Metaboloma CORREGIDA

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    11-Nov-2015

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Metaboloma CORREGIDA

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<p>Metaboloma</p> <p>MetabolomaEquipo 6:Marisol Bauelos ArellanoMiguel ngel Rubio SnchezJos Emmanuel Olivarria DazJos Nabor Haro Gonzales</p> <p>Definicin Es el conjunto dinmico de molculas y elementos qumicos presentes en un organismo vivo, sean sintetizados de nuevo por el propio organismo o incorporados desde el exterior.El metaboloma refleja el estado metablico de un sistema vivo y se ve influido tanto por factores internos como el estado hormonal del individuo o la hora de da como por factores externos. El metaboloma es algo totalmente cambiante.</p> <p>La informacin est codificada en el ADN se transcribe a continuacin, en una molcula de ARNm.Durante el proceso de traduccin, la molcula de ARNm se traduce en una protena que cataliza una o ms reacciones dentro y fuera de la clula y por lo tanto es responsable de la transformacin de molculas qumicas pequeas, metabolitos.</p> <p>Estos metabolitos regulan la actividad de las protenas implicadas en los procesos de transcripcin y traduccin. El nivel de metabolitos es una informacin de la funcin celular de cualquier cambio ambiental y/o gentico e incluso es capaz de caracterizar las mutaciones silenciosas. Por lo tanto, la identificacin del nivel de metabolitos es importante en la determinacin de la funcin del gen.</p> <p>La mejora de las tcnicas de medicin de los distintos metabolitos permitir utilizar el metaboloma como herramienta diagnstica y de ayuda a la medicina personalizada.</p> <p>MetabolomicaLa metabolmica es el estudio y comparacin de los metabolomas, es decir, la coleccin de todos los metabolitos (molculas de bajo peso molecular) presentes en una clula, tejido u organismo en un momento dado.El anlisis del metaboloma humano permite describir el estado del organismo haciendo posible el estudio de respuestas celulares, mecanismos de defensa y mecanismos de homeostasis.</p> <p>Dentro del proyecto metaboloma humano se han catalogado 2.500 metabolitos, 1200 drogas y 3500 componentes de alimentos como principales componentes del metaboloma humano.</p> <p>En 2007, los cientficos lograron completar el primer borrador del metaboloma humano. Metabolitos2500Drogas1200Componentes alimenticios3500Diferencias entre metabolmica y metabonmicaLa metabolmicaCataloga y cuantifica a las molculas pequeas que se encuentran en los sistemas biolgicosLa metabonmicaEstudia cmo cambian los perfiles metablicos como respuesta a estreses, tales como enfermedades, txicos o cambios en la dieta.Aplicaciones Realizar estudios toxicolgicos, ya que se podra estudiar el metaboloma de la orina y otros fluidos corporales paradetectar los cambios fisiolgicos causados por la exposicin a un posible txico. Estudiar la funcin de los genes, a travs de la mutacin, delecin o insercin de los mismos.Correlacionar los perfiles de metabolitos de fluidos y rganos con patologas, constitucin gentica y dietas.MetabolitosLos Metabilitos son los productos intermedios de las reacciones metablicas catalizadas por las diversas enzimas que ocurren naturalmente dentro de las clulas. Este trmino se utiliza generalmente para describir las pequeas molculas, aunque una aplicacin ms amplia se practique a menudo.</p> <p>Metabolitos Unmetabolitoes cualquiermolculautilizada, o producida durante elmetabolismo. As, dada laruta metablica:</p> <p>A B C D E</p> <p>A, B, C, D, E son los metabolitos; el primer metabolito de la ruta (A) suele denominarsesustrato, el ltimo (E)productoy el resto (B, C, D) metabolitos intermediarios.</p> <p>CaracteristicasLos metabolitos son molculas de tamao pequeo que proceden de las reacciones bioqumicas que se producen en los seres vivos y que llamamos metabolismo. </p> <p>Aunque los metabolitos forman parte del crecimiento y desarrollo normales de los organismos vivos, muchas veces son indicadores de enfermedades y disfunciones. </p> <p>Clasificacion Dos tipos primarios y secundarios El primero se refiere aquellos como los cidoscarboxilicos, alfa-aminocidos, carbohidratos, grasas, protenas y cidos nucleicos implicados en los procesos vitales.Los metabilitos Primarios son sintetizados por la clula porque son imprescindibles para su incremento. Los representantes Importantes son aminocidos, alcoholes, vitaminas (B2 y B12), polioles, cidos orgnicos, as como nucletidosMetabolitos secundariosLos metabolitos secundarios son, en principio, no esenciales para la vida pero contribuyen definitivamente a la adaptacin de las especies y su supervivencia.</p> <p>No obstante, no hay una lnea divisoria clara entre metabolitos bioqumicos primarios y metabolitos secundarios.Los metabilitos secundarios son las pastas producidas por un organismo que no se requieren para los procesos metablicos primarios, aunque puedan tener funciones ecolgicas y otras importantes. Incluyen las drogas, las fragancias, sabor, el tinte, los pigmentos, los pesticidas y los aditivos alimenticios con aplicaciones en agricultura, industria y productos farmacuticos.</p> <p>Mtodos de anlisis En aquellos casos en los que se conozca el nmero y tipo de metabolitos de inters, se puede realizar una aproximacin dirigida. Por el contrario, en los casos en los que no se tenga informacin previa de los metabolitos que puedan estar implicados en un proceso biolgico/bioqumico en concreto, se llevan acabo aproximaciones No-dirigidas.Aproximacin dirigidaEl hecho de conocer de antemano los metabolitos de inters es de gran ayuda a la hora de escoger el mejor mtodo para su deteccin, ya que desde un inicio permite optimizar tanto el mtodo de extraccin como la tcnica analtica a utilizar para su medida. Dependiendo del tipo y concentracin de los metabolitos de inters, una simple medida directa por RMN puede ser suficiente para detectar y cuantificar de manera prcticamente absoluta los metabolitos mayoritarios presentes en la muestraLa espectroscopa de resonancia magntica nuclear (RMN) es una tcnica empleada principalmente en la elucidacin de estructuras moleculares, aunque tambin se puede emplear con fines cuantitativos y en estudios cinticos y termodinmicos.Algunos ncleos atmicos sometidos a un campo magntico externo absorben radiacin electromagntica en la regin de las frecuencias de radio o radiofrecuencias. Como la frecuencia exacta de esta absorcin depende del entorno de estos ncleos, se puede emplear para determinar la estructura de la molcula en donde se encuentran stos.20Ejemplos de anlisis metabolmico por espectroscopa RMN de componentes puros y fluidos biolgicos.</p> <p>Aproximacin No-DirigidaEn esta aproximacin se pretende determinar simultneamente tantos metabolitos como sea posible para obtener una visin global del problema de inters . En este caso no se parte de ninguna informacin previa sobre qu metabolitos pueden estar alterados, lo cual implica que para obtener la informacin necesaria se procede de manera completamente diferente a los estudios dirigidos de metabolmica.</p> <p>Cromatografa de Lquido - Espectrometra de masas (LC MS)23El primer paso que se realiza en la extraccin de una muestra es una homogenizacin de la misma y una precipitacin de protenas y, en algunos casos, la medida ya se realiza directamente sobre el sobrenadante obtenido. En otras situaciones, el sobrenadante se somete a posteriores tratamientos dependiendo del estudio en concreto. En el caso de LC-MS, el equipo ms utilizado es un Quadrupolo-Tiempo de Vuelo (Q-TOF) ya que permite la medida de la masa exacta y la posterior identificacin de los metabolitos en el mismo instrumento.</p> <p>Para el caso de RMN, una vez realizada la comparacin entre los grupos se obtienen los puntos espectrales que varan entre los distintos grupos mientras que en el caso de LC-MS, lo que se obtiene despus de la comparacin son las masas as como sus tiempos de retencin. 24Identificacin de metabolitos En RMN una vez obtenidos los puntos espectrales que difieren entre las distintas condiciones, se procede a asignar a qu metabolitos pertenecen dichas seales para su posterior identificacin. En el caso de LC-MS la identificacin no es tan directa como en RMN. Para LC-MS, una vez se conocen cules son las masas y los tiempos de retencin que varan entre los grupos, se vuelve a analizar la muestra para producir la rotura de dicho compuesto y obtener su patrn de fragmentacin. A continuacin (y en el mejor de los casos), se compara dicho patrn de fragmentacin con patrones disponibles en algunas bases de datos. En el caso que no aparezca el patrn de fragmentacin, se tiene que recurrir a mtodos de elucidacin estructural para identificar el metabolito [1]. En cualquier caso, para la confirmacin inequvoca del metabolito candidato, se analiza un estndar puro del compuesto y, en el caso de RMN, tienen que aparecer las mismas seales que en el espectro de la muestra. En el caso de LC-MS, lo que tiene que coincidir es el tiempo de retencin del compuesto desconocido con el estndar as como los fragmentos obtenidos y la relacin de intensidades entre los mismos</p> <p>Espectroscopia de luz infrarroja Esta espectroscopia se fundamenta en la absorcin de laradiacin IRpor las molculas en vibracin. Una molcula absorber la energa de un haz de luz infrarroja cuando dicha energa incidente sea igual a la necesaria para que se de una transicin vibracional de la molcula. Es decir, la molcula comienza a vibrar de una determinada manera gracias a la energa que se le suministra mediante luz infrarroja.</p> <p>Identificacin de metabolitos Espectroscopa IR: grupos funcionales</p> <p>Espectroscopa RMN: tomos individuales y su entorno</p> <p>La espectrometra de masa es una tcnica diferente ya que por lo general no involucra interaccin de la materia con energa electromagntica.E = h = c/ </p> <p>Todas las sustancias coloreadas tienen un sistema de enlaces conjugados.La regin que se utiliza del espectro infrarojo es entre 2500 y 16000 nm</p> <p>En esta zona se consiguen excitar transiciones vibracionales de la molcula: estiramientos y flexiones de los enlaces</p> <p>Los enlaces covalentes se asemejan a resortesTodos los enlaces de una molcula van a sufrir transiciones vibracionales, cada una con una frecuencia determinada y caracterstica, y cada una de estas transiciones va a provocar una banda de absorcin.El espectro IR va a registrar todas estas bandas</p> <p>La complejidad de un espectro IR permite su uso para identificar sustancias ya que se transforma en una especie de huella digital del compuesto</p> <p> Por otra parte la identificacin de ciertas bandas caractersticas brinda informacin sobre la presencia de grupos funcionalesRMN (resonancia magn (resonancia magntica nuclear) tica nuclear)</p> <p> Esta tcnica espectroscpica se utiliza para estudiar compuestos con un nmero impar de protones (1H, 13C, 31P, 19F) Estos ncleos poseen una carga neta positiva y se pueden comportar como imanes, por lo que cuando se les aplica un campo magntico pueden orientarse en su misma direccin o en contra.ORIGEN DEL FENOMENO DE LA RMN </p> <p>Un protn, como un electrn, posee la propiedad del espin</p> <p>Tambin como un electrn, un protn tiene dos estados de espin (nuclear): +1/2 y -1/2</p> <p>No hay diferencia de energa entre estos dos estados de espin nuclear</p> <p>Es necesaria tener una idea de la estructura del compuesto Es una tecnologa muy cara. Un ncleo con espin, da lugar a un pequeo campo magntico, que se representa por un vector denominado Momento Magntico</p> <p>En presencia de un Campo Magntico externo Ho, los dos estados de espin nuclear dejan de tener la misma energa</p> <p>El estado en el que el Momento Magntico Nuclear se almea con el campo externo es menor en energa que el estado en el que se opone al campo aplicado</p>