Biología Celular: Transcripción, Traducción, VIH, Inmunología y Microbiología

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Transcripción: Proceso Celular

TRANSCRIPCIÓN: proceso por el cual a partir de un gen se produce una cadena de ARN.

Proceso de Transcripción

  1. Unión específica de la ARN polimerasa al ADN en sentido 3’-5’: la enzima recorre el ADN buscando las secuencias de consenso con los promotores, gen operón (TATABOX).
  2. Separación de las cadenas de ADN en el gen operón: que funcionará como molde para la transcripción.
  3. Inicio de la transcripción: en sentido 3’-5’.
  4. Elongación de la cadena de ARN: la polimerasa sintetiza la cadena de ARN, desenrollando los fragmentos de ADN que va a leer y enrollando simultáneamente los ya leídos.
  5. Terminación de la transcripción: cuando el ARN polimerasa encuentra la secuencia de terminación se forma una horquilla por autoapareamiento complementario de bases.

    Regulación de la Expresión Génica: El Operón

    Regulación: el operón es un modelo que explica el mecanismo de regulación de la expresión génica; está formado por los siguientes genes:

    1. Cistrones: los que se transcriben para dar ARNm.
    2. Operador: se sitúan inmediatamente antes de los cistrones.
    3. Promotor: fragmento al cual se une el ARN polimerasa.
    4. Regulador: bloquea o induce la transcripción:
      • Sistemas inducibles: la proteína es un represor activo que impide la expresión del gen. El inductor del sistema inactiva al represor, permitiendo así la expresión de los cistrones.
      • Sistemas represibles: la proteína reguladora es un represor inactivo, por lo que se expresan los genes estructurales. La presencia del correpresor activa al represor y bloquea la transcripción.

    Maduración del ARNm

    1. Maduración del extremo 5’: unión y alineación del ARNm sobre el ribosoma en la traducción.
    2. Modificación del extremo 3’: se incorpora una cadena de adenina que estabiliza el ARNm y regula la traducción.
    3. Eliminación del ARN intrónico: eliminación de los intrones o secuencias no codificantes intercaladas entre los exones o secuencias codificantes.

    Traducción: Síntesis de Proteínas

    TRADUCCIÓN: proceso de síntesis de proteínas a partir de cadenas de ARN llevado a cabo por los ribosomas.

    El Código Genético

    El código genético se organiza en tripletes o codones, formados por 3 nucleótidos que hacen referencia a un único aminoácido de forma no solapada. Es degenerado, ya que existen más codones que aminoácidos, un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete. Los codones se leen sin comas, lo que significa que a partir de una señal de inicio y hasta una final se lee sin espacios vacíos. Señal de inicio: AUG (metionina). Señales de finalización: UAA, UAG, UGA.

    VIH y SIDA

    Ciclo del VIH

    1. Fijación: gracias a las proteínas de anclaje GP120 se adhiere al linfocito Th.
    2. Penetración: la bicapa lipídica introduce la cápside esférica en el citoplasma y esta introduce con la troncocónica el ARN en el núcleo del linfocito.
    3. Eclipse: la retrotranscriptasa convierte el ARN vírico en ADN y la ligasa une este al ADN celular, de forma que al transcribir el ADN celular también se transcribe el vírico. Es un ciclo lisogénico.
    4. Multiplicación: se comienza a sintetizar ARN vírico y las estructuras de su morfología.
    5. Ensamblaje: se juntan todas las partes y se adhieren las GP41 y GP120 a las cápsides.
    6. Liberación: al ser un virus con ciclo lítico, adquiere la membrana celular del linfocito infectado.
    7. Enfermedad: el SIDA es una enfermedad que produce inmunodeficiencia al atacar las células y los linfocitos Tc y Th se autodestruyen sin querer. Esta enfermedad no mata en sí, sino que deja al enfermo sin sistema de defensa de forma que muere a causa de alguna enfermedad o tumor oportunista.

    Transmisión y Contagio del VIH

    Se halla en la sangre y fluidos sexuales y puede ser transmitido de varias formas:

    • Vertical: de la madre al hijo durante el intercambio de sangre en el parto.
    • Parenteral: inyección en vena.
    • Sexual: durante el acto sexual, el semen tiene un porcentaje de contagio 10 veces mayor que la mujer.

    Defensa Terciaria: Sistema Inmune Específico

    Sistema inmune específico y adaptativo con las siguientes células:

    Linfocitos T

    Células madre inmaduras que proceden de los huesos planos. En el proceso de maduración cada linfocito T es programado para producir un tipo determinado de linfocito, desarrollando un receptor antigénico TCR que se asocia a un único tipo de antígeno:

    • T4 o Th: ponen en marcha el sistema inmunitario, estimulan la eliminación del patógeno.
    • T8 o Tc: destruyen al patógeno.
    • Ts: detiene la respuesta una vez destruido el patógeno.

    Linfocitos B

    Capaces de bloquear al antígeno gracias a la producción de anticuerpos específicos:

    • Linfocitos B plasmáticos: crean anticuerpos que son liberados al medio.
    • B de memoria: almacenados y utilizados en caso de contagio futuro.

    Respuesta Inmune Primaria

    Se desencadena durante el primer contacto con el antígeno, 4 fases:

    1. Detección del antígeno foráneo.
    2. Activación de las células del sistema inmunitario.
    3. Activación del antígeno.
    4. Desactivación de la respuesta inmunitaria.

    Respuesta Inmune Secundaria

    Se produce gracias al desarrollo de linfocitos B de memoria que permite a los organismos poseer memoria inmunológica e inmunidad, pero para ello ha debido enfrentarse previamente al antígeno. Tipos de inmunidad:

    • Innata: inmunidad producida por la propia morfología de la especie.
    • Adaptativa: conforme vas enfrentándote al patógeno vas adquiriendo inmunidad, entre ellos:
      • Natural:
        • Pasiva (pasa de madre a hijo).
        • Activa (infección).
      • Artificial:
        • Pasiva (transferencia de anticuerpos, suero).
        • Activa (transferencia de antígeno o patógeno debilitado, vacuna).

    Microbiología

    Los microorganismos son seres vivos que solo pueden ser visibles al microscopio. Hay celulares y acelulares.

    Acelulares

    1. Viroides: agentes infecciosos de plantas formados por una cadena corta de ARN monocatenario circular.
    2. Priones: partículas proteicas pequeñas patógenas que a partir de proteínas normales del propio huésped que sufren un cambio conformacional y provocan la transformación de proteínas normales en moléculas.
    3. Virus: entidad biológica cuyo ciclo de vida se divide en 2 fases, una extracelular e inerte y una intracelular reproductiva. Se caracterizan por su tamaño microscópico, son cristalizables y son parásitos intracelulares obligados.

    Estructura de los Virus

    Una molécula de ácido nucleico (ADN o ARN) y una cápside formada por subunidades llamadas capsómeros.

    Clasificación de los Virus

    • Cilíndricos o helicoidales: la cápside tiene forma cilíndrica y el ADN monocatenario asociado a una proteína de forma helicoidal.
    • Virus icosaédricos: los capsómeros se ajustan formando un icosaedro regular, en el hueco central se coloca el ácido nucleico.
    • Virus complejos: cabeza (ácido nucleico), cola (cilindro hueco), collar (capsómeros entre cabeza y cola), placa basal (ganchos con los que se ancla a la célula huésped).
    • Virus con envoltura: presentan una cápside, una envoltura lipoproteica muy parecida a la membrana celular, en la que se hallan las espículas, muchas veces, suele provenir de una célula parasitada.

    Ciclo Viral

    1. Adsorción: fijación de la cápside del virus y los receptores de la célula huésped.
    2. Penetración: mediante diferentes mecanismos el virus penetra en el citoplasma:
      • Endocitosis: el virus entra completamente en la invaginación de la célula.
      • Fusión: los virus con envoltura se fusionan con la membrana celular.
      • Inyección: solamente accede el genoma viral.
    3. Eclipse: el ácido nucleico viral es asimilado por la célula huésped y ambos se replican y transcriben al mismo tiempo:
      • Ciclo lítico: fase de eclipse breve, acaba con la muerte celular y se denominan virulentos.
      • Ciclo lisogénico: fase de eclipse muy larga en la que no se expresa el genoma viral.
    4. Multiplicación: comienza a biosintetizar los elementos necesarios para formar un nuevo virus:
      • Virus con ADN: se duplican a la vez que el ADN celular.
      • Virus con ARN sin pasar a ADN: la cadena de ARN sirve como guía.
      • Transcripción inversa: el ARN monocatenario es copiado en ADN bicatenario que sirve de molde.
    5. Ensamblaje: se forma la cápside y se asocia con el genoma viral.
    6. Liberación: los virus salen de la célula huésped por 2 mecanismos:
      • Lisis celular: rompen la célula.
      • Gemación: el virus adquiere la envoltura de la membrana celular.

    Bacterias

    Tamaño y Morfología de las Bacterias

    1. Cocos: esféricos (coco, diplococo, estreptococo, estafilococo).
    2. Bacilos: bastoncillos (cocobacilo, bacilo).
    3. Vibrio: curvadas.
    4. Espirilos: largos y ondulados (sacacorchos, espiroqueta, filamentosa).
    5. Esporas bacterianas: presentan resistencia.

    Clasificación de las Bacterias según su relación con el Oxígeno

    1. Aerobias: necesitan O2.
    2. Microaerófitas: O2 en concentraciones muy bajas.
    3. Anaerobias facultativas: con o sin O2 según la situación.
    4. Anaerobias estrictas: mueren con O2.
    5. Anaerobias aerotolerantes: no utilizan O2 pero lo soportan.

    Reproducción Bacteriana

    1. Bipartición: sin recombinación (= hijas y madre) (gemación, división múltiple).
    2. Endoesporas: se producen cuando la bacteria se encuentra en una situación extrema y muere. Las esporas se mantienen en estado latente y tienen una gran resistencia ante condiciones adversas.
    3. Parasexualidad: conjugación, transformación, transducción.