bioquimica proteinas

1. Ácidos Nucleicos
UNIVERSIDAD PARTICULAR DE CHICLAYO
FACULTAD DE MEDICINA
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS BASICAS

2. INTRODUCCIÒN A LOS ACIDOS
NUCLEICOS

3. • Son las biomoléculas portadoras de la información genética.
• Son biopolímeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades
estructurales o monómeros, denominados Nucleótidos
• Son los centros de información y control de las células.
• Químicamente son polímeros constituidos por la unión mediante enlaces
químicos de unidades menores llamadas nucleótidos.
Resultan de la unión de bioelementos : C, H, O, N y P.
• Poseen elevado peso molecular (macromoléculas).
• Se clasifican en:
Acidos desoxirribonucleicos (ADN O DNA)
Acidos ribonucleicos (ARN o RNA)
Acidos Nucleicos

4. ÁCIDOS NUCLEICOS
• Desde el punto de vista químico son macromoléculas
(Moléculas de elavado peso molecular) formadas por
polímeros lineales de nucleótidos, unidos por enlaces éster
de fosfato, sin periodicidad aparente. Los nucleótidos están
formados por:
 Base nitrogenada
 Pentosa: ribosa o desoxirribosa
 Ácido fosfórico (PO4H3)

5. ÁCIDOS NUCLEICOS
Niveles de organización

6. Miescher en 1871 aisló del núcleo de
las células de pus una sustancia ácida
rica en fósforo que llamó "nucleína".
 Al año siguiente, aisló de la cabeza de
los espermas del salmón un compuesto
que denominó "protamina" y que resultó
ser una sustancia ácida y otra básica.
Reseñas Históricas
Friedrich Miescher
Medico Suizo
(1844 - 1895)
 Años más tarde, fragmentó esta
nucleina, y separó un componente
proteico y un grupo prostético, este
último, por ser ácido, le llamó ácido
nucleico.

7. • Estudios posteriores a Miescher demuestran la existencia
de dos tipos de ácido nucleico: uno abundante en la
levadura, que recibe el nombre de ácido zimonucleico y
otro, abundante en el timo, llamado ácido timonucleico.
• Posteriormente se comprueba que en la composición del
llamado zimonucleico entra la ribosa, y por eso pasa a
llamarse ácido ribonucleico (RNA, ARN), mientras que el
timonucleico contiene desoxirribosa, por lo que pasa a
llamarse ácido desoxirribonucleico (DNA, ADN)

9.  Las Bases Nitrogenadas son las que contienen la información genética
 Son heterociclos planos.
 Sustancias derivadas de dos compuestos químicos: la purina y la pirimidina.
En el caso del ADN estas son las bases.
 Bases púricas: adenina (A) y guanina (G).
 Bases pirimidínicas: citosina (C), timina (T) .
En el caso del ARN también son cuatro bases dos purinas y dos pirimidinas.
• Las purinas son A y G
• y las pirimidinas son C y U (Uracilo).
 .

10. Como son aromáticas, tanto las
bases púricas como las
pirimidínicas son planas, lo cual es
importante en la estructura de los
ácidos nucleicos.
También son insolubles en agua y pueden
establecer interacciones hidrófobas entre
ellas.
Las bases nitrogenadas absorben luz en el
rango ultravioleta (250-280 nm).

11. - Bases modificadas:

13. N
N
N
NH
1
2
3
4
5
6 7
8
9
N
N
1
2
3
4
5
6
Purinas Pirimidinas

14. N
N
N
NH
NH2
N
HN
N
NH
O
H2N
Adenina: 6-amino purina
Guanina: 2-amino 6-oxo purina

15. N
N
O
NH2
N
HN
O
O
N
HN
O
O
CH3
Citosina:
2-oxo 4-amino
pirimidina
Uracilo:
2,4-dioxo
pirimidina
Timina:
2,4-dioxo
5-metil
pirimidina

16. A = 6-aminopurina G =6-oxi-2-aminopurina
C = 2-oxi-4-aminipirimidina
T = 5-metil-2,4-dioxipirimidina U = 2,4-dioxipirimidina

17. Nucleósidos

18. • La unión de una base
nitrogenada a una
pentosa da lugar a los
compuestos llamados
Nucleósidos.

19. La unión base-pentosa se efectúa a
través de un enlace glicosídico,
con configuración beta (β) entre el
carbono uno de ribosa o
desoxirribosa, y un nitrógeno de
las base, el 1 en las pirimidinas, y
el 9 en las purinas, con la pérdida
de una molécula de agua.

20. • Obsérvese la nomenclatura: se
utiliza el sufijo -osina sobre el
nombre radical de la base en el
caso de las Purinas, y el sufijo -
idina en el de las Pirimidinas.
El Ribonucleósido de Timina
recibe el nombre de
Ribotimidina. Por su parte, el
Ribonucleósido de Hipoxantina
recibe el nombre de Inosina.

21. se utiliza el sufijo -osina sobre el
nombre radical de la base en el
caso de las Purinas, y el sufijo -idina
en el de las Pirimidinas.
• los Desoxinucleósidos se
denominan con el prefijo desoxi-
delante del nombre del nucleósido.
• Se exceptúa el
Desoxirribonucleósido de Timina,
que recibe el nombre de Timidina.

22. • Nucleósidos modificados:
• En los tRNA existen en forma
característica, nucleósidos
modificados como la Seudouridina,
formada por Uracilo y Ribosa unidos
a través de un enlace β (1’-5).
También se encuentra un nucleósido
de Timina y Ribosa, la Ribotimidina.
Otro nucleósido presente en el tRNA
es la Dihidrouridina, formado por
Ribosa y Dihidrouracilo unidos por
enlace β(1’-1).

23. Nucleósidos

24. son los ésteres fosfóricos de los
nucleósidos. Están formados por
la unión de un grupo fosfato al
carbono 5’ de una pentosa. A su
vez la pentosa lleva unida al
carbono 1’ una base nitrogenada.

25. Se forman cuando se une ácido fosfórico a un nucleósido en forma de ión fosfato
(PO43-) mediante un enlace éster en alguno de los grupos -OH del
monosacárido. El enlace éster se produce entre el grupo alcohol del carbono 5´
de la pentosa y el ácido fosfórico. Aunque la ribosa tiene tres posiciones en las
que se puede unir el fosfato (2’, 3’ y 5’), y en la desoxirribosa dos (3’ y 5’),

26. NOMENCLATURA
Se nombra como el nucleósido
del que proceden eliminando la
a final y añadiendo la
terminación 5´-fosfato, o bien
monofosfato; por ejemplo,
adenosín-5´-fosfato o
adenosín-5´-monofosfato
(AMP).
Los nucleótidos pueden
formarse con cualquier
nucleósido, con una
nomenclatura idéntica. Veamos
a continuación, a modo de
ejemplo, los nucleótidos de
Adenosina:

28. Unión de una base a una pentosa a través
de un enlace de tipo b-N-glicosídico:
O
HOCH2
OHOH
N
N N
N
H2N
O
HOCH2
OH
N
N N
N
H2N
H
Adenosina
(pentosa es ribosa)
Desoxiadenosina
(pentosa es desoxirribosa)
Enlace
b-N-glicosídico
Purinas: enlace entre carbono anomérico (1’) y N9 de la base

29. • La unión de la BN a la pentosa recibe
el nombre de nucleósido y se realiza a través de un
enlace N-glucosídico entre el carbono 1’ de la pentosa y los nitrógenos
de las posiciones 1 (pirimidinas) o 9 (purinas) de las BN.
Enlace N-glicosídico
Unión de nucleótidos

30. Enlace éster
fosfórico
Unión de nucleótidos

31.  Es un enlace covalente que une nucleótidos en una cadena de AN.
 Forma puentes de grupos fosfato entre el carbono 5´ de un nucleotido con el
grupo 3’-hidroxilo del nucleótido siguiente, formando una molecula de H2O .
 Orientación de los enlaces fosfodiester a lo largo de la cadena ( 5’-3’)
 Cadena nucleotídica < a 50 pb: oligonucleotido, mayor a ella: polinucleótido.
Enlace Fosfodiester

34. Polinucleótido
Extremo 5’
Extremo 3’
Enlace
fosfodiéster

35. 5’
3’
5’
3’
Polinucleótido
en doble hélice

36. T
A
5’-ATGCA-3’
C
OH
G
A
Los nucleótidos se unen entre si para formar largas cadenas de
polinuclóetidos, mediante enlaces fosfodiéster entre los carbonos
de las posiciones 3’ de un nucleótido con la 5’ del siguiente.

37. O N
N
N
N
NH2
OHHOCH2
O N
N
N
N
NH2
OH
HOCH2
NH
C OCH
NH2
CH2OH3C
Antibióticos nucleosídicos
Cordicepina
Medicamento contra el cáncer;
es un tipo de antibiótico antitumoral.
Puromicina
Antibiótico inhibidor
de la síntesis de
proteínas

38. Citosin arabinósido
(Vidarabin)
Activo contra herpes y varicela
Antivirales

39. O
N
HN
O
O
CH3
HOCH2
N3
AZT, Zidovudina D4T, Estavudina
C
O
N
HN
O
O
CH3
HOCH2
C
Antirretrovirales, ej. VIH

40. • El comportamiento ácido-base de los nucleótidos determina su
carga, estructura tautomérica y habilidad de actuar como
dador/aceptor de puentes de H
• En el rango fisiológico de pH (5<pH<9), las bases nitrogenadas
son neutras. Las pentosas, sólo pueden perder el protón del
grupo OH en medios extremadamente básicos (pH>12). El grupo
fosfato, en cambio, se encuentra con carga negativa (–1).
Propiedades (Ionización)

41. • Fenómeno que afecta a las bases.
• El equilibrio tautomérico prototrópico implica estructuras alternativas
que sólo difieren en la localización de los átomos de H.
• Las BN de los ácidos nucleicos disponen de un equilibrio ceto-enol
y de un equilibrio amino-imino
Propiedades (Tautomería)

42. • Las BN son estructuras polares que presentan una distribución de carga
muy localizada en determinados átomos, presentando momentos dipolares
elevados.
• Esto justifica las interacciones no covalentes entre bases, importantes para
el reconocimiento molecular, como los H-H.
• Los grupos –NH de las BN - cargas
+ -son buenos dadores de H-H y los
pares libres del oxígeno de los
grupos –C=O y de los nitrógenos del
anillo -carga negativa- son buenos
aceptores de H-H.
Propiedades (Distribución de carga)

43. • Las bases tienden a ser insolubles en
agua mediante interacciones de
apilamiento.
• Pero en baja concentración presentan
una muy buena capacidad de
hidratación.
• La reacción de hidratación es importante
en la vida celular, resulta una de las
primeras etapas del proceso de
degradación de nucleósidos no deseados.
Reactividad (Hidratación)

45. • Dos nucleótidos pueden unirse a través de un
enlace fosfodiéster.
• Al ser un desoxinucleósido, puede estar fosforilado
en 3' y 5'. Supongamos que está fosforilado en 3' y
este fosfato, a su vez, se esterifica al 5'-OH del
siguiente nucleótido.
• El enlace así establecido se llama enlace
fosfodiéster, y es característico de los ácidos
nucleicos. A su vez, el grupo 3' -OH del segundo
nucleótido puede esterificarse a otro fosfato que por
su parte se esterifica al 5'-OH del siguiente
nucleótido y este último se une de la misma manera
a otro nucleótido.

46. O
N
N
N
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O
N
N
N
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O
N
N
N
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O
O
O
O
O
O
Polinucleótido
Enlace
fosfodiéster
Enlace
b-glicosídico

47. ADN,ARN

48. Dogma central de la biología molecular

49. ADN
Acido Desoxirribonucleico

50. A G C T
Hombre, H.sapiens 0.29 0.18 0.18 0.31
Bovino, Bos taurus 0.26 0.24 0.23 0.27
Levadura, S.cerevisiae 0.30 0.18 0.15 0.29
Mycobacterium sp. 0.12 0.28 0.26 0.11
Composición en bases del DNA en algunas especies

51. • En 1949, descubrió la
complementariedad de bases:
• A+G = T+C
• A = T / G = C
• La composición de bases del DNA varía con la especie.
• El DNA aislado de diferentes tejidos de un mismo organismo tiene la
misma composición de bases.
• La composición de bases de un DNA no cambia con el tiempo, nutrición
o medioambiente.
Erwin Chargaff (1905 – 2002)

52. Rosalind Franklin(1920-1958)
Autora de difractograma de
rayos X que permitió el
descubrimiento da estructura
secundaria do ADN.
Doble helix, 2 periodicidades a lo largo del
eje una a 3.4 Aº y la otra a 34 Aº
Maurice Wilkins

53. James Watson e Francis Crick
Premios Nobel de Medicina en
1962 junto a Wilkins por el
descubrimento de la estructura
secundaria de ADN.
El asunto ahora era diseñar una
estructura 3D acorde con los patrones de
difracción y las reglas de Chargaff
Propusieron su Modelo de estructura
para el ADN conocido con el nombre de
Modelo de la Doble Hélice

54. .
Una molécula de ADN se compone de dos cadenas de nucleótidos
unidas por H-H entre las BN.
Las cadenas de nucleótidos forman una espiral alrededor de un
centro común.
La forma espiral de la molécula es una doble hélice.
Los ADN celulares tienen una elevada masa molecular, por ejemplo: el
genoma
humano está formado por 3x10 9 pares de nucleótidos.
Las BN se extienden hacia dentro desde la cadena azúcar-fosfato
En el ADN hay 4 bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).
 Los H-H son específicos entre las bases (Complementariedad):
A forma 2 enlaces con T
C forma 3 enlaces con la G

55. • Las dos cadenas se enrollan
entre sí formando una hélice
dextrógira, de modo similar
a una escalera de caracol,
dónde:
• Los peldaños, en el interior
de la hélice, serían las
bases nitrogenadas
• Los pasamanos serían el
esqueleto azúcar-fosfato.
* En cada vuelta hay 10 nucleótidos

56. Apareamiento de bases y enlaces puentes de H

57. Las dos hélices por razones de complementaridad de las
bases nitrogenadas son antiparalelas (secuencias de átomos
inversas).
 Una hélice lleva la secuencia 5’P → 3’ OH , mientras que
la hélice complementaria sigue la secuencia de átomos 3’OH
→ 5’P.
 El apareamiento complementario crea 2 surcos.
El diámetro de la doble hélice es de 20 Å.
Las BN son estructuras planas perpendiculares al eje de la
doble hélice y están apiladas unas sobre otras a una
distancia de 3,4 Å. Cada 10 bases, cada 34 Å se produce una
vuelta completa de la doble hélice (360º).
La secuencia de BN puede ser cualquiera, no existe
ninguna restricción.

59. Estructura primaria
(Secuencia lineal) Residuos de los distintos aminoácidos
Estructura secundaria
(forma adoptada espontáneamente)
Estructura terciaria
(Forma tridimensional: globular,
tubular, como una rueda, etc.)

60. ESTRUCTURA
PRIMARIA
Se trata de la secuencia de
desoxirribonucleótidos de una de las
cadenas. La información genética está
contenida en el orden exacto de los
nucleótidos

61. ESTRUCTURA
SECUNDARIA
Es una estructura en
doble hélice. Permite
explicar el
almacenamiento de la
información genética y el
mecanismo de
duplicación del ADN.
Fue postulada por
James Watson y Francis
Crick.

62. ESTRUCTURA
TERCIARIA
El ADN presenta una estructura
terciaria, que consiste en que la
fibra de 20 Å se halla retorcida
sobre sí misma, formando una
especie de super-hélice. Esta
disposición se denomina ADN
Superenrollado, y se debe a la
acción de enzimas denominadas
Topoisomerasas-II. Este
enrollamiento da estabilidad a la
molécula y reduce su longitud.

63. ARN
Acido ribonucleico

64.  Son polímeros de los ribonucleótidos,
cuya azúcar, la ribosa, tiene 3 grupos –
OH libres.
 La unión de los nucleósidos con el
fosfórico es entre 3’ y 5’, como en el
ADN.
 Un solo filamento polinucleotidico.
Las bases usuales son: G, C y A,U.

65. • Cadena sencilla plegada sobre
sí misma.
• No tienen aplicación las reglas
de Chargaff.
• Regiones dúplex con
apareamientos C-G (3 enlaces
de H) y A=U (2 enlaces de H)
entre zonas de
complementariedad.
• Forman hélices dextrógiras
similares a las del DNA.
• Estructura terciaria compleja,
por asociación de hélices y
bucles.
Estructura del ARN

66. ESTRUCTURA PRIMARIA
Al igual que el ADN, se refiere a la
secuencia de las bases
nitrogenadas que constituyen sus
nucleótidos. La estructura primaria
del ARN es similar a la del ADN,
excepto por la sustitución de
desoxirribosa por ribosa y de
timina por uracilo.

67. ESTRUCTURA SECUNDARIA
• La cadena simple de ARN
puede plegarse y
presentar regiones con
bases apareadas, de este
modo se forman
estructuras secundarias
del ARN, que tienen
muchas veces importancia
funcional, como por
ejemplo en los ARNt (ARN
de transferencia).

68. ESTRUCTURA TERCIARIA
• Es un plegamiento
complicado sobre la
estructura secundaria
adquiriendo una forma
tridimensional.

69. Según su estructura y función:
• ARN mensajero o ARNm: lleva las
instrucciones para hacer una proteína
en particular, desde el ADN en el núcleo
hasta los cromosomas.
• ARN de transferencia o ARNt: lleva los
aminoácidos a los ribosomas, se
encuentra en el citoplasma.
• ARN ribosomal o ARNr: forma parte de
los ribosomas.
Tipos de ARN

71. Caracteristicas DNA Desoxirribosa RNA Ribosa
Bases nitrogenadas Purinicas(Adenina, Guanina)
Piriminidicas (Citosina, Timina)
PU (Adenina, Guanina)
PI (Citosina, Uracilo)
Numero de cadenas 2 1
Función
Almacena la información
biológica de los seres vivos
Permite la expresión de
la información
biológica, sintesis de
proteinas
Ubicación
Núcleo, mitocondrias,
cromatina, cloroplastos,
cromosoma
Núcleo, ribosomas,
citoplasma
Estructura Doble hélice Lineal, globular y trébol
Cuadro comparativo entre el ADN y ARN

72. • Contienen los genes
responsables de los rasgos
biológicos y son capaces de
transmitirlos de una
generación a otra.
• Constituyen la base de los
cromosomas y el fundamento
de la forma de expresarse la
información genética en la
síntesis de las proteínas de
cada individuo.
• Pueden sufrir cambios o
mutaciones, lo cual
permite la evolución
continua de los seres
vivos.
• La utilización de técnicas
para comparar ácidos
nucleicos permiten
determinar el parentesco
familiar y la investigación.
Importancia biológica de los ácidos nucleicos