ACIDOS NUCLEICOS

1. Estructura deEstructura de
los Ácidoslos Ácidos
NucleicosNucleicos

2. James Watson y Francis CrickJames Watson y Francis Crick

3. Phoebus Levene
Erwin Chargaff

4. Maurice Wilkins
Rosalind Franklin

6. ConsideracionesConsideraciones
GeneralesGenerales

7.  Según su composición química, los ácidos nucleicos seSegún su composición química, los ácidos nucleicos se
diferencian de las proteínas por su mayor contenido dediferencian de las proteínas por su mayor contenido de
fósforo (10%) y por la ausencia de azufre.fósforo (10%) y por la ausencia de azufre.
 Dos tipos de ácidos nucleicos: ADN, ARN.Dos tipos de ácidos nucleicos: ADN, ARN.
 Localización y función.Localización y función.
EucariotasEucariotas ProcariotasProcariotas VirusVirus
ADNADN Núcleo CelularNúcleo Celular
Matriz mitocondrialMatriz mitocondrial
Estroma deEstroma de
cloroplastoscloroplastos
Zona nucleoideZona nucleoide CápsideCápside Depositario yDepositario y
transmisor de latransmisor de la
información genéticainformación genética
organizada en genesorganizada en genes
que codificanque codifican
productos génicosproductos génicos
ARNARN MomentáneamenteMomentáneamente
en Núcleoen Núcleo
Matriz mitocondrialMatriz mitocondrial
CitosolCitosol CápsideCápside Transmisión deTransmisión de
información bénticainformación béntica
desde el ADN hasta losdesde el ADN hasta los
productos génicosproductos génicos

8. DNADNA (ácido desoxirribonucleico)(ácido desoxirribonucleico)
RNARNA (ácido ribonucleico)(ácido ribonucleico)
Ácidos NucleicosÁcidos Nucleicos
Cada monómero de ácido nucleico es un
nucleótido formado por la unión de
Ácido fosfórico
Pentosa (ribosa o desoxirribosa)
Bases nitrogenadas

9. DNA Y RNADNA Y RNA Pentosas - FisherPentosas - Fisher

10. Ribosas - HaworthRibosas - Haworth
 ββ-D-ribofuranosa-D-ribofuranosa ββ-D-2--D-2-
desoxirribofuranosadesoxirribofuranosa

11. RibosasRibosas

12. DNA Y RNADNA Y RNA
Las Bases NitrogenadasLas Bases Nitrogenadas
 BASES PÚRICASBASES PÚRICAS
ADENINA (A)ADENINA (A) (DNA Y RNA)(DNA Y RNA)
GUANINA (G)GUANINA (G) (DNA Y RNA)(DNA Y RNA)
 BASESBASES PIRIMÍDICASPIRIMÍDICAS
CITOSINA (C)CITOSINA (C) (DNA Y RNA)(DNA Y RNA)
TIMINA (T)TIMINA (T) (DNA)(DNA)
URACILO (U)URACILO (U) (RNA)(RNA)

13. Bases nitrogenadasBases nitrogenadas
TAREA

14. Posición de sustituyentesPosición de sustituyentes
- NH- NH22 =O=O -CH-CH33
AA 66
CC 44 22
UU 2 y 42 y 4
GG 22 66
TT 2 y 42 y 4 55

15. Propiedades fisicoquímicasPropiedades fisicoquímicas
 Existencia de DipolosExistencia de Dipolos
Posibilidad de puentes de hidrogenoPosibilidad de puentes de hidrogeno
 HidrofobicidadHidrofobicidad
Anillos aromáticosAnillos aromáticos
Pocos solubles en aguaPocos solubles en agua
Interacción hidrofóbica de apilamientoInteracción hidrofóbica de apilamiento
 Disposición coplanar de los anillosDisposición coplanar de los anillos
 Tautomería o isemería dinámicaTautomería o isemería dinámica TAREA

16. Tautomería DinámicaTautomería Dinámica
 Tautomería ceto-enólicaTautomería ceto-enólica
 Tautomería imina-amina primariaTautomería imina-amina primaria

17. TautormeríaTautormería
 Lactima e imina 100.000 veces menosLactima e imina 100.000 veces menos
abundantes que lactama y aminaabundantes que lactama y amina

18. Frecuente fuente de error en el ADNFrecuente fuente de error en el ADN

19. Carácter básicoCarácter básico
+ H+

21. AbsorciónAbsorción

22. Nucleótido
Fosfatos
Nucleósido
Azúcar
Base Nitrogenada

23. O
N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP-
O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido
Enlace N-glicosídico

24. NucleósidosNucleósidos
 Nucleósidos purínicos Sufijo –osinaNucleósidos purínicos Sufijo –osina
AdenosinaAdenosina
GuanosinaGuanosina
 Nucleósidos pimirmidínicos sufijo – idinaNucleósidos pimirmidínicos sufijo – idina
CitidinaCitidina
TimidinaTimidina
UridinaUridina

25. NucleótidosNucleótidos
 Propiedades fisicoquímicasPropiedades fisicoquímicas
Marcado carácter ácido debido a los gruposMarcado carácter ácido debido a los grupos
fosfato.fosfato.
Gran afinidad por cationes divalentes comoGran afinidad por cationes divalentes como
MgMg2+2+
, Mn, Mn2+2+
y Cay Ca2+2+
Los NTPs y NDPs no existen como anionesLos NTPs y NDPs no existen como aniones
libre, sino formando quelatos principalmentelibre, sino formando quelatos principalmente
con Mgcon Mg2+2+

26. DNA Y RNADNA Y RNA
 Ácido fosfóricoÁcido fosfórico
- Une los nucleótidos entre sí asociando- Une los nucleótidos entre sí asociando
las pentosas de dos nucleótidoslas pentosas de dos nucleótidos
consecutivosconsecutivos
- La unión se produce con el carbono 3’- La unión se produce con el carbono 3’
de un nucleósido con el carbono 5’ delde un nucleósido con el carbono 5’ del
siguientesiguiente

28. 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
N-glicosídico
3’
5’

29. Niveles estructuralesNiveles estructurales
5’5’ 3’3’

30. ADN – ARNADN – ARN
DiferenciasDiferencias

31. Niveles estructuralesNiveles estructurales
 Estructura primariaEstructura primaria
Representación detallada
Representaciones esquemáticas
pApCpG….
pACG….
ACG….
Representaciones abreviadas

32. Niveles estructuralesNiveles estructurales
 Estructura secundariaEstructura secundaria

33. Niveles estructuralesNiveles estructurales
 Estructura de orden superiorEstructura de orden superior

34. ADN y ARNADN y ARN
Tipos de A. nucleicosTipos de A. nucleicos ARNARN ADNADN
MonómeroMonómero
RibonucleótidosRibonucleótidos DesoxirribonucleótidosDesoxirribonucleótidos
FosfatosFosfatos Enlace fosfodiésterEnlace fosfodiéster
AzúcarAzúcar RibosaRibosa DesoxiribosaDesoxiribosa
PurinasPurinas Adenina, guaninaAdenina, guanina
PirimidinasPirimidinas
CitosinaCitosina
UraciloUracilo TiminaTimina
Componentes
delmonómero

35. Propiedades fisicoquímicasPropiedades fisicoquímicas
 Propiedades en disoluciónPropiedades en disolución
Las cadenas son hidrofílicasLas cadenas son hidrofílicas
AcidosAcidos
PolianionesPolianiones
Se estabilizan por unión a proteínas..Se estabilizan por unión a proteínas..
Gran viscosidadGran viscosidad

36. Propiedades fisicoquímicasPropiedades fisicoquímicas
 ReacitvidadReacitvidad
ADNADN ARNARN
E. fosfodiesterE. fosfodiester E. N-glicosidicoE. N-glicosidico E. fosfodiesterE. fosfodiester E. N-glicosidicoE. N-glicosidico
Medio Acido fuerteMedio Acido fuerte SiSi SiSi SiSi SiSi
Medio Acido debilMedio Acido debil NoNo
SiSi
(purinas(purinas
especialmente)especialmente)
NoNo
SiSi
(purinas(purinas
especialmente)especialmente)
Medio alcalinoMedio alcalino NoNo NoNo SiSi NoNo

37. Propiedades fisicoquímicasPropiedades fisicoquímicas
 ReacitvidadReacitvidad

39. Propiedades fisicoquímicasPropiedades fisicoquímicas
 Absorción UVAbsorción UV

40. DNADNA
Perth, Australia
Life Science, UC Davis
Chambord, France

41. MODELO DE WATSON-CRICK

42. Modelo De WATSON-CRICKModelo De WATSON-CRICK
 Cada molécula de DNA está formada por dosCada molécula de DNA está formada por dos
largas cadenas de polinucleótidos que correnlargas cadenas de polinucleótidos que corren
en direcciones opuestas formando una héliceen direcciones opuestas formando una hélice
doble alrededor de un eje imaginario central.doble alrededor de un eje imaginario central.
De esta forma la polaridad de cada cadenaDe esta forma la polaridad de cada cadena
es opuestaes opuesta
 Cada nucleótido está en un planoCada nucleótido está en un plano
perpendicular al de la cadena polinucleótidaperpendicular al de la cadena polinucleótida

43. Modelo De WATSON-CRICKModelo De WATSON-CRICK
5’ 3’
3’ 5’
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)

44. Modelo De WATSON-CRICKModelo De WATSON-CRICK

45. Modelo De WATSON-CRICKModelo De WATSON-CRICK
 Las dos cadenas se encuentran apareadasLas dos cadenas se encuentran apareadas
por uniones de hidrógeno establecidas entrepor uniones de hidrógeno establecidas entre
los pares de baseslos pares de bases
 El apareamiento es altamente específico.El apareamiento es altamente específico.
Existe una distancia física de 11Existe una distancia física de 11 ÅÅ entre dosentre dos
moléculas de desoxirribosa en las cadenasmoléculas de desoxirribosa en las cadenas
opuestasopuestas
 Sólo se pueden aparear una base púrica conSólo se pueden aparear una base púrica con
una pirimídica. A-T G-Cuna pirimídica. A-T G-C
 Entre A y T hay dos puentes de hidrógeno yEntre A y T hay dos puentes de hidrógeno y
entre G-C hay tres.entre G-C hay tres.
 Son imposibles otras uniones.Son imposibles otras uniones.

46. Modelo de Watson y CrickModelo de Watson y Crick
 Complementariedad de las bases nitrogenadasComplementariedad de las bases nitrogenadas

48. Modelo De WATSON-CRICKModelo De WATSON-CRICK
 La secuencia axail de bases a lo largoLa secuencia axail de bases a lo largo
de una cadena de polinucleótidosde una cadena de polinucleótidos
puede variar considerablemente, peropuede variar considerablemente, pero
en la otra cadena la frecuencia debeen la otra cadena la frecuencia debe
ser complementariaser complementaria

50. Estructura de DNAEstructura de DNA

51. RNARNA
La estructura primaria es similar a la del DNA peroLa estructura primaria es similar a la del DNA pero
Las bases nitrogenadas
La Timina (T)
ribosaLa
desoxirribosa
Uracilo (U)

52. RNARNA
Tres tipos de RNATres tipos de RNA
Ribosómico
Mensajero
Transferencia o
soluble
-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

53. RNARNA
Los distintos tipos de RNA permiten laLos distintos tipos de RNA permiten la
expresión fenotípica del DNAexpresión fenotípica del DNA::
 Como mensaje genético que determinaComo mensaje genético que determina
la secuencia de aminoácidos en lala secuencia de aminoácidos en la
síntesis de proteína:síntesis de proteína: RNA mensajeroRNA mensajero oo
mRNAmRNA

54. RNARNA
 Como molécula que activa a losComo molécula que activa a los
aminoácidos para poder seraminoácidos para poder ser
incorporados en una nueva proteína:incorporados en una nueva proteína:
RNA de transferencia o tRNARNA de transferencia o tRNA
 Como elemento estructural básico deComo elemento estructural básico de
las partículas encargadas de llevar alas partículas encargadas de llevar a
cabo la síntesis proteica, los ribosomas:cabo la síntesis proteica, los ribosomas:
RNA ribosómico o rRNARNA ribosómico o rRNA

55. Hélices levógiras y dextrógiras

56. DIMENSIONESDIMENSIONES
DEL ADNDEL ADN
Surco Menor
Surco Mayor

59. Dos surcos de igual
tamaño se crearían si las
bases se unen en forma
simétrica con el
esqueleto azúcar-fosfato
Porque hay un surco mayor y menor en el ADN?
Las bases se unen en
forma asimétrica al
esqueleto del azúcar-
fosfato formando los
dos surcos de tamaño
desigual.

60. Surco mayor y menor en el ADN

61. Surco mayor
Surco menor Surco menor
Surco mayor

65. Niveles estructuralesNiveles estructurales
 Estructura de orden superiorEstructura de orden superior

66. Condensación o EmpaquetamientoCondensación o Empaquetamiento
 NucleosomasNucleosomas
 SolenoideSolenoide
 EucromatinaEucromatina
 HeterocromatinaHeterocromatina
 CromosomaCromosoma

67. NucleosomaNucleosoma
 Unidades de núcleoproUnidades de núcleopro
teínas formadas cada unateínas formadas cada una
por un cilindro corto depor un cilindro corto de
histonas en forma de discohistonas en forma de disco
envuelto en ácido nucléico.envuelto en ácido nucléico.
Formado por 8 moléculasFormado por 8 moléculas
de histonas conocidasde histonas conocidas
como H2A, H2B, H3 y H4.como H2A, H2B, H3 y H4.

69. SolenoideSolenoide
 Anillos circulares yAnillos circulares y
continuos formadoscontinuos formados
cada uno por seiscada uno por seis
nucleosomasnucleosomas

71. CromatinaCromatina
 Filamento de DNA yFilamento de DNA y
proteínasproteínas

73. CromosomasCromosomas
 Estructuras de variasEstructuras de varias
formas y tamañosformas y tamaños
formada porformada por
nucleoproteínasnucleoproteínas..
 NucleoproteínasNucleoproteínas ––
combinación de ácidocombinación de ácido
nucléico y proteínasnucléico y proteínas
(histonas)(histonas)
 Formada por una ó dosFormada por una ó dos
cromátidas (hermanas),cromátidas (hermanas),
unidas por un centrómerounidas por un centrómero
(DNA no está contraído).(DNA no está contraído).

74. Superenrrollamiento ySuperenrrollamiento y
Topología del ADNTopología del ADN
Parte de laParte de la
condensación secondensación se
logra con ellogra con el
superenrrollamientosuperenrrollamiento
Contribuye a explicarContribuye a explicar
como unacomo una
macromoléculamacromolécula
puede alojarse en lapuede alojarse en la
célulacélula

75.  Se define al giro o retorcimiento del DNASe define al giro o retorcimiento del DNA
sobre sí mismasobre sí misma
DNADNA TamañoTamaño Longitud enLongitud en
forma B-forma B-
DNADNA
Dimensiones deDimensiones de
compactacióncompactación
E. ColiE. Coli 4.7 104.7 1066
pbpb 1,6 mm1,6 mm 2 um2 um
CadaCada
CromosomaCromosoma
HumanoHumano
50 – 250 1050 – 250 1066
pbpb 17 – 8517 – 85
mmmm
4-6 um4-6 um
Genoma HumanoGenoma Humano
diploidediploide
6,6 106,6 1099
pbpb 2,2 metros2,2 metros 4-6 um4-6 um
Superenrrollamiento del DNASuperenrrollamiento del DNA

76.  El superenrrollamiento es mas conocido yEl superenrrollamiento es mas conocido y
mejor comprendido en ADN circularmejor comprendido en ADN circular
ProcariotasProcariotas
MitocondriasMitocondrias
CloroplastosCloroplastos

77. ConformacionesConformaciones
 Conformación relajadaConformación relajada
No superenrrolladoNo superenrrollado
EstableEstable
Conformación adoptadaConformación adoptada
por el DNA en su forma Bpor el DNA en su forma B
Ejemplo (Luque)Ejemplo (Luque)
ADN circularADN circular
210 pb210 pb
20 vueltas de helice20 vueltas de helice
10,5 pb por vuelta10,5 pb por vuelta

78. ConformacionesConformaciones
 Conformación superenrrolladasConformación superenrrolladas
SuperenrrolladoSuperenrrollado
No EstableNo Estable
No relajadoNo relajado
Se produce por disminución o aumento en elSe produce por disminución o aumento en el
numero de vueltas de hélicenumero de vueltas de hélice
Adopta formaciones diferentes al B-DNAAdopta formaciones diferentes al B-DNA
La tensión se contrarresta mediante laLa tensión se contrarresta mediante la
formación de un superenrollamientoformación de un superenrollamiento

79. Superenrollamiento negativoSuperenrollamiento negativo
 Si se reduce en nro deSi se reduce en nro de
vueltas de hélice, lavueltas de hélice, la
tensión se libera formandotensión se libera formando
una superhelice que se leuna superhelice que se le
asigna un valor negativoasigna un valor negativo
de superenrrollamientode superenrrollamiento
 Ejemplo (Luque)Ejemplo (Luque)
 ADN circularADN circular
 210 pb210 pb
 19 vueltas de helice19 vueltas de helice
 11,1 pb por vuelta11,1 pb por vuelta

80. Superenrollamiento positivoSuperenrollamiento positivo
 Si se aumenta en nro deSi se aumenta en nro de
vueltas de hélice, lavueltas de hélice, la
tensión se libera formandotensión se libera formando
una superhelice que se leuna superhelice que se le
asigna un valor positivo deasigna un valor positivo de
superenrrollamientosuperenrrollamiento
 Ejemplo (Luque)Ejemplo (Luque)
 ADN circularADN circular
 210 pb210 pb
 21 vueltas de helice21 vueltas de helice
 10 pb por vuelta10 pb por vuelta

82. TopologíaTopología
 Rama de las matemáticas que estudia lasRama de las matemáticas que estudia las
propiedades de posición relativa de laspropiedades de posición relativa de las
partes de un objetopartes de un objeto
 Numero de enlace (Numero de enlace (L o Lk) nº de veces) nº de veces
que las hebras se cruzan entre si.que las hebras se cruzan entre si.

83.  L = 0 las dos hebras estan físicamenteL = 0 las dos hebras estan físicamente
separadasseparadas
 LL ≠ 0 las hebras estan físicamente≠ 0 las hebras estan físicamente
“ligadas”“ligadas”
 Para B-DNA L es positivo por serPara B-DNA L es positivo por ser
dextrógiradextrógira
 Los superenrrollamientos surgen porLos superenrrollamientos surgen por
cambios en Lcambios en L

84. Valor del superenrrollamientoValor del superenrrollamiento
 Diferencia de L (estado relajado) y LDiferencia de L (estado relajado) y L
(superenrrollado)(superenrrollado)
 EjemploEjemplo
210 pb/ 10,5 pb por vuelta = 20 vueltas de helice210 pb/ 10,5 pb por vuelta = 20 vueltas de helice
 L= 20L= 20
L = 18
Superenrrollamiento= 18 – 20 = -2
L = 22
Superenrrollamiento= 22 – 20 = +2

85. ADN - TiposADN - Tipos

86. ADN – A ADN – B ADN - Z

88. DNA Estructuras: A-DNA

89. DNA Estructuras: B-DNA

90. DNA Estructures: Z-DNA

91. DNA Structures: A, B and Z

92. Conformación delConformación del azúcarazúcar

93. Conformación de los NucleotidosConformación de los Nucleotidos
Existen dos tipos de orientaciones Alrededor del
enlace N-glicosídico
Estan conformaciones son identificadas como syn y anti.
La conformación anti es la predominante

94. A B Z
Forma y Tamaño Ancha y
corta
Intermedia Estrecha y larga
Giro Dextro Dextro Levo
Grosor 25,5 Å 23,7 Å 18,4 Å
Dist e/bases 2.3 Å 3.4 Å 3.8 Å
Bases/vuelta 11 10.4 12
Pares de base por vuelta 25,3 Å 35,4 Å 45,6 Å
Rotación 32,7º 35,4º 45,6º
Inclinación 19º 1º 9º
Surco Mayor Estrecho
profundo
Ancho
profundidad media
Plano
Sin profundidad
Surco Menor Amplio
No profundo
Estrecho
profundidad media
Estrecho
Profundo
Dribosa C3’-endo C2’-endo C2’ endo (C)
C3’ endo (G)
N-glicosidico anti anti anti (C)
syn (G)

97. H - DNAH - DNA
 Regiones ricasRegiones ricas
en pirimidinasen pirimidinas
en una hebra yen una hebra y
ricas en purinasricas en purinas
en la otraen la otra
 PosiblePosible
aplicación enaplicación en
terapia génicaterapia génica
de inhibición dede inhibición de
la expresión.la expresión.

98. Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existirUna estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir
J. WatsonJ. Watson