Biologia Molecular i Cel·lular: Immunologia, Genètica i Metabolisme

Immunologia i Al·lèrgies

Sensibilització Al·lèrgica

Quan una persona s’exposa per primera vegada a un al·lergogen:

• El sistema immunitari el reconeix com una amenaça (tot i que no ho és).
• Les cèl·lules presentadores d’antigen (com les cèl·lules dendrítiques) capten l’al·lergogen i el presenten als limfòcits T.
• Això activa els limfòcits B, que es transformen en plasmòcits i comencen a produir anticossos IgE específics contra aquest al·lergogen.
• Les IgE s’uneixen als mastòcits i basòfils, que queden "sensibilitzats".

Reacció Al·lèrgica: Exposicions Posteriors

Quan l’individu s’exposa novament al mateix al·lergogen:

• L’al·lergogen s’uneix a les IgE de la superfície dels mastòcits.
• Això provoca una desgranulació dels mastòcits, alliberant histamina i altres mediadors inflamatoris.
• Això causa els símptomes típics de l’al·lèrgia, com:
  • Esternuts
  • Congestió nasal

Tipus d'Anticossos (Immunoglobulines)

IgG: L'Anticòs Més Abundant

• Característica 1: És l'anticòs més abundant a la sang i els líquids extracel·lulars.
• Característica 2: Pot travessar la placenta, oferint immunitat passiva al fetus.

IgA: Protecció de Mucoses

• Característica 1: Es troba principalment a les secrecions: saliva, llet materna, llàgrimes, mucoses.
• Característica 2: Protegeix les superfícies mucoses contra infeccions.

IgM: Primera Resposta Immune

• Característica 1: És el primer anticòs produït en una resposta immune primària.
• Característica 2: Forma pentàmers (cinc unitats), la qual cosa li dona una gran capacitat d'aglutinació.

Metabolisme Cel·lular

Cadena de Transport d'Electrons

Com els quatre complexos enzimàtics estan col·locats en un ordre decreixent de potencial redox, és a dir, d'un potencial negatiu de -0,32 mV a un potencial positiu de 0,8 mV, quan el NADH penetra en el complex I i s'oxida, s'alliberen electrons els quals són transportats de complex en complex mitjançant reaccions redox. El FADH₂ penetra a nivell del complex II i també cedeix electrons i protons. Els electrons es transporten d'igual manera fins a l'oxigen, que és l'acceptor final d'electrons de la cadena respiratòria, i en acceptar-los i agafar dos protons de la matriu, forma una molècula d'aigua.

L'energia que s'allibera en el transport d'electrons s'aprofita per transportar contra gradient els protons de la matriu a l'espai intermembranós. Després, aquests protons retornaran a la matriu a través de l'ATP sintasa, i aquest transport porta associada la síntesi d'ATP.

Enginyeria Genètica i Biotecnologia

Plantes Transgèniques: Mètodes d'Obtenció

Hi ha diferents maneres de modificar la cèl·lula; una de molt habitual és utilitzant un bacteri anomenat Agrobacterium tumefaciens. Aquest és un bacteri habitual que viu al sòl i pot infectar moltes plantes, produint-hi la formació d'un tumor. Això és degut al fet que té un plasmidi anomenat Ti que s'integra en un cromosoma de la cèl·lula vegetal.

Si l'espècie vegetal no es deixa infectar per Agrobacterium, es pot eliminar la seva paret (queda un protoplast) i després regenerar-la.

1. S'aïlla el gen que interessa introduir i es clona.
2. S'elimina la paret vegetal amb enzims, si cal.
3. Obtenció d'un plasmidi Ti recombinant: cal introduir en el plasmidi Ti el gen que ens interessi, tallant tots dos ADNs amb el mateix enzim de restricció i eliminant els gens onc responsables de produir el tumor perquè el bacteri faci de vector.
4. Deixem que el plasmidi Ti recombinant entri en Agrobacterium per transformació.
5. Deixem que Agrobacterium infecti cèl·lules vegetals. El plasmidi Ti s'integra als cromosomes de la cèl·lula vegetal en aquest cas.
6. Selecció de les cèl·lules vegetals que han incorporat el plasmidi amb l'exogen. Podem usar un compost fluorescent com a marcador, per exemple.
7. Obtenció d'una planta transgènica mitjançant la tècnica de la MICROPROPAGACIÓ: consisteix a afegir hormones del creixement (auxines) a les cèl·lules transgèniques en un medi de cultiu. Formaran un call (amb cèl·lules mare) a partir del qual, en un medi de cultiu, es formarà una plàntula. Aquesta es pot posar al sòl fins a obtenir la planta transgènica.

Animals Transgènics: Producció de Proteïnes

Mètode: Utilitzant un virus com a vector

1. S'aïlla amb enzims de restricció el gen de la insulina humana, se'n fan còpies i s'introdueixen en adenovirus o retrovirus (s'hauran eliminat els gens responsables de causar malalties per part d'aquests i, juntament amb el gen de la insulina humana, s'haurà afegit un promotor adequat).
2. S'estimula hormonalment l'ovulació d'una rata i s'extreuen òvuls madurs.
3. Es fecunden in vitro amb espermatozoides d'una rata mascle i es deixa que els virus els infectin i introdueixin el gen de la insulina humana.
4. Es seleccionen amb un marcador els embrions que hagin incorporat el gen de la insulina humana.
5. S'implanten els embrions anteriors en rates que faran de mares adoptives.
6. Aquestes pariran rates transgèniques. Caldrà comprovar quines de les rates nascudes secreten insulina a la seva llet, ja que en eucariotes podria no expressar-se si el gen s'ha inserit en un lloc del cromosoma no adequat, per exemple.

Virologia: Cicles Virals

Ciclo Lítico: Destrucción Celular

Es el ciclo en el que el virus destruye la célula hospedadora.

Pasos:

• Adsorción: El virus se fija a la superficie de la bacteria.
• Penetración: Inyecta su ADN o ARN en la célula.
• Replicación: El ADN viral toma el control de la maquinaria celular y produce copias de sí mismo.
• Ensamblaje: Se arman nuevas partículas virales.
• Lisis: La célula se rompe (lisis) y libera los nuevos virus, que infectan otras células.

Ciclo Lisogénico: Integración y Latencia

Es un ciclo más pasivo, en el que el virus integra su material genético en el de la célula y permanece latente.

Pasos:

• Adsorción y penetración: Igual que en el ciclo lítico.
• Integración: El ADN viral se integra en el ADN bacteriano (se convierte en profago).
• Replicación celular: Cada vez que la bacteria se divide, también copia el ADN viral.
• Activación (opcional): En ciertas condiciones, el virus puede activarse y pasar al ciclo lítico.

Genètica Bacteriana: Transferència de Gens

Conjugació Bacteriana

• Definició: Transferència directa de material genètic entre dos bacteris mitjançant contacte físic.
• Com funciona: Un bacteri donador (normalment amb un plasmidi F o factor de fertilitat) forma un pili sexual que s'uneix a un bacteri receptor. El plasmidi es replica i es transfereix al receptor.
• Resultat: El bacteri receptor rep gens nous, com ara resistències als antibiòtics.

Transformació Bacteriana

• Definició: Incorporació d'ADN lliure (no encapsulat en un virus ni en un altre organisme) de l'entorn a una cèl·lula bacteriana competent.
• Com funciona: Quan un bacteri mor, pot alliberar el seu ADN. Un altre bacteri pot captar fragments d’aquest ADN i integrar-los en el seu propi genoma.
• Resultat: Variabilitat genètica i possible adquisició de nous trets.

Transducció Bacteriana

• Definició: Transferència de material genètic entre bacteris mitjançant un bacteriòfag (virus que infecta bacteris).
• Com funciona: Un virus infecta un bacteri, integra el seu ADN al bacteri i, quan produeix nous virus, pot incloure ADN bacterià per error. Aquest ADN pot ser introduït en un altre bacteri quan el virus el torna a infectar.

Tècniques de Biologia Molecular

PCR: Reacción en Cadena de la Polimerasa

Explicación: Consiste en amplificar un fragmento específico de ADN a partir de una pequeña muestra. La PCR permite obtener millones de copias del fragmento en pocas horas, lo que facilita detectar si hay material genético del virus del dengue.