acidos nucleicos
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Breve explicación acerca de los ácidos nucleicosTRANSCRIPT
SEMINARIO DE ACIDOS NUCLEICOSUNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2007
• INTEGRACIÓN DE LAS TIC EN EL AULA • PROFESORA: CANDIDA BARRIOS
• MONITORES:
DAYRO DE LA CRUZ
OSCAR MEJIA
YANNA BELL ROMERO
FACULTAD DE INGENIERAS
AGROINDUSTRIA
• OBJETIVO: FACILITAR Y MEJORAR LA COMPRENSION
DE LA ESTRUCTURA DEL ADN Y DE LOS PROCESOS DE REPLICACIÓN, TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN.
• APLICAR LAS NUEVAS TECNICAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN.
• PERMITIR QUE SE DESARROLLE LA INVESTIGACIÓN EN LOS MIEMBROS DEL CURSO DE BIOLOGIA CELULAR.
Los ácidos nucleicos son las biomoléculasportadoras de la información genética. Tienen unaestructura polimérica, lineal, cuyos monómeros sonlos nucleótidos. El grado de polimerización puedellegar a ser altísimo, con moléculas constituídas porcentenares de millones de nucleótidos en una solaestructura covalente. De la misma manera que lasproteínas son polímeros lineales aperiódicos deaminoácidos, los ácidos nucleicos lo son denucleótidos. La aperiodicidad de la secuencia denucleótidos implica la existencia de información. Dehecho, sabemos que los ácidos nucleicos constituyenel depósito de información de todas las secuenciasde aminoácidos de todas las proteínas de la célula.
CONCEPTO
Funciones de los ácidos
nucleicos e importancia biologica
Entre las principales funciones de estos ácidos tenemos:
-Duplicación del ADN
-Expresión del mensaje genético:
-Transcripción del ADN para formar ARN y otros
- Traducción, en los ribosomas, del mensaje contenido en el ARN
a proteínas.
- Sirven de intermediarios en las transferencias de energía en las células (ATP, ADP y otros) o en las transferencias de electrones (NAD+, NADP+, FAD, etc.).
HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL ADN
CLASIFICACION DE LOS ACIDOS NUCLEICOS
De acuerdo a la composición química, losácidos nucleicos se clasifican en ácidosdesoxiribonucleicos (ADN) que se encuentranresidiendo en el núcleo celular y algunosorganelos, y en ácidos ribonucleicos (ARN) queactúan en el citoplasma. Se conoce conconsiderable detalle la estructura y función delos dos tipos de ácidos.
ESTRUCTURA MOLECULAR DEL ADN Y ARN
ADN ARN
El conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicospermitió la elucidación del código genético, la determinacióndel mecanismo y control de la síntesis de las proteínas y elmecanismo de transmisión de la información genética de lacélula madre a las células hijas.
A las unidades químicas que se unen para formar los ácidosnucleicos se les denomina nucleótidos y al polímero se ledenomina polinucleótido o ácido nucleico.
ESTRUCTURA
Los nucleótidos están formados por una basenitrogenada, un grupo fosfato y un azúcar; ribosa encaso de ARN y desoxiribosa en el caso de ADN.
Las bases nitrogenadas son las que contienen lainformación genética y los azúcares y los fosfatos tienenuna función estructural formando el esqueleto delpolinucleótido.
En el caso del ADN las bases son dos purinas y dospirimidinas. Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina).Las pirimidinas son T (Timina) y C (Citosina) .
En el caso del ARN también son cuatro bases, dospurinas y dos pirimidinas. Las purinas son A y G y laspirimidinas son C y U (Uracilo).
ESTRUCTURA
ESTRUCTURA
Características principales del ADN:- Polímero de desoxirribonucleótidos que se unen en cadena.•Dos cadenas se unen entre sí formando una doble hélice.•Ambas cadenas se unen por sus bases nitrogenadas.
•Entre las bases nitrogenadas enfrentadas se forman unionesfácilmente rompibles llamadas puentes de hidrógeno.
ADN
Función del ADN:
La información genética almacenada en la secuencia de nucleótidos de ADNsirve para dos propósitos:
# Es la fuente de información para la síntesis de todas las moléculas deproteínas de la célula y el organismo.# Provee la información heredada por las células hijas de la progenie.
Ambas funciones requieren que las células del ADN sirva como molde, en elprimero de los casos para la transcripción de información al ARN y en elsegundo, para la replicación de la información en las moléculas hijas deADN.
Propiedades del DNA
• Insolubles en soluciones diluidas de NaCl
•Soluble en soluciones concentradas de NaCl
•Insoluble en alcohol
•Puede ser disociado de la proteína por
tratamiento con un detergente o un fenol
NIVELES DE COMPOSICION DE ADN
ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN
SE TRATA DE LA SECUENCIA DE
DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS DE UNA
DE LAS CADENAS. LA INFORMACIÓN
GENÉTICA ESTÁ CONTENIDA EN EL
ORDEN EXACTO DE LOS
NUCLEÓTIDOS.
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL
ADN
Es una estructura en doble hélice.
Permite explicar el almacenamiento de
la información genética y el mecanismo
de duplicación del ADN. Fué postulada
por Watson y Crick,basandose en:
- La difracción de rayos X que habían
realizado Franklin y Wilkins
- La equivalencia de bases de Chargaff,que dice que
la suma de adeninas más guaninas es igual a la
suma de timinas más citosinas.
Es una cadena doble, dextrógira o
levógira, según el tipo de ADN. Ambas
cadenas son complementarias, pues la
adenina de una se une a la timina de la
otra, y la guanina de una a la citosina de la
otra. Ambas cadenas son antiparalelas,
pues el extremo 3 de una se enfrenta al
extremo 5 de la otra.
Existen tres modelos de ADN. El ADN de
tipo B es el más abundante y es el
descubierto por Watson y Crick.
ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN.
Se refiere a como se almacena el ADN en un volumen
reducido. Varía según se trate de organismos
procariontes o eucariontes:
a) En procariontes se pliega
como una super-hélice en
forma, generalmente, circul
ar y asociada a una
pequeña cantidad de
proteinas. Lo mismo ocurre
en la mitocondrias y en los
plastos.
b) En eucariontes el empaquetamiento ha de ser
más complejo y compacto y para esto necesita la
presencia de proteinas, como son las histonas y
otras de naturaleza no histona (en los
espermatozoides las proteinas son las
protaminas). A esta unión de ADN y proteinas se
conoce como cromatina, en la cual se distinguen
diferentes niveles de organización:
- Nucleosoma
- Collar de perlas
- Fibra cromatínica
- Bucles radiales
- Cromosoma.
Al enfriar lentamente puede renaturalizarse.
CLASIFICACION DEL ADN
SEGÚN ESTRUCTURA
•MONOCATENARIO
•BICATENARIO
SEGÚN FORMA DE EMPAQUETARSE
•ADN MAS HISTONAS
•ADN MAS PROTEINAS NO HISTONAS
ARN
Características del ARN:•Polímero de ribonucleótido que forma una sola cadena.•Esa cadena forma una hélice simple.
•Presenta iguales bases nitrogenadas que el ADN, pero reemplaza a la timina (T) por el uracilo (U).
•La pentosa que posee es la ribosa, de ahí el nombre del nucleótido.
•Es escaso en el núcleo, formando un elemento llamado nucléolo; muy abundante en el citoplasma, especialmente formando organoides llamados ribosomas, presentes en células vegetales y animales.
Propiedades del RNA
•Soluble en soluciones diluidas de NaCl
•Insoluble en alcohol
•Puede ser disociado de las proteínas
por tratamiento con un detergente o un
fenol
ESTRUCTURA PRIMARIA
DEL ARN
Al igual que el ADN, se
refiere a la secuencia de las
bases nitrogenadas que
constituyen sus nucleótidos.
ESTRUCTURA
SECUNDARIA DEL ARN
Alguna vez, en una misma
cadena, existen regiones
con secuencias
complementarias capaces
de aparearse.
ESTRUCTURA
TERCIARIA DE
ARN
Es un plegamiento,
complicado, sobre al
estructura
secundaria.
CLASIFICACIÓN DE LOS ARN.
Para clasificarlos se adopta la masa molecular
media de sus cadenas, cuyo valor se deduce de la
velocidad de sedimentación. La masa molecular y
por tanto sus dimensiones se miden en svedberg
(S). Según esto tenemos:
ARN MENSAJERO (ARNm)
Sus características son la siguientes:
- Cadenas de largo tamaño con estructura primaria.
- Se le llama mensajero porque transporta la
información necesaria para la síntesis proteica.
- Cada ARNm tiene información para sintetizar una
proteina determinada.
- Su vida media es corta.
a) En procariontes el extremo 5 posee un grupo
trifosfato
b) En eucariontes en el extremo 5 posee un grupo
metil-guanosina unido al trifosfato, y el el extremo
3 posee una cola de poli-A
En los eucariontes se puede distinguir
también:
- Exones, secuencias de bases que codifican
proteinas
- Intrones, secuencias sin información.
Un ARNm de este tipo ha de madurar
(eliminación de intrones) antes de hacerse
funcional. Antes de madurar, el ARNm recibe
el nombre de ARN heterogeneonuclear
(ARNhn ).
ARN RIBOSÓMICO (ARNr)
Sus principales características son:
- Cada ARNr presenta cadena de diferente
tamaño, con estructura secundaria y
terciaria.
- Forma parte de las subunidades
ribosómicas cuando se une con muchas
proteinas.
- Están vinculados con la síntesis de
proteinas.
ARN NUCLEOLAR
(ARNn)
Sus características
principales son:
- Se sintetiza en el
nucleolo.
- Posee una masa
molecular de 45 S, que
actua como recursor de
parte del ARNr,
concretamente de los
ARNr 28 S (de la
subunidad mayor), los
ARNr 5,8 S (de la
subunidad mayor) y los
ARNr 18 S (de la
subunidad menor)
ARNu
Sus principales características son:
- Son moléculas de pequeño tamaño
- Se les denomina de esta manera por
poseer mucho uracilo en su composición
- Se asocia a proteinas del núcleo y forma
ribonucleoproteinas pequeño nucleares
(RNPpn) que intervienen en:
a) Corte y empalme de ARN
b) Maduración en los ARNm de los
eucariontes
c) Obtención de ARNr a partir de
ARNn 45 S.
ARN TRANSFERENTE (ARNt)
Sus principales características son.
- Son moléculas de pequeño tamaño
- Poseen en algunas zonas estructura
secundaria, lo que va hacer que en
las zonas donde no hay bases
complementarias adquieran un
aspecto de bucles, como una hoja de
trebol.
- Los plegamientos se llegan a hacer
tan complejos que adquieren una
estructura terciaria
- Su misión es unir aminoácidos y
transportarlos hasta el ARNm para
sintetizar proteinas.
SINTESIS Y LOCALIZACIÓN DE LOS ARN
En la célula eucarionte los ARN se sintetizan
gracias a tres tipos de enzimas:
- ARN polimerasa I, localizada en el nucleolo y se
encarga de la sinteis de los ARNr 18 S, 5,8 S y 28
S.
- ARN polimerasa II, localizada en el nucleoplasma
y se encarga de la síntesis de los ARNhn, es decir
de los precursores de los ARNm
- ARN polimerasa III, localizada en el
nucleoplasma y se encarga de sintetizar los ARNr 5
S y los ARNm.
NUCLEOTIDOS
ON
NN
N
NH2
OHOH
CH2OP-O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido
COMPONENTES
Los nucleótidos están formados por: una base nitrogenada (BN), un azúcar (A) y ácido fosfórico (P); unidos en el siguiente orden: P-A-BN
LAS BASES NITROGENADAS
Estructura de las Bases Nitrogenadas.
EL AZÚCAR (PENTOSA)
Unión Fosfodiester en los Ácidos
Nucleicos.
ACIDO FOSFORICO
Figura 1.1.1.G.-Estructura de los Pares de Bases.
NUCLEOSIDOS
IMPORTANCIA DE LOS NUCLEOTIDOS
• ACUMULADORAS Y DONANTES DE ENRGIA•FUNCION COENZIMATICA
O
-O
H2C
O
P
-O
ON
NH3C
O
H
O
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N
O
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ON
N
N
N
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O
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H2C
O
P
-O
ON
N
N
N
OH
NH
H
H
HOCH2
OH
Polinucleótido
Extremo 5’
Extremo 3’
Enlacefosfodiéster
5’- CpApTpTpGpCpGpGpApApTpGpCpCp -3’
5’-CATTGCGGAATGCC-3’
3’-GTAACGCCTTACGG-5’
Formas de representación de polinucleótidos
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O-
CH2
O
P
O-
O
ON
NH3C
O
H
O
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O
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O
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O-
CH2
O
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O-
H
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O-
CH2
O
P
O-
O
5’
3’ 5’
3’
Polinucleótidoen doble hélice
Propiedades de los polinucleótidos, 1
1. Absorción de luz UV a 260 nm
% A260,
Hipocromismo
T (ºC)100
110
120
En el DNA doble hélice se da elfenómeno de hipocromismo:
el DNA desnaturalizado por el calorabsorbe un 20-30 % más que elDNA nativo
Propiedades de los polinucleótidos, 2
2. Reacción positiva de los polidesoxirribonucleótidos a ladifenilamina y al reactivo de Schiff
3. Reacción positiva de los polirribonucleótidos al orcinol
4. Reacción con agentes intercalantes (acridinas)
5. Hidrólisis completa del RNA con álcali; el DNA es resistentea álcali.
Rotura química de polinucleótidos
- Tratando un polinucleótido (DNA) con dimetil sulfato (DMS)tiene lugar la metilación de purinas; por calentamiento a pH neutrose rompe el enlace glicosídico y queda un sitio apurínico; el tra-tamiento ulterior con ácido diluído rompe la cadena por el sitioapurínico.
- Tratando un polinucleótido (DNA) con hidrazina se rompe el enlace glicosídico de las pirimidinas, quedando un sitio apirimi-dínico; el tratamiento ulterior con piperidina rompe la cadena porel sitio apirimidínico.
O
-O
H2C
O
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NH3C
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NH H
O
OH
pH bajo
Sitio apurínico
Calentamiento
O
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N
NH H
O
OH
Sitio apurínico
O
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O
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H2C
O
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N
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O
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O
ON
N
N
N
NH
H
-O
H2C
O
P
-O
O
O-
Ácido diluído
Rotura enzimática de polinucleótidos
Endonucleasas: atacan enlaces fosfodiéster situados enel interior de una cadena polinucleotídica, y suelen serespecíficas de cada ácido nucleico:
- Ribonucleasas- Desoxirribonucleasas
Exonucleasas: atacan enlaces fosfodiéster situados en losextremos (3’ o 5’) de una cadena polinucleotídica, y suelenatacar indistintamente ambos tipos de ácidos nucleicos:
- Exonucleasa de bazo (rotura tipo b)- Exonucleasa de veneno de serpiente (rotura tipo a)
O
-O
H2C
O
P
-O
ON
NH3C
O
H
O
ON
N
O
NHH
ON
N
N
N
O
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H
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CH2OP
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ON
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OP
O
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O-
CH2
OP
O
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O-
CH2O
N
NH3C
O
H
O
OH
OP
O
-O
O-
CH2O
N
N
O
NHH
OH
Rotura tipo a:
Da lugar a unamezcla de5’-nucleótidos
O
-O
H2C
O
P
-O
ON
NH3C
O
H
O
ON
N
O
NHH
ON
N
N
N
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H2C
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O
P O-O
O-
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P O-O
O-
HOCH2
ON
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NHH
O
P O-O
O-
HOCH2
ON
NH3C
O
H
O
O
P O-O
O-
HOCH2
Rotura tipo b:
Da lugar a unamezcla de3’-nucleótidos
Endonucleasas:
DNAasa I: rotura completa, tipo aDNAasa II: rotura completa, tipo bRNAasa pancreática: rompe (b) enlaces Py-XRNAasa T-1: rompe (b) enlaces G-X
Endonucleasas de restricción
Exonucleasas:
Exonucleasa de bazo: libera 3’-nucleótidosExonucleasa de veneno de serpiente: libera 5’-nucleótidos
Endonucleasas de restricción, 1:
1. Reconocen secuencias específicas, por lo general palindrómicas:
5’- ATCGTTGCCTACAATTGAATTCCCAATAACCCTT -3’
3’- TAGCAACGGATGTTAACTTAAGGGTTATTGGGAA -5’
La secuencia reconocida en este caso es GAATTC
Endonucleasas de restricción, 2:
2. Suelen romper el polinucleótido dejando extremos cohesivos:
5’- ATCGTTGCCTACAATTGAATTCCCAATAACCCTT -3’
3’- TAGCAACGGATGTTAACTTAAGGGTTATTGGGAA -5’
5’- ATCGTTGCCTACAATTG
3’- TAGCAACGGATGTTAACTTAA
AATTCCCAATAACCCTT -3’
GGGTTATTGGGAA -5’
Lo que permite la soldadura de fragmentos de DNA rotos por lamisma endonucleasa de restricción
Endonucleasas de restricción, 3:
3. Al reconocer secuencias relativamente largas, cortan el DNApor un número muy limitado de sitios, lo que facilita la manipula-ción experimental del mismo.
EcoRI GAATTCClaI ATCGATHaeIII GGCCRsrII CGGATCCG
Algunas endonucleasas de restricción:
Supongamos la secuencia reconocida por la endonucleasade restricción EcoRI, que es
5’-GAATTC-3’
En un DNA que contenga 30% de A, 30 % de T, 20 % de G y20 % de C, la probabilidad de encontrar esta secuencia al azarsería de
0.2 x 0.3 x 0.3 x 0.3 x 0.3 x 0.2 = 0.000324
O lo que es lo mismo, aproximadamente una cada 3086 nucleótidos
DUPLICACION O REPLICACION
LAS DOS CELULAS HIJAS PROVENIENTES DE UNA DIVISION CELULAR CONTIENEN COPIAS IDENTICAS DEL ADN PRESENTE EN LA CELULA QUE SE DIVIDIO
PASOS
•SEPARACION DE LAS CADENAS
•LAS BASES NITROGENADAS SE AGREGAN
•FORMACION DE ARN MENSAJERO
•FLUJO(ENVIO DE LA INFORMACION GENETICA A LOS RIBOSOMAS Y ESPECIFICACION DE LA SINTESIS PROTEICA)
REPLICACIÓN DEL ADN ANIMACIÓN EN LA QUE SE REPRESENTA EL
PROCESO DE REPLICACIÓN, LOS ENZIMAS QUE INTERVIENEN Y LA FUNCIÓN DE CADA ENZIMA
http://www.biorom.uma.es/contenido/biomodel/biomodel-misc/anim/replic/replic1.html
TRANSCRIPCIÓN
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T404_TRAS_TRADU/animaciones/Presentacion1.pps
ES EL PROCESO DE COPIADO DE LA INFORMACION CONTENIDA EN EL ADN CROMOSOMAL DURANTE LA SINTESIS DEL ARN MENSAJERO
TRADUCCIÓNSíntesis de proteínas
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T404_TRAS_TRADU/animaciones/Presentacion3.pps
ES EL PROCESO DE LECTURA EN EL RIBOSOMA DE LA INFORMACION TRANSPORTADA POR EL ARN MENSAJERO DURANTE LA SINTESIS DE PROTEINAS
MODIFICADORESRECOMBINACION : Es cuando se modifica la molecula de ADN provenientes de otro organismo.
TRANSICION: Cuando es cambiada una pirinida por otra purina.
TRANSVERSION: Cuando es cambiada una purina por pirimida.
CAMBIO DE MARCO: Cuando se agrga o disminuye bases nitrogenadas.
Asi es que se presentan las mutaciones.
