COLEGIO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y
TECNOLÓGICOS DEL ESTADO DE DURANGO
Biología Contemporanea
Antología de Biología
Índice
Introducción
Por medio de esta antología les hablaremos de los diversos temas que se
vieron en este parcial, con el objetivo de que el alumno realice e identifique
los conceptos siguientes
Los acidos nucleicos, síntesis de proteína,
transcripción y traducción, las funciones de las
proteínas, bioética, biotecnología y tipos de
biotecnología. Por medio de clases expuestas por los mismos alumnos de
la institución, trabajos de investigación y proyectos
desarrollados por los mismos que contribuyen las habilidades y competencias
mediante un amiente de armonía, respeto y
responsabilidad ante todo.
Síntesis de proteína
SINTESIS DE PROTEINAS: El ADN dirige la síntesis del
ARN, luego el ARN dirige la síntesis de proteínas y finalmente,
una serie de proteínas específicas catalizan la síntesis
tanto del ADN como del ARN.
Las INSTRUCCIONES para construir las proteínas
estan codificadas en el ADN y las células tienen que traducir
dicha información a las proteínas.
El PROCESO consta de dos etapas
1- TRANSCRIPCION: La transcripción es el proceso durante el cual la
información genética contenida en el ADN es copiado a un ARN de
una cadena única llamado ARN mensajero. La transcripción es
catalizada por una enzima llamada ARN-POLIMERASA. Elproceso se inicia
separandose una porción de las cadenas de ADN: una de ellas,
llamada HEBRA SENTIDO es utilizada como molde por la ARN-polimerasa para
incorporar nucleótidos con bases complementarias dispuestas en la misma
secuencia que en la HEBRA ANTI-SENTIDO, complementaria de la hebra sentido
inicial. La única diferencia consiste en que la TIMINA del ADN inicial
es sustituida por URACILO en el ARN mensajero. Así, por ejemplo, una
secuencia ATGCAT de la hebra sentido del ADN inicial
producira una secuencia UACGUA.
Ademas de las secuencia de nucleótidos que codifican
proteínas, el ARN mensajero copia del ADN
inicial unas regiones que no codifican proteínas y que reciben el nombre
de INTRONES. Las partes que codifican proteínas se
llaman EXONES. Por lo tanto, el ARN inicialmente transcrito contiene
tanto exones como
intrones. Sin embargo, antes de que abandone el NÚCLEO para dirigirse al
CITOPLASMA donde se encuentran los RIBOSOMAS, este ARN
es procesado mediante operaciones de CORTE y EMPALME, eliminandose los
intrones y uniéndose entre sí los exones. Este
ARN-m maduro es el que emigra al citoplasma. Un
único gen puede codificar varias proteínas si el ARN-m inicial
puede ser cortado y empalmado de diversas formas. Esto ocurre, por ejemplo, durante la diferenciación celular en donde las
operaciones de corte y pegado permiten producir diferentes proteínas.
Ademas de utilizarse como
MOLDE para la síntesis del ARN-m, el ADN también permite la
obtención de otros dos tipos de ARN
1- El ARN de TRANSFERENCIA (ARN-t) que se une específicamente a cada uno
de los 20 aminoacidos ylos transporte al ribosoma para incorporarlos a
la cadena polipeptídicas en crecimiento.
2- El ARN RIBOSÓMICO (ARN-r) que conjuntamente con las proteínas
ribosómicas constituye el ribosoma.
2- TRADUCCION: El ARN-m maduro contiene la información para que los
aminoacidos que constituyen una proteína en vayan
añadiendo según la secuencia correcta. Para
ello, cada triplete de nucleótidos consecutivos (CODÓN)
especifica un aminoacido. Dado que el ARN-m
contiene 4 bases, el número de combinaciones posibles de grupos de 3 es
de 64, número mas que suficiente para codificar los 20
aminoacidos. De hecho, un aminoacido
puede ser coficado por varios codones.
La SÍNTESIS de PROTEÍNAS tiene lugar de la manera siguiente
- INICIACIÓN: Un factor de iniciación, GPT y metionil-ARN-t
forman un complejo que se une a la subunidad ribosómica grande. A su vez, el ARN-m y la subunidad ribosómica pequeña
se unen al encontrar esta última el codón de iniciación
que lleva el primero. A continuación ambas
subunidades ribosómicas se unen. El metionil-ARN-t esta
posicionado enfrente del codón de
iniciación (AUG). El GPT y los factores de
iniciación de desprenden quedando el ARN-t unido al ribosoma.
- ELONGACIÓN: Un segundo aminoacil-ARN-t se
coloca en la posición A de la subunidad grande del ribosoma. Un
complejo activado por GPT se ocupa de formar el enlace peptídico
quedando el péptido en crecimiento unido al aminoacil-ARN-t entrante. Al
mismo tiempo, el primer ARN-t se separa del
primer aminoacido y del
punto P del ribosoma.
El ribosoma mueva un triplete hacia la DERECHA, con
los que elpeptidil-ARN-t queda unido al punto P que había quedado libre.
Un tercer aminoacil-ARN-t se coloca en la
posición A y se repite el proceso de formación del enlace peptidico, quedando el peptido en
crecimiento unido al ARN-t entrante. Se separa el segundo ARN-t del segundo aminoacido y del punto P del
ribosoma.
- TERMINACIÓN: El ARN-m que se esta traduciendo lleva un codón de terminación (UAG). Cuando el
ribosoma llega a este codón, la proteína
ensamblada es liberada y el ribosoma se fragmenta en sus subunidades quedando
listo para un nuevo proceso. El ribosoma se desplazaba a lo
largo de una hebra de ARN-m leyendo los tripletes de uno en uno. La
síntesis de proteínas progresa a razón de 15
aminoacidos/segundo. Dada la longitud del ARN-m,
varios ribosomas pueden ir leyendo codones y sintetizando proteínas.
El conjunto se denomina POLIRRIBOSOMA.
Transcripción y traducción
Traducción Genetica: Es cambio de la información contenida en la
secuencia de los cuatro nucleótidos del ARNm
por la debida al ordenamiento de los 20 aminoacidos en la estructura de
las cadenas polipeptídicas. Cada aminoacido se
une a una pequeña molécula específica de ARN que sirve
para su identificación, denominado ARN de transferencia. Esta molécula transfiere los aminoacidos libres de la
solución al punto de formación de las cadenas
polipeptídicas cuando esta indicado por las instrucciones
contenidas en la molécula de ARN mensajero. El proceso tiene
lugar en la interacción de los codones del ARNm
con la región del
anticodon de los aminoacil-ARNt. Se distinguen en ella
las etapas de iniciación, elongación yterminación en la
que participan diferentes factores proteicos.
Transcripción genética: Es el primer proceso de la
expresión genética. Durante la transcripción
genética, las secuencias de ADN son copiadas a
ARN mediante una enzima llamada ARN polimerasa. La transcripción produce
ARN mensajero como
primer paso de, en la mayoría de los casos, la síntesis de
proteínas. La transcripción del ADN
también podría llamarse síntesis del ARN mensajero.
Las funciones de las proteínas
Las funciones de las proteínas son de gran importancia aunque mucha
gente piensa que sirven sólo para crear los músculos y poco
mas, sin embargo, las funciones de las proteínas son varias y
bien diferenciadas. Las proteínas determinan la forma
y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales.
Las funciones de las proteínas son específicas de cada tipo de
proteína y permiten que las células puedan defenderse de agentes
externos, mantener su integridad, controlar y regular funciones, reparar
daños Todos los tipos de proteínas realizan su función
de la misma forma: Por unión selectiva a moléculas.
Las proteínas estructurales se unen a otras moléculas de otras
proteínas y funciones que realizan incluyen la creación una
estructura mayor mientras que otras proteínas se unen a moléculas
diferentes: hemoglobina a oxígeno, enzimas a sus sustratos, anticuerpos
a los antígenos específicos, hormonas a sus receptores
específicos, reguladores de la expresión génica al ADN
Las funciones de las proteínas son las siguientes
Las proteínas tienen una función defensiva, yaque crean los
anticuerpos y regulan factores contra agentes extraños o infecciones.
Toxinas bacterianas, como
venenos de serpientes o la del
botulismo son proteínas generadas con funciones defensivas. Las mucinas protegen las mucosas y tienen efecto germicida. El fibrinógeno y la trombina contribuyen a la
formación coagulos de sangre para evitar las hemorragias.
Las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos ante posibles
antígenos.
Las proteínas tienen otras funciones reguladoras puesto que de ellas estan formados los siguientes compuestos:
Hemoglobina, proteínas plasmaticas, hormonas, jugos digestivos,
enzimas y vitaminas que son causantes de las reacciones químicas que
suceden en el organismo. Algunas proteínas como la ciclina
sirven para regular la división celular y otras regulan la
expresión de ciertos genes.
Las proteínas cuya función es enzimatica
son las mas especializadas y numerosas. Actúan como biocatalizadores acelerando
las reacciones químicas del
metabolismo.
Las proteínas funcionan como
amortiguadores, manteniendo en diversos medios tanto el pH interno como el equilibrio
osmótico. Es la conocida como función
homeostatica de las proteínas.
La contracción de los músculos través de la miosina y
actina es una función de las proteínas contractiles que
facilitan el movimiento de las células constituyendo las miofibrillas
que son responsables de la contracción de los músculos. En la
función contractil de las proteínas también esta
implicada la dineina que esta relacionada con el movimiento de cilios y
flagelos.
La función de resistencia
o función estructural delas proteínas también es de gran
importancia ya que las proteínas forman tejidos de sostén y
relleno que confieren elasticidad y resistencia
a órganos y tejidos como el
colageno del tejido conjuntivo fibroso,
reticulina y elastina elastina del
tejido conjuntivo elastico. Con este tipo de
proteínas se forma la estructura del
organismo. Algunas proteínas forman estructuras celulares como
las histonas, que forman parte de los cromosomas que regulan la
expresión genética. Algunas glicoproteínas actúan como
receptores formando parte de las membranas celulares o facilitan el transporte
de sustancias.
Si fuera necesario, las proteínas cumplen
también una función energética para el organismo pudiendo
aportar hasta 4 Kcal. De energía por gramo.
Ejemplos de la función de reserva de las proteínas son la
lactoalbúmina de la leche o a ovoalbúmina de la clara de huevo, la hordeina de la cebada y la gliadina del grano de trigo constituyendo estos últimos la
reserva de aminoacidos para el desarrollo del embrión.
Las proteínas realizan funciones de transporte.
Ejemplos de ello son la hemoglobina y la mioglobina, proteínas
transportadoras del
oxígeno en la sangre en los organismos vertebrados y en los músculos
respectivamente. En los invertebrados, la función de proteínas como
la hemoglobina que transporta el oxígeno la realizas la hemocianina. Otros ejemplos de proteínas cuya función es el
transporte son citocromos que transportan electrones e lipoproteínas que
transportan lípidos por la sangre.
Estructuras de las proteínas
ESTRUCTURA PRIMARIA
Viene determinada por la secuenciade aminoacidos en la cadena proteica,
es decir, el número de aminoacidos presentes y el orden en el que
estan enlazados. La asociación de varias cadenas
polipeptídicas origina un nivel superior de
organización, la llamada estructura cuaternaria. Conocer la estructura
primaria no solo es importante sino entender su función, sino
también el estudio de las enfermedades genéticas, esta estructura
es siempre desde un grupo de amino-terminal hasta el
carboxilo final.
ESTRUCTURA SECUNDARIA
Es el plegamiento que la cadena polipeptídicas adopta gracias a la
formación de enlace de hidrogeno entre los atomos que forman el
enlace pepitico. Los puentes de hidrogeno que se establecen
entre los estables. Esta estructura se mantiene gracias a los enlaces de
hidrogeno intracaternario formados entre el grupo-NH de un
enlace pepitico y el grupo-C=0 del
cuarto aminoacido.
ESTRUCTURA TERCEARIA
Representación de la estructura tridimensional de la mioglobina, es el
modo que la cadena polipeptidica se pliega en el espacio. Esta
se realiza de manera que los aminoacidos apolares se sitúan hacia
el interior y los polares hacia el exterior. Ademas estabiliza
los enlaces covalentes entre cys, puentes de hidrogeno entre cadenas laterales.
ESTRUCTURA CUATERNARIA
Afecta la disposición de varias cadenas polipeptídicas en el
espacio. Comprende la gama de de proteínas
oligoméricos. Es el nivel mas complejo la cual tiene
proteínas complejas con las enzimas y anticuerpos esta representa
algunas proteínas constituidas por mas de una cadena
polipeptidica y la que va a ser forma a lascadenas de
la estructura terciaria para formar una proteína.
Bioética
La bioética es la rama de la ética que se dedica a proveer los
principios para la correcta conducta humana respecto a la vida, tanto de la
vida humana como de la vida no humana (animal y vegetal), así como al
ambiente en el que pueden darse condiciones aceptables para la vida.
En su sentido mas amplio, la bioética, a diferencia de la
ética médica, no se limita al ambito médico, sino
que incluye todos los problemas éticos que tienen que ver con la vida en
general, extendiendo de esta manera su campo a cuestiones relacionadas con el
medio ambiente y al trato debido a los animales.
La bioética es una disciplina relativamente nueva, y el origen del
término corresponde al pastor protestante, teólogo,
filósofo y educador aleman Fritz Jahr, quien en 1927 usó
el término Bio-Ethik en un artículo sobre la relación
ética del ser humano con las plantas y los animales.
La bioética abarca las cuestiones éticas acerca de la vida que
surgen en las relaciones entre biología, nutrición, medicina,
química, política (no debe confundirse con la
'biopolítica'7), derecho, filosofía, sociología,
antropología, teología, etc.
La bioética es con frecuencia asunto de discusión
política, lo que genera crudos enfrentamientos entre aquellos que
defienden el progreso tecnológico en forma incondicionada y aquellos que
consideran que la tecnología no es un fin en sí, sino que debe
estar al servicio de las personas y bajo el control de criterios éticos;
o entre quienes defienden los derechos para algunos animales yquienes no
consideran tales derechos como algo regulable por la ley;8 o entre quienes
estan a favor o en contra del aborto o la eutanasia.
Biotecnología
La biotecnología es la tecnología basada en la biología,
especialmente usada en agricultura, farmacia, ciencia de los alimentos, medio
ambiente y medicina. Se desarrolla en un
enfoque multidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias como biología,
bioquímica, genética, virología, agronomía,
ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre
otras. Tiene gran repercusión en la farmacia, la
medicina, la microbiología, la ciencia de los alimentos, la
minería y la agricultura, entre otros campos. Para la
Organización de la Cooperación y el Desarrollo Económico
(OCDE) define la biotecnología como la 'aplicación de
principios de la ciencia y la ingeniería para tratamientos de materiales
organicos e inorganicos por sistemas biológicos para
producir bienes y servicios'
La biotecnología tiene aplicaciones en importantes areas
industriales como lo son la atención de la salud, con el desarrollo de
nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; la agricultura con el
desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de los
cultivos, como por ejemplo plasticos biodegradables, aceites vegetales y
biocombustibles; y cuidado medioambiental a través de la
biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento de residuos y la
limpieza de sitios contaminados por actividades industriales. A este uso específico de plantas en la
biotecnología se llama biotecnología vegetal. Ademas
se aplica enla genética para modificar ciertos organismos.
Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y suelen clasificarse
en
•Biotecnología roja: se aplica a la utilización de
biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son la
obtención de organismos para producir antibióticos, el desarrollo
de vacunas mas seguras y nuevos farmacos, los diagnósticos
moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería
genética para curar enfermedades a través de la manipulación
génica.
•Biotecnología blanca: también conocida como
biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales.
Un ejemplo de ello es la obtención de microorganismos para producir un
producto químico o el uso de enzimas como catalizadores industriales, ya sea para
producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes
químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas [7 . También se aplica a los usos de la
biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos
materiales, como
plasticos biodegradables y en la producción de biocombustibles.
Su principal objetivo es la creación de productos facilmente
degradables, que consuman menos energía y generen menos desechos durante
su producción 8] La biotecnología blanca
tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para
producir bienes industriales.[9]
•Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a
procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es la
obtención de plantas transgénicas capaces de crecer en
condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas
yenfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones
mas amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales
de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería
genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la
necesidad de la aplicación externa de los mismos, como
es el caso del maíz Bt 10] La biotecnología se ha convertido en una
herramienta en diversas estrategias ecológicas para mantener o aumentar
sustancialmente recursos naturales como
los bosques. En este sentido los estudios realizados
con hongos de caracter micorrízico permiten implementar en campo
plantulas de especies forestales con micorriza, las cuales presentaran
una mayor resistencia
y adaptabilidad que aquellas plantulas que no lo estan.
•Biotecnología azul: también llamada biotecnología
marina, es un término utilizado para describir
las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuaticos.
TIPOS DE BIOTECNOLOGIA
Biotecnología roja: Es la utilización de bio-organismos en la
medicina; un ejemplo de biotecnología roja, es la creación de
antibióticos, o la creación de insulina, ya que para producirla
se introduce un gen humano en el cultivo de bacterias, las cuales incluyen ese
gen en su código genérico 'ADN' (Acido
Desoxirribonucleico), y como consecuencia de esto, estos microorganismos ,
expulsan la insulina en forma de 'residuo', cómo un fluido
corporal, y gracias a esta rama de la biotecnología, es posible la cura,
o prevención de miles de enfermedades.
Biotecnología blanca: es la parte 'industrial' de la
biotecnología,ya que es la parte de la
bioquímica usada para la creación de nuevos productos, como el anteriormente
mencionado 'yogurt'.
Biotecnología verde: Es la parte que se encarga de los procesos
biotecnológicos en la agricultura, ya sea creando plantas
transgénicas, o productos anti plagas entre plantas.
Biotecnología azul: Es la parte que se encarga de los procesos biotecnológicos
relacionados con el mar.
Conclusiones
Maricela Domínguez Anguiano
Para mi estos temas fueron de suma
importancia, ya que con ello aprendí nuevas cosas que desconocía.
Algunos de los temas que mas me llamo la atención fueron sobre la
biotecnología, como
sus diferentes tipos de biotecnología son; como la roja, la blanca, la verde y la
biotecnología azul.
La roja es en procesos médicos, el desarrollo de vacunas mucho
mas seguras.
La blanca es aquella aplicada a procesos industriales
en ello es la obtención de microorganismos para producir un producto
químico o el uso de enzimas como
catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos
valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos.
La verde aplicada a procesos agrícolas, es la obtención de
plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales
desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades.
Y por último la azul también llamada biotecnología marina
utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en
ambientes marinos y acuaticos.
BIBLIOGRAFIAS
https://es.wikipedia.org/wiki/Bio%C3%A9tica
https://proteinas.org.es/funciones-de-las-proteinas
