El documento describe las diferencias entre el ADN y el ARN. Ambos son ácidos nucleicos formados por nucleótidos compuestos de azúcares (ribosa o desoxirribosa), bases nitrogenadas y ácido fosfórico. El ADN es bicatenario y forma una doble hélice, mientras que el ARN es monocatenario. Otras diferencias incluyen la presencia de timina en el ADN y uracilo en el ARN, así como la presencia de un grupo hidroxilo adicional en la ribosa del ARN.

1. Ácidos Nucleicos
(ADN y ARN)
Salvador Resino García

2. Ácidos Nucleicos
 DNA (ácido desoxirribonucleico)
 RNA (ácido ribonucleico)
-Ácido fosfórico
-Pentosa (ribosa o
desoxirribosa)
-Bases nitrogenadas
 Cada monómero de ácido nucleico es un nucleótido formado por la
unión del ácido fosfórico + azucar (ribosa, desoxiribosa) + base
nitrogenada
O
N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP-
O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido

3. Enlace fosfodiester
Ácido fosfórico
- Une los nucleótidos entre
sí asociando las pentosas de
dos nucleótidos consecutivos
- La unión se produce con el
carbono 3’ de un nucleósido
con el carbono 5’ del
siguiente
- Enlace de alta energía muy
estable.
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
β-glicosídico

4. Azúcar y base nitrogenada
RIBOSE
1
OHOCH2
H
H
OH
H
OH
H
OH
23
4
5
OHOCH2
H
H
OH
H
OH
H
H
1
23
4
5
2-DEOXY-RIBOSE
O
N
H N
O
H
CH3
THYMINE
O
N
HN
O
H
URACIL
RNA DNA
Molecular Differences between Ribonucleic Acid (RNA)
& 2-deoxy-ribonucleic acid (DNA).
DNA Y RNA (Diferencias)

5. Before we continue some terminology
Nucleotide Name Table
Purines Pyrimidines
Adenine (A) Guanine (G) Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U)
Nucleotides in DNA deoxyadenylate deoxyguanylate deoxycytidylate deoxythymidylate
or thymidylate
Nucleotides in RNA adenylate guanylate cytidylate uridylate
Abbreviations
Nucleoside
monophosphates
AMP GMP CMP TMP UMP
Nucleoside
diphosphates
ADP GDP CDP TDP UDP
Nucleoside
triphosphates
ATP GTP CTP TTP UTP
For deoxynucleotides add 'd' in front of the above three.
e.g., AMP is a ribonucleotide, dAMP is a deoxyribonucleotide

6. DNA:
ESTRUCTURA DE LA
DOBEL HELICE
34 Å
3.4 Å
20 Å
Minor
Groove
Major
Groove
GC
CG
AT
TA
CG
GC
AT
TA
TA
AT
GC
CG
GC
Strands are
antiparallel

7. 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
1. La relación purinas/pirimidinas es igual a 1
Es decir, A+G = C+T
2. En todos los DNA estudiados, la proporción molar
de A es igual a la de T, y la de G igual a la de C.
Es decir, A = T y G = C
Reglas de Chargaff

8. 1. El DNA es una doble hélice
plectonémica y dextrógira,
con un paso de rosca de 3.4 nm
3.4 nm
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)
5’
3’ 5’
3’
Modelo de Watson-Crick

9. 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
Modelo de Watson-Crick

10. 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
Modelo de Watson-Crick

11. Modelo de Watson-Crick
N
N
N
N
N
HH
N N
O
O
CH3
H
A
T
6. Cada base interacciona con su
opuesta a través de enlaces de
hidrógeno, y de manera que:
• Adenina (A) sólo puede
nteraccionar con timina (T) (y
viceversa), a través de dos
puentes de hidrógeno.
•Guanina (G) sólo puede
nteraccionar con citosina (C) (y
viceversa), a través de tres
puentes de hidrógenoN
N
N
N
O
H
N
H
H
N N
O
N
H
H
G
C

12. 10. El eje de la doble hélice no pasa por el centro
geométrico del par de bases. Esto determina que la
hélice presente un surco ancho y un surco estrecho
Modelo de Watson-Crick
Surco
ancho
Surco
estrecho
0.34
3.4
2.4

13. Modelo De WATSON-CRICK
 Cada molécula de DNA está formada por dos largas cadenas de
polinucleótidos que corren en direcciones opuestas formando una hélice
doble alrededor de un eje imaginario central. De esta forma la
polaridad de cada cadena es opuesta
 Cada nucleótido está en un plano perpendicular al de la cadena
polinucleótida
 Las dos cadenas se encuentran apareadas por uniones de hidrógeno
establecidas entre los pares de bases
 El apareamiento es altamente específico. Existe una distancia física de
11 A entre dos moléculas de desoxirribosa en las cadenas opuestas (sólo
se pueden aparear una base púrica con una pirimídica. A-T G-C entre A
y T hay dos puentes de hidrógeno y entre G-C hay tres. Son imposibles
otras uniones)
 La secuencia axail de bases a lo largo de una cadena de polinucleótidos
puede variar considerablemente, pero en la otra cadena la frecuencia
debe ser complementaria

14. Modelo De WATSON-CRICK

15. 5’
3’
3’
5’
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
O-
CH2
O
P
O-
O
O
N
N
H3C
O
H
O
NN
N
NN
H
O
O
N
N
O
N
HH
NN
N
N
N
H H
O
H
O
O
N
N
N
N
O
H
N
H
H
N
N
O
N
H
H
O
O-
CH2
O
P
O-
O
O-
CH2
O
P
O-
O
O
N
N
N
N
N
H
H
N
N
O
O
H3C
H
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
O
-
O
H2C
O
P
-
O O
O
N
N
N
N
O
H
N
H
H
N
N
O
N
H
H O
O-
CH2
O
P
O-
H
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
O-
CH2
O
P
O-
O
Interacciones débiles que
mantienen la estructura del
DNA
1. Enlaces de hidrógeno entre
bases complementarias
2. Interacciones hidrofóbicas
entre planos de bases contiguos
(int. de apilamiento, stacking)
3. Interacciones iónicas del fosfato
con moléculas electropositivas
(histonas, poliaminas, etc.)

16. Curvas de fusión: Estudio de estabilidad del DNA
Tm= temperatura a la cual el 50%
del DNA es fusionado
Base de muchas técnicas de biología molecular.

17. G-C content determines melting temperature: varies
among organisms
La desnaturalización térmica del DNA sigue
una curva sigmoide. El punto medio, Tm,
está relacionado con el contenido en G+C.
Así, la muestra B tiene un mayor contenido
en G+C que A.
La Tm es característica de cada especie

18. 1. El material genético ha de ser lineal y aperiódico; el DNA
cumple esa condición.
2. El apareamiento de bases sugiere un modelo para la replicación
del mismo de forma que las dos moléculas hijas son idénticas
a la parental:
5’-CGTTGCAATTGCGAT-3’
3’-GCAACGTTAACGCTA-5’
5’-CGTTGCAATTGCGAT-3’
3’-GCAACGTTAACGCTA-5’
5’-CGTTGCAATTGCGAT-3’
3’-GCAACGTTAACGCTA-5’
Implicaciones genéticas del modelo

19. 3. La reactividad de las bases y la estructura general del DNA
explican perfectamente la acción de los mutágenos químicos
4. La tautomería de las bases explica en parte las tasas de mutación
espontánea:
N
N
O
O
H3C
H N
N
NH
H
N
N
N
N
O
H3C O H
N
N
N
N
NH
H
O
H
Par Timina (ceto) - Adenina Par Timina (enol) - Guanina
Implicaciones genéticas del modelo

21. DNA-A
1. Doble hélice plectonémica y dextrógira
2. Planos de bases oblicuos respecto al eje de la doble hélica
3. Propio de RNAs en doble hélice, o de híbridos DNA-RNA
4. Más ancha y corta que DNA-B
DNA-Z
1. Doble hélice plectonémica y levógira
2. Zonas de secuencia alternante -GCGC-
3. Conformación de G es syn- en lugar de anti-
4. Más estrecha y larga que DNA-B

22. Superhélices de DNA
El DNA se presenta habitualmente en forma de superhélices,
cuando la doble hélice, a su vez, se enrolla sobre sí misma. Esto
permite el empaquetamiento de la molécula en el interior de la
célula o del núcleo celular.

23. DNA circular, relajado DNA circular, con
superhélice negativa
Se produce superhelicidad negativa cuando desenrollamos
unas cuantas vueltas de doble hélice en un DNA circular.
DNA circular: plasmidos,genoma bacteriano

24. Nucleosomas
 DNA mide aproximadamente 2
metros de largo.
 Estructura repetitiva de
cromatina.
 Estructura “beads-on-string”.
 Forma dada por la H1:
 Zig-Zag
 Lineal
 Modelo del Solenoide.
 Histonas: 2H2a, 2H2b, 2H3, 2H4
 DNA: aprox. 196 pares de bases

25. Histonas
 Hay 5 tipos diferentes: H1, H2A,
H2B, H3 y H4.
 Poseen un alto grado de conservación
entre organismos.
 La histona H3 es la mejor
conservada, también lo son la H2A y
H2B, no así la H1.
 Hay dos fuentes de variabilidad:
 Reiteración génica
 Modificación post-traslacional
 La principal modificación en las
histonas es la acetilación, importante
rol en la actividad génica.
 Entre otras modificaciones se
encuentra la metilación y la
fosforilación de residuos como Ser,
Treonina, Lys, His.

26. O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
N
N
O
H
O
O
N
N
O
N
HH
O
N
N
N
N
O
H
N
H
H
O
N
N
N
N
N
H
H
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
N
N
N
N
O
H
N
H
H
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
OH
OH
OH
OH
OH
Uracilo en lugar de timina
2’-OH en la pentosa
5’
3’
ESTRUCTURA DEL RNA
-Constituido por ribonucleótidos (nucleótidos
de ribosa)
-Los ribonucleótidos se unen entre sí, igual
que en el DNA, a través de un ácido
fosfórico en sentido 5’3’
-El RNA es casi siempre monocatenario

27. RNA
Los distintos tipos de RNA permiten la expresión fenotípica del
DNA:
 Como mensaje genético que determina la secuencia de
aminoácidos en la síntesis de proteína: RNA mensajero o mRNA
 Como molécula que activa a los aminoácidos para poder ser
incorporados en una nueva proteína: RNA de transferencia o
tRNA
 Como elemento estructural básico de las partículas encargadas
de llevar a cabo la síntesis proteica, los ribosomas: RNA
ribosómico o rRNA

28. Características
 Reactividad química: El RNA, al tener el grupo 2’-OH, es mucho más
reactivo químicamente que el DNA. En concreto, puede ser
completamente hidrolizado por álcali a una mezcla de 2’- y 3’-
nucleótidos.
 Estructura tridimensional: Las formas en doble hélice del RNA
adoptan la configuración A (en lugar de la B, propia del DNA), así como
los híbridos DNA-RNA. La pentosa aparece en forma endo-3’ (y no
endo-2’)
 En el RNA son frecuentes las bases y nucleósidos anómalos
N
HN
O
N
C CH3
O
H
N
HN
O
O
N
N
O
NH2
CH3
N-Acetil citosina Dihidrouracilo 5-Metil citosina
Bases anómalas
O
N
N
N
N
O
H
N
H
H
O
CH3
HO
HOCH2
O
HO
HOCH2
OH
N
N
O O
Pseudouridina 2'-O-Metil guanosina
Nucleósidos anómalos

29. Características
 Tamaño molecular: aun con ser grande, es de bastante
menor tamaño que el DNA. Está presente en todas las
células, sean del tipo que sean.
 RNA como material genético: Algunos virus tienen como
material genético el RNA. Entre éstos, los hay que a partir
de su RNA sintetizan un DNA complementario mediante una
enzima conocida como transcriptasa inversa. Son los
retrovirus.
 RNA como enzima: Algunos RNA son capaces de catalizar
reacciones químicas del mismo modo que las enzimas
(ribozimas).
 Participa en el procesado del transcrito primario para dar lugar
al RNA mensajero o mRNA,
 Participa en la formación de enlace peptídico en la síntesis de
proteínas.

30. 3’
5’
Extremo aceptor
Lazo DHU
Lazo anticodon
Lazo T-Ψ-C
Lazo variable
tRNA
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
N
N
O
N
N
O
N
HH
O
N
N
N
N
O
H
N
H
H
O
N
N
N
N
N
H
H
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
-
O
H2C
O
P
-
O
O
-
O
H2C
O
P
-
O
OH
OH
OH
OH
O
N
HH
O
C
O
C
H
R
H3N
C
C
A
Unión del aminoácido al
extremo 3’ del tRNA
RNAt
3’
Extremo
aceptor
5’
Lazo
anticodon
Lazo TYC
Lazo
variable
Estructura tridimensional del tRNA
3’
Extremo
aceptor
5’
Lazo
anticodon
Lazo TYC
Lazo
variable
Estructura tridimensional del tRNA

31. Secondary structure diagram Tertiary structure diagram
Cr.LSU rRNA intron
Tetrahymena rRNA intron

32. Replicación del DNA

33. Características
 El DNA es el portador del mensaje genético
 La cantidad de DNA en las células de individuos de la misma
especie es constante
 Cuanto más compleja es la especie mayor cantidad de DNA
contiene
 La luz ultravioleta de 360 nm es la más absorbida por el
DNA y la qué provoca más mutaciones (reconocidas por una
descendencia anormal)
 Debido a la temporalidad de los seres vivos para que una
especie no se extinga ha de haber al menos un momento en
el que la información biológica (características
morfológicas y fisiológicas) se replique y a partir de esas
copias aparezcan los descendientes.

34. El proceso de duplicación del DNA es controlado enzimáticamente, asegurando así una
alta fidelidad en la información que contiene la copia. Entre las enzimas que participan en
el proceso de replicación o duplicación del DNA tenemos:
DNA polimerasa, participa en la replicacion y reparación del DNA.
Topoisomerasas, desenrollan al DNA.
Helicasas, separan las dos hebras del DNA para que cada una actúe como molde.
Primasas, sintetizan al RNA cebador usando como molde una hebra del DNA.
Nucleasas, rompen una de las hélices, dando lugar a un origen de replicación, reparan
lesiones del DNA.
Ligasas, unen fragmentos de DNA adyacentes a través de enlaces fosfodiester.

35. Características de la Replicación del DNA
 La duplicación consiste en la disociación de las dos cadenas de
forma que cada una sirve como molde para la síntesis de dos hebras
complementarias, produciéndose dos moléculas de DNA con igual
constitución molecular
 Es semiconservativa ya que al final de la duplicación, cada molécula
de DNA presenta una hebra original y una hebra nueva.
 Es bidireccional, ya que a partir de un punto dado, la duplicación
progresa en dos direcciones.
 La replicación avanza adicionando mononucleótidos en dirección 5'
3'→
 Es semidiscontinua, ya que en una de las hebras (hebra conductora)
sesintetizan filamentos bastante grandes y de forma continua,
mientras que en la otra (hebra retardada) la síntesis es discontinua,
ya que se van sintetizando fragmentos pequeños que se disponen de
manera separada.

36. Gen
 Un gen es un fragmento de ácido nucleico
que tiene información para un
determinado carácter y ocupa una
posición fija en el hilo de DNA (LOCUS).
 Para un mismo locus puede haber más de
un tipo de información. Cada información
que hay en un mismo locus se le llama
ALELO

37. Alteración en la Secuencia de Nucleótidos:
mutaciones
 Las mutaciones posibilitan la aparición de individuos distintos
 Existe la posibilidad de que alguno de los nuevos individuos se
adapte a las posibles variaciones ambientales
 Las mutaciones aparecen por acción de agentes externos
(radiaciones, agentes químicos, virus, etc.) o causa interna
(error de copia, entrecruzamientos, recombinación genética).
 Mutaciones
 Sustitución de Bases
 Pérdida de Bases
 Inserción de Bases
 Inversión
 Translocación

38. La Expresión del Mensaje Genético
Las instrucciones para construir las proteínas están codificadas
en el DNA y las células tienen que traducir dicha información a
las proteínas. El proceso consta de dos etapas:
1.- En el núcleo se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas
de un gen DNA a una secuencia de bases nitrogenadas
complementarias que pertenecen a un mRNA
(TRANSCRIPCIÓN)
2.- En los ribosomoas se pasa de una secuencia de ribonucleótidos
de mRNA a una secuencia de aminoácidos (TRADUCCIÓN)
DNA mRNA proteinas
Transcripción Traducción

39. El Código Genético
 Existen 20 aminoácidos diferentes y sólo 4 nucleótidos en el
mRNA. Se pueden construir 64 tripletes mediante
combinaciones con repetición de los 4 nucleótidos tomados
de tres en tres. A cada triplete se le llama CODÓN
 Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos
conocidos. Solo existen algunas excepciones en unos pocos
tripletes en bacterias.
 No es ambiguo, pues cada triplete tiene su propio significado
 Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un
aminoácido o bien indican terminación de lectura.
 Está degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo
aminoácido, es decir hay codones sinónimos.
 Carece de solapamiento,es decir los tripletes no comparten
bases nitrogenadas.
 Es unidireccional, pues los tripletes se leen en el sentido 5´-
3´.

40. El Código Genético
Alanina Ala A
Arginina Arg R
Asparagina Asn N
Aspártico Asp D
Cisteina Cys C
Fenilalanina Phe F
Glicina Gly G
Glutámico Glu E
Glutamina Gln Q
Histidina His H
Isoleucina Ile I
Leucina Leu L
Lisina Lys K
Metionina Met M
Prolina Pro P
Tirosina Tyr Y
Treonina Thr T
Triptófano Trp W
Serina Ser S
Valina Val V

41. Organización básica del material genético en
bacterias
Genoma bacteriano o
DNA cromosómico, que
es una sola molécula
bicatenaria circular
Plásmido o DNA
extracromosómico,
que es opcional según
especie y cepa,
y confiere nuevas
propiedades a
la bacteria
De forma opcional, puede poseer elementos genéticos extracromosómicos, adquiridos por
procesos de intercambio genético entre bacterias. Se trata de los plásmidos. Estos elementos
poseen la propiedad de conferir nuevas capacidades a la bacteria, y pueden replicarse de
forma autónoma respecto al DNA cromosómico.
Las bacterias contienen una sola molécula de DNA circular en su citoplasma, que
posee todos los genes necesarios para la vida de la bacteria. No está contenido en un
núcleo.

42. El DNA cromosómico se organiza para
constituir genes, con escaso material
intergénico
La mayor parte de estos genes se presentan de
forma única en el genoma. Es el caso de los
factores de virulencia proteicos o exotoxinas
Organización básica del Genoma Bacteriano

43. El genoma contiene, a su vez, múltiples copias de los genes que codifican el RNA ribosómico 16S,
que forma parte de la subunidad menor del ribosoma. Estos genes tienen secuencias muy
conservadas entre las distintas familias bacterianas, así como regiones muy divergentes,
incluso dentro de la misma especie bacteriana. Por ello, su estudio permite establecer relaciones
filogenéticas entre bacterias, y determinar la variabilidad genética de las distintas poblaciones
de una especie.
La mayor parte del genoma bacteriano está constituido por genes que codifican proteínas
estructurales, enzimas metabólicas o factores de virulencia. Se encuentran habitualmente
en una sola copia, lo que hace que una mutación en los mismos condicione una función
bacteriana.
Genes codificantes del
RNA ribosómico 16S
en múltiples copias
Genes codificantes de
enzimas o proteínas, con
copia única
Organización básica del Genoma Bacteriano

44. Organización básica del Genoma Humano
promotor E1 E2 E3 E4 E7E5 E6
I1 I3I2 I6I4 I5
Cada exón suele corresponderse con un dominio de la cadena polipeptídica.
El dominio es una región del polipéptido con una localización y función definida
dentro de la proteína final y la célula.
Una proteína tiende a estar constituida por varias cadenas, por lo que entran
en juego varios genes
Los genes eucariotas contienen secuencias codificantes denominadas exones,
separadas entre sí por otras no codificantes llamadas intrones. Durante el
procesamiento del mRNA, se eliminan las secuencias de los intrones, fenómeno
conocido como corte-empalme o splicing

45. DNA genómico humano
El 25 % de todo el Genoma Humano está constituido por genes, cuyo número se estima que
se halla entre 30.000 y 40.000, la mayoría aún sin función conocida
Solo el 1 % de todo el Genoma Humano está constituido por DNA codificante, es decir, exones
Sin embargo,
el PROTEOMA HUMANO está constituido
por 50.000-60.000 proteínas
El origen de esta discrepancia es el fenómeno de splicing o corte-empalme alternativo del mRNA
que sufren el 60% de los genes. Es decir, un gen da lugar a varios mRNA maduros
Organización básica del Genoma Humano

46. PROTEOMA HUMANO
Tiene en común con los seres inferiores las proteínas
que intervienen en los mecanismos de:
transcripción y traducción
metabolismo
replicación y modificación del DNA
Sistema inmune
y nervioso
... Y la evolución ha permitido que el
ser humano se diferencie en ...
Organización básica del Genoma Humano

47. El genoma humano se
encuentra repartido en 23
pares de moléculas de ADN,
que se repliegan
previamente a la división
celular para dar lugar a los
CROMOSOMAS
La organización de
genes en cromosomas
homólogos es similar, es
decir, cada gen tiene su
lugar exclusivo o
LOCUS
De cada par
cromosómico, uno
proviene del padre y
otro de la madre
Sin embargo, la
secuencia de DNA puede
diferir en puntos
concretos del gen, lo
que da lugar a una
variación genética
posible dentro de una
población. Cada variante
de un gen se denomina
ALELO
Organización básica del Genoma Humano

48. ¿Qué aplicaciones tiene el análisis de ácidos
nucleicos en Microbiología?
DNA RNA
Se emplea para confirmar la
presencia de patógenos en
muestras clínicas y, en
ocasiones, para
cuantificarlos
Se emplea para cuantificar la
expresión de factores de
virulencia microbianos, o para
cuantificar RNA-virus

49. ¿Qué aplicaciones tiene el análisis de ácidos
nucleicos en enfermedades genéticas de
herencia mendeliana?
DNA RNA
Se emplea para confirmar la
presencia de mutaciones
causantes de la
enfermedad, ya sea
prenatal o de forma
posterior al nacimiento
No suele utilizarse en el
diagnóstico de rutina

50. ¿Qué aplicaciones tiene el análisis de ácidos nucleicos
en la susceptibilidad a enfermedades
multifactoriales?
DNA RNA
Se emplea para confirmar la presencia
de polimorfismos favorecedores de la
enfermedad (asma, infarto, ...), para la
detección de mutaciones en genes
asociados a cáncer familiar, y para
mutaciones del DNA en tejidos
tumorales
Se utiliza, aún de forma
experimental, para estudiar las
diferencias en la expresión de genes
entre tejidos sanos y tumorales,
empleando los microarrays o
microchips