Ácidos Nucleicos y Replicación.pptx ácidos nucleidos adn y arn estructura replicación del adn teoria de la replicación d arn arn adn replicación teoria de la replicación

1. SEMANA 9:
ÁCIDOS NUCLEICOS Y REPLICACIÓN
CÁTEDRA DE BIOLOGÍA
CELULAR Y MOLECULAR
UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR ORREGO
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA

2. Ácidos Nucleicos

3. CONTENIDOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
• Componentes.
• Polimerización de nucleótidos.
• Complementariedad de bases.
• Ácido ribonucleico.
• Ácido desoxirribonucleico.
RESULTADOS DE APRENDIZAJE Y CONTENIDOS

4. RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Describir los ácidos nucleicos, su composición y diferentes tipos.
Describir los procesos de replicación, transcripción y traducción y su rol en el mantenimiento y
la expresión de la información genética.
CONTENIDOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
• Componentes.
• Polimerización de nucleótidos.
• Complementariedad de bases.
• Ácido ribonucleico.
• Ácido desoxirribonucleico.
REPLICACIÓN
• Propiedades y etapas de la replicación
RESULTADOS DE APRENDIZAJE Y CONTENIDOS

5. Ácidos Nucleicos
Polímeros informativos.
Compuestos por nucleótidos.
Nucleótido: Pentosa + Base nitrogenada + Fosfato
Los nucleótidos se unen por enlace fosfodiéster.
ADN A ADN B ADN Z
ARNt
Nucleótido
Beas, 2009
Enlaces fosfoanhidridos
Enlace fosfoéster
Grupos fosfato
Adenina
Adenosina
Adenosina
Monofosfato de adenosina (AMP)
Difosfato de adenosina (ADP)
Trifosfato de adenosina (ATP)
Ribosa

6. Ácido Ribonucleico
Contiene ribosa.
Presenta Adenina, Citosina, Uracilo.
Hebra simple.
Puede formar estructuras de orden superior.
Adenina
(A)
Ribosa
(R)
Uracilo
(U)
Fosfato
(Ph)
Guanina
(G)
Citosina
(C)
Esqueleto de azúcar-
fosfato (S)

7. El Mundo de ARN
Molécula
informativa
Capacidad de
plegamiento
del ARN
El Mundo
de ARN
“El ARN fue el centro de las
primeras estructuras
autorreplicantes
involucradas en el origen
de la vida en la Tierra.”
https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674(09)00138-X

8. Tipos de ARN
ARN mensajero
ARN ribosomal 70 S
ARN de transferencia

9. Tipos de ARN
Clase de RNA Tipo celular Localización de la función en
las células eucariotas
Función
RNA ribosómico (RNAr) Bacterias y eucariotas Citoplasma
RNA mensajero (RNAm) Bacterias y eucariotas Núcleo y citoplasma
RNA de transferencia (RNAt) Bacterias y eucariotas Citoplasma
Componentes estructurales y funcionales del
ribosoma
Es portador del la información genética para
las proteínas
Ayuda a incorporar los aminoácidos a la
cadena polipeptídica
RNA nuclear pequeño (RNAsn) Eucariotas Núcleo Procesamiento del RNAm
RNA nucleolar pequeño
(RNAsno)
Eucariotas Núcleo Procesamiento y ensamblaje del RNAr
RNA citoplasmático pequeño
(RNAsc)
Eucariotas Citoplasma Variable
Micro RNA (RNAmi)
RNA interferente pequeño
(RNAsi)
Eucariotas
Eucariotas
Citoplasma
Citoplasma de otras
Inhibe la traducción del RNAm
Desencadena la degradación
moléculas de RNA
ARN largo no codificante Eucariotas Núcleo Control de la expresión genética de ARNm.

10. Ácido Desoxirribonucleico
Formado por doble hélice antiparalela de desoxirribonucleótidos.
Presenta desoxirribosa.
Bases nitrogenadas: Adenina, Citosina, Guanina y Timina.
Doble hebra formada por complementariedad de bases:
Adenina = Timina
Citosina = Guanina

11. ADN: Propiedades Físicas
• Absorbancia: 260 nm de
longitud de onda.
• Desnaturalización: Separación
de las hebras por ruptura de
puentes H.
• Renaturalización: Las hebras de
ADN complementarias pueden
volver a unirse.
• Temperatura de melting: 50%
del ADN tiene sus hebras
separadas.
Desnaturalización
Pico de
absorbancia
a 260nm
Renaturalización
ADN nativo
Longitud de onda (nm)
Absorbancia

12. ADN: Propiedades Químicas
• Estabilidad: Resiste temperaturas
superiores a 100°C y exposición a
álcalis.
• Complementariedad de bases:
• Adenina – Timina
• Guanina – Citosina
• Reglas de Chargaff: A=T, C=G,
A/T=1, C/G=1, A+G=T+C,
Purinas=Pirimidinas,
• Naturaleza ácida: Los grupos
fosfato se disponen hacia el
exterior.

13. ADN: Propiedades Biológicas
• Interacción: Con proteínas de
unión al ADN.
• Naturaleza informativa. Por
presencia de bases nitrogenadas
que establecen el código genético.
• Autoduplicación: Transmisión
hereditaria mediante replicación.
• Expresión: Generación de ARNm
en la transcripción.
Estas propiedades han sentado las
bases para el establecimiento del
“Dogma Central de la Biología
Molecular”

14. ADN: Estructura
Estructura primaria
Secuencia de nucleótidos.
Representada por las letras: A, T, C, G.
Se obtiene mediante la secuenciación.
Estructura secundaria
Doble hélice antiparalela.
Una de las cadenas está dispuesta en dirección 3' a
5’. La hebra paralela presenta dirección 5' a 3’.
Formas de ADN: ADN B, ADN A, ADN Z.
ADN-B
Enrollamiento plectonémico, dextrógiro.
Surco mayor y surco menor formando.
2nm de diámetro de la cadena,
0.34nm de separación entre bases nitrogenadas.
3.4nm de giro entre bases.
Modelo de Doble Hélice del ADN
Secuencia
de
nucleótidos
en el ADN
ADN A ADN B ADN Z

15. ADN: Estructuras de Orden Superior
El ADN es capaz de interactuar con proteínas
básicas.
En eucariotas forma la cromatina, una
estructura dinámica que permite mantener,
regular y utilizar la información genética.
La cromatina puede condensarse formando
los cromosomas durante la división celular.
Lodish, 2016.
Cromosoma mitótico

16. ADN: Estructura
Estructura terciaria
En eucariotas forma el collar de
perlas de 10nm al unirse con el
octámero de histonas H2A, H2B, H3
y H4 para formar los nucleosomas.
Estructura cuaternaria
Nucleosomas se condensan en
solenoides (30nm).
Los solenoides se empaquetan en
bucles de 300nm.
Los bucles se pliegan hasta formar
la heterocromatina (700nm).
Los cromosomas metafásicos
(1400nm) representan el más alto
grado de condensación.

17. Dogma Central de la Biología
Molecular

18. Dogma Central
Generación de
una copia de la
molécula de
ADN:
Replicación
Expresión de la
enfermedad genética
Generación de una
molécula de ARN a partir
del ADN:
Transcripción
Generación de una
secuencia de aminoácidos a
partir del ARN:
Traducción
Propuesto por James Crick en
1957.

19. Variantes del Dogma Central
Flujos de Información Alternativos:
Replicación del ARN: ARN -> ARN
Retrotranscripción del ARN: ARN -> ADN
Traducción directa del ADN: ADN -> Proteínas
Interacción entre Moléculas
ADN-ARN-Proteínas
ADN-Proteínas (Factores de transcripción,
potenciadores, complejos de remodelación)
ARN-Proteínas (ARNasas, diversas enzimas y complejos
ribonucleoproteicos)
ARN-ARN (ARNlnc, RNAsi, ARNsn)
Proteínas-Enzimas
Priones
ADN ARN Proteínas
Replicación
de ARN
Transcripción
Reversa
Traducción Directa
PrPc PrPSc
Replicación
Transcripción Traducción
Priones

20. REPLICACIÓN

21. REPLICACIÓN DEL ADN
Una molécula de ADN puede generar dos moléculas
idénticas entre sí.
Permite la generación de dos células iguales por mitosis.
El Modelo de Replicación del DNA de
Watson y Crick (1953)
• La replicación es semiconservativa.
• La hélice de doble cadena se desenrolla.
• Cada hebra parental actúa como un
molde para la síntesis de una hebra hija
complementaria.
• Se siguen las reglas de apareamiento de
bases.

22. ETAPAS
Iniciación Elongación Terminación

23. ETAPAS: INICIACIÓN
Eventos
• Reconocimiento de orígenes de replicación
• Separación de la doble hélice.
• Posicionamiento de la maquinaria de
replicación.
Replicación en Procariotas y Eucariotas
Los procariotas presentan un origen de
replicación: Replicación Monofocal.
Los eucariotas presentan diversos puntos de
origen de replicación: Replicación Multifocal.
Replicación Monofocal en Procariotas Replicación Multifocal en Eucariotas

24. ETAPAS: ELONGACIÓN
Proteínas de unión al
ADN de cadena simple
BURBUJA DE
REPLICACIÓN

25. ETAPAS: ELONGACIÓN

26. ETAPAS: ELONGACIÓN
Requerimientos
• Cofactor
• Cadena molde
• Nucleótidos trifosfatados
• Cebadores.
Crecimiento de la cadena polinucleotídica: 3’ -> 5’
La reacción se vuelve irreversible por la acción de
una pirofosfatasa.
Pirofosfatasa
Pi + Pi

27. ETAPAS: ELONGACIÓN
Anillo deslizante

28. ETAPAS: ELONGACIÓN

29. ETAPAS: ELONGACIÓN

30. ETAPAS: TERMINACIÓN EN PROCARIOTAS
(T1)
(T2)
Replicación
Separación
Proteína de
unión a ter
Proteína de
unión a ter
Horquilla
Horquilla

31. ETAPAS: TERMINACIÓN EN EUCARIOTAS
Cebadores en
la cadena
retrasada
Eliminación de
Cebadores
Acortamiento del
ADN con cada ciclo
de replicación
La telomerasa elonga los
telómeros del ADN.
Añade nucleótidos al
extremo 3’ de una hebra
utilizando un patrón de
ARN.
La elongación de la hebra
complementaria ocurre
por acción de las proteínas
del aparato de replicación.
Extensión por otras enzimas
En muchos eucariotas, el
DNA telomérico se enrolla
sobre sí mismo

33. PROPIEDADES
Semiconservativa
A partir de la doble hélice de una
molécula de DNA se originan dos
moléculas de DNA.
Cada doble hebra nueva está
compuesta por una cadena
original (preexistente) y una
cadena nueva (recién
sintetizada).
Dúplex paterno
Primer ciclo
Segundo ciclo

34. PROPIEDADES
Bidireccional
Se da hacia ambos extremos de
la burbuja de replicación.
Cada burbuja tiene dos
horquillas de replicación que
avanzan en direcciones opuestas.
La apertura de la cadena
continúa hasta que las burbujas
se unen.
Origen de
replicación
Origen de
replicación
Origen de
replicación
Cadena parental
Cadena hija
Burbuja de
replicación
Dos moléculas de DNA hijas

35. PROPIEDADES
Semidiscontinua y Asimétrica
Una hebra crece en el mismo sentido que
la horquilla de replicación, siendo
sintetizada de forma continua, por lo cual
es denominada hebra adelantada.
La hebra complementaria se denomina
hebra retardada porque debe ser
sintetizada en sentido opuesto, lo cual se
da mediante una síntesis discontinua
mediante la generación de segmentos
cortos de ADN denominados fragmentos
de Okazaki.

36. Material Adicional
Roberts, Richard. Nucleic Acid chemical compound:
https://www.britannica.com/science/nucleic-acid/Methylation
Minchin & Lodge. Understanding biochemistry: structure and function of nucleic acids
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6822018/
RNA World
https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674(09)00138-X
Reading the ribosome
https://science.sciencemag.org/content/309/5740/1508
Kulkarni et al. The current landscape of nucleic acid therapeutics
https://www.nature.com/articles/s41565-021-00898-0