Resumen Prueba IV Bioquímica

En la célula hay distintos tipos de RNA:

1. rRNA= Componente de los ribosomas, los cuales llevan a cabo la síntesis de proteínas. 2. mRNA= Intermediario, transporta la info. desde uno o pocos genes hasta el ribosoma donde se sintetizan las proteínas. 3. tRNA= Traduce con fidelidad la información contenida en el mRNA a secuencias específicas de aminoácidos.

Conformación de los Nucleótidos

Conformados por una PENTOSA, BASE NITROGENADA, GRUPO FOSFATO. NUCLEÓSIDO = SIN GRUPO FOSFATO Bases y pentosas en nucleótidos comunes son compuestos heterocíclicos. A los C y N de las bases se numeran de forma convencional, pero los C de las pentosas de los nucleótidos se le añade signo (‘). La base está unida (N1: Pirimidinas y N9: Púricas) al C1’ de la Pentosa. El fosfato se une al C5’ de la pentosa. Es poco frecuente encontrar Timina en el RNA o Uracilo en el DNA. Los ácidos nucleicos contienen 2 tipos de pentosas:

1. DNA contiene 2-Desoxi-D-Ribosa2. RNA contiene D-Ribosa

Tanto en el DNA como en el RNA, la pentosa se encuentra como Beta Furanosa (Anillo pentagonal cerrado) La mayoría de los nucleótidos contienen solo las 4 conocidas bases, pero también existen otras secundarias. En el DNA, las más

comunes son las metiladas de las bases principales, mientras que en DNA víricos, las bases están hidoximetiladas o glucosiladas. Las bases poco comunes del DNA sirven como señales específicas para la regulación o la protección de la información genética. En el tRNA también se encuentran muchas bases secundarias.

Las células contienen nucleótidos con grupos fosfato en posiciones diferentes del Carbono 5’. Los Ribonucleósidos 2’,3’ – monofosfato cíclicos son intermediarios aislables y los Ribonucleótidos 3’-monofosfato son productos finales de la hidrólisis del RNA, Adenosina 3’,5’ monofosfato cíclico o AMPc y Guanosina 3’, 5’ monofosfato cíclico o CMPC.

Desoxirribonucleótidos y Ribonucleótidos

Nomenclatura de Ácidos Nucleicos Y Nucleótidos

Enlace Fosfodiéster

Grupo OH en 5´ de un nucleótido está unido al OH en 3’ del nucleótido siguiente. Por lo tanto el esqueleto covalente de los Ácidos Nucleicos son residuos alternados de fosfato y pentosa, con bases o grupos laterales

unidos en forma regular. Los esqueletos covalentes de los DNA y RNA son hidrofílicos Los OH de las pentosas forman puentes de hidrogeno con el agua. Los grupos fosfato tienen una pKa cercana a 0 y se encuentran completamente ionizados y cargados negativamente a pH 7. Las cargas

negativas están generalmente neutralizadas por interacciones iónicas con cargas positivas de proteínas, iones metálicos o poliaminas. El esqueleto covalente del DNA y RNA experimenta una lenta hidrólisis no enzimática de los enlaces Fosfodiéster. Pero el DNA y RNA

en el tubo de ensayo se hidroliza rápidamente en condiciones alcalinas, estando los OH 2’ directamente implicados en el proceso. Los primeros productos del alcali sobre el RNA son 2’, 3’- monofosfatos cíclicos, los cuales son rápidamente hidrolizados para producir una mezcla de 2’ y 3’ nucleósidos monofosfato.

Propiedades de las bases nitrogenadas

Pirimidinas y Púricas son débilmente básicas. También son altamente conjugadas, propiedad que influye en la estructura, distribución electrónica y capacidad de absorción de luz de los ácidos nucleicos.

Las bases son hidrofóbicas y relativamente insolubles al agua a pH celular cercano a la neutralidad. A pH ácido o alcalino, las bases adquieren carga y aumentan su solubilidad al agua.

Las interacciones hidrofóbicas de apilamiento, que sitúan paralelamente los planos de los anillos e 2 o más bases, son uno de los principales tipo de interacción de bases (Modelo Watson y Crack). El apilamiento también conlleva el uso de Fuerzas de Van der Walls y Uniones dipolo-dipolo entre bases. El apilamiento ayuda a minimizar el contacto con el agua, lo que contribuye en gran medida a la estabilidad de la estructura.

Los grupos funcionales más importantes de las púricas y pirimídcas son los grupos carbonilo y los nitrógenos del anillo y de los grupos exocíclicos. La formación de enlaces de hidrógeno, en los que participa un grupo amino y carbonilo, constituye el 2º tipo de interacción entre las bases. Los puentes de hidrógeno permiten asociaciones complementarias de 2, 3 o hasta 4 cadenas de ácidos nucleicos.

Biosíntesis y degradación de nucleótidos

Funciones de los nucleótidos: Precursores del ADN y ARN ATP y GTP principales transportadores de energía química. Componentes de los cofactores NAD, FAD, S-adenosilmetionina y coenzima A. Componentes de los cofactores de intermediarios biosintéticos de UDP-glucosa y CDP-diacilglicerol.

Generalidades

Oligonucleótido: Ácido nucleico de cadena corta; hasta 50 nucleótidos.

Polinucleótidos: Mayor a 50 nucleótidos

AMPc y GMPc segundos mensajeros.

Existen 2 tipos de vías para la formación de nucleótidos:Rutas del novo: A partir de aa, ribosa 5-fosfato, CO2 y NH3. Anillo de purina se construye a partir de átomos que se unen a la ribosa. En las pirimidinas se sintetiza orotato unido a ribosa fosfato. El aa glicina es importante para las purinas mientras que en las pirimidinas es importante el aspartato, aunque de igual forma este último es fuente de dos grupos aminos de las purinas. Fuente más importante de grupo amino en general: glutamina.Rutas de recuperación: Reciclan bases libres y nucleósidos de la degradación de ac. Nucleicos.

A veces la síntesis de nucleótidos o ac. Nucleicos puede ser limitante para la velocidad de replicación y transcripción de ADN.

Síntesis de novo de las purinas (AMP y GMP)Origen de los átomos del anillo purico:

Formación del anillo por pasos:1. Grupo amino (de la glutamina) se une a C1 de el PRPP (Fosforribosil pirofosfato) y resulta 5-fosforribosilamina (inestable dura 30 seg)

2. Se unen 3 átomos por la glicina ( 2C y 1N) se gasta 1ATP para activar la glicina3. El anterior grupo amino incorporado (el de la glicina) se formila por la adición de N10-formiltetrahidrofolato.4. Se suma un segundo N de la glutamina5. Se forma por deshidratación y cierre del anillo el imidazol (5-aminoimidazol ribonucleótido)

6. Se añade un grupo carboxilo 7. Se une un carboxilato de un grupo amino exocíclico al anillo de imidazol. 6 y 7 ocurren solo en bacterias y plantas en eucariontes superiores desde el imidazol (paso 5) pasa aun carboxiaminoimidazol por adición

de CO28. Formación de un enlace amida por ingreso de aspartato9. Eliminación de fumarato (se elimina el esqueleto del aspartato)10. Ingresa el último carbono suministrado por el N10- formiltetrahidrofolato 11. Formación de 2do anillo, formación de inisinato (IMP)

El IMP (inosinato) = HIPOXANTINA + RIBOSA-FOSFATOIMP se transforma en AMP por el ingreso de un grupo amino proveniente del aspartato (se utiliza GTP)IMP forma GMP por oxidación de inosinato en C2 y se requiere de un NAD+ y un grupo amino de la glutamina.

REGULACIÓN: Es por retroinhibición

La primera regulación es sobre el PASO 1 que es cuando al PRPP le adicionamos un grupo amino de glicina para formar 5-fosforribosilamina gracias a la enzima alostérica glutamina-PRPP amidotransferasa que es inhibida por: IMP, GMP y AMP.

La segunda regulación es por el exceso de GMP en lo que es la formación de xantilato por el inosinato, esto por la enzima IMP deshidrogenasa (no afecta la formación de AMP y requiere ATP) y también ocurre regulación en la formación de AMP a partir de IMP por la adenilsuccinato sintetasa. (Requiere GTP)

Tercer mecanismo inhibición de la síntesis de PRPP por la ribosa fosfato pirofosfoquinasa.

Síntesis de novo de las pirimidinas (CMP y UMP)

En esta síntesis se forma un anillo de pirimidina de seis átomos y luego se une a la ribosa 5-fosfato, para la formación se requiere de un carbamil fosfato proveniente del ciclo de la urea que se genera en las mitocondrias por la carbamil fosfato sintetasa I, pero el que es utilizado por las pirimidinas es generado en el citosol por una carbamil fosfato sintetasa II.

Formación del anillo pimidico por pasos:1. Cabamil fosfato reacciona con un aspartato formando N-carbamilaspartato catalizado por la aspartato transcarbamilasa.2. El anillo de pirimidina luego se cierra por una deshidratación que es catalizada por la dihidroorotasa, que forma la L-dihidroorotato.3. Luego el L-dihidroorotato se oxida gracias a la acepción de los electrones por parte del NAD+ formando el orotato.

En los eucariontes las tres primeras enzimas de esta vía descritas forman parte de una sola proteína conocida con las siglas CAD con los sitios activos para las tres reacciones en cada cadena.

4. El orotato formado se une a una cadena lateral de la ribosa 5-fosfato que proviene de un PRPP formando orotilidato5. El orotilidato se descarboxila formando uridilato 6. El uridilato fosforila a UTP7. El CTP se forma a partir del UTP por la acción de la citidilato sintetasa.

REGULACIÓN: por retroinhibiciónGran parte de esta regulación es por la enzima del PASO 1 la aspartato transcarbamilasa (ATCasa) inhibida por CDT.

Transformación de nucleósidos monofosfato a nucleósidos trifosfato:

Las vías de conversión son comunes en todas las células, la transformación de AMP en ATP ocurre por una adenilato quinasa.

Las enzimas nucleósidos monofosfato quinasas son específicas para una base concreta pero no son específicas para la azúcar, ya sea ribosa o desoxirribosa.

Las enzimas nucleósido difosfato quinasa no son específicas ni entre las purinas y pirimidinas como tampoco para el azúcar.

Ribonucleótidos precursores de los desoxirribonucleótidos:

De ADP pasa a dADP por la enzima ribonucleótido reductasa, reduce la porción D-ribosa a 2’-desoxi-d-ribosa, este cambio necesita de dos hidrógenos del NADPH que son llevados por la tiorredoxina, la tiorredoxina oxidada lleva los H al NADPH por la acción de una tiorredoxina reductasa El timidilato (dTMP) se forma a partir de dCTP y dUMP, el precursor inmediato de dTMP es el dUMP con la formación de dUTP ya sea por desaminación de dCTP o por fosforilación de dUDP:

De dUMP a dTMP es catalizado por la timidilato sintetasa ocurriendo una reducción a expensas de un tetrahidrofolato a dihidrofolato, luego este dihidrofolato vuelve a tetrahidrofolato por acción de la enzima dihidrofolato reductasa.

Degradación de las purinas y pirimidinas produce ácido úrico y urea respectivamente:

1. Los nucleótidos purinicos pierden su grupo fosfato por la acción de una 5’-nucleotidasa.

2. El adenilato se transforma en adenosina por una adenosina desaminasa.3. La vez la inosina se hidroliza a hipoxantina4. La hipoxantina se oxida a xantina.5. Y la xantina se transforma ac. Úrico por la xantina oxidasa.

En el caso de GMP que también va a formar ac. Úrico:1. se va a formar guanosina por también una 5’-nucleotidasa.2. La guanosina se transforma en guanina libre 3. La hidrólisis de la guanina forma xantina por la guanina desaminasa4. La xantina se transforma en ac. Úrico por la xantina oxidasa.

El ác. Úrico es el producto final de la degradación de las purinas, pero en la mayoría de los mamíferos posteriormente se degrada a alantoína por acción de la urato oxidasa

La vía de las pirimidinas produce NH4+ que también va a la síntesis de urea:

La timina se transforma en metilmalonilsemialdehído y luego llega a formar succinil-CoA a través de propionil-CoA y de metilmalonil-CoA

Normalmente las bases purinicas y pirimidicas se reciclan de las rutas de recuperación en el caso de las purinas la adenina libre se une al PRPP y forma AMP mediante la acción de la enzima adenosina fosforribosiltransferasa. La guanina y la hipoxantina libre son recuperadas por la enzima hipoxantinaguanina-fosforribosiltransferasa (una carencia de esta enzima produce el síndrome de Lesch-Nyhan, en ausencia de ella aumentas los niveles de PRPP lo que produce un aumento de la síntesis de novo de las purinas que da niveles elevados de ac- úrico y esto muestra daños semejantes a los de la gota.

La gota:Es una enfermedad de las articulaciones debido a una concentración elevada de ác. Úrico en la sangre y en los tejidos. Las articulaciones se inflaman, duelen y desarrollan artritis por una deposición anormal de cristales de urato sódico, también el exceso de ac. Úrico se deposita en los túbulos renales. Esta enfermedad se trata con terapia nutricional y farmacológica, suprimiendo los alimentos ricos en nucleótidos y ac. Nucleicos, también se han obtenido mejorías con el fármaco alopurinol que es un inhibidor de la xantina oxidasa

Taller Nº 4: Metabolismo de Nucleótidos e Integraciones Metabólicas

1) Un niño de 15 años de edad, se despierta a las 7:30 hrs AM, se sienta a desayunar y exclama “estoy muy hambriento”. El niño terminó su cena la tarde anterior a las 7:15 PM y no recuerda haber comido nada antes de ir a la cama. Si se le tomara una biopsia hepática, ¿cuál de los siguientes procesos respondería con una elevada velocidad si la comparamos con el estado de ayuno?A. Síntesis de proteínas, no podría estars intetizando proteínas ya que las proteínas se forman cuando la persona no esta con necesidades energéticas, por ende en este caso el niño, esta en ayuno y los aminoácidos iran a desaminarse para forman piruvato en el hígado y así otorgar la glucosa necesaria para el funcionamiento del organismo.B. Glicógeno lisis, si bien la glicogenolisi es uno de los primeros procesos en ocurrir cuando una persona esta necesitando energía, esto ocurre en las primeras 3 a 4 horas, como vemos en el caso anterior a pasado mucho mas que eso por lo que el glicógeno ya se degradoC. Glicolisis, Este proceso estará ocurriendo en una elevada velocidad ya que el cuerpo esta necesitando ATP y todos sus reservas energéticas capaces de ser convertidas a glucosa están siendo degradadaspor este proceso: aminoácidos a piruvato y de ahí mediante a gluconeogenesis y esta a glucosa sanguínea la cual será utilizada en el musculo mediante la glicolisis

D. Síntesis de ácidos grasos, la síntesis de acidos grasos ocurre cuando tenemos excesode glucosa, lo cual no es el caso, ya uqe aquí ocurrirá degradación de TAG.E. Vía de las pentosas fosfatos, la via de las pentosas fosfatos comienza a ocurrir cuando la relación nadh/nad es alta por lo que ocurre en exceso de glucosa,noen ayuno.

2) La Resistencia a la insulina, que es el sello de la diabetes mellitus tipo 2, se cree que surge de múltiples factores. De los posibles factores listados abajo, ¿cuál es probablemente el más directo contribuyente a la enfermedad?A. Señales endocrinas desde el tejido adiposo es el mas directo ya que el tejido adiposo produce adiponectina la cual aumenta la captación de glucosa, aumentala velocidad de la beta oxidación, y aumenta l acaptacion de acidos grasos, por lo cual esta relacionada con la insulina en el metabolismo de los glúcidos. LOS DIABETICOS TIENEN INDICES DE ADIPONECTINA MENORES UQE LAS PERSONAS NORMALES, YA QUE ESTA HORMONA ACTUANDO MEDIANTE LA AMPK LA QUE MODULA LA SENSIBILIDAD DE LOS TEJIDOS A LA INSULINA.B. Muerte de las células pancreáticas, la muerte de las células pancreáticas indica que no se esta produciendo insulina lo que no implica una falla en los receptores que la captan , esta característica esta relacionada con la diabetes tipo IC. Aumento de la masa de los adipositos en muslos y glúteos, el aumento de los adipocitos indica que hay mayor numero dehormonas lo cual también esta implicada en la aparición de adiponectina y otras hormonas pero esta alternativa no se refier específicamente a esta acción del tejido adiposoD. Disfunción del metabolismo lipídico en el hígado el metabolismo lipidico del hígado estará implicado en lso destinos que tendrá la degradación de los lípidos y también si se sintetizan TAG a partir de acidos grasos y glicerol,no esta en directa relación con la insulino resistenciaE. Estilo de vida sedentario, La insulino resistencia existe cuando no hay una respuesta correcta del receptor a insulina frente a esta porque se encuentra desensibilizado, la principal causa de este proceso es por el consumo de comida a cada rato y también la falta de ejercicio que provoca un aumento del tejido adiposo donde se introducen macrófagos y generan adipocitokinas que influyen de manera negativa en el reconocimiento del receptor de insulina. También el comer a menudo impide que bajen los niveles de insulina ya que le administramos constantemente a nuestro organismo niveles altos de glucosa y por lo tanto se secreta alta cantidad de insulina, pero al no dejar que bajen estas concentraciones de insulina se genera una desensibilización de los receptores que provoca a la larga insulino resistencia. Por lo que podemos evaluar que en general se debe a un estilo de vida sedentaria que incluye comer en las horas que no corresponde y una falta de ejercicio.

3) Un estudiante terminó de comer una bien balanceada comida de 750 kcal una hora atrás y está mirando televisión sentado tranquilamente, ¿Cuál de las siguientes sustancias no se elevará en la sangre del estudiante?A. Acidos grasosB. InsulinaC. AminoácidosD. Glucagón, no se elevara ya uqe la glucosa que ha ingerido es sufieciente para mantenerse y el efecto de la alta concentración de glucosa tarda 3 horas en desaparecerE. Glucosa TODO EL RESTO DE LAS ALTERNATIVAS NO SON PUES ESTARAN EN ALTA CANTIDAD DADA SU PRESENCIA EN LSO ALIMENTOS El estudiante se encuentra sentado sin realizar algún ejercicio por lo que los alimentos que el consumió sobre todo las carbohidratos se dirigirá a la formación de glucosa, mientras los TAG se introducirán por vía del AcetilcoA como también los aa en las distintas etapas del ciclo del ac. Cítrico o producirán glucosa mediante aa glucogénicos, pero todo esto con el fin de acumular glicógeno, ya que el individuo no necesita energía, por lo tanto no se necesita glucagón que es una hormona que aumenta la glicogenólisis y la gluconeogénesis que es lo contrario a lo necesario en este caso.

4. La Inmunodeficiencia severa combinada se produce la inhibición de la proliferación de linfocitos ya que las células T y B son particularmente sensible a la inhibición alostérica de ¿cuál de las siguientes enzimas del metabolismo de las purinas?.A. Xantina oxidasaB. Dihydrofolato reductasaC. Adenosina deaminasaD. Ribonucleotido reductasaE. Hypoxantina-guanina fosforibosiltransferasaR: La deficiencia de ADA, produce un aumento de dATP( desoxiadenosintrifosfato), que es un inhibidor de la ribonucleotido reductasa, por lo tanto inhibe la producción de otros dNTP en los linfocitos T y B. por lo tanto estos pacientes carecwen s¡de un sistema inmune eficaz y para sobrevivir deben hacerlo de forma aislada, en “burbujas”

5) Un hombre de 47 años de edad se queja de dolor en las articulaciones de su dedo mayor del pie, el cual está inflamado y sensible. El dolor ha sido crónico pero llegó a ser intolerable el día después del 19 de septiembre cuando el participó en un “gran”

asado con algunos vasos de vino tinto. El está obeso, y su historia médica reciente indica la eliminación de cálculos renales. ¿Cuál de las siguientes características está involucrada en la fisiopatología de la condición del paciente?A. Acido orótico elevadoB. Acido úrico elevado, debido al gran consumo de proteínas las cuales en su degradación producen acido úrica causando gota acumulándose en articulacionesC. Deficiencia de ácido fólicoD. AnemiaE. Hipoglicemia

6) El Metotrexato es un potente agente anticancerígeno que depriva a las células en división de deoxiribonucleotidos a través de una inhibición directa, de ¿cuál de las siguientes enzimas?A. Ribonucleotido reductasaB. Xantina oxidasaC. Carbamoil fosfato sintetasa IID. Timidilato sintetasaE. Dihidrofolato reductasa ya que esta enzima participa directamente en el metabolismo del acido fólico el cual esta relacionado con la síntesis de timidinas monofosfato por lo que es necesario inhibirlo en tumores con el finde que cese la replicación de DNA. Esta enzima convierte el dihifrofolato a tetrahidrofolato F. Adenosina deaminasa