ADN INTRODUCCION PROFESOR DE BIOQUIMICA

1. Conferencia No. 9
Ácidos Nucleicos:
Síntesis de ácidos nucleicos: DNA y
RNA. Polimerasas y sus
requerimientos. Maduración del RNA.
CDr.Armando Guerra Espinosa

2. Objetivo:
• Describir los mecanismos generales de la
expresión genética en los seres vivos, el papel
de los ácidos nucleicos y su relación con los
fenómenos de la herencia, transgénesis y
clonación.

3. ANTECEDENTES
•1953. - Sanger estableció la estructura completa de
una proteína: la Insulina.
- Crick y Watson demostraron que el DNA tenía
una estructura de doble hélice.
•1963. Nirenberg descifró la clave genética cuya
generalidad se aplicaba desde la bacteria hasta el
hombre.
•1967. Edman y Begg establecieron métodos de
degradación de proteínas. (Estructura primaria).
•1978. Dayhoff y Eck establecieron las estructuras
primarias de más de 500 proteínas (Atlas de proteínas).

4. •1976-1981. Gilbert y Maxan elaboraron un método
rápido de análisis del DNA.
•1981. Gilbert determinó la secuencia de más de 1 000
nucleótidos/semana y con un solo operador.
•1981. Alvarado-Urbina y otros, lograron sintetizar en
solo tres días un gen con una máquina.
•Se pudo conocer el papel que desempeña una
secuencia particular de nucleótidos en la regulación de
la síntesis del RNA y por lo tanto de una proteína.
ANTECEDENTES

5. Dogma central de la genética molecular
DNA
RNA
PROTEÍNAS
Transcripción
Traducción
Replicación

6. Enlaces
fosfodiésteres
ESTRUCTURA DEL ADN (Polinucleótido)
(Consultar libro electrónico de Acidos nucleicos)

7. ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DEL ADN
Pares de base
complementarias

8. REPLICACIÓN
Este proceso se divide en tres fases:
inicio, elongación y terminación.
El DNA presente en los cromosomas de los
organismos vivos debe ser duplicado durante la
división celular para asegurar que cada núcleo
descendiente reciba la información genética
completa.
La síntesis de las moléculas de DNA se
conoce como proceso de replicación.

9. Las fases se distinguen por las reacciones
que tienen lugar y por las enzimas que se
requieren.
Cada cadena de DNA en la doble hélice actúa
como un patrón (molde) sobre el cual nuevas
cadenas complementarias son sintetizadas.
La replicación del DNA da lugar a dos moléculas
"hijas" idénticas a la molécula progenitora del
DNA pero cada una de ellas contiene una cadena
intacta de su molécula progenitora y una
nuevamente sintetizada.
Este proceso se denomina entonces replicación
semiconservadora.
REPLICACIÓN

10. Después de iniciada la replicación en un
punto del DNA, ¿transcurrirá en una
dirección o en ambas?.
¿Se desenrrollarán totalmente las cadenas del
original (DNA) parental antes de que sea
replicada?.
¿Empezará la replicación en sitios al azar
o en punto único?.

11. La reacción empieza en una secuencia del DNA denominada origen, a partir
del cual se comienzan a separar las cadenas de la doble hélice formándose lo
que se denominan horquillas de replicación que es donde se desenrolla el
DNA parental y las cadenas separadas comienzan a replicarse rápidamente y
generalmente en forma bidireccional.
Origen de replicación
Origen de replicación
Cadenas hijas
formadas
ADN parental o madre

12. Las cadenas de DNA separadas son estabilizadas por
interacción con algunas proteínas denominadas de fijación
al DNA monohebra (SSBP) (single stranded DNA binding‑
proteins), conocidas como factor de replicación (RF).
DNA helicasa: Se trasladan a lo largo del DNA y van
separando las dos cadenas utilizando la energía
química del ATP (la separación de cada par de bases
involucra un gasto de dos moléculas de ATP).
La separación de las cadenas crea una tensión
topológica en la estructura helicoidal del DNA que se
elimina por la acción de las topoisomerasas, enzimas
que aumentan o disminuyen el grado de enrrollamiento
del DNA haciendo variar el número de enlace.

13. DNA polimerasas: Cataliza la formación de una nueva
cadena de DNA bajo la dirección de una cadena simple
que sirve como molde e incluye la unión de
desoxiribonucleótidos.
La ecuación general de la reacción catalizada por la DNA
polimerasa será:
(dNMP)n
+ dNTP ‑‑‑‑‑‑> (dNMP)n+1
+ PPi
DNA molde DNA alargado
donde dNMP = desoxinucleósido 5' monofosfato‑
dNTP = desoxinucleósido 5 trifosfato.‑

14. REPLICACIÓN
DNA Polimerasa
Requiere de un molde Requiere de un cebador
Posee actividad exonucleasa 5’ 3’
Actividad de reparación del DNA
Cataliza la síntesis en dirección 5’ 3’
Posee actividad exonucleasa 3’ 5’
Actividad correctora de pruebas

15. Cadena nueva
Acople
DNA polimerasa
Molde de la cadena continua
Helicasa
Horquilla de replicación
DNA parental
Replicación del ADN
LIgasa Polimerasa I Fragmento de Okasaki
Primasa
ARN primer
Proteínas ligadas a ADN
de cadena simple
Molde de la cadena rezagada

16. Ácidos Nucleicos:
Transcripción.

17. TRANSCRIPCIÓN
Formación de moléculas de RNA a partir de la
información contenida permanentemente en el DNA.
En este proceso, un sistema enzimático convierte la
información genética de un segmento de DNA en una
cadena de RNA, con una secuencia de bases
complementaria a una de las cadenas de DNA.
Es muy similar a la replicación en términos de
mecanismo químico, polaridad (dirección de la síntesis)
y utilización de un molde.
El inicio de la síntesis tiene lugar en secuencias
específicas llamadas promotores que dirigen la
transcripción de segmentos adyacentes de DNA (genes).

18. Requiere los cuatro ribonucleósidos 5' trifosfatos (ATP,‑
GTP, UTP y CTP) como precursores de las unidades
nucleotídicas del RNA, así como Mg2+
y también
contiene Zn2+
.
La enzima capaz de formar un polímero de RNA a partir
de ribonucleósido 5' trifosfatos, la‑ RNA polimerasa
dirigida por DNA, fue aislada a partir de extractos
bacterianos en 1959.
La ecuación general de la reacción catalizada por la DNA
polimerasa será:
(NMP)n
+ NTP ‑‑‑‑‑‑> (NMP)n+1
+ PPi
RNA RNA alargado
donde NMP = nucleósido 5' monofosfato‑

19. TRANSCRIPCIÓN
RNA Polimerasa
Requiere de un molde
No se copia el cromosoma entero
NO requiere
cebador
SOLO UNA DE LAS CADENAS ACTUA COMO MOLDE
Cataliza la síntesis en dirección 5’ 3’
NO posee actividad exonucleasa 3’ 5’
Actividad correctora de pruebas
NO posee actividad exonucleasa 5’ 3’
Actividad de reparación del DNA

20. Una de las dos hebras de la doble cadena del DNA, se desenrolla
en una corta distancia formando una "burbuja" de transcripción.
En estos casos también actúan las topoisomerasas aliviando los
problemas topológicos causados por la transcripción.
Una de las dos cadenas sirve de molde para la síntesis del RNA,
la otra es la llamada hebra complementaria al molde.
La síntesis del RNA empieza normalmente con un residuo GTP o ATP,
cuyo grupo 5' trifosfato no es cortado para liberar pirofosfato (PPi)‑
sino que se mantiene intacto durante toda la transcripción.
La nueva cadena de RNA forma temporalmente apareamiento de bases
con el DNA molde formando una doble hélice de un híbrido RNA DNA‑
corto que es esencial para la lectura correcta de la hebra de DNA.

21. Sitio de terminación
de la transcripción
Sitio de inicio de
la transcripción
RNA polimerasa

23. ….. Transcripción …..
• En el proceso de Transcripción, el primer producto de un gen es
una larga molécula de ácido ribonucleico (ARNm). Este ARNm está
formado por una simple cadena azúcar-fosfato. El azúcar en este
caso es la ribosa. Las bases nitrogenadas presentes son Adenina,
Uracilo, Guanina y Citosina.
• Respecto al ADN, el ARN tiene el azúcar ribosa en lugar del azúcar
desoxirribosa, y la base nitrogenada Uracilo en lugar de la base
nitrogenada Timina.
• Las instrucciones contenidas en el ADN son transferidas o pasadas
a la molécula de ARN, que será el mensajero de la información
(ARNm).
• Para formar la cadena de ARN a partir del ADN la molécula
helicoidal de ADN se desenrolla y deja presentada la cadena
paralela, y se inicia la síntesis de la cadena de ARN. Los
nucleótidos se unen uno por uno en orden complementario.

24. ….. Transcripción …..
• De esta manera la Adenina del ADN se combina con el Uracilo del
ARN (A-U), la Timina se aparea con la Adenina (T-A) y la Citosina
se combina con la Guanina y viceversa (C-G, G-C). El principio de
complementariedad de las bases nitrogenadas está presente
también en este proceso.
• Ej. Hebra patrón de ADN: A-T-T-A-C-G-G-C-G-A-A-A
Hebra ARNm transcripta: U-A-A-U-G-C-C-G-C-U-U-U
El ARNm formado pasa a ser el portador de las instrucciones del
ADN que determinarán la secuencia de aminoácidos de una
proteína particular.