Historia y estructura quimica del ADN

1. TEMAS SELECTOS DE
QUIMICA
UNIDAD III
“BIOQUIMICA”
3.5 ACIDOS NUCLEICOS
M.C. Carlos Francisco Morales Muñoz.

2. 3.5 ÁCIDOS NUCLEICOS
CONTENIDO
• Estructura del ADN.
• Replicación del ADN.
• ARN y síntesis de proteínas.
• Código genético.

3. INTRODUCCIÓN
ACIDOS NUCLEÍCOS: ADN Y ARN
• Son la macromoléculas que
determinan el crecimiento de
todas las formas de vida.
• Son de dos tipos:
 ADN: Ácido desoxirribonucleico.
 ARN: Ácido ribonucleíco.
• Se localizan tanto en los núcleos
celulares como en organelos tipo
mitocondrias, cloroplastos, y en
estructuras como bacterias y
virus.

4. 1.1.1. Estructura del ADN
Composición química del ADN y ARN
• Los ácidos nucleicos están formado por nucleótidos.
Los nucleótidos están formados por un azúcar (ribosa,
ó 2-desoxirribosa), base nitrogenadas (purinas o
pirimidinas), y un grupo fosfato.
NUCLEOTIDO: AZUCAR + BASE NITROGENADA +
GRUPO FOSFATO

5. ESTRUCTURA DE LAS UNIDADES
DE AZÚCAR

6. Composición química del ADN y ARN
BASES NITROGENADAS
• Son aminas heterocíclicas (bases débiles). La Adenina (A) y
Guanina (G), son derivados de la purina. La Citosina (C) y
Timina (T), son derivados del a pirimidina. Todas presentes
en el ADN excepto T, la cual se substituye por el Uracilo (U).
• La unión entre un azúcar y una base nitrogenada se llama
nucleósido.

7. BASES NITROGENADAS

8. Estructura de los nucleótidos
• Los nucleótidos son las unidades monoméricas de los ácidos
nucleicos que resultan de la unión covalente de un fosfato y una
base nitrogenada con la pentosa. Así tenemos la Adenina; es
una base púrica, la adenosina (adenina + ribosa) es el
nucleósido correspondiente, y el adenosín monofosfato (AMP) es
el nucleótido.

9. Aqui se muestran 2 de ellos en su forma "activa", como trifosfatos, antes de entrar en
la molécula de ADN, recuerde que el nucleótido allí tiene un solo fosfato.

10. Estructura de los nucleótidos
 Existen cuatro nucleótidos que integran el ADN: uno con
citosina (C), uno con guanina (G), uno con adenina (A), y
uno con timina (T).

11. Estructura de los nucleótidos
• Los ácidos nucleicos son polímeros
lineales de un monómero llamado
nucleótido (Figura de la derecha),
cada nucleótido está formado, mediante
un enlace éster, por un ác. fosfórico y un
nucleósido (zona sombreada de la
figura), este último se constituye por la
unión de una pentosa (la D-ribosa o la
2-desoxi-D-ribosa), y una base
nitrogenada (purina o pirimidina).

12. Apareamiento de bases
• Los nucleótidos se enlazan para formar los ácidos
nucleicos o polinucleótidos.
• En las hebras enfrentadas A se complementa con T , y G
se complementa con C . A menudo los pares de bases son
mencionados como A-T o G-C , adenina a timina y guanina
a citosina. Raramente los libros o las personas usan los
nombres completos de las bases. A-T están unidas por dos
puentes Hidrógeno y C-G por tres.

13. HISTORIA DEL ADN
• El ADN fue aislado por
Friedrich Miescher en
1869 de esperma de
salmón y de pus de heridas
abiertas. Dado que la
encontró solamente en los
núcleos, Miescher
denominó a este
compuesto nucleína.

14. HISTORIA DEL ADN
• Durante los años 20, el
bioquímico P.A. Levene
analizó los componentes del
ADN. Encontró que contenía
cuatro bases nitrogenadas:
citosina, timina, adenina, y
guanina; el azúcar
desoxirribosa; y un grupo
fosfato.

15. HISTORIA DEL ADN
El concluyó:
Que la unidad básica (nucleótido)
estaba compuesta de una base
pegada a un azúcar y que el
fosfato también estaba pegado al
azúcar y
Lamentablemente también
concluyó erróneamente que las
bases estaban en cantidades
iguales y, que un tetranucleótido
era la unidad repetitiva de la
molécula.

16. HISTORIA DEL ADN
Frederick Griffith Frederick Griffith (1928)
fue capaz de inducir la transformación
de una cepa no patogénica
Streptococcus pneumoniae EN
PATOGÉNICA.
Griffith inyectó las diferentes cepas de la
bacteria en ratones. La cepa S mataba
a los ratones (a) mientras que la cepa
R no lo hacía (b). Luego comprobó que
la cepa S, muerta por calentamiento, no
causaba neumonía cuando se la
inyectaba (c). Sin embargo cuando
combinaba la cepa S muerta por
calentamiento, con la cepa R viva, e
inyectaba la mezcla a los ratones los
ratones contraían la neumonía y
morían. Las bacterias que se aislaban
de los ratones muertos poseían
cápsula y, cuando se las inyectaba,
mataban otros ratones!

17. HISTORIA DEL ADN
• En los años 40, Oswald Avery, Colin MacLeod, y
Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith
y concluyeron que el factor de transformación era el
ADN.
Oswald Avery Colin McLeod Maclyn McCarty

18. HISTORIA DEL ADN
• Oswald Avery repitiendo el
trabajo de Griffith con el
agregado de una enzima que
destruía el ADN, demostró
que el factor de
transformación era el ADN.
Cuando Avery agregaba esta
enzima, no observaba la
transformación obtenida por
Griffith. El concluyó que el
material hereditario era ADN
y no una proteína. Su
evidencia era fuerte pero no
totalmente concluyente, para
esa época el "candidato
principal" para ser el material
hereditario eran una
proteína .

19. HISTORIA DEL ADN
• Erwin Chargaff analizó las base
nitrogenadas del ADN en
diferentes formas de vida,
concluyendo que, la cantidad de
purinas no siempre se
encontraban en proporciones
iguales a las de las pirimidinas
(contrariamente a lo propuesto
por Levene), la proporción era
igual en todas las células de los
individuos de una especie dada,
pero variaba de una especie a
otra.

20. HISTORIA DEL ADN
Conclusiones:
1. La composición básica de ADN de una organismo a otro
es constante para todas las células somáticas de ese
organismo.
2. Las composiciones básicas que se conocen varían
considerablemente de un organismo a otro. (A+T, G+C).
3. La cantidad de Adenina de ADN de una organismo dado
siempre es igual a la cantidad de Timina (A=T).
4. La cantidad de Guanina de un cierto organismo, a nivel de
ADN, es siempre igual a la cantidad de citosina (C=G).
5. La cantidad de bases púricas en el ADN es igual a la
cantidad de bases pirimídicas (A+G = T+C).

21. HISTORIA DEL ADN
En 1952
Alfred D. Hershey y Martha Chase
realizaron una serie de
experimentos destinados a
dilucidar si el ADN o las
proteínas eran el material
hereditario.
Marcando el ADN y las
proteínas con isótopos
radioactivos el experimento
demostraría cual de ellos
entraba en la bacteria. Ese
sería el material hereditario
( factor transformador de
Griffith).

22. HISTORIA DEL ADN
Dado que el ADN contiene
fósforo (P) pero no azufre (S),
ellos marcaron el ADN con
Fósforo-32 radioactivo. Por
otra parte, las proteínas no
contienen P pero si S, y por lo
tanto se marcaron con Azufre-
35. Hershey y Chase
encontraron que el S-35 queda
fuera de la célula mientras que
el P-32 se lo encontraba en el
interior, indicando que el ADN
era el soporte físico de la
herencia.

23. HISTORIA DEL ADN
• Rosalind Franklin, y Maurice
Wilkins.
Utilizando técnica de
difracción de rayos X para
conocer mejor la estructura
tridimensional del ADN,
establecieron que posee
una estructura muy
ordenada, en forma similar
a las proteínas.

24. HISTORIA DEL ADN
Watson y Crick (1953)
Modelo del ADN
Estructuraron un modelo de ADN en base la
información que se conocía hasta ese
tiempo:
1. Que el ADN era una molécula grande
también muy larga y delgada.
2. Los datos de las bases proporcionados
por Chargaff (A=T y C=G;
purinas/pirimidinas=k para una misma
especie).
3. los datos de la difracción de los rayos-x
de Franklin y Wilkins.
4. Los trabajos de Linus Pauling sobre
proteínas (forma de hélice mantenida por
puentes hidrógeno), quién sugirió para el
ADN una estructura semejante.

25. Estructura del ADN
El ADN es una doble hélice,
con las bases dirigidas hacia
el centro, perpendiculares al
eje de la molécula (como los
peldaños de una escalera
caracol) y las unidades
azúcar-fosfato a lo largo de
los lados de la hélice (como
las barandas de una escalera
caracol).

26. Estructura del ADN
• Las hebras que la conforman son
complementarias. Tome nota que
una purina con doble anillo siempre
se aparea con una pirimidina con un
solo anillo en su molécula.
• Las bases son complementarias,
con A en un lado de la molécula
únicamente encontramos T del otro
lado, lo mismo ocurre con G y C. Si
conocemos la secuencia de bases
de una de las hebras, conocemos
su complementaria.

27. Estructura del ADN

28. Estructura del ADN
• En cada extremo de una doble hélice lineal de DNA,
el extremo 3'-OH de una de las hebras es
adyacente al extremo 5'-P (fosfato) de la otra. En
otras palabras, las dos hebras son
antiparalelas , es decir, tienen una orientación
diferente.
• En el esqueleto azúcar -fosfato de del ADN los
grupos fosfato se conectan al carbono 3´ de la
molécula de desoxirribosa y al carbono 5´ de la
siguiente, uniendo azúcares sucesivos. La prima (´)
indica la posición del carbono en un azúcar. Por
convención, la secuencia de bases de una hebra
sencilla se escribe con el extremo 5'-P a la
izquierda