metabolisme proteïc (2015)

Apunte Catalán
Universidad Blanquerna (URL)
Grado Fisioterapia - 1º curso
Asignatura Biologia
Año del apunte 2015
Páginas 12
Fecha de subida 11/01/2015
Descargas 14

Vista previa del texto

Pàg. | 1 BIOLOGIA TEMA 11. METABOLISME PROTEIC Síntesi de proteïnes Aquest és un procés d’anabolisme. Les proteïnes són elements bàsics estructurals i també són les components dels enzims, aquestes regulen tots els altres metabolismes.
Les proteïnes són els elements que ens fa únics, les diferents combinacions de proteïnes. La informació està contenida en el nucli, en forma de gens (fragments d’ADN). Situats dins el nucli. Lloc on es sintetitza, els ribosomes del citoplasma.
Metabolisme dels àcids nucleics ADN és una doble cadena en forma d’hèlix, formada per desoxiribosa i les bases nitrogenades emparellades C- G i A- T. Aquest és un procés molt complexe, implica molts ezims, canvis, mecanismes de seguretat. La replicació de l’ADN es produeix al nucli cel·lular.
La informació del nucli és una seqüència de bases nitrogenades.
La replicació de l’ADN És un procés de duplicació o síntesi d’aquest àcid nucleic, aquesta té lloc en el període S del cicle de la cèl·lula.
a) Les noves cadenes de nucleòtids se sintetitzen copiant brins d’ADN preexistents o motlles(dos brins de la doble hèlix). En conseqüència, noves cadenes conserven la informació (seqüència de les bases del nucleòtids) del motlle original, la seva seqüència no és idèntica, sinó complementària a la del motlle.
b) La síntesi dels nous filaments es fa sempre i únicament en el sentit 5’ → 3’; ja que l’ADN motlle es “llegeix” en sentit 3’ → 5’.
Els enzims que copien els àcids nucleics són polimerases (ADN-polimerases), aquests sintetitzen més ADN a partir d’un motlle preexistent.
Mecanisme de la replicació Tema 11. Metabolisme proteic BIOLOGIA Pàg. | 2 Aquest es un procés molt complex que s’inicia en unes regions del cromosoma denominades orígens.
Durant la replicació, la doble hèlix de l’ADN progenitor es desenrotlla temporalment, Cada filament serveix de motlle per a la formació d’una cadena complementària. El procés implica la formació de dues forquetes de replicació que es desplacen en sentits oposats a partir de l’origen. En cada forqueta, la síntesi es bidireccional, és a dir, es copien les dues cadenes.
Les ADN- polimerases catalitzen la formació de les noves cadenes a partir de desoxiribonucleòtids trifosfats. Com que no poden iniciar un bri d’ADN a partir de no-res, necessiten un “iniciador” d’ARN (encebador), damunt de l’extrem 3’ del qual poden addicional nucleòtids. També intervenen altres enzims.
De les dues cadenes d’ADN nou, l’una , el bri conductor, se sintetitza de manera contínua, mentre que l’altra, el bri retardat, se sintetitza de manera discontínua, en una mena de procés de “repunt”. A mesura que van quedant al descobert uns segments anomenats “segments d’Okazaki”, constituïts per curts trams d’ARN encebador i ADN nou. Posteriorment, els ARN encebadors són eliminats , mentre que els fragments d’ADN queden units entre si.
L’empaquetatge de l’ADN nou en nucleosomes.
Fidelitat de la replicació La fidelitat de la còpia de l’ADN és extraordinària( un error en cada 10 7 parells de bases copiades). Repetits mecanismes enzimàtics de “lectura i correcció” detecten i reparen les incorreccions de parells de bases mal aparellats.
Tema 11. Metabolisme proteic BIOLOGIA Pàg. | 3 Qualsevol error de còpia o de repartició del material entre les cèl·lules filles produirà un canvi en el material genètic, una mutació.
Transcripció de l’ADN L’encarregat de transportar la informació fins als ribosomes és l’ARNm (monocatenari) A-U, G-C. Aquest capta informació d’ADN i la porta als ribosomes, només copia un fragment.
Hi ha un promotor que codifica on s’ha de començar a transcriure, aquest segueix la complementerietat i la seqüència d’acoblement.
El resultat serà una molècula d’ARNm, aquests s’aniràn als ribosomes i la seva seqüència de bases nitrogenades proporcinarà la informació de la seqüència d’aminoàcids.
És el procés de formació d’una molècula d’ARN complementària d’un filament d’ADN. Només es copia una de les dues cadenes de l’ADN dúplex, la cadena codificadora. Normalment, la molècula d’ARN formada actua com un ARN missatger que dirigirà, posteriorment, la síntesi de la proteïna corresponent.
Mecanisme de la transcripció És un procés catalitzat per l’enzim ARN-polimerasa. S’inicia quan l’ARNpolimerasa reconeix una seqüència de bases promotora prop del principi del gen que es copia. Es produeix l’obertura temporal de la doble hèlix i s’inicia la Tema 11. Metabolisme proteic BIOLOGIA Pàg. | 4 síntesi de l’ARN a partir de l’extrem 5’, mentre es va llegint el filament d’ADN en sentit 3’ → 5’.
La cadena d’ARN en creixement va quedant lliure, fet que facilita que una segona i una tercera ARN- polimerasa catalitzin noves síntesis en un procés múltiple que pot generar centenars de transcrits d’ARN en qüestió de minuts.
ARN- polimerasa troba una seqüència de terminació i la reconeix, desenganxa i la síntesi cessa.
Síntesi de proteïnes La síntesi de proteïnes consisteix en la unió d’aminoàcids en un ordre determint. Un cop portat el ARNm al ribosoma es divideix en dues subunitats (la gran i la petita). Hi ha un altre element que és el ARNt (transferència) és aquell que porta l’aminoàcid unit, hi ha un ARNt per cada aminoàcid.
L’estructura bàsica és una froma de trèbol. Té associat l’anticodó: anirà a buscar a l’aminoàcid que codifica l’ARNm.
Un Codó són les unitats de codificació, es correspon amb anticodons i són triplets. L’AUG és el codó que indica l’inici de la traducció i equival a l’aminoàcid meteonina.
Un cop s’han traduït dos aminoàcids es produeix una transpeptidació: els aminoàcids que estaven a prop han creat un ellaç peptídic. La traducció es vigent fins que es troben amb el codó de fi, stop, sense sentit, UAA.
Arriba un factor d’alliberament, que acaba amb la síntesi proteïca, es produeix l’obertura del ribosoma i obtenim la proteïna amb l’ordre dictat per l’ARNm.
No totes les proteïnes començen amb l’aminoàcid meteonina, per això, aquesta proteïna ha de pasar per un procés de maduració, es tallaran els trosos del principi i el final i afagara l’estructura terciària o secundària per captar la forma globular o fibrosa, aquesta maduració succeix al Complex de Golgi.
Un error en la síntesi de proteïna es anomenada mutació. D’un mateix ARNm Tema 11. Metabolisme proteic BIOLOGIA Pàg. | 5 es poden crear moltes proteïnes iguals, polisomes.
La traducció és un fenomen que consisteix en la síntesi d’una proteïna a partir de la informació- seqüència de nucleòtids- de l’ARNm i té lloc al citoplasma amb la participació activa dels ribosomes.
En aquest procés actuen , com a 2adaptadors”, els ARNt n’hi ha com a mínim un per cadascun dels 20 aminoàcids.
El terme traducció fa referència al canvi de llenguatge. La informació genètica de l’ADN o de l’ARNm està continguda per un alfabet de 4 lletres i aquesta Tema 11. Metabolisme proteic BIOLOGIA Pàg. | 6 mateixa informació ha de ser traduïda a la seqüència d’aminoàcids, és a dir un altre alfabet de 20 lletres.
Les etapes de la traducció Aquesta és molt complexa, opera sempre en direcció 5’→3 ’. Habitualment, un mateix ARNm és traduït per més d’un ribosoma (poliribosomes). Podem distingir les següents etapes: 1)Activació dels aminoàcids o fase prèvia. Els diferents aminoàcids s’uneixen a l’extrem 3’ del seu ARNt específic per formar els respectius aminoacil-ARNt específic de cada aminoàcid. Es consumeix ATP.
2) Iniciació. S’inicia amb el codó AUG o codó d’inici. L’ARNt s’uneix a la subunitat ribosòmica menor. Aquesta s’uneix a l’extrem 5’ de l’ARNm. Aquesta subunitat es desplaça en sentit 5’ → 3’. Fins que troba el primer AUG. Unes proteïnes es desprenen de la subunitat ribosomal petita, així pot unir-se a la subunitat gran. Ara el ribosoma és complet i l’ARNt s’ha unit al centre P comença la síntesi pròpiament dita.
3) Elongació. El segon ARNt no es qualsevol, sinó que presenta un anticodó complementari del codó que hi ha a continuació del codó AUG. Carregat amb el seu aminoàcid, s’uneix al centre A del ribosoma. Ara s’uneixen mitjançant un enllaç peptídic. Acompanyat per un desplaçament relatiu de la subunitat petita sobre la subunitat gran del ribosoma, que ocasiona el desplaçament dels dos ARNt.
Després la subunitat petita es desplaça (5’ → 3’) tres nucleòtids. Aquest desplaçament provoca l’alliberament del primer ARNt que ocupava el centre E i que ja s’havia desenganxat del seu aminoàcid. Sobre el centr A, s’uneix un 3r ARNt i les res etapes del procés es repeteixen una vegada i una altra: a) unió d’un nou ARNt carregat i formació de l’enllaç peptídic; b) desplaçament de la subunitat petita sobre l’ARNm; c) recomposició del ribosoma i alliberament de l’ARNt descarregat. Creixement de la cadena peptídica.
4) Acabament de la síntesi. Els codons de parada no corresponen a cap proteïna i no són recorreguts per cap ARNt, de manera que el ribosoma en troba la síntesi i s’atura. També hi ha factors d’alliberament s’uneixen al centre A, determina la interrupció de la síntesi i l’alliberament, el ribosoma es dissocia i resta de nou inactiu.
Tema 11. Metabolisme proteic Pàg. | 7 BIOLOGIA La cadena peptídica, abans de convertir-se en proteïna funcional, experimenta un seguit de transformacions o procés de maduració que pot començar quan encara s’està produint la síntesi en el ribosoma i que, en el cas dels eucariotes, por perllongar-se quan la proteïna de secreció es troba ja a l’interior del reticle endoplasmàtic o de l’aparell de Golgi.
Les transformacions poden ser: a) modificació dels extrems b) eliminació d’algunes seqüències c) modificació de cadenes laterals d) engalzament e) unió de grups.
Totes aquestes transformacions tenen lloc, simultàniament al plegament tridimensional de la cadena peptídica, a causa de la formació dels enllaços intramoleculars entre aminoàcids allunyats. Aquests canvis atorguen a les seqüències peptídiques les estructures secundària, terciària i quaternària típiques de la configuració nativa de les proteïnes i les fan funcionals.
El codi genètic El codi genètic queda recollit en aquesta taula, és la que es fa servir per la traducció. Correspon a la relació dels codons (triplets) amb l’aminoàcid corresponent. Per cada 3 bases nitrogenades correspon un aminoàcid.
És universal: tots els éssers vius utilitzen el mateix codi, tots els organismes tenen els mateixos triplets sempre el mateix significat.
Es degenerat. Per 1 mateix aminoàcid, hi ha més d’un codó que el forma.
Qui determina el significat són les dues primeres lletres.
La primera fa de percursor, la tercera indica la solubilitat.
De les 64 combinacions hi ha 3 sense sentit, són els triplets de finalització.
Tema 11. Metabolisme proteic Pàg. | 8 BIOLOGIA Només pel canvi d’una base nitrogenada pot haver una patologia, com per exemple, l’anèmia falciforme, una mutació fa que sigui poc soluble en l’aigua i deixa de ser funcional i precipita, agafa una forma de falç i moren més ràpid.
Forma un desl munts calents, propensos a patir mutacions.
És el conjunt d’equivalències entre els codons o triplets de nucleòtids de l’ARNm i els corresponents aminoàcids de les proteïnes. Principals característiques: a) És pràcticament universal. Tots els organismes tenen els mateixos triplets sempre el mateix significat.
b) Presenta redundància per la major part d’aminoàcids., hi ha triplets sinònims, la 3ª lletra és la menys importat. En aquesta posició, U i C són sempre equivalents i A i G a vegades.
c) “degeneració” és deguda al fet del balanceig. Un ARNt pot aparellar-se amb diversos codons que només difereixen per la tercera base , és dèbil.
d) Malgrat la redundància, el codi no és pas ambigu, cada triplet significa només un aminoàcid.
e) 64 codons possibles, 61 aminoàcids. El codó AUG és un codó iniciador, senyal d’inici de la síntesi proteica i altres són codons de terminació o parada, que l’aturen.
f) Els triplets estan juxtaposats i la seva lectura es fa sense pauses.
Síntesi dels aminoàcids Quan són absorvits els a.a. sobretot servirán per sintetitzar però també poden ser oxidats per donar energia, ser degradats parcialment i entrar en la via de gluconeogenètica, ser oxidats parcialment i entrar en la síntesi d’àcids grassos, degradats parcialment i convertir-se en cossos cetònics (cetogènesi).
El grup amino genera problemes, en separar-se de l’aminoàcid, depenent del pH el grup NH2, passa a ser NH3 o NH4+. Són molècules tòxiques, només admitim 15µg per dl de sang. Afecta al cicle de Krebs del cervell, per axò una hiperamonèmia és molt greu.
Tema 11. Metabolisme proteic Pàg. | 9 BIOLOGIA Degradació total de l’aminoàcid Només es pot produïr al fetge, únic organ capaç de degradar totalment l’aminoàcid.
Dins d’aquest procés distinguim dues fases: la desaminació que és el trencament del grup amino i el metabolisme de l’esquelet carbonat, aquest segón procés es diferent per a cada aminoàcid, per tant hi hauràn 21 processos possibles.
Sempre anirem a parar a : acetil- CoA, Acetoacetil-CoA, OAA, Piruvat, α-cetoglutarat o succinil-CoA. A partir d’aquests, es poden obtenir cossos cetònics, es pot realitzar la síntesi d’A.G, es pot anar a parar a la gluconeogènesi, o poden entrar al cicle de Krebs.
Desaminació té dues subfases.
La transaminació: té lloc al citoplasma, consisteix en un canvi del lloc del grup amino, transportar-ho. La catalitzen les transaminases. S’agada el grup amino i es posa sempre en la mateixa molècula, es passà a un cetoàcid. El receptor d’amino mateixa sempre és la molècula, cetoglutarat, per l’αtant, sempre es converteix en el mateix aminoàcid, el glutamat.
La desaminació oxidativa es produeix al mitocondri, a la matriu mitocondrial.
El glutamat ha d’entrar dins la matriu mitocondrial, es produeix la desaminació i s’oxida. Torna a ser α-cetoglutarat i hi ha una molècula que es redueix.
Tema 11. Metabolisme proteic Pàg. | 10 BIOLOGIA Aconseguim tenir NH4 dins la matriu de les cèl·lules hepàtiques i podrà ser eliminat pel cicle de la urea i podrà ser utilitzat per la síntesi de bases nitrogenades.
Però la majoria de cops s’eliminarà totalment.
El cicle de la urea va ser descovert per Krebs. La urea és una molècula no toxica, soluble en aigua, petita i carregada de nitrogen. Molècula ideal per transportar amonis. Sang- ronyó- orina- exterior.
Cicle de la Urea Es produeix a les cèl·lules del fetge [no al ronyó], té lloc entre l’interior del mitocondri i el citoplasma. A 2 compartiments diferents.
Un CO2 s’uneix al NH4 i forma el carbonil-P, aquest entrarà en el cicle. S’uneix a una molècula d’ornitina a la matriu i la citrulina surt fora de la matriu, es completa el cicle amb la síntesi d’urea.
La urea podrà sortir a la sang, ser filtrada pels ronyons i ser eliminada.
Com a resum general de la degradació total dels aminoàcids podem observar el diagrama del costat.
Tema 11. Metabolisme proteic Pàg. | 11 BIOLOGIA Degradació parcial dels aminoàcids. Pot estar oxidada per altres organs, com per exemple el múscul.
La oxidació parcial d’aminoàcids pels músculs, ja que aquests poden obtenir energia dels aminoàcids per una oxidació parcial la diferència, el catoàcid receptor d’aminos és el piruvat. El múscul usarà l’esquelet carbonat per obtenir energia. Aquesta serà l’alanina (ala), sortirà a la sang i vitjarà fins al fetge on es realitzarà la degradació total.
Altres òrgans fan el mateix que els músculs però amb altres aminoàcids.
Síntesi de glutamina al múscul És una alternativa, el múscul també pot sintetitzar glutamina.
Glutamat + NH4+ glutamina.
És una altre manera, també es pot possar el NH4+ al glutamat i que es converteixi en glutamina. Aquesta pot sortir a la sang i anar a diferents òrgans, que la fagin servir com a combustible. Al fetge pot ser degradada i al ronyó deixarà anara el NH4+ per directament eliminar-ho amb l’orina. En forma d’amoni.
Síntesi d’aminoàcids Les nostres cèl·lules poden fabricar la majoria dels aminoàcids, excepte els essencials Tema 11. Metabolisme proteic BIOLOGIA Pàg. | 12 Per exemple el phe en un complex enzimàtic es transforma en TYR i aquesta influeix en la segregació de melanina.
Una acumulació d’àcid fenilpiruvic pot crear malalties al SNC, a l’encefal de retrás mental, com la fenilcetonuria o idiocia fenilpiruvica.
Tema 11. Metabolisme proteic ...