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Publicaciones de la categoría: Bioquímica

El ciclo de Krebs y la vida en otros Planetas

21 domingo Abr 2013

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Bioquímica, CIENCIA

≈ 3 comentarios

Etiquetas

Astrobiología, ATP, Charles Darwin, Ciclo de Krebs, Evolución Prebiótica, extremófilos, Hans Adolf Krebs, Metabolismo, NASA, Simbiogénesis, Vida

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Viendo la película “Marte el Planeta Rojo”, donde la materia verde (algas) y el oxígeno, están relacionados no deja uno de pensar en la importancia del CICLO DE KREBS (como productor de energía ….METABOLISMO) en la búsqueda de vida en el Universo, en otros Planetas.Tomar materia prima del exterior del organismo, romper estructuras moleculares en el interior de la célula y construir otras estructuras a partir de las anteriores.

El METABOLISMO es la esencia de la VIDA. El metabolismo así tiene dos procesos uno degradativo (CATABOLISMO) y otro de síntesis o construcción (ANABOLISMO).

La ASTROBIOLOGIA estudia la vida en otros planetas, incluyendo la Tierra. Las posibilidades de vida extraterrestre la estudia la exobiología:

  • astronomía
  • astrofísica
  • biología
  • química
  • geología

auxiliadas por: matemáticas, informática y la estadística.

Misiones específicas para la búsqueda de vida:

  • En Marte: programa Viking, Sondas Beagle 2, Mars Science Laboratory

Pero no todos los programas buscan como justificante encontrar organismos vivos como prueba en otros planetas, también se mira en la Tierra, la existencia de microorganismos resistentes en condiciones extremas semejantes a las que se dan en otros planetas. Búsqueda de bacterias y organismos microscópicos: EXTREMÓFILOS (lugares calientes (Pyrodictium-105º), azufre o hierro).

Posibilidades de haber vida en el Sistema Solar: o agua líquida en el subsuelo de Marte, Europa satélite de Júpiter, y Titán satélite de Saturno.

La vida no es una sola cosa viva, sino dos: el metabolismo y la replicación. Hay dos posibilidades para el origen de la vida:

a) comenzase de una sola vez estando presentes ambas funciones: replicación y metabolismo

b) que la vida comenzase dos veces: con dos tipos distintos de criaturas siendo un tipo de organismo capaz de llevar a cabo el metabolismo sin una replicación estricta, siendo el otro tipo capaz de replicarse sin presentar metabolismo. Si la vida comenzó dos veces, el primer comienzo debió de hacerse con moléculas parecidas a las proteinas y el segundo con moléculas parecidas a los ácidos nucléicos.

Según la teoría de la SIMBIOGÉNESIS (Merezhkovsky 1909, Khakhina 1992, Dyson 1997) las células eucarióticas o se originaron dentro de las células, descienden de seres vivos independientes que invadieron células desde el exterior, como portadores de una enfermedad infecciosa (Margulis, 1970, 1981). Así cloroplastos y mitocondrias están más relacionados con bacterias, que con células en los que se incorporaron hace mil o dos mil millones de años.

Charles Darwin imaginó que la vida comenzó en “una pequeña charca templada” sobre la superficie de la Tierra. En general se acepta que la “selección natural” es más importante en periodos largos y la “deriva genética” en periodos cortos.

La astrobiología cuando estudia la evolución prebiótica desarrolla 3 etapas principales:

  • geofísica: historia primitiva de la tierra, corteza, océanos, atmósfera primitiva
  • química: síntesis componentes básicos dela vida: atmósfera y océanos primitivos (aminoácidos monómeros de nucleótidos y proteínas).
  • Biológica: aparición de una organización biológica: moléculas organizadas (reproducción, metabolismo).

EL CICLO DE KREBS es común a todas las formas de vida, desde bacterias unicelulares, protozoos hasta mamíferos. Es un fenómeno Universal. Relacionado con la molécula ATP (adenosin trifosfato) como almacenador de energía. Siendo necesario para la VIDA.

Tiene lugar en la mitocondria de la célula. Es una vía metabólica central en la que convergen otras: anabólicas y catabólicas.

La principal función de las mitocondrias es generar energía, para mantener la actividad celular mediante procesos de respiración aeróbica. Los nutrientes se escinden en el citoplasma celular para formar ácido pirúvico que penetra en la mitocondria. El ácido pirúvico entra en el ciclo de Krebs o del ácido cítrico, para producir CO2 e H2. El ATP  se libera en el citoplásma de la célula, para usarlo en reacciones, pasando a ADP, liberando la energía necesaria para los procesos bioquímicos.

El descubridor de estos procesos fue Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981), fue un bioquímico ganador del Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1953, sus principales trabajos se centran en el metabolismo de la célula. Descubrió que todas las reacciones dentro de las células estaban relacionadas entre si llamándolo: ciclo del ácido cítrico (1937) o ciclo de Krebs.

Son reacciones energéticas que se producen en los tejidos de los mamíferos, por la descomposición del ácido cítrico eliminando CO2.

Una vez que conocemos los procesos químicos íntimos de la vida como el ciclo de Krebs, podemos extrapolar la existencia de vida en otros planetas, encontrando vida en la tierra en situaciones extremas, los EXTREMÓFILOS, que decíamos antes.

Así la NASA el Jueves 2 de Diciembre de 2010, emitió un comunicado anunciando vida extraterrestre. “Un microbio encontrado en el fondo del Mono Lake” en el Parque Nacional Yosemiste. California, lago rico en arsénico. Dando la posibilidad de vida en Marte.

Histocompatibilidad, inmunología y transplantes

09 sábado Mar 2013

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Bioquímica

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CMH, Gorer, Histocompatibilidad, HLA, MHC, Snell, Transplantes

COMPLEJO  HLA
Clase CMH CMH-II CMH-III CMH-I
Región DP DQ DR C4,C2,BF, B C A
Productos genéricos DP(a,b) DQ(a,b) DR (a,b) proteinas del complemento, TNFa, TNFb HLA-B HLA-C HLA-A
Ubicación Hacia centromero brazo corto cromosoma 6 Hacia telómero

En la homeostasis del hombre con el medio externo e interno, a lo largo de la evolución el Sistema de Histocompatibilidad ha ido adaptando al hombre a los alérgenos, dando respuesta adecuada contra los patógenos.

El complejo principal de histocompatibilidad (CMH), aparece en todas las especies de vertebrados y tiene un papel fundamental en la presentación a las células del sistema inmunológico.

La estructura del CMH  se conoce en siete especies de mamíferos euterios (placentarios), dos de aves, cinco peces teleósteos y en los tiburones.

En los humanos, los 3,6 Mbp de la región MHC, del cromosoma 6, con 140 genes con los marcadores genéticos MOG Y COL HA2.

En los años 30 de este siglo, Gorer&Snell  (premio nobel en 1980) , estudiando los antígenos de superficie de células sanguíneas, identificaron varios grupos de genes responsables de los antígenos. Los cuales estaban estrechamente ligados, determinando el rechazo de transplantes entre individuos no emparentados de la misma especie,  a estas moléculas se las denomino antígenos de histocompatibilidad y al conjunto de genes ligados que los codifican complejo mayor de histocompatibilidad. En los seres humanos el CMH, llamado HLA (human leukocyte antigen) se descubrió a través del análisis de transfusiones sanguíneas y transplantes de órganos.

En cada especie de mamíferos los distintos loci del CMH son muy polimórficos, poseen la mayor variabilidad intraespecífica detectada en la Genética de Poblaciones, cada locus dentro del CMH posee multitud de variantes alélicas dentro de poblaciones naturales de cada especie. Cada individuo hereda un juego de CMH del padre y otro juego de la madre, cada uno de los juegos completos heredados de un progenitor se denomina haplotipo. Los dos alelos de cada locus son de expresión codominante: un individuo heterozigoto para los distintos loci del CMH expresa en sus células al mismo tiempo los dos tipos de variantes alélicas de cada locus.

El polimorfismo de cada locus dentro de poblaciones normales hace que las poblaciones resistan el ataque de gran variedad de patógenos, aunque algunos individuos resulten poco aptos. La importancia adaptativa del polimorfismo CMH en una población es que tiende a proteger a la especie frente a agentes infecciosos, ampliando la variedad de antígenos que se pueden reconocer.

Cuando disminuye el grado de polimorfismo del CMH, aumenta el riesgo de enfermedades infecciosas en las poblaciones. Para generarse en las poblaciones de vertebrados este polimorfismo:

  • recombinación homóloga entre alelos del mismo locus
  • conversión génica: una secuencia de un alelo de un locus del CMH es reemplazada por otra secuencia de un gen homólogo.
  • mutaciones puntuales

Las moléculas del CMH muestran una gran especificidad para unirse a los péptidos, el peptido que se une presenta una serie de características: una es el tamaño, también secuencias de aminoácidos que permitan complementariedad, y para ser capaz de activar el linfocito T poder encajar en la hendidura de la molécula del CMH. La velocidad de asociación es muy baja, pero la velocidad de disociación es aun más  baja para interaccionar con el linfocito T, las asociaciones de péptidos a las moléculas del CMH son saturables y de baja afinidad. Otra característica es que se pueden presentar antígenos exógenos como propios, permitiendo solo la supervivencia de los linfocitos T que no reaccionan contra el organismo.

Todas las moléculas del CMH poseen 4 segmentos. Un segmento de unión al péptido o hendidura, un dominio tipo Inmunoglobulina (Ig), un segmento transmembrana y una porción citoplasmática carboxi-terminal.

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Las moléculas de clase I del CMH se expresan en todas las células nucleadas, es un mecanismo de defensa efectivo en células nucleadas infectadas, al no poder migrar, en la única manera de que los linfocitos T CD8+ siendo presentados los péptidos por el CMH I lisen las células infectadas.

Presentan antígenos endógenos.

Las moléculas de clase II del CMH se expresan en celulas presentadoras de antígeno: linfocitos B, Macrófagos y células Dendríticas. Estas células reconocen, fagocitan, procesan y presentan en su superficie celular a los péptidos exógenos unidos a las moléculas de clase II.

Presentan antígenos exógenos.

Las moléculas tanto de clase I como de clase II pueden AUMENTAR LA EXPRESIÓN, afectadas por las citoquinas secretadas en la inmunidad innata como en la inmunidad adaptativa.

  • INFalfa, beta: respuesta inmunitaria frente a los virus.
  • TNF(factor de necrosis tumoral), LT (linfotoxinas): se liberan en las infecciones microbianas.

La inmunidad innata estimula a la inmunidad adaptativa.

  • los linfocitos B aumentan su expresión bajo IL-4.
  • las células dendríticas aumentan su expresión a medida que maduran.

PROCESAMIENTO DE LOS ANTÍGENOS

Los peptidos exógenos son internalizados, procesados, expresados en la superficie celular unidos a moléculas de clase II del CMH y reconocidos por los Linfocitos T CD4+ , los peptidos endógenos son presentados unidos a moléculas de clase I a los Linfocitos T CD8+.

Veamos con un poco mas de detenimiento el procesamiento de péptidos asociados a moléculas CMH-1: proteinas presentes en el citosol son  degradadas por el proteasoma, y los péptidos resultantes son internalizados por el canal TAP en el retículo endoplasmático, donde se asocian con las moléculas sintetizadas de CMH-1. Los complejos péptido-CMH-1 pasan al Aparato de Golgi, donde son glucosilados, y de ahí a vesículas secretoras, que se fusinan con la membrana celular, de forma que los complejos quedan expuestos hacia el exterior, permitiendo el contacto con los linfocitos T circulantes.

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INMUNOLOGÍA Y TRANSPLANTES

El transplante consiste en tomar células, tejidos u órganos, llamados injertos de un individuo y ponerlos en otro individuo. El individuo que proporciona el tejido es el donante y el que lo recibe receptor o huésped.

Los injertos pueden ser del mismo individuo, o de otro de la misma especie o de otras especies. El primero es injerto autógeno, a los individuos de la misma especie se los denomina injerto alogénico y aquellos de distinta especie injerto xenogénico.

El CMH reconoce el injerto extraño de dos maneras:

  • presentación directa: es exclusiva de las moléculas del CMH extraño, implica el reconocimiento de una moleculas del CMH intacta ofrecida por APC del donante existentes en el injerto y se debe a la similitud entre la estructura de la molécula del CMH extraño (alomolécula) intacta y las moléculas del CMH propias.
  • Presentación indirecta: supone el procesamiento de las moléculas del CMH del donante por parte de las APC de receptor y de la presentación de los péptidos derivados de las alomoléculas del CMH asociadas a moléculas del CMH propio.

Los rechazos a los transplantes se clasifican:

  • Hiperagudo: oclusión trombótica de la vasculatura del injerto, que comienza a minutos u horas de la anastomosis entre los vasos del donante y el huésped.
  • Agudo: es mediado por las células T y B activas, que producen injuria parenquimatosa y vascular del injerto. Comienza a la semana del transplante, que es el tiempo que toma la inmunidad adaptativa en dar inicio a sus mecanismos efectores.
  • Crónico: fibrosis y alteraciones vasculares, con perdida de la función del injerto durante un periodo prolongado, la fibrosis del rechazo crónica puede deberse a reacciones inmunitarias y a la síntesis de citoquinas que estimulan a los fibroblastos.

La estrategia de la práctica clínica ante el rechazo es inmunodepresión general, reducción de la intensidad de la aloreacción específica y la tolerancia específica al aloinjerto.

ANEMIA is an endocrine disease?

31 miércoles Oct 2012

Posted by José Félix Rodríguez Antón in Bioquímica

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adaptive evolution, chromosome arm, iron absorption, iron homeostasis, transferrin saturation

IRON is essential in living organisms:

  • chloroplasts (photosynthesis),
  • hemoglobin (oxygen transport),
  • solutions can be found in the ferrous form (Fe2 +) and ferric (Fe3 +) participating in biochemical reactions.

It is located in the body actively or deposit. In isolation is very toxic, so iron is associated with proteins. Transport is by binding to TRANSFERRIN and the intracellular FERRITIN is shaped.
In iron homeostasis have been more molecules with advances in molecular biology: transferrin receptor 2, divalent metal transporter 1, ferroprotein protein-1, hephaestin, citocomo b duodenal (CITB-D), HEF protein, hemojuvelin and HEPCIDIN.
It was named after CHRISTINA H. PARK, in 2000, in the publication «Hepcidin, a Urinary Atimicrobial Peptide Synthesized in the Liver«, comes from the English «hepatic bactericidal protein», isolated in urine and human plasma.
HEPCIDIN is a peptide, from the HAMP gene (located on chromosome arm 19) is produced in the liver by hepactocitos. Inhibits iron absorption in the duodenum and its release by macrophages in mammals, there is a positive Darwinian selection in the maturation of sequences encoding hepcidin, suggest an adaptive evolution in the evolution of cysteine ​reduction, according to the ecological diversity of mammals.
Mediates hepcidin in the anemia of CHRONIC CONDITIONS: insufficient production of hepcidin by the liver causes hyperabsorption iron from the intestine (iron overload).

Hepcidin antagonists thus can be used to treat anemias and agonists inhibit the production of iron overload.
Hepcidin synthesis may reflect TOTAL BODY IRON CONTENT: a deficit in iron, transferrin saturation is low and the HEF protein (found on the cell surface) attached to the transferrin receptor not transmit no signal to cellular nucellus occurs hepcidin synthesis.

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