22. Acidos Nucleicos

UNIDAD N° 3:

Tema 1:

ÁCIDOS NUCLEICOS 

Profesor Auxilar Aux ilar T.C. Area Biología Departamento Departam ento Académico Académic o de Ciencias - UPAO UPAO

ACIDOS NUCLEICOS Los ác. nucleicos son las moléculas que contienen la información que prescribe la secuencia de aminoácidos en las proteínas • Todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos en forma de ácido dexosirribonucleico (DNA) y ácido ribonucleico (RNA). •  Algunos virus sólo contienen DNA, mientras que otros sólo poseen RNA. • EL DNA y el RNA tienen grandes semejanzas químicas. Por sus estructuras primarias ambos son polímeros lineales compuestos por  monómeros denominados nucleótidos •

• La hidrólisis química completa de

Fósforo

un ác. nucleico da lugar a una mezcla equimolar de: una base nitrogenada, una pentosa y ortofosfato

Base nitrogenada Pentosa

Enlaces Fosfodiéster  Cuando los nucleótidos se polimerizan, el grupo -OH fijado al carbono 3’ del azúcar de un nucleótido forma un enlace éster  con el fosfato de otro nucleótido, eliminando una molécula de agua • Una cadena aislada de ácido nucleico es un polímero de fosfatos y pentosas, con bases púricas y pirimídicas como grupos laterales. • Las uniones entre nucleótidos se denomina enlaces fosfodiéster  • La secuencia lineal de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster  constituye la estructura primaria. primaria . •

NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS ADP y ATP Son moléculas transportadoras de energía. La energía que se necesita para las reacciones endergónicas se obtiene de la hidrólisis hidról isis del ATP. ATP. Desfosforilación

ADP

ATP

Fosforilación  Además del ATP y el ADP ADP también también existen los nucleótidos de guanina GTP y GDP con función similar.

Cuando las reacciones son exergónicas, la energía se emplea en la formación de ATP.

AMP cíclico (AMPc) Es un nucleótido de adenina cuyo ácido fosfórico está esterificado con los carbonos 3’ y 5’ de la ribosa.

FORMACIÓN DEL AMPc Hormona (1er  mensajero) Sitio de unión

 Adenilato ciclasa (inactiva)

Proteína receptora

 Activa Proteína G

Enzima inactiva

 ATP  ATP

Proteína Hormona + receptora

 ATP  ATP

Síntesis

 AMPc (2ºmensajero) Enzima activa

 Activación

 Activación

Proteína G

Proteína G

 Adenilato ciclasa

NUCLEÓTIDOS DE FLAVINA

+ FLAVINA + (base nitrogenada)

RIBITOL (pentosa)

RIBOFLAVINA (nucleósido)

FMN

FOSFATO

+

AMP

( flavín-mononucleótido) flavín-mononucleótido)

FAD ( flavín-adenín-dinucleótido) flavín-adenín-dinucleótido)

NUCLEÓTIDOS NUCLEÓTIDOS DE PIRIDINA NUCLEÓTIDO DE NICOTINAMIDA

+

NUCLEÓTIDO DE ADENINA

NAD ( nicotín-adenín -dinucleótido)

NADP +

FOSFATO

COENZIMA A

-mercaptoetilamina

 Ácido pantoténico

ADP

( nicotín-adenín -dinucleótido fosfato)

ACIDO DESOXIRRIBONU DESOXIRRIBONULEICO LEICO Modelo de doble hélice (James Watson y Francis Crick  –1953) Dos fuentes de información: 1. Estu Estudi dio o de de com compo posi sici ción ón de base basess de de Erwin Chargaff  El DNA es una doble cadena que consiste de ~50% purinas (A,G) y ~50% pirimidinas (C, T) La cantidad de A=T y la cantidad de G=C (regla de Chargaff) Chargaff) % GC varía de organismo a organismo. •

•

•

Ejemplos:

%A

%T

%G

%C

%GC

Homo sapiens

31.0 25.6 27.3 12.0

31.5 25.3 27.6 11.0

19.1 24.5 22.5 28.0

18.4 24.6 22.5 26.0

37.5 49.1 45.0

Zea mays Drosophila Mycobacterium sp.

2.

Estudio de difracción de rayos X de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins

Conclusión: El DNA es una estructura helicoidal, en donde las bases apiladas están separadas por un espacio regular  de 0.34 nm, y la hélice completa un giro cada 3.4 nm.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN

WATSON Y CRICK ,1953

CHARGAFF: Contenido púricas= pirimidínicas 2 nm • Es una doble hélice hélice de 2 nm de

diámetro.

 Armazón fosfoglucídico

• Las bases nitrogenadas se encuentran

en el interior. 0,34 nm

• Las parejas de bases se encuentran

3,4 nm

unidas a un armazón formado por las pentosas y los grupos fosfato. • El enrollamiento es dextrógiro y

Par de bases nitrogenadas

plectonémico. • Cada pareja de nucleótidos está situada

a 0,34 nm de la siguiente y cada vuelta de doble hélice contiene 10 pares de nucleótidos. • Las dos cadenas son antiparalelas y

complementarias.

La organización del DNA en genomas La totalidad de la información génica contenida en la cromatina se denomina genoma. El tamaño del genoma generalmente se incrementa con la complejidad del organismo.

El tamaño del genoma de eucariotas superiores, varia.  Algunos organismos, tales como Trilium, tiene un genoma de 20 veces del genoma de la arveja y 30 veces del genoma humano. Tamaño del genoma: bp = pares de bases (E. coli , 4,639,221 pb, hombre: 6 x 109 pares de bases); kb = kilobases; Mb = megabases; Gb = gigabases

NIVELES DE COMPLEJIDAD DEL ADN  ADN monocatenario monocatenario lineal (virus: parvovirus)

Dímero concatenado (mitocondrias)

 ADN bicatenario lineal  (virus: herpes)  ADN monocatenario monocatenario circular (virus: øX174)

Cromatina (eucariotas)

Cromosomas

 ADN bicatenario circular (bacterias)

 ADN asociado a histonas

PROPIEDADES DEL DNA El contenido de DNA en las células coincide con la demanda de la ploídia. El espermatozoide y el óvulo poseen 50% (haploidía) de la cantidad de DNA que contienen las células somáticas. • El DNA es extraordinariamente estable, sus uniones covalentes resisten la temperatura de ebullición y la exposición a los álcalis fuertes. • El DNA tiene una gran capacidad de almacenamiento de información debido a que ésta se guarda en el orden de las bases a través de la cadena, de tal forma que la dirección para construir una característica específica de la célula reside en la secuencia de nucleótidos del DNA. • La doble cadena de DNA puede autorreplicarse, se puede desenrollar y separar para que una nueva hebra se copie de la cadena original incorporando las bases apareadas apropiadamente. Por lo tanto, las dos cadenas hijas serán idénticas y tendrán la misma secuencia de bases que la hebra original. •

ACIDO RIBONUCLEIC RIBONUCLEICO O • • • •

Es una simple cadena Tiene ribosa Tiene Uracilo en lugar de Timina No se cumple la regla de Chargaff.

Estructura secundaria:

Estructura terciaria:

ARN MENSAJERO Su función es copiar la información genética del ADN y llevarla hasta los ribosomas.

En eucariotas porta información para que se sintetice una ISTRÓNICO  NICO . proteína: MO NOC ISTRÓ En procariotas contiene información separada para la síntesis de varias proteínas distintas: POL ICISTRÓ ICISTRÓNICO  NICO .  ARN mensajero  ADN Tiene una vida muy corta (algunos minutos) ya que es destruido rápidamente por las ribonucleasas. ribonucleasas.

ARN DE TRANSFERENCIA Transportan los aminoácidos hasta los ribosomas.

3’ 5’

Todos los tipos de ARNt comparten algunas características:

Zona de unión al ribosoma.

En el extremo 5’ un triplete que tiene

guanina y un ácido fosfórico libre. En el extremo 3’ tres bases (C -C-A)

sin aparear. Por este extremo se une al aminoácido. En el brazo A un triplete de bases llamado anticodón diferente para cada ARNt en función del aminoácido que transportan.

Brazo T Brazo D Zona de unión a la enzima que lo une al aminoácido.

Brazo A

 Anticodón Zona de unión al ARNm.

UBICACIÓN Y FUNCIONES DE LAS DIFERENTES CLASES DE MOLECULAS DE RNA Clase de RNA

Tipo celular

Localización Localizac ión de la función en las células eucariotas

Función

RNA ribosómico (RNAr)

Bacterias y eucariotas

Citoplasma

Componentes estructurales y funcionales del ribosoma

RNA mensajero (RNAm)

Bacterias y eucariotas

Núcleo y citoplasma

Es portador del la información genética para las proteínas

RNA de transferencia (RNAt)

Bacterias y eucariotas

Citoplasma

Ayuda a incorporar los Ayuda aminoácidos a la cadena polipeptídica

RNA nuclear  pequeño (RNAsn)

Eucariotas

Núcleo

Procesamiento del RNAm

RNA nucleolar  pequeño (RNAsno)

Eucariotas

Núcleo

Procesamiento y ensamblaje del RNAr 

RNA citoplasmático pequeño (RNAsc)

Eucariotas

Citoplasma

Variable

Micro RNA (RNAmi)

Eucariotas

Citoplasma

Inhibe la traducción del RNAm

RNA interferente pequeño (RNAsi)

Eucariotas

Citoplasma

Desencadena la degradación de otras moléculas de RNA

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR El DNA desempeña 2 funciones: la replicación y la expresión. •

El DNA tiene que ser capaz de autorreplicarse de tal manera que la información que se encuentre codificada en su estructura primaria se transmita de forma fidedigna a la descendencia.

•

Esta información tiene que ser expresada de forma que resulte útil. La expresión genética implica la transferencia de información mediante los procesos de transcripción y traducción

•

Como suele suceder, existen excepciones a la regla anterior, que se presentan sólo en ciertos virus. a. Para algunos virus, virus, el RNA RNA viral se copia en RNA viral

(replicación de RNA). b. Para otros virus, el RNA viral es copiado copiado en DNA viral (síntesis de DNA dependiente de RNA o transcripción inversa.

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