ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

1. ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ADN - ARN 1

2. UN POCO DE HISTORIA … • 1869-1943 se descubre un nuevo compuesto fosfórico orgánico: la nucleina, se demostró que este compuesto constaba de ác. Desoxirribonucleico y de proteína. Se distingue el ADN del ARN. • 1944-1960: primer evidencia importante del papel del ADN como portador de información. • - ADN purificado de una cepa de Neumococo transportaba un mensaje genético que podía ser asimilado y expresado por células de otra cepa. • - Infección de E. coli por bacteriófago T2, el ADN del virus dirige a la célula bacteriana, haciéndola producir muchas copias idénticas al virus. • 1956:descubrimiento de la estructura complementaria y dúplex del ADN. • 1960: la genética se ha convertido en una rama de la Bioquímica.

3. Características de los ácidos nucleicos • Son compuestos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. • Se encuentran en todos los seres vivos. • De carácter acídico (ácido) • Es una macromolécula • Formada por polimerización, en cadenas lineales, de unidades estrcturales llamadas nucleotidos. • Funciones: • Contiene la información genética . • Intervienen en la síntesis de proteínas 3

4. NUCLEÓTIDOS Son las unidades estructurales de los ácidos nucleicos Ácido fosfórico Base nitrogenada Aldopentosa 4

5. Bases nitrogenadas

6. Aldopentosas β – D - ribosa β – D -2- desoxirribosa ÁCIDO RIBONUCLEICO ÁCIDO DESOXIRIBONUCLEICO 6

8. NUCLEOSIDOS MÁS COMUNES • ADENINA + RIBOSA = ADENOSINA • ADENINA + DESOXIRRIBOSA = DEOXIADENOSINA o dAdenosina • GUANINA + RIBOSA = GUANOSINA • GUANINA + DESOXIRRIBOSA = DEOXIGUANOSINA o dGuanosina • TIMINA + DESOXIRRIBOSA = DEOXITIMIDINA o dTimidina • CITOSINA + RIBOSA = CITIDINA • CITOSINA + DESOXIRRIBOSA = DEOXICITIDINA o dCitidina • URACILO + RIBOSA = URIDINA 8

9. C5 NITRÓGENO 9 DE UNA BASE PÚRICA UNIÓN GLICOSÍDICO β C1 NITRÓGENO 1 DE UNA BASE PIRIMÍDICA 9

10. NUCLEótidos MÁS COMUNES ADENINA + RIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= AMP ADENINA + DESOXIRRIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= dAMP GUANINA + RIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= GMP GUANINA + DESOXIRRIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= dGMP TIMINA + DESOXIRRIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= dTMP CITOSINA + RIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= CMP CITOSINA + DESOXIRRIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= dCMP URACILO + RIBOSA + ACIDO FOSFÒRICO= UMP 10

11. NUCLEótidos (ejemplos) 11

12. Nucleótidos Libres 12

13. Adenosina trifosfato o ATP 13

14. Adenosina monofosfato o AMP cíclico NAD+ 14

15. ÁCIDOS NUCLEICOS • ADN. Características • Núcleos celulares, una pequeña cantidad en mitocondrias y cloroplastos. • Células somáticas (22 cromosomas somáticos) tienen igual información genética (ADN). • Gametas (óvulos y espermatozoides) tiene la mitad de información (del par sexual sólo 1 cromosoma). • No se modifican con la edad ni factores ambientales o nutricionales. • Es una molécula lineal…sin ramificaciones 15

16. Estructura del ADN Modelo de Watson y Crick • 2 cadenas polinucleotídica. • Doble hélice. • Cada nucleótido se une a través del C5 ’ (Fósforo) y C 3 ’de la pentosa del siguiente nucleótido. • Las bases están ubicadas hacia el centro de la molécula. • Diámetro de la hélice es de 20 A – derecha o dextrógira. • Cadenas antiparalelas 16

17. La estructura del ADN se mantiene por: El apilamiento de las bases (interacciones hidrofobicas); la formación de puentes de hidrogeno; y la repulsión entre grupos fosfato. • Las dos cadenas no son idénticas son complementarias. • Las dos cadenas son antiparalelas • Uniones fosfodiester 17

19. Las columnas vertebrales azúcar-fosfato de las dos cadenas forman hélices que giran hacia la derecha. Las cadenas son complementarias y antiparalelas. Las dobles hélices antiparalelas pueden formarse también entre una cadena de ADN y una cadena de ARN (cadenas híbridas) o en un ADN monocatenario, o en un ARN.

21. Desnaturalización del ADN uniones puente de hidrógeno de las bases + interacción hidrofóbica le dan una estructura rígida y compacta al adn. Algunas agentes…… • Calentamiento • Los ácidos fuertes • Las bases fuertes • Reactivos como la urea, formamida, etc. Debilitan dichas fuerzas y hacen que las 2 cadenas se desenrollen y separen A este fenómeno llamamos DESNATURALIZACIÓN DEL ADN 21

22. Renaturalización del ADN • El proceso de desnaturalización del ADN es reversible • Al diminuir lentamente la temperatura en la solución se va produciendo la REASOCIACIÓN de las cadenas y se restablece la estructura original de la doble hélice. • La renaturalización por enfriamiento lento se llama TEMPLADO del ADN. 22

23. Cromatina • En el NÚCLEO de las células EUCARIOTAS el ADN se encuentra asociado a ciertas proteínas “las histonas”, formando la CROMATINA Durante el CICLO CELULAR …2 etapas • Interfase ADN CROMATINA • Mitosis el ADN CROMOSOMAS • Las HISTONAS tienen carácter básico, los aminoácidos más comunes en estas son lisina y arginina. • Hay 5 tipos denominadas H1, H2a, H2b, H3 Y H4. 23

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25. ADN CIRCULAR Característico de los organismos procariotas (sin núcleo) como en el caso de las bacterias, tienen un cromosoma único constituido por una doble hélice de ADN que no tiene extremos libres, por lo tanto se cierra sobre sí mismo formando un círculo. Además de un cromosoma en el cual almacena casi la totalidad de la información genética, muchas bacterias tienen una molécula de ADN circular, más pequeño y con información accesoria. plásmido 25

26. ADN CIRCULAR en mitocondrias y cloroplastos 26

27. ARN El Ácido ribonucleico es un polinucleótido Diferencias estructurales con el ADN: • El azúcar presente es el D-ribosa. • No existe la base nitrogenada Timina, en su lugar está el URACILO. (C-G; A-U) • Está formada por una sola cadena polinucleótida. Las relaciones molares entre purinas y pirimidinas no se dá como en el ADN. 27

28. Tipos de ARN ARNm (ARN mensajero) • Representa el 5 % del ARN celular. • Se encuentra en el núcleo y en citoplasma. • Peso molecular y la composición de las bases es muy variado. • Se sintetiza en el núcleo. • Función: transmite la información genética desde el ADN hasta los ribosomas del citoplasma que se encargan de la síntesis de proteínas. 28

29. ARNm (ARN mensajero) 6. Es el más lábil de los ARN. • Tiene una vida media en mamíferos de 8 a 12 horas. Y en la bacterias es más corta. • Producen una HIBRIDACIÓN entre el ADN y ARN, complementario. (G- C, A- U y T- A) • En el núcleo de las células existe otro tipo ARN, el ARN NUCLEAR HETEROGÉNEO , que son precursoras del ARNm. (20 % se convierte en ARNm) 29

30. ARNt (ARN transferencia) • Llamado también soluble. • De menor tamaño., constituido por 75 nucleótidos • Función: transporta los aminoácidos libres del citoplasma hasta el lugar de ensamble de la proteína durante su síntesis. • Estructuralmente se asemeja a un hoja trilobulada, en especial tiene una zona de 3 bases , el anticodón, que le da a este su especificidad de aminoácido. 30

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32. ARNr (ARN ribosomal) • Es el más abundante, 80 % del contenido en la célula. • Es el núcleo prostético de los RIBOSOMAS, gránulos que se encuentran libres en el citoplasma o en el Retículo Endoplasmático Rugoso. • Intervienen activamente en la Síntesis de Proteínas. Existen otros tipos de ARN, como las ribonucleoproteínas nucleares y las citosólicas pequeñas ambas. Tienen gran cantidad de Uracilo e intervienen en el procesamiento de ARNm. 32

33. ARN y LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS 33

34. LOS VIRUS SON….. PARTÍCULAS FORMADAS POR ÁCIDOS NUCLEICOS RODEADOS DE PROTEÍNAS, QUE TIENEN LA CAPACIDAD DE REPRODUCIRSE A EXPENSAS DE LAS CÉLULAS QUE INVADEN. 34

35. Biosíntesis de ADN Todas las células somáticas tienen la misma información genética, la misma cantidad de cromosomas, al dividirse mantienen la misma carga genética, que es trasmitida a las células hijas.

36. Replicación o duplicación del ADN • Es semiconservadora. • Cada hebra es complementaria • Tiene lugar en la interfase, antes de la mitosis.

38. Pasos de la replicación • Separación de las 2 cadenas, en forma simultánea en todos los cromosomas y en muchos puntos, a estos se los llama “bubones” o “burbujas”. Al sitio donde se separan las dos cadenas se llama “horquilla de replicación”, avanzan hacia cada extremo de la molécula. • En el lugar se unen múltiples subunidades de una proteína iniciadora. • Luego un complejo de varias enzimas entre ellas la enzima desenrollante o helicasa, requiere energía (ATP). • Se unen proteínas fijadoras de ADN monocatenario. • Intervienen las topoisomerasas también llamadas girasas, produciendo cortes o rupturas para disminuir la tensión producida en el desenrollamiento.

39. Otra proteína se agrega la Primasa, esta se desplaza a lo largo de la molécula de ADN original y determina el avance de la horquilla y deja detrás de sí las cadenas separadas, listas para servir de molde. • La ADN polimerasa α: sintetiza una nueva cadena de ADN insertada a continuación del ARN iniciador. Utiliza los deoxiribonucleotidos para formar cadenas que crecen desde el extremo 5’ hacia el 3’ terminal. • La ADN polimerasa I: elimina los trozos de ARN iniciador. Sintetiza segmentos de ADN en los sitios vacantes por la hidrólisis del ARN cebo. • La ADN ligasa: une mediante enlaces fosfodiester 5’ 3’, los segmentos del ADN neoformado, completando así la hebra (gasto de ATP).

40. ESQUEMA DE REPLICACIÓN

41. Los nucleotidos se incorporan a partir del ARN cebo en el orden necesario para formar la cadena complementaria de la hebra de ADN original. • En la reacción de incorporación de cada nucleótido se libera pirofosfato. “El proceso es irreversible por que es hidrolizado de inmediato por una pirofosfatasa, en una reacción altamente exergónica.” • Las dos cadena son antiparalelas, y se replican simultáneamente. La ADN polimerasa avanza sólo desde el extremo 5’ al 3’ de la cadena de formación.

46. La replicación del ADN en células eucariotas es más compleja: • Orígenes múltiples de replicación (replicones). • Tiempo de replicación debe ser ajustado a las divisiones celulares. • Participan más proteínas y enzimas que en células procariotas