ALTERACIÓN DE FRAGMENTOS Y REDOX

FRAGMENTOS DE OKAZAKI 

Los fragmentos de Okazaki son secuencias cortas de nucleótidos de ADN (aproximadamente de 150 a 200 pares de bases de largo en eucariotas ) que se sintetizan de forma discontinua y luego se unen mediante la enzima ADN ligasa para crear la hebra retrasada durante la replicación del ADN . Fueron descubiertos en la década de 1960 por los biólogos moleculares japoneses Reiji y Tsuneko Okazaki , junto con la ayuda de algunos de sus colegas.

Durante la replicación del ADN, la doble hélice se desenrolla y las hebras complementarias son separadas por la enzima ADN helicasa , creando lo que se conoce como horquilla de replicación del ADN . Después de esta bifurcación, la ADN primasa y luego la ADN polimerasa comienzan a actuar para crear una nueva hebra complementaria. Debido a que estas enzimas solo pueden trabajar en la dirección 5 'a 3', las dos hebras de plantilla desenrolladas se replican de diferentes maneras. Una hebra, la hebra principal , se somete a un proceso de replicación continuo ya que su hebra plantilla tiene una direccionalidad de 3 'a 5', lo que permite que la polimerasa que ensambla la hebra principal siga la bifurcación de replicación sin interrupción. Sin embargo, la hebra rezagada no se puede crear de manera continua porque su hebra plantilla tiene una direccionalidad de 5 'a 3', lo que significa que la polimerasa debe trabajar hacia atrás desde la horquilla de replicación. 

Asimetría en la síntesis de hebras principales y rezagadas.

EXPERIMENTOS

El trabajo de Kiwako Sakabe, Reiji Okazaki y Tsuneko Okazaki proporcionó evidencia experimental que apoya la hipótesis de que la replicación del ADN es un proceso discontinuo. Anteriormente, se aceptaba comúnmente que la replicación era continua en las direcciones 3 'a 5' y 5 'a 3'. 3 'y 5' son carbonos específicamente numerados en el anillo de desoxirribosa en ácidos nucleicos y se refieren a la orientación o direccionalidad de una hebra. En 1967, Tsuneko Okazaki y Toru Ogawa sugirieron que no hay ningún mecanismo encontrado que muestre una replicación continua en la dirección 3 'a 5', solo 5 'a 3' usando ADN polimerasa , una enzima de replicación. El equipo planteó la hipótesis de que si se utilizaba la replicación discontinua, las hebras cortas de ADN , sintetizadas en el punto de replicación, podrían unirse en la dirección 5 'a 3' a la hebra más antigua.

En 1968, Reiji y Tsuneko Okazaki reunieron evidencia adicional de cadenas de ADN nacientes. Ellos plantearon la hipótesis de que si la replicación discontinua, que involucra cadenas de ADN cortas unidas por polinucleótido ligasa, es el mecanismo utilizado en la síntesis de ADN, entonces "las cadenas de ADN cortas recién sintetizadas se acumularían en la célula en condiciones en las que la función de la ligasa se ve afectada temporalmente".

Función biológica

El ADN recién sintetizado, también conocido como fragmentos de Okazaki, está unido por ADN ligasa, que forma una nueva hebra de ADN. Hay dos cadenas que se crean cuando se sintetiza el ADN. La hebra principal se sintetiza continuamente y se alarga durante este proceso para exponer la plantilla que se utiliza para la hebra rezagada (fragmentos de Okazaki). Durante el proceso de replicación del ADN, los cebadores de ADN y ARN se eliminan de la hebra rezagada de ADN para permitir que los fragmentos de Okazaki se unan. Dado que este proceso es tan común, la maduración de Okazaki tendrá lugar alrededor de un millón de veces durante una finalización de la replicación del ADN. 

TZUNEKO OKAZAKI 

Tsuneko Okazaki (岡崎 恒子? 7 de junio de 1933) es una científica japonesa conocida por descubrir e investigar los fragmentos de Okazaki, junto con su marido Reiji Okazaki.1

Los fragmentos de Okazaki han contribuido a explicar la replicación del ADN. La doctora Okazaki ha continuado su relación con la academia, contribuyendo con más avances en la investigación del ADN.

Graduada en la Universidad de Nagoya en 1956, Tsuneko Okazaki fue la primera mujer profesora en la universidad japonesa de Nagoya, y actualmente es profesora en el Instituto Médico de la Universidad Fujita. En el año 2000 recibió el Premio L'Oréal-UNESCO a Mujeres en Ciencia, que se concede anualmente a cinco científicas distinguidas, una por cada continente.​

DESCUBRIMIENTO EN LOS FRAGMENTOS DE OKAZAKI

Las primeras investigaciones de Tsuneko y Reiji Okazaki se centraban en la síntesis de del ADN y las características de nucleótidos característicos en huevos de rana y erizos de mar.​ Este trabajo les llevó a descubrir el nucleósido timidina-difosfato rhamnosa, descubrimiento que les abrió las puertas a poder trabajar en los Estados Unidos. Trabajaron en las universidades de Washington y Stanford en los laboratorios de J. L. Strominger y Arthur Kornberg, respectivamente, donde disponían de muchos más recursos para continuar con sus trabajos. Años más tarde, tras largas investigaciones en EE. UU. y Japón, en 1968, Tsuneko y Reiji publicaron sus impactantes descubrimientos sobre los fragmentos de Okazaki en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.​ Tras la temprana muerte de su marido en 1975 (debida a la leucemia que le provocó la bomba de Hiroshima), Tsuneko continuó con sus estudios y avances en demostrar la estructura del primer de ARN asociado a los fragmentos de Okazaki.

¿Para qué sirven los fragmentos de OKAZAKI?

Durante la replicación de ADN, se conocen como fragmentos de Okazaki a las cadenas cortas de ADN recién sintetizadas en lahebra discontinua. Éstos se sintetizan en dirección 5’→ 3’ a partir de cebadores de ARN que después son eliminados. Los fragmentos de Okazaki se unen entre sí mediante la ADN ligasa completando la nueva cadena.Están formados por 1000 a 2000 nucleótidos en Escherichia coli y entre 100 y 200 nucleótidos en eucariotas. Están separados por cebadores de ARN de aproximadamente 10 nucleótidos de longitud.

¿Cómo se forman los fragmentos de OKAZAKI?

Toda la información en este video:

https://www.youtube.com/watch?v=Z4CFTlxg3I4

REDOX - METODO CIENTIFICO 

Redox es el nombre que recibe una reacción de tipo químico que implica la transferencia de electrones entre distintos reactivos, lo que lleva a una modificación del estado de oxidación. En estas reacciones, un elemento pierde electrones y el otro, los recibe.

El término redox refiere a la REDucción-OXidación que se da en el marco de la reacción. Hay un elemento que acepta los electrones que libera el otro y que se reduce al producirse una minimización de su estado de oxidación. El elemento que se encarga de la liberación de los electrones, por su parte, se oxida. Mientras que el elemento que gana electrones se conoce como agente oxidante, el elemento que los libera recibe el nombre de agente reductor.

TIPOS COMUNES DE REACCIONES REDOX 

Debido a que las reacciones redox son una clase importante de reacciones, queremos ser capaces de reconocerlas. Hay algunos tipos especiales de reacciones redox con las que deberías familiarizarte. Para cada uno de estos ejemplos, tómate un minuto para averiguar qué se está reduciendo y qué se está oxidando.

$1.~$1, point, spaceReacciones de combustión

Una reacción de combustión es una reacción redox entre un compuesto y una molécula de oxígeno ($\text O_2$start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript) para formar productos que contienen oxígeno. Cuando uno de los reactivos es un hidrocarburo, los productos incluyen dióxido de carbono y agua. 

La siguiente reacción es la combustión del octano, un hidrocarburo. El octano es un componente de la gasolina y su reacción de combustión sucede en el motor de la mayoría de los automóviles:

$2\text C_8 \text H_{18} + 25 \text O_2 \rightarrow 16 \text{CO}_2(g) + 18\text H_2 \text O$2, start text, C, end text, start subscript, 8, end subscript, start text, H, end text, start subscript, 18, end subscript, plus, 25, start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript, right arrow, 16, start text, C, O, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis, plus, 18, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text

$2.~$2, point, spaceReacciones de desproporción

Una reacción de desproporción (o reacción de dismutación) es una reacción en la que un solo reactivo se oxida y se reduce al mismo tiempo. La siguiente reacción es la desproporción del hipoclorito, $\text{ClO}^-$start text, C, l, O, end text, start superscript, minus, end superscript:

$3\text{ClO}^-(ac)\rightarrow \text{ClO}_3^-(ac) + 2\text{Cl}^-(ac)$3, start text, C, l, O, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, c, right parenthesis, right arrow, start text, C, l, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, c, right parenthesis, plus, 2, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, c, right parenthesis

Si analizamos los números de oxidación del cloro, podemos notar que el reactivo $\text{ClO}^-$start text, C, l, O, end text, start superscript, minus, end superscript está siendo oxidado a $\text{ClO}_3^-$start text, C, l, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript (donde el número de oxidación incrementa de $+1$plus, 1 a $+5$plus, 5). Al mismo tiempo, el cloro de otras moléculas de $\text{ClO}^-$start text, C, l, O, end text, start superscript, minus, end superscript está siendo reducido a $\text{Cl}^-$start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript (donde el número de oxidación disminuye de $+1$plus, 1 a $-1$minus, 1). El oxígeno tiene un número de oxidación de $-2$minus, 2 tanto en $\text{ClO}^-$start text, C, l, O, end text, start superscript, minus, end superscript como en $\text{ClO}_3^-$start text, C, l, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript, así que no se oxida ni se reduce en la reacción.

$3.~$3, point, spaceReacciones de desplazamiento simple

Una reacción de desplazamiento simple (o reacción de sustitución simple) sucede cuando dos elementos intercambian lugares en un mismo compuesto. Por ejemplo, muchos metales reaccionan con ácidos diluidos para formar sales e hidrógeno en forma gaseosa. La siguiente reacción muestra al zinc reemplazando el hidrógeno en una reacción de desplazamiento entre el metal zinc y el ácido clorhídrico en forma acuosa:

$\text{Zn}(s)+2\text{HCl}(ac) \rightarrow \text{ZnCl}_2(ac)+\text H_2(g)$

¿PORQUE SE DA LA ACIDEZ ESTOMACAL?

La acidez gástrica es consecuencia de una producción excesiva de ácido en el estómago, que origina ardor en la parte superior del abdomen e incluso en la garganta. Es un problema que afecta a muchas personas y que podría estar relacionado con los malos hábitos alimentarios y con las actividades que se desarrollan antes y después de la ingesta. La autora aborda las causas de la acidez, los consejos para prevenirla o tratarla y los medicamentos de que se dispone en la oficina de farmacia para combatirla.

La célula parietal situada en la glándula oxíntica segrega ácido clorhídrico hacia la luz gástrica, con una concentración de hidrogeniones muy superior a la existente en la sangre que nutre a esta célula. Para producir ácido, la célula parietal recibe tres tipos de estímulos:

* Neurógenos. Mediados por la acetilcolina, que ejerce una acción directa sobre las células parietales y estimula la secreción de pepsina.

* Endocrinos. Producidos por la gastrina liberada de las células centrales que estimula la producción de ácido por las células parietales.

* Químicos. Por la estimulación que lleva a cabo la histamina.

En consecuencia, la histamina, la gastrina y la acetilcolina desempeñan un papel primordial en la producción de ácido. También es importante el papel de la bomba de protones. Las prostaglandinas PGE2 y PGI2 actúan ejerciendo un efecto opuesto al de gastrina e histamina sobre la actividad de la bomba de protones. Aumentan la producción de moco, que protege la mucosa gástrica.

La acidez no es un síntoma que se dé frecuentemente en la infancia, aunque sí se puede presentar en jóvenes y en mujeres embarazadas.

Los síntomas del reflujo y esofagitis se producen en mayor proporción en personas mayores de 55 años.

Los síntomas consisten en una sensación de quemazón en la boca del estómago. La sensación ardiente tiende a irradiarse hacia arriba, por detrás del esternón. El dolor se puede producir en el área retroesternal distal, y también puede localizarse alrededor de la garganta, acompañado o no de un sabor ácido en la boca.

LA QUIMICA DE LA ACIDEZ DE ESTOMAGO 

La química tiene algo que decir a este respecto….

Cuando ingerimos alimentos, éstos llegan al estómago y se mezclan con los jugos gástricos, que son una disolución de ácido clorhídrico (al 1% aproximadamente, lo que le confiere un pH en torno a 0,8), sales (como cloruro sódico, NaCl, y cloruro potásico, KCl) y enzimas digestivas en forma inactiva, principalmente pepsinógeno, que es el precursor de la pepsina. Los jugos gástricos son segregados por las numerosas glándulas parietales microscópicas distribuidas por toda la mucosa estomacal, gracias a la acción de una hormona, la gastrina, que se activa cuando llega comida al estómago.

El ácido clorhídrico segregado en el estómago posibilita que el pepsinógeno inactivo se hidrolice, desprendiéndose de algunos aminoácidos para formar la pepsina, forma activa de la enzima. La pepsina es una enzima capaz de hidrolizar proteínas (es decir, de romper enlaces peptídicos). El enlace peptídico es un enlace entre el grupo amino (–NH2) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro aminoácido. La pepsina únicamente rompe los enlaces peptídicos formados entre fenilalanina y fenilalanina y entre fenilalanina y tirosina.

Así, las proteínas que ingresan al estómago se convierten en péptidos (cadenas cortas formadas por unos pocos aminoácidos) o aminoácidos sencillos, en función de la proteína ingerida. La pepsina es una enzima especial, ya que es más activa a un pH de entre 2 y 3, que es el valor de pH que toma el estómago tras la ingestión de alimentos. Por encima de pH 5 se inactiva, mientras que la mayoría de enzimas lo  hacen a pH ácido. La digestión, por tanto, requiere necesariamente una concentración alta de protones, H+, en el estómago.

Sin embargo, a veces, cuando comemos en exceso o ingerimos alimentos muy pesados (cafeína, alcohol, cítricos, encurtidos, vinagre, embutidos, carnes rojas…), los niveles ácidos del estómago se descompensan, sentimos esa molesta acidez y debemos recurrir a un antiácido. Un antiácido no es otra cosa que un compuesto químico que, actuando como base reacciona con el exceso de ácido (protones) del estómago, generando una reacción de neutralización.

La reacción general de neutralización del ácido estomacal con un antiácido se puede expresar como:

HCl (ácido gástrico) + Antiácido (base débil) →

H2O + CO2 + sales conjugadas

La cantidad de CO2 dependerá del antiácido que estemos utilizando; en concreto, se generará dióxido de carbono si usamos bicarbonato o carbonato,  lo cual provocará los molestos eructos. Veamos esas reacciones de neutralización:

NaHCO3 + HCl→ NaCl + CO2 + H2O

CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O

Existen otros antiácidos que no producen CO2, tales como el hidróxido de aluminio y el hidróxido de magnesio:

3 HCl + Al (OH)3 → AlCl3 + 3 H2O

Mg(OH)2 + 2 HCl → MgCl2 + 2 H2O

Sin embargo, aunque estos otros antiácidos no producen CO2, y por lo tanto se evita tener los incómodos eructos anteriormente citados, tienen una contrapartida y es que sus productos de neutralización al usar sales de calcio o de aluminio, pueden provocan estreñimiento, y las de magnesio, por el contrario, pueden tienen efectos laxantes.

Por ello, otro antiácido muy utilizado es la combinación del hidróxido de aluminio y de magnesio, que contrarresta en parte estos efectos laxantes y de estreñimiento, es el conocido almagato, cuya reacción de neutralización es:

Al2Mg6(OH)14(CO3)2 + 18 HCl → 2 AlCl3+ 6 MgCl2+ 2 CO2 + 16 H2O

PROBLEMAS DE OXIDO-REDUCCION 

Las reacciones de óxido-reducción, son reacciones químicas importantes que están presentes en nuestro entorno. La mayoría de ellas nos sirven para generar energía. Todas las reacciones de combustión son de óxido reducción. Este tipo de reacciones se efectúan, Todas las reacciones de combustión son de óxido reducción. Este tipo de reacciones se efectúan, cuando se quema la gasolina al accionar el motor de un automóvil, en la incineración de residuos sólidos, farmaceúticos y hospitalarios; así como, en la descomposición de sustancias orgánicas de los tiraderos a cielo abierto, los cuales generan metano que al estar en contacto con el oxígeno de la atmósfera se produce la combustión.

Cuando arde una mol de metano (CH4) sucede una

reacción de óxido-reducción que líbera más de

800[KJ] de energía.

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)

Si la energía liberada en los dos últimos procesos

fuera aprovechada, sería una fuente generadora de

electricidad.

Uno de los principales problemas que aquejan a la

industria metalúrgica es la corrosión. La mayoría de

los metales reaccionan fácilmente con el oxígeno del

aire recubriéndose de una fina capa de óxido que

lentamente, va reemplazando al metal en todo su

volumen, alterando gravemente sus propiedades,

causando el deterioró de los mismos. En este tipo de

proceso también están presentes las reacciones de

óxido-reducción. El ejemplo más común es la

formación de herrumbre en el hierro. En presencia

de oxígeno y agua, el hierro se óxida y forma el

óxido de hierro (II) hidratado.

2Fe(s) + O2(AC) + 2H 2 O(l) 2FeO.H 2 O(s)

El FeO.H 2O que se forma se sigue oxidando con el oxígeno (O 2) disuelto en el agua, y forma un óxido férrico u óxido de hierro (III) hidratado:

2FeO.H 2 O(s) + O2(AC) + 2H 2 O(l) 2Fe 2 O 3.3H 2 O(s)

Para evitar el proceso de corrosión se utilizan capas protectoras protectoras de otro metal como el estaño, estaño, recubriendo al metal con pintura o realizando la galvanización. Los metales que no puedan pintarse o galvanizarse como los oleoductos y tanques de almacenamientos enterrados, a menudo se protegen de la corrosión mediante ánodos de sacrificio, que son pedazos de reactivos como el zinc y el magnesio, conectados al objeto que se va a proteger mediante un conducto.

Protección Protección de un oleoducto oleoducto con un ánodo de sacrificio. El alambre de zinc tiene un diámetro de 0.5[in] y se conecta a la tubería a intervalos aproximados de 1824[in] a 3660[in]. Como el zinc se óxida más fácilmente que el hierro, se produce la reacción siguiente: Zn(s) Zn2+ + 2e, los electrones reducen al oxígeno: O2(g) + 2H2O(l) + 4e evitando que la tubería de hierro se oxide.

Protección Protección de un oleoducto oleoducto con un ánodo de sacrificio. El alambre de zinc tiene un diámetro de 0.5[in] y se conecta a la tubería a intervalos aproximados de 1824[in] a 3660[in]. Como el zinc se óxida más fácilmente que el hierro, se produce la reacción siguiente: Zn(s) Zn2+ + 2e, los electrones reducen al oxígeno: O2(g) + 2H2O(l) + 4e evitando que la tubería de hierro se oxide.