lo que sigue consumiendo glucosa y oxígeno para poder obtener ATP, por lo que necesita un aporte constante de sangre. De la sangre que va a todo el cuerpo el cerebro se lleva el 15%, y del oxígeno que respiramos se lleva el 20%. Tal es la relación entre la actividad cerebral y el consumo de oxígeno, que podemos engañar al cerebro y en lugar de darle glucosa, podemos darle un compuesto derivado de los monosacáridos al que marcamos radioactivamente como isótopo radioactivo n o dañino. Y lo podemos someter a técnicas de imagen y detectar que áreas del cerebro se encienden cuando hacemos distintas conductas, y ver como aumenta el flujo de sangre en determinadas zonas. Sin embargo, nosotros no estamos comiendo todo el rato, por lo que hay mecanismos que mantienen los niveles de azúcar en sangre (glucemia, en concentraciones constantes,) para que el cerebro no le falte glucosa. De ello se encargan las hormonas liberada por 2 glándulas endocrinas: - El páncreas: libera a la sangre 2 tipos de hormonas según sean las concentraciones de azúcar en sangre. ▪ Si los niveles de glucosa son saltos el páncreas libera insulina. Es una hormona peptídica, y es la única que liberamos nosotros cuya función es que todas las células del cuerpo puedan consumir glucosa. En caso de que los niveles de azúcar en sangre sean muy grandes, al pasar esta sangre por el páncreas, se activan los β-pancreáticas liberando insulina. La insulina va por todo el cuerpo y según donde tengan receptores empiezan a tomar glucosa de la sangre. ▪ Si la glucemia es baja se libera el glucagón. También es peptídica, e interactúa con todas las células del cuerpo, y va a utilizar todas las reservas energéticas para subir los niveles de azúcar en sangre. Va a ir al tejido graso a romper grasas y a convertirlas en glucosa (lipólisis), va a romper las reservas de glucógeno para que pasen a la sangre (glucogenólisis), o incluso, puede sintetizar glucosa a partir de otras sustancias como aminoácidos (gluconeogénesis). Cuando los niveles de azúcar en sangre son bajos y pasan por el páncreas, activan unas neuronas del páncreas (neuronas alfas) y estas liberan a la sangre el glucagón. Este va a distintos tejidos, en entre ellos el hígado, para subir los niveles de azúcar en sangre. ▪ El tiroides: las hormonas T3 y T4, tienen funciones que van en sintonía con el glucagón. Es decir, estas hormonas cuando se liberan a la sangre aumentan el ritmo metabólico haciendo que aumente la oxidación (entre un 60-100%), consumiendo mucho oxígeno y perdiendo mucho calor. Las hormonas tiroideas son imprescindibles para el correcto funcionamiento de nuestro cerebro, pudiendo ocasionar retrasos cerebrales. Otras de sus funciones son que promueven la 7 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 síntesis de proteínas, y por lo tanto el crecimiento. Son imprescindibles para que se produzca una correcta mielinización de los axones, y para el correcto desarrollo del cerebro. Tema 4.3.- Ruta de las pentosas fosfato Este proceso es una ruta de oxidación de la glucosa distinta a la glucólisis, y da lugar a pentosas y poder reductor en forma de NADPH. En el cerebro, es de especial importancia que se genere gran cantidad de poder reductor porque las células tienen que sintetizar cantidades ingentes de membranas celulares. Las membranas como todas las estructuras celulares tienen que estar renovándose continuamente. Los fosfolípidos son uno de los componentes de las membranas, y estos están formados por largas cadenas hidrocarbonadas. Sacad todos estos H de la ruta de las pentosas fosfato en forma de NADPH, de aquí saca su poder reductor. También necesita poder reductor porque el tejido nervioso, en especial las neuronas son grandes productoras de radicales libres, por la alta tasa de respiración celular que se producen en ello para `producir las grandes cantidades de ATP que necesitan. Por otra parte, como las neuronas maduras no se pueden dividir, aquellas células que si pueden hacerlo al dividirse pueden repartir los radicales libres que tengan acumulados en sus células hijas, en cambio, las neuronas se quedan todos los radicales libres. Por lo tanto, es totalmente dependiente de esos mecanismos para deshacerse de sus radicales libres, y para inactivar los radicales libres es fundamental la presencia de NADPH. Cuando las células toman glucosa, ésta puede tomar 2 vías. Si no tiene ATP suficiente tiene que tomar la glucólisis. En el caso de que tenga suficiente ATP y tenga pocas pentosas y NADPH, parte de la glucosa que entra en ella se desvía a la ruta de las pentosas fosfato. Esta ruta está constituida por distintas reacciones químicas, que se dividen todas ellas en 2 fases: una fase oxidativa en la que se genera NADPH y una fase no oxidativa que se producen pentosas fosfato. Una vez finaliza el proceso, se pueden reutilizar los productos para retomarla de nuevo o se desvían al ciclo de Krebs. Las células necesitan NADPH para sintetizar grasas, ya sean ácidos grasos de los esfingolípidos o fosfolípidos que vana forma la mielina y también la síntesis del colesterol. También es importante para la desactivación de los radicales libres. Un radical libre es un átomo con electrones impares, lo cual lo convierte en un elemento altamente inestable que tiende a reaccionar con otros átomos y moléculas para estabilizarse. Por ej. El nitrato (NO3), el hidroxilo (OH), el cloro (CL y todas las ROS (derivadas de oxígeno que se forman en el interior de las mitocondrias). Las células tienen mecanismo para deshacerse de estos radicales libres. Cuando se produce un desequilibrio en las células del organismo por un aumento desmesurado de radicales libres, se produce un estrés oxidativo, que puede desencadenar en la muerte. Los efectos del estrés oxidativo son: la peroxidación lipídica, daño estructural a la proteínas y el ADN, cambios en la fluidez de las membranas, problemas en el metabolismo celular (que se una enzimas importantes), envejecimiento de los tejidos y mayor riesgo de padecer enfermedades degenerativas y cáncer. Los antioxidantes endógenos que tienen las células están formados por 2 enzimas: la Superóxido dismutasa (SOD) y la Glutatión peroxidasa (CATALASA). Cuando hay radicales libres de peróxidos estos tienden a reaccionar con H y formar agua oxigenada, liberando oxígeno en el proceso. Pero el agua oxigenada es un radical libre convirtiéndose en agua oxigenada que también es un radical libre peligroso, esta reacción esta catalizada por la SOD, y en una segunda reacción química el agua oxigenada se va a convertir en oxígeno y en agua, cuya reacción esta catalizada por la CATALASA. La CATALASA coge un compuesto del citoplasma llamado Glutatión que está oxidado, y lo reduce gracias al l poder reductor del NADPH y (le quita el H y se lo cede al Glutatión) así se sintetiza el glutatión reducido. La glutatión peroxidasa coge este glutatión reducido lo combina con el agua oxigenado formando oxígeno y agua. Si no existiera NADPH suficiente no se podría producir el ciclo. 8 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 Tema 4.4.- Transcripción del ADN Las células siempre están fabricando proteínas. Si dichas proteínas no hacen falta tienen algún fallo se destruyen, y si hacen falta se fabrican. Para fabricar proteínas necesitamos sus instrucciones. La información para fabricar las proteínas está descrita en el ADN, el cual se encuentra en el núcleo. Una vez en el núcleo, tenemos que escoger la información que deseamos copiar, abrimos la doble hélice de ADN, copiamos aquel trozo que contienen la secuencia deseada, la copiamos, y a continuación la llevamos al citoplasma para que se produzca la síntesis de proteínas (traducción). Las instrucciones genéticas contenidas en el ADN especifican la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Cuando la célula necesita una determinada proteína la secuencia de nucleótidos de la región apropiada de la inmensamente grande molécula de ADN es copiada en otro tipo de ácido nucleico, el ARN (transcripción), y este ARN es utilizado como molde para digerir la síntesis de la proteína (traducción). 1.-Las características de la transcripción - Complementariedad: la ARN polimerasa o enzima encargada de llevar a cabo la transcripción toma como molde el ADN para sintetizar ARN y sigue las reglas de complementariedad. Adenina-Uracilo, Guanina-Citosina. - Dirección: en la que las ARN polimerasas sintetizan ARN es siempre en sentido 5’P⟶3’OH. Las cadenas de ácidos nucleicos tienen un extremo 5’ ya que el carbono de la pentosa se llama carbono 5, y el último se denomina 3’ porque encontramos el carbono 3. Asimetría: solamente se transcribe para cada gen una de las dos hélices de ADN. En este proceso tenemos la hélice codificadora o hélice con sentido (hélice que se toma como molde para sintetizar ADN) y la hélice estabilizadora o hélice sin sentido (la que no se transcribe). - Cada gen solamente puede transcribir a partir de una hebra de ADN (la codificadora), de forma que genes distintos del mismo cromosoma pueden utilizar como codificadora una hélice diferente a los otros genes. 2.-Elementos que participan en la transcripción a) Unidad de transcripción o gen: es el área del ADN donde se localiza el gen, o los genes, que se van a transcribir. b) La enzima que cataliza el proceso o ARN polimerasa: hay diferentes polimerasas encargadas de sintetizar distintos tipos de ARN: • La ARN polimerasa I: precursora del ARN ribosómico (ARN-r). • La ARN polimerasa II: los ARN mensajeros (ARN-m) que se traducen a proteínas. • La ARN polimerasa III: precursores de los ARN transferentes (ARN-t), los ARN nucleares y citoplasmáticos de pequeño tamaño y las ARN 5S (subunidad grande de los ribosomas). c) Promotor: secuencias específicas de ADN y necesarias para que la ARN polimerasa reconozca el lugar de comienzo de la transcripción. Se encuentran antes (aguas arriba) del GEN. Generalmente en los promotores se repiten determinadas secuencias de nucleótidos. Las más frecuentes son: 5’………GGGCGG……...GGCCAATCT……TATAAAA…..Pir-Pir-Pir……….3´. Está delante del gen (aguas arriba). *Caja TATA (TATAAAA): Son regiones del promotor, importantes dado que es lugar donde se van a unir unas proteínas llamadas factores de transcripción. Es necesario que se unan dichos factores para que el ADN se abre y se deje copiar, sin ellas no sería posible. En este lugar, la célula 9 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 puede regular finamente que se transcriba o no el gen y a qué velocidad. Este proceso inicial es de especial importancia en la expresión de los genes. d) Secuencias potenciadoras y atenuadoras: la actividad de los promotores puede modificarse por la presencia de otras secuencias estimuladoras o “enhancers” que aumentan la tasa de transcripción o por secuencias atenuadoras o represoras que la disminuyen. Estas secuencias estimuladoras y/o atenuadoras suelen estar cerca de las promotoras, pero no a una distancia fija de estas y pueden ejercer su función sobre varios promotores diferentes. e) Factores de transcripción: para que la polimerasa se una al promotor y comience a separar las 2 hélices por la región -10(rica en pares AT) es necesario la participación de diferentes factores de transcripción (proteínas) que se van uniendo secuencialmente. Son proteínas que encajan en el ADN. *La ARN polimerasa se mueve a lo largo del ADN. Se encuentra con las cadenas abiertas y comienza a copiar, donde hay adenina pone uracilo, donde hay guanina, citosina… f) Secuencias terminadoras: llega un momento en el que la polimerasa no reconoce las bases que encuentra, estas secuencias se denominan secuencias terminadoras. Cuando se encuentran con dichas bases, se sueltan los factores de transcripción, el ARN…y ya estaría sintetizada una primera cadena de ARN (transcrito primario). 3.-Procesamiento del ARN-m. El transcrito primario aun no es el ARN-m que va a viajar al citoplasma, antes tiene que madurar. Este proceso se conoce como procesamiento del ARN-m. dicho proceso consta de 4 etapas: 1. Se le añade una caperuza o guanosina metilada: el primer nucleótido de todos los mensajeros es siempre Guanina. Esta Guanina nada más asomar la cabeza del polimensajero es metilada, cambiando su forma y dando lugar a la caperuza del mensajero. Se le conoce como caperuza o CAP (7-metilguanosina). La metilación se produce a comienzo de la transcripción. Esta caperuza protege al ARN-m de su degradación por dicho extremo y suministra una estructura que sea reconocible por el ribosoma para iniciar la traducción. 2. Se le elimina una parte del extremo 3’ (de la cola): una vez se ha sintetizado la cadena y se ha separado del ADN se corta ele extremo terminal de la cadena mediante complejos enzimáticos. Existen 2 sitios señalizados para la unión de proteínas necesarias para la ruptura. Tras la transcripción se unen esos factores, interactúan entre sí y cortan la cola del ARN. Una vez se ha producido escisión, se liberan la mayoría de los factores de división. 10 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 3. Poliadenilación: En esa cola que se corta se añade un extremo Poli-A (Adenina, Adenina, Adenina…). Después de la escisión se produce la adición de una cola de nucleótidos de adenina en el extremo 3’. Lo cataliza una polimerasa poliA. Sobre esta cola se van añadiendo proteínas. El resultado del procesamiento del ARN-m es una cadena de ARN-m, con gorra y una cola poli (A), lista para el corte y empalme (splicing). 4. Se eliminan unos segmentos interiores (intrones) del ARNm y empalman otros segmentos (exones): el ARN-m recién sintetizado se le conoce como transcrito primario. Los transcritos primarios contienen exones, y entre 2 trozos hay intrones (exón-intrón-exón-intrón…). Antes de que el ARN madure, en el interior del núcleo se cortan algunos intrones y se pegan las cadenas que quedan, por lo tanto, se sintetiza una cadena más pequeña de la que se había leído. Este ya es el ARN-m maduro, que tiene una cabeza, una cola y es más pequeño. La eliminación de intrones se lleva a cabo mediante un mecanismo de corte en las regiones de paso de exón a intrón y de intrón a exón para eliminar los intrones y de unión posterior de los exones sucesivos. Este mecanismo de corte y unión ha recibido el nombre de “splicing” en inglés. El corte y empalme (splicing) es llevado a cabo por un complejo proteínico y ARN llamado espleciosoma: corta los intrones y pega los exones. Tras la eliminación de los intrones, los exones se combinan para formar una cadena de ARN-m maduro. El ARN-m está listo para someterse a la traducción. Tema 4.5.- Del ADN a la proteínas 1.-El código genético. - Un gen es un trozo de ADN que lleva la información para la síntesis de una o más proteínas. La información de un gen tiene que viajar al citoplasma para que se sintetice la proteína. El código genético: el ARN-m lleva la información para la síntesis de proteínas. Pero los ácidos nucleicos están compuestos sólo por la combinación de 4 nucleótidos y existen 20 aminoácidos diferentes. Los nucleótidos son, la Adenina, la Guanina, la Citocina y el uracilo. El código genético es universal, salvo pequeñas excepciones en procariotas y mitocondrias. 11 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 - Codón: cada uno de los 20 aminoácidos está cifrado, como mínimo, por un grupo de 3 bases nitrogenadas. Estos grupos se conocen en biología como tripletes de bases, o codones. Las secuencias de codones en el ácido nucleico determinan el orden de los aminoácidos en la proteína. El código genético incluye, además, algunos tripletes que actúan como espaciadores e iniciadores de la síntesis de proteínas. Se averiguó qué triplete codifica para cada aminoácido, y se encontró que hay aminoácidos que pueden ser codificados por más de un tipo de triplete. También hay aminoácidos que no codifican para ningún aminoácido, los cuales se llaman tripletes stop. El código genético es universal, salvo pequeñas excepciones en procariotas y mitocondrias. - Anticodón: en todo el citoplasma se encuentra el ARN-t. cada ARN-t posee tres bases en uno de sus bucles, llamadas anticodón. Los anticodones son secuencias complementarias a los codones. Se trata de una única cadena de ARN doblada sobre sí misma. Su función es transferir aminoácidos a las cadenas de proteínas. En uno de sus extremos, cada transferente lleva un aminoácido determinado. El ARN-t sabe que aminoácido llevar porque en uno de los extremos del ARN-t existe otro triplete, llamado anticodón, y según sea este anticodón será el aminoácido que lleve. Hay aminoácidos que pueden tener varios transferentes que lo lleven, peor los aminoácidos no se intercambian los transferentes entre sí. 2.-Principales participantes en la traducción - ARN-m. Ribosomas. ARN-t. 3.-Etapas de la traducción. INICIACIÓN (1-3) ELONGACIÓN (4-6) TERMINACIÓN 7 Cada uno de los pasos de la traducción requiere la participación de diferentes proteínas específicas que interaccionan con los principales participantes. Estas proteínas se denominan factores de iniciación (IF), factores de elongación (EFF) y factores de liberación (RF). Partimos de un ARN-m que tiene una parte inicial (extremo 5’) y una parte final (extremo 3’). Este ARN-m ya está en el citoplasma, y cada 3 bases nitrogenadas es lo que conocemos como codón. Por lo tanto, la primera etapa va a consistir en que la subunidad pequeña de un ribosoma se une a la cadena de ARN-m por su caperuza (o cabeza) y comienza a moverse a lo largo de la cadena de ARN-m hasta que encuentre un determinado codón. Este codón siempre es para todas las proteínas el AUG. A continuación, entra en acción un transferente que lleva anclado un aminoácido, este anclaje ha requerido energía (ATP), y según sea el anticodón del transferente será el aminoácido que lleve. El primer transferente va a llevar el aminoácido metionina, cuyo anticodón es UAC, que va a ser complementario del codón AUG. Cuando ocurre esto, se une a la subunidad pequeña la subunidad grande del ribosoma. En el ribosoma podemos distinguir distintos sitios: - Sitio peptidil (P): es donde está anclado este primer transferente - Sitio aminoacil (A): es donde está el triplete siguiente. El ribosoma se va a ir moviendo cada 3 bases, de tal forma que el sitio que antes era A, al moverse se va a convertir en el sitio P y el nuevo triplete que entre va a ser A. Ahora va a entrar un 2º transferente que se va a unir al sitio A. Cuando esto ocurre, este transferente entra con su aminoácido y se va a producir la transferencia del primer aminoácido (metionina) hasta el 12 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 segundo aminoacido que entró, estableciéndose un enlace peptídico entre ambos aminoácidos, quedando el transferente de la metionina sin aminoácido y libre en el citoplasma. El sitio P ha quedado vacío, y el sitio A ahora esta con el transferente unido a 2 aminoácidos, ahora el ribosoma se moverá un triplete. El transferente ahora ocupará el lugar P, y el lugar A es ocupado por un tercer transferente con otro aminoacido. Una vez que ocurre esto, estos 2 aminoácidos se sueltan del transferente y se unen por medio de un enlace peptídico al aminoácido del tercer transferente. Este proceso se produce varias veces dando lugar a una cadena peptídica. Tema 4.6.- Replicación del ADN La vida depende de la capacidad de las células para almacenar, recuperar y expresar las instrucciones genéticas (genes) necesarias para producir y mantener un organismo vivo. La información hereditaria se transmite de unas células a otras mediante la división celular y de una generación a otra mediante las células reproductoras (óvulos y espermatozoides). Durante la primera mitad del S. XX se sabía que de los genes estaban localizados en los cromosomas en el núcleo celular. Se desconocía por completo la naturaleza fisicoquímica del gen (si eran proteínas, ácidos nucleicos…) En los años 40, un nutrido grupo de científicos comenzó a interesarse por la base física de la información genética. En este contexto histórico, con un conocimiento bastante avanzado de la estructura química de las proteínas y relativamente pobre de la de los ácidos nucleicos, un buen número de investigadores se decantó inicialmente por las proteínas como principales candidatas a constituir la base química de la herencia. En la década de 1940 se averiguó que los genes están en el ADN. En 1953 se determinó la estructura del DNA y con ello se dedujo como era el proceso de transcripción (para dar lugar a copias de DNA) y traducción (para dar lugar a proteínas). Una molécula de ADN está formada por dos cadenas complementarias de nucleótidos. Un nucleótido está compuesto por una base nitrogenada, por una pentosa y un grupo fosfato. Cuando se unen 2 nucleótidos para dar lugar a ácidos nucleicos, los nucleótidos se unen por los fosfatos (en el extremo 5’) que interaccionan con el carbono que tienen en la pentosa en el lugar 3’. Esto hace que la cadena que se va a concluir tenga siempre une extremo 3’ libre y otro 5’ libre, a lo cual se le designa como la dirección de la cadena (sentido 3’ a 5’). El ADN está formado por 2 cadenas de ácidos nucleicos, las cuales son antiparalelas (si una va en sentido 3’⟶5’, la otra va en sentido 5’⟶3’), haciendo que se enfrenten por el principio de complementariedad. En esta interacción se forman puentes de hidrogeno (atracciones débiles entre moléculas) pero, como la cadena es tan grande, los puentes de hidrogeno le dan estabilidad. Además, estas cadenas de ácidos nucleicos se enrollan dando lugar a la doble hélice de ADN. El ADN explica el mecanismo de la herencia: La actividad de una proteína depende de su estructura ⟶La estructura de una proteína depende de su secuencia de aminoácidos ⟶La secuencia de los nucleótidos en un gen, determinan la secuencia de los aminoácidos en una proteína. - Genoma: conjunto completo de la información almacenada en el DNA de un organismo. Cada célula humana contiene 1 metro de DNA. - Complejidad de los genomas eucariotas: el tamaño del genoma no se corresponde con la complejidad de los individuos. 13 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 Mucho del ADN de una célula eucariota no tiene función o bien la misma no es conocida. Solo el 2% del ADN eucariota codifica para proteínas. Prácticamente la mitad del DNA eucariota corresponde a secuencias nucleotídicas repetidas. El ADN puede hablarse de 2 partes: - ADN no codificante (más del 90%): Posee muchas secuencias repetitivas. - ADN codificante (porción muy pequeña): que da lugar al ARN. Este ADN es el que forma los genes. Los humanos tenemos entre 20.000 a 25.000 genes. Familias de genes: A veces encontramos varios genes para codificar proteínas casi idénticas (pero no iguales). Al conjunto de estos genes se le llama familia de genes. Un ejemplo son las familias de genes de la globina: Los genes de la beta globina se encuentran distribuidos en cinco loci en el cromosoma humano Nº 11. Estos genes se expresan secuencialmente durante el desarrollo, es decir, en cada etapa diferente del desarrollo se expresa un gen diferente para la subunidad β. En la familia también pueden encontrarse genes inactivos. El ADN dentro del núcleo y encuentra asociado a proteínas (el doble): - Las proteínas principales: las histonas, (pequeñas y con gran cantidad de aa básicos) - Otras proteínas. La unidad básica de la cromatina es el nucleosoma. Se distinguen dos tipos de cromatina: Eucromatina: menos condensada. En ella se encuentran los genes. - Heterocromatina: más condensada. ADN no codificante (no se pueden leer los genes por las hélices no se pueden separar). Replicación del ADN Cuando se va a dividir una célula, es necesario que antes se duplique les material genético, para que a las células hijas la misma información genética que tenía la madre, a este procesos y le conoce como replicación. El proceso es muy similar a la transcripción, es decir, se separan las 2 cadenas del ADN materno, pero aquí se copian las 2 cadenas. Se copian gracias a una enzima llamada ADN-polimerasa, y donde encuentra un Adenina pone una Timina, y así sucesivamente. Tenemos una cadena molde, y a continuación, comienzan a ingresarse nucleótidos complementarios. Se produce la adición de un desoxirribonucleótido al extremo 3’ de una cadena. La síntesis se hace en sentido 5’⟶3’. Los nucleótidos entran en la reacción como nucleótidos trifosfato. La rotura del enlace libera a energía necesaria para la polimerización (se liberan 2 fosfato). La replicación del ADN es semiconservativa, es decir, de la cadena de ADN se copian ambas cadenas, por lo que cada hija va a recibir una cadena de ADN materno y una cadena nueva. Todo este proceso esta catalizado por enzimas, y dichas enzimas actúan de manera coordinada. Algunas de estas enzimas son: - La helicasa (hexámero con forma de anillo): se asocia a la doble cadena y las desenrolla dando lugar a su apertura (horquillas de replicación). Las SSB (proteínas de asociación a cadenas sencilla), son proteínas que se encargan de mantener las cadenas de ADN separadas. Evita que vuelvan a formar enlaces de 14 2ºPsicología - Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 hidrógeno. La Primasa sintetiza pequeñas cadenas de ARN: los cebadores. Esta cadena con la que se inicia la replicación no es de ADN e de ARN. esto es porque la ARNpolimerasa es incapaz de comenzar a sintetizar si no tiene un cebador del que seguir sintetizando La ADN polimerasa sintetiza la nueva cadena de ADN a partir del cebador. La ADN polimerasa es enganchada a la cadena de ADN por la proteína auxiliar Sliding Clamb. Cuando la cadena de ADN termina de sintetizarse, entra en juego una penúltima enzima la R-Nasa que se encarga de romper el trozo de ARN. Una vez que lo corta la polimerasa tiene que terminar ese trozo. La ligasa une los extremos de ADN contiguos (la cadena que se había sintetizado y la nueva). RESUMEN: Ahora por fases: 1) Fase de iniciación: La replicación del ADN se inicia en un lugar concreto del cromosoma denominado origen de replicación. (Horquilla de replicación: lugar donde se está sintetizando). El origen de la replicación posee regiones ricas en A y T, lo que facilita la apertura de la doble hélice, y son reconocibles por proteínas específicas que se fijan a ellas. Las helicasas abren la horquilla. Las cadenas son antiparalelas. Una cadena transcurre desde un extremo sentido 5’⟶3’ y la otra al revés, en sentido 3’⟶5’. Las cadenas se enrollan en forma de hélice con las bases nitrogenadas en el interior unidas por puente de hidrógeno. Las proteínas SSB protegen las cadenas abiertas del ataque de nucleasas que podrían degradarlas y de evitar que se reconstruya la doble hélice. *La replicación solo en una horquilla, en realidad se está produciendo en varios sitios a la vez (orígenes de replicación). 2) Fase de elongació: La ADN polimerasa es incapaz de empezar a sintetizar una cadena desde 0, tiene que partir de una cadena presintetizada a la que le va añadiendo nucleótidos. La primasa sintetiza unas pequeñas cadenas de ARN llamadas cebadores o primers. Hay 2 cadenas. La cadena conductora está en sentido 3’⟶5’, por lo que la polimerasa la lee de forma continua, pero la otra, la cadena rezagada, va en sentido contrario, entonces la polimerasa tiene que leerla en sentido contrario, y es sintetizada de forma discontinua. Para sintetizarla, a medida que se abre, va sintetizando cebadores y la polimerasa sintetiza la cadena. A estos fragmentos se les conoce como Fragmentos de Okazaki. Cuando la ADN polimerasa tropieza con ARN de un fragmento de Okazaki se para. Una RNasa rompe el trozo de ARN y la polimerasa puede continuar la síntesis. Y al final una ligasa une los fragmentos de ADN. 3) Fase de terminación: El lugar de terminación de la replicación está señalizado por una secuencia especifica de nucleótidos (el lugar Ter) a la que se fija una proteína específica que bloquea el avance de helicasas cuando llegan a ella. El problema del final de la replicación en los extremos de los cromosomas eucariotas son los telómeros. En los telómeros de la hebra rezagada el cebador del último fragmento de Okazaki es colocado exactamente en el extremo 5’ emparejado con la cadena molde: cuando la exonucleasa elimina este cebador ninguna ADN polimerasa podrá rellenar el hueco que deja. De este modo, la replicación queda inconclusa en el extremo 5’ por lo que en cada ciclo replicativo la cadena de ADN se va acortando. Gracias a la acción de la enzima telomerasa la longitud de los telómeros permanece aproximadamente constante a lo largo de las sucesivas generaciones celulares. 15 2ºPsicología Zuleima Santana Suárez ULL Grupo 2 Sin embargo, se ha comprobado que la actividad de esta enzima varía considerablemente entre distintos tipos de células eucariotas. Se muestra particularmente activa en los organismos eucariontes unicelulares y en las células germinales de los pluricelulares (células en las que la conservación de la integridad del genoma es inexcusable), pero esta actividad decae considerablemente en las células somáticas de estos últimos. Así, cuando estas células se dividen sucesivamente sus telómeros se van acortando hasta que su información genética resulta afectada con el consiguiente deterioro y muerte celular. Se ha especulado mucho con la idea de que el acortamiento de los telómeros en las células somáticas pueda estar relacionado con los procesos de envejecimiento general del organismo y de que una potenciación de la actividad de la telomerasa en estas células pudiera resultar útil para retrasarlo. Existe un grave inconveniente: la actividad de la telomerasa es particularmente alta en la mayoría de las células tumorales. En realidad, la desactivación de este enzima en las células somáticas podría funcionar como un eficaz mecanismo de prevención del cáncer, ya que el acortamiento de los telómeros actuaría como una especie de reloj biológico que conduciría a la muerte celular antes de que una célula pueda acumular las mutaciones necesarias para convertirse en tumoral. Por el contrario, las células portadoras de una mutación que reactive la telomerasa serían candidatas para convertirse en cancerígenas. El bloqueo selectivo de la actividad de la telomerasa en estas células podría constituir una vía para el tratamiento de esta enfermedad. Cada vez que una célula se va a dividir replica (copia) su ADN es decir se copian millones de pares de nucleótidos en cada división. Una célula animal en división copiará, en unas 8 horas, el equivalente a 700.000 páginas y no introducirá más de una o dos letras erróneas. Esto es posible el trabajo de un conjunto de proteínas que forman una “maquinaria de replicación”. - La estabilidad de los genes depende de la reparación del ADN: Cada día se producen miles de cambios químicos aleatorios en el ADN de una célula como consecuencia de la energía térmica y debidos accidentes metabólicos, la gran mayoría son eliminados por la maquinaria de reparación del ADN. Si esta maquinaria falla se produce una mutación que puede ser letal para la célula. La ADN polimerasa solo puede trabajar en sentido 5’⟶3’ para actuar también como enzima reparadora. Para la unión entre 2 nucleótidos se utiliza la energía desprendida de la pérdida de 2 fosfatos. Si la polimerasa se equivoca puede desprender al nucleótido erróneo y colocar al correcto. Si la polimerasa trabajar en sentido 3’ 5’, los fosfatos que se van perdiendo pertenecen al nucleótido enganchado a la cadena y no al entrante, por lo tanto, si se equivoca, al deshacer al nucleótido erróneo se encuentra sin enlaces de donde obtener la energía para la incorporación del nuevo. No se podría introducir un nuevo nucleótido porque ya no hay 2 fosfatos que desprender para obtener la energía de enlace. 16