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A. Una base nitrogenada heterocíclica, purina o pirimidina
B. Una pentosa, ribosa o desoxirribosa
C. Fosfato
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• Los nucleótidos son monómeros hidrolizables formados
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Ion fosfato
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La molécula de ácido fosfórico
(en forma de grupo fosfato).
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PIRIMIDÍNICAS
(derivan de la pirimidina  compuesto orgánico con 2 átomos de N que sustituyen al C en 1 y 3)
PÚRICAS
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Propiedades:
• Son bases débiles
• Son poco o nada solubles en agua
• Son moléculas planas
• Absorben la luz UV a 250-280 ...
Nucleósidos
Enlace N-
glicosídico
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Nucleótidos
Enlace éster
fosfórico
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Propiedades:
• La presencia de cargas negativas en los
fosfatos los hace aún más solubles.
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• Son nucleótidos que no forman parte de los
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Tipos
ADN
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• F. Miescher en 1869 estudia la composición química del pus:
encuentra una fracción precipitable por ácido diluído que de...
El ácido desoxirribonucleico (ADN) - Estructura
ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA TERCIARIA
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• Durante los años 20, el bioquímico P.A. Levene
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La proporción de Adenina es igual a la de
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Estudios de
DIFRACCIÓN DE
RAYOS X
(Maurice Wilkins
Rosalind Franklin)
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El modelo de Watson y CrickEl modelo de Watson y Crick
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1. Estructura helicoidal
2. Periodicidad a 3.4 nm
3. Periodicidad a 0.34 nm
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3.4 nm
1. El DNA es una doble hélice plectonémica y
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Modelo de Watson - Crick
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5. Las bases están situadas en planos aproximadamente
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Las bases de
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•Las bases nitrogenadas se encuentran en
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Apareamiento de bases en el DNA
Estructuras alternativas a la doble hélice
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RELACIÓN ENTRE DIVERSOS ORGANISMOS
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Cromatina
(eucariotas)
ADN asociado a histonas
Cromosomas
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• Todo el ADN de los 46 cromosomas humanos de una cé...
El ácido desoxirribonucleico (ADN) – Estructura terciaria
Fibra de cromatina compacta
Primer nivel de empaquetamiento
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El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura terciaria
Segundo nivel de empaquetamiento
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ESTRUCTURA DEL ARNESTRUCTURA DEL ARN
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los ribosomas.
ARN mensajero
Existen distintos tipos de ARN, con la
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TIPOS DE ARNTIPOS DE ARN
Hay tres tipos netamente diferenciados de ARN, tanto en su estructura
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ARN mensajero
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3.- ARN ribosómico (es el más abundante 80%)
ARN ribosómico (ARNr): Es la clase de ARN más abundante
en todas las células ...
4. ARN nucleolar: ARNn
ADN
Núcleo
Nucléolo
Proteínas
ribosómicas
Nucleoplasma
Citosol
ARN nucleolar 45 S
ARNm
ARN 18 S
ARN...
5.- ARN nuclear
Las células eucariotas poseen RNA nuclear (RNA
heterogéneo nuclear RNAhn) que son en realidad
precursores ...
Tipos de ARN y función
ARN mensajero
Ribosoma
El ribosoma es el encargado de la traducción del ARNm
y está formado por ARN...
Niveles estructurales de los ácidos nucleicos
Polímero lineal formado por la unión de numerosos nucleótidos mediante enlac...
Funciones de los
ácidos nucleicos
Dirigir la síntesis de proteínas Transmitir la información
hereditaria
Un gen es un frag...
Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en
las estrellas. Ahora sabemos que está en nuestros
genes.
James Watson
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  1. 1. Nucleó tidos y ácidos nucléicos
  2. 2. Una mañana de febrero, dos jóvenes científicos, el físico Francis Crick y el biólogo James Watson anunciaron que habían conseguido revelar la estructura del ADN. Este descubrimiento, que revolucionó el mundo de la biología, fue anunciado en 1953, pero había empezado unos años antes. En 1951 Watson, se instaló en Cambridge para compartir con Crick, la aventura de determinar la estructura del ADN. En este momento, la única tecnología disponible para visualizar la estructura de grandes moléculas era la difracción de rayos X, que consistía en algo parecido a radiografiar una molécula. Paralelamente, la fisicoquímica Rosalind Franklin y el biofísico Maurice Wilkins realizaban estudios cristalográficos de difracción de rayos X sobre moléculas de ADN. En 1952 Rosalind Franklin obtuvo una fotografía de difracción por rayos X que reveló la estructura helicoidal de la molécula de ADN. Wilkins, sin el consentimiento de Franklin, hizo llegar la fotografía a Watson y Crick. Esa imagen constituyó uno de los datos definitivos que les llevó a pensar que la estructura del ADN estaba formada por una doble hélice, y no triple como se pensaba. Rosalind Franklin murió en 1958, a los 37 años de edad, víctima de un cáncer. Cuatro años después, Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología por sus aportaciones al descubrimiento de la estructura del ADN. La inestimable aportación de R. Franklin a este descubrimiento no fue reconocida ni en vida ni de manera póstuma, aunque poco a poco la historia comienza a reconocer su labor. Rosalind Franklin Molecula de ADN Watson y Crick
  3. 3. A. Una base nitrogenada heterocíclica, purina o pirimidina B. Una pentosa, ribosa o desoxirribosa C. Fosfato Los ácidos nucléicos son polímeros (de altísimo peso molecular) cuyos monómeros son los nucleótidos. La hidrólisis enzimática completa de un ácido nucléico da lugar a una mezcla de nucleótidos La hidrólisis química completa de un nucleótido da lugar a una mezcla equimolar de:
  4. 4. • Los nucleótidos son monómeros hidrolizables formados por tres componentes PENTOSA RIBOSA ARN DESOXIRRIBOS A ADN ADENIN A GUANIN A CITOSINA Forman parte del ADN y del ARN TIMINA Forma parte del ADN URACIL O Forma parte del ARN ARN: A, G, C, U ADN: A, G, C, T
  5. 5. Ion fosfato Componentes de los A. N La molécula de ácido fosfórico (en forma de grupo fosfato). Los nucleótidos tienen un fuerte carácter ácido debido a que el ácido fosfórico se ioniza.
  6. 6. PIRIMIDÍNICAS (derivan de la pirimidina  compuesto orgánico con 2 átomos de N que sustituyen al C en 1 y 3) PÚRICAS (derivan de la purina  compuesto orgánico formado por 2 anillos fusionados con 4 átomos de N en los C 1, 3, 7 y 9) Citosina (C) Timina (T) (exclusiva del ADN) Uracilo (U) (exclusiva del ARN) Adenina (A) Guanina (G)  BASES NITROGENADAS: compuestos formados por C y N
  7. 7. Propiedades: • Son bases débiles • Son poco o nada solubles en agua • Son moléculas planas • Absorben la luz UV a 250-280 nm, lo que permite su identificación y conocer su concentración
  8. 8. Nucleósidos Enlace N- glicosídico La unión de la base nitrogenada a la pentosa recibe el nombre deLa unión de la base nitrogenada a la pentosa recibe el nombre de NUCLEÓSIDONUCLEÓSIDO y se realiza a través del carbono 1’ de la pentosa y losy se realiza a través del carbono 1’ de la pentosa y los nitrógenos de las posiciones 1 (pirimidinas) o 9 (purinas) de las basesnitrógenos de las posiciones 1 (pirimidinas) o 9 (purinas) de las bases nitrogenadas mediante unnitrogenadas mediante un enlace de tipoenlace de tipo N-glucosídicoN-glucosídico.. Si la pentosa es una ribosaribosa, tenemos un ribonucleósidoribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, guanina, citosina yadenina, guanina, citosina y uracilouracilo. Si la pentosa es un desoxirribosadesoxirribosa, tenemos un desoxirribonucleósidodesoxirribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, citosina, guanina yadenina, citosina, guanina y timinatimina. Propiedades: • Son más solubles en agua que las bases, debido a la pentosa. • Los anillos de la base y la ribosa son perpendiculares entre sí.
  9. 9. Nucleótidos Enlace éster fosfórico La unión del nucleósido con el ácido fosfórico se realiza a través de unLa unión del nucleósido con el ácido fosfórico se realiza a través de un enlace deenlace de tipotipo ésteréster (se forma por esterificación) entre el grupo OH del carbono 5’ de la(se forma por esterificación) entre el grupo OH del carbono 5’ de la pentosa y el ácido fosfórico, originando unpentosa y el ácido fosfórico, originando un NucleótidoNucleótido..
  10. 10. Propiedades: • La presencia de cargas negativas en los fosfatos los hace aún más solubles. • Los grupos fosfatos dan fuerte carácter ácido a la molécula, por lo que tienden a asociarse a cationes solubles (Ca, Mg) Funciones: • Forman parte de los ácidos nucleicos • Nucleótidos polifosforilados: – Transporte de grupos fosfatos – Reserva energética: ATP – Activación energética de moléculas: UDP-glucosa  Síntesis de glucógeno CDP-colina  Síntesis de fosfolípidos • Nucleótidos cíclicos: – Segundos mensajeros: AMPc, GMPc, IMPc • Derivados nucleotídicos: – Coenzimas: NAD, FAD, Coenzima A
  11. 11. H2O BASE NITROGENADA (Adenina) PENTOSA (Ribosa) NUCLEÓSIDO (Adenosina) ION FOSFATO Enlace N-glucosídico NUCLEÓTIDO (Adenosín 5’-monofosfato) Enlace éster H2O Formación de un nucleótido
  12. 12. ¿Cómo nombramos a los nucleótidos? Desoxiadenosina monofosfato (dAMP) Desoxiguanosina monofosfato (dGMP) Desoxitimidina monofosfato (dTMP) Desoxicitidina monofosfato (dCMP)
  13. 13. Nucleótidos no nucleicos • Son nucleótidos que no forman parte de los ácidos nucleicos. • Se encuentran libres en las células. • Pueden actuar como: • Reguladores metabólicos (aportando energía) • Activadores de enzimas • Coenzimas
  14. 14. El ATP • Adenosín trifosfato: es el principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía. • Consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos. • Las células lo usan para capturar, transferir y almacenar energía libre necesaria para realizar el trabajo químico. • Funciona como una MONEDA ENERGÉTICA. • Las cargas altamente ionizables de los grupos fosfatos hacen que se repelan unos de otros; por lo tanto resulta fácil separar uno o dos PPii • La hidrólisis del ATP da: ATP + H2O ---> ADP + Pi
  15. 15. Son moléculas transportadoras de energía. La energía que se necesita para las reacciones endergónicas se obtiene de la hidrólisis del ATP. Cuando las reacciones son exergónicas, la energía se emplea en la formación de ATP. ATP ADP Desfosforilación Fosforilación Además del ATP y el ADP también existen los nucleótidos de guanina GTP y GDP con función similar. ATP
  16. 16. Papel en el metabolismo energético: El ATP se genera en las células mediante la fosforilación oxidativa. Se utiliza para impulsar las reacciones metabólicas, como un agente fosforilante, y está implicado en procesos como: • la contracción muscular • transporte activo • mantenimiento de la integridad de la membrana celular. En su acción como agente fosforilante, el ATP es un dador de fosfato para la generación de los otros nucleósidos 5´-trifosfatos (por ej. GTP, UTP, CTP).
  17. 17. AMP ciclico: AMPc Es un nucleótido de adenina cuyo ácido fosfórico está esterificado con los carbonos 3’ y 5’ de la ribosa. La unión de moléculas mensajeras (como hormonas o neurtotrasmisores) a receptores específicos de la membrana provocan la activación del AMPc, que a su vez activa enzimas que intervienen en determinadas reacciones metabólicas.
  18. 18. Derivados nucleotídicos COENZIMAS TRANSPORTADORAS DE ELECTRONESCOENZIMAS TRANSPORTADORAS DE GRUPOS ACILO Nucleótidos coenzimáticos: NAD+ , FAD, FMN, NADP son coenzimas que participan en reacciones de deshidrogenación (para ello toman H+ y electrones de algunas moléculas y quedan con forma reducida: NADH, NADPH, FADH2, FMNH2) NAD+ + 2 e- + 2 H+ +  NADH + H+ Forma reducidaForma oxidada
  19. 19. NUCLEÓTIDOS DE FLAVINA NUCLEÓTIDOS DE PIRIDINA FLAVINA (base nitrogenada) RIBITOL (pentosa) + RIBOFLAVINA (nucleósido) FMN ( flavín-mononucleótido) FOSFATO+ FAD ( flavín-adenín-dinucleótido) AMP+ NUCLEÓTIDO DE NICOTINAMIDA + NUCLEÓTIDO DE ADENINA NAD ( nicotín-adenín -dinucleótido) + FOSFATO NADP ( nicotín-adenín -dinucleótido fosfato) COENZIMA A β-mercaptoetilamina Ácido pantoténico ADP
  20. 20. 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
  21. 21. O N HN O O CH3 HOCH2 N3 AZT, Zidovudina D4T, Estavudina C O N HN O O CH3 HOCH2 C Antirretrovirales, ej. VIH
  22. 22. Polinucleótidos • Los nucleótidos se unen formando largas cadenas de polinucleótidos La unión se hace entre: El ácido fosfórico Une las pentosas de dos nucleótidos consecutivos El ARN está formado por una sola cadena El ADN por dos cadenas enrolladas formando una doble hélice
  23. 23. unión de nucleótidos
  24. 24. POLINUCLEÓTIDOS •Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster formando polinucleótidos •La cadena presenta dos extremos libres: el 5’ unido al grupo fosfato y el 3’ unido a un hidroxilo. •Cada cadena se diferencia de otra por: > Su tamaño > Su composición. > Su secuencia de bases. •La secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido: AGTC Extremo 5’ Extremo 3’
  25. 25. Extremo 5’ Extremo 3’ Enlace fosfodiéster 3’ 3’ 5’ 5’
  26. 26. Tipos ADN ARN Ácido desoxirribonucleico: Con desoxirribosa y citosina, timina, adenina y guanina Ácido ribonucleico: Con ribosa y citosina, uracilo, adenina y guanina •Se encuentra en el núcleo (donde formará los cromosomas), en mitocondrias y cloroplastos •Se encuentra en el núcleo y en el citoplasma
  27. 27. • F. Miescher en 1869 estudia la composición química del pus: encuentra una fracción precipitable por ácido diluído que denomina Nucleína. • Encuentra un material parecido a la nucleína en la esperma de salmón, y lo fracciona en una componente proteico (protamina) y un componente que contiene P, de carácter ácido, que Altmann denomina ácido nucleico. • 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) ÁCIDOS NUCLEICOS
  28. 28. El ácido desoxirribonucleico (ADN) - Estructura ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA TERCIARIA Secuencia de nucleótidos Doble hélice ADN superenrollado
  29. 29. • Durante los años 20, el bioquímico P.A. Levene analizo los componentes del ADN, los ácidos nucleicos y encontró que contenía cuatro bases nitrogenadas: citosina y timina (pirimidinas), adenina y guanina (purinas); el azúcar desoxirribosa; y un grupo fosfato. También demostró que se encontraban unidas en el orden fosfato-azúcar-base, formando lo que denomino un nucleótido. Levene también sugirió que los nucleótidos se encontraban unidos por los fosfatos formando el ADN. Sin embargo, Levene pensó que se trataban de cadenas cortas y que las bases se repetían en un orden determinado. ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTESESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTES
  30. 30. La proporción de Adenina es igual a la de Timina A = T La proporción de Guanina es igual a la de Citosina G = C La proporción de bases púricas (A+G) es igual a la de bases pirimidínicas (T+C) (A+G) = (T+C) La proporción entre (A+T) y (G+C) es característica de cada organismo, tomando valores diferentes según la especie Estudios de Erwin Chargaff ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTESESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTES
  31. 31. Estudios de DIFRACCIÓN DE RAYOS X (Maurice Wilkins Rosalind Franklin) • Las bases púricas y pirimidínicas se encuentran unas sobre otras, apiladas a lo largo del eje del polinucleótido a una distancia de 3,4 Å. Las bases son estructuras planas orientadas de forma perpendicular al eje (Astbury, 1947). • El diámetro del polinucleótido es de 20 Å y está enrollado helicoidalmente alrededor de su eje. Cada 34 Å se produce una vuelta completa de la hélice. •Existe más de una cadena polinucleotídica enrollada helicoidalmente (Wilkins et el. 1953, Franklin y Gosling, 1953). ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTESESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTES
  32. 32. El modelo de Watson y CrickEl modelo de Watson y Crick • A fines de Febrero de 1953, Rosalind Franklin, escribió en su cuaderno de notas que la estructura del ADN tenía dos cadenas, ya antes había deducido que los grupos fosfatos se encontraban en el exterior y que el ADN existe en dos formas........ • Watson y Crick eran investigadores teóricos que integraron todos los datos disponibles en su intento de desarrollar un modelo de la estructura del ADN. Los datos que se conocían por ese tiempo eran : – que el ADN era una molécula grande también muy larga y delgada. – los datos de las bases proporcionados por Chargaff (A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma especie). – los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y Wilkins (King's College de Londres). – Los trabajos de Linus Pauling sobre proteínas (forma de hélice mantenida por puentes hidrógeno), quién sugirió para el ADN una estructura semejante.
  33. 33. La foto 51 Rosalind Franklin(1920-1958) 1. Estructura helicoidal 2. Periodicidad a 3.4 nm 3. Periodicidad a 0.34 nm 4. R.E.Franklin sugiere que el eje ribosa-fosfato está hacia fuera y las bases hacia dentro. Igualmente sugiere que se trata de una doble hélice, y no triple Durante 50 años, la historia de la ciencia ha sostenido que los descubridores de la doble hélice del ADN fueron Crick y Watson. En los últimos años, las investigaciones han sacado a la luz la labor de Rosalind Franklin, sin cuyas radiografías sus colegas no hubieran llegado tan rápido a la meta. Hoy se puede decir que si éstos son los «padres» del hallazgo de la estructura helicoidal de la molécula, Franklin merece ser considerada la «madre».
  34. 34. 3.4 nm 1. El DNA es una doble hélice plectonémica y dextrógira, con un paso de rosca de 3.4 nm Modelo de Watson - Crick 2. Cada una de las dos hélices es un polinucleótido entrelazado con el otro de manera que su polaridad es opuesta (es decir, corren en sentido antiparalelo y son complementarias) 3. El eje ribosa-fosfato se sitúa hacia el exterior de la doble hélice, en contacto con el solvente 4. Mientras que las bases nitrogenadas (anillos planares) se sitúan, apiladas, hacia el interior de la estructura, en un entorno hidrofóbico
  35. 35. 5. Las bases están situadas en planos aproximadamente perpendiculares al eje mayor de la doble hélice. La distancia entre planos es de 0.34 nm 0.34 nm
  36. 36. Las bases de ambas cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. Adenina Timina Guanina Citosina 3 Enlaces de hidrógeno 2 Enlaces de hidrógeno El número de enlaces de hidrógeno depende de la complementariedad de las bases: A con T y G con C 6 Complementariedad entre las bases
  37. 37. • Es una doble hélice de 2 nm de diámetro. 2 nm Par de bases nitrogenadas •Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior. •Las parejas de bases se encuentran unidas a un armazón formado por las pentosas y los grupos fosfato. Armazón fosfoglucídico •El enrollamiento es dextrógiro y 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. 3,4 nm 0,34 nm •Las dos cadenas son antiparalelas y complementarias.
  38. 38. Apareamiento de bases en el DNA
  39. 39. Estructuras alternativas a la doble hélice Configuración de Watson y Crick = FORMA BB • forma de mayor interés biológico por ser la que se encuentra al estudiar el ADN en disolución • forma en que normalmente interacciona el ADN con las proteínas del núcleo FORMA AA • se obtiene por deshidratación de la B (sólo en condiciones de laboratorio) • doble hélice dextrógira + ancha y + corta que la forma B, pares de bases 20o respecto al eje FORMA ZZ • aparece cuando alternan muchos nucleótidos de G y C (GCGCGCGCGC). Presente en algunos virus • hélice LEVÓGIRA enrollada en ZIGZAG, + larga y + estrecha que la forma B
  40. 40. Eduardo Gómez 43 ADN A ADN Z ADN B
  41. 41. RELACIÓN ENTRE DIVERSOS ORGANISMOS Y LA CANTIDAD DE ADN QUE CONTIENEN Función biológica del ADN El ADN almacena y transmite la información genética ya que puede realizar copias de sí mismo. REPLICACIÓN DEL ADN 105 106 107 108 109 1010 1011 Bacterias Insectos Anfibios Peces óseos Reptiles Aves Mamíferos Moluscos Escherichia coli Hongos Levaduras Judías Plantas Drosophila melanogaster Peces cartilaginosos Tiburones Ranas Tritones Humanos Existe gran diferencia entre el contenido de ADN de seres unicelulares primitivos y el de organismos pluricelulares. Dentro de un mismo grupo puede haber, a su vez, grandes diferencias que no parecen guardar relación con su complejidad.
  42. 42. Niveles de complejidad del ADN ADN monocatenario lineal (virus) ADN bicatenario lineal (virus) ADN monocatenario circular (virus) ADN bicatenario circular (bacterias) Cromatina (eucariotas) ADN asociado a histonas Dímero concatenado (mitocondrias) Cromosomas
  43. 43. En procariotas:En procariotas: Tienen unTienen un cromosoma circularcromosoma circular formado de ADN.formado de ADN. A veces pueden existir varias moléculas más pero másA veces pueden existir varias moléculas más pero más pequeñas y transferibles llamadaspequeñas y transferibles llamadas PLÁSMIDOSPLÁSMIDOS En mitocondrias y cloroplastos:En mitocondrias y cloroplastos: Tienen unTienen un cromosoma circularcromosoma circular formado de ADN yformado de ADN y que regula parte de la estructura y de los procesos queque regula parte de la estructura y de los procesos que tienen lugar en estos orgánulos.tienen lugar en estos orgánulos. Dímero concatenado ADN bicatenario circular ORGANIZACIÓN DEL ADN EN LA CÉLULA
  44. 44. Cromatina (eucariotas) ADN asociado a histonas Cromosomas EUCARIOTAS: • Todo el ADN de los 46 cromosomas humanos de una célula humana mide ≈ 2’36 m • Se estima que una persona de 70 kg tiene unos 70 billones de células (70.000.000.000.000 = 70.1012 células) • En nuestro cuerpo tenemos un total de ≈ 165.200.000.106 m de ADN
  45. 45. El ácido desoxirribonucleico (ADN) – Estructura terciaria Fibra de cromatina compacta Primer nivel de empaquetamiento Histona H1 100Ǻ Doble hélice de ADN Doble hélice de ADN Octámero de histonas
  46. 46. El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura terciaria Segundo nivel de empaquetamiento 300Ǻ Nucleosoma Nucleosoma Histona H1
  47. 47. El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura terciaria Tercer nivel de empaquetamiento Bucle Andamio proteico Proteínas SMC Niveles superiores de empaquetamiento
  48. 48. La doble hélice de ADN en estado natural es muy estable; pero, si se calienta, cuando la temperatura llega aproximadamente a 100°C, las dos hebras de la doble hélice se separan, se produce la desnaturalización del ADN. Si posteriormente se mantiene el ADN desnaturalizado a 65°C, las dos hebras vuelven a unirse. Esta restauración de la doble hélice es lo que se llama renaturalización y es lo que permite la hibridación si se parte de hebras de distintos ADN Una mayor proporción G-C tiene una mayor temperatura de desnaturalización (‘fusión’) Desnaturalización – renaturalización del ADN
  49. 49. La desnaturalización se produce al separarse las dos hebras por la rotura de los enlaces de hidrógeno. pH>13 o Tª ≈ 100 °C Desnaturalización Desnaturalización Renaturalización Renaturalización Desenrollamiento de las hélices Dobles hélices de ADN Cadenas sencillas de ADN A la temperatura de fusión (Tm) el 50% de la doble hélice está separada. Manteniendo una temperatura de 65 °C durante un tiempo prolongado se puede producir la renaturalización o hibridación del ADN.
  50. 50. ESTRUCTURA DEL ARNESTRUCTURA DEL ARN Al igual que en el caso del ADN, las moléculas de ARN están constituidas por cadenas de ribonucleótidos unidas entre sí por medio de enlaces fosfodiéster y se localizan en el citoplasma celular. Hay algunas diferencias estructurales entre ADN y ARN: • La pentosa del ARN es la ribosa; en la molécula de ARN no existe la Timina, que es sustituida por el Uracilo. • Las cadenas de ARN son mucho más cortas ya que son copias de determinadas zonas de una cadena de ADN (Gen). • Las moléculas de ARN están constituidas por una sola cadena, no por dos como el ADN. • El ADN posee la misma estructura en todas las células del organismo mientras que el ARN, de acuerdo con las diferentes misiones que puede cumplir, puede presentar tres estructuras diferentes (ARNm, ARNt, ARNr).
  51. 51. ARN que está en los ribosomas. ARN mensajero Existen distintos tipos de ARN, con la misma composición química, pero distinta estructura y función ARN de transferencia ARN ribosómico ARN nucleolar ARN pequeño nuclear Transmite la información del ADN y la lleva a los ribosomas Transporta aminoácidos específicos hasta los ribosomas. Constituye, en parte, el nucléolo. Forma las ribonucleoproteínas nucleares que eliminan intrones
  52. 52. TIPOS DE ARNTIPOS DE ARN Hay tres tipos netamente diferenciados de ARN, tanto en su estructura como en su función, aunque hay algunos otros tipos de RNA en las células: 1.- ARN mensajero (representa el 5% del total de ARN de la célula) ARN mensajero (ARNm): Es el encargado de copiar la información genética contenida en el ADN y trasladarla desde el núcleo celular hasta los ribosomas, en el citoplasma, donde se produce la síntesis de proteínas. Cada cadena de ARNm corresponde a un gen, o sea, una parte de una cadena de ADN. Cada gen contiene información para la síntesis de una proteína y hay tantos ARNm como proteínas ya que son específicos para cada una de ellas. ARN mensajero, consiste en una secuencia de nucleótidos que corresponde a la transcripción de un trozo de DNA (gen). No obstante, esta transcripción no es siempre un proceso simple y directo. En secuencias que contienen exones e intrones, el transcrito primario sufre una maduración durante la que se cortan los intrones y se empalman los exones (splicing). Su función es la de transportar la información genética del núcleo a los ribosomas en que son transcritos.
  53. 53. ARN mensajero ADN 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 proteína: MONOCISTRÓNICO. En procariotas contiene información separada para la síntesis de varias proteínas distintas: POLICISTRÓNICO. Tiene una vida muy corta (algunos minutos) ya que es destruído rápidamente por las ribonucleasas.
  54. 54. 2.- ARN de trasferencia (soluble) ARN de transferencia (ARNt): Estructuralmente, son las moléculas más pequeñas de los tres tipos de ARN. Se encarga de leer la información que posee el ARNm y, de acuerdo con ella, situar los distintos aminoácidos en el lugar adecuado para constituir una cadena polipeptídica. Existe un ARNt específico para cada aminoácido. Los ARN de transferencia, son moléculas de ARN con estructura cruciforme, encargados de leer el código del ARNm en los ribosomas e ir sintetizando la cadena de de proteína a partir de los aminoácidos que tiene asociados a su estructura. Existen tantos ARNt como aminoácidos codificables. Cada ARNt tiene en una parte de su estructura la secuencia que codifica un aminoácido (anticodón) que se unirá al codón del ARNm. En la parte opuesta tiene una parte diseñada para unirse al aminoácido que codifica el anticodón.
  55. 55. 3’ 5’ Brazo T Brazo A Brazo D Anticodón Transportan los aminoácidos hasta los ribosomas. Todos los tipos de ARNt comparten algunas características: 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. Zona de unión a la enzima que lo une al aminoácido. Zona de unión al ribosoma. Zona de unión al ARNm. ARN de transferencia
  56. 56. 3.- ARN ribosómico (es el más abundante 80%) ARN ribosómico (ARNr): Es la clase de ARN más abundante en todas las células y tiene gran importancia en la constitución de los ribosomas, pero no se conoce demasiado bien su función. ARN ribosómico, es un ARN estructural que compone los ribosomas junto con proteínas. Parece ser que tiene una función enzimática al facilitar las interacciones para que el RNAm se acomode en el ribosoma y sea leído por los RNAts, y al mismo tiempo facilita la interacción con proteínas enzimáticas que posibilitan la formación de los enlaces peptídicos Los ribosomas procarióticos tienen RNAr de tres tamaños 16S, 5S y 23S, los eucarióticos tienen 4 tamaños 18S, 5S, 5.8S y 28S. El ARNr es el que contribuye a dar a los ribosomas su forma acanalada, al condicionar la posición de las proteínas, posibilitando la unión a su estructura del ARNm, de los ARNt y de la proteína que se está sintetizando. Supone el 75% del RNA celular en procariotas y el 50% en eucariotas.
  57. 57. 4. ARN nucleolar: ARNn ADN Núcleo Nucléolo Proteínas ribosómicas Nucleoplasma Citosol ARN nucleolar 45 S ARNm ARN 18 S ARN 28 S ARN 5,8 S ARN 5 S Subunidad ribosómica de 60 S Subunidad ribosómica de 40 S Ribosoma de 80 S • Se encuentra unido a diferentes proteínas formando el nucléolo. • Se origina a partir de diferentes segmentos del ADN denominados región organizadora nucleolar. Una vez formado, se fragmenta y da origen a los diferentes tipos de ARNr.
  58. 58. 5.- ARN nuclear Las células eucariotas poseen RNA nuclear (RNA heterogéneo nuclear RNAhn) que son en realidad precursores del los RNAm maduros. 6.- ARNsn : snRNPs Las células eucariotas poseen también un grupo de moléculas de RNA unidas a proteínas, denominadas ribonucleoproteínas pequeñas nucleolares (snRNPs) que desempeñan un papel importante en el proceso de síntesis de RNAm.
  59. 59. Tipos de ARN y función ARN mensajero Ribosoma El ribosoma es el encargado de la traducción del ARNm y está formado por ARN ribosómico y proteínas. Proteína ARN de transferencia con aminoácido ADN
  60. 60. Niveles estructurales de los ácidos nucleicos Polímero lineal formado por la unión de numerosos nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster. El orden de los nucleótidos define la secuencia del ácido nucleico.  Estructura primaria Formada por la disposición relativa espacial de los nucleótidos que se encuentran próximos en la secuencia. DNA – estructura definida por la unión de las dos cadenas polinucleótidicas a través de las bases nitrogenadas. RNA – presente en determinadas regiones de la molécula  Estructura secundaria Todas aquellas de orden superior a los niveles primario y secundario. DNA – resultantes del superenrollamiento y de la asociación con proteínas básicas para formar la cromatina. No determinada por niveles inferiores. RNA – (especialmente tRNA) plegamiento tridimensional definido, similar a la estructura terciaria de las proteínas.  Estructuras de orden superior
  61. 61. Funciones de los ácidos nucleicos Dirigir la síntesis de proteínas Transmitir la información hereditaria Un gen es un fragmento de ADN que dirige la síntesis de una proteína, responsable de la aparición de un carácter. Cada molécula de ADN está constituida por numerosos genes sucesivos A un gen con una determinada secuencia de nucleótidos le corresponde una proteína con una determinada secuencia de aas. El ARN es el encargado de ejecutar la información contenida en el ADN, y el encargado de sintetizar las proteínas. El ADN se duplica o replica Gracias a ello los caracteres hereditarios se transmiten de padres a hijos Replicación: Se desenrolla el ADN Cada hebra sirve de molde para la síntesis de la cadena complementaria Se vuelven a enrollar en la doble hélice
  62. 62. Antes pensábamos que nuestro futuro estaba en las estrellas. Ahora sabemos que está en nuestros genes. James Watson

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