ÁCIDOS NUCLEICOSCARACTERES DIFERENCIALES Y CLASIFICACIÓN

a)son moléculas ácidas que se hallan mayoritariamente en el núcleo de las células eucariotas.

b)son las mayores moléculas que existen en la Tierra (pueden llegar a medir unos 0,1 metros de longitud).

c)en ellas se acumula la información genética para construir cada ser vivo.

-Hay dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN (éste con cuatro variedades básicas).

NUCLEÓTIDOS

-Constituyen la unidad monomérica de los ácidos nucleicos, y tienen tres componentes básicos:

a)una base nitrogenada, derivada de la purina (A, G) o de la pirimidina (C,T,U).

b)una pentosa, que puede ser la ribosa o la desoxirribosa.

c)ácido fosfórico: una , dos o tres moléculas, según se trata de nucleótidos mono-P, di-P o tri-P.

                                                               

                                                               

-La base nitrogenada siempre se une al C1 de la pentosa para formar un nucleósido.

- La unión del P al nucleósido se produce en el C5 de la pentosa, y se forma el nucleótido.

-Los ácidos nucleicos están formados por unión de nucleótidos-mono-P formando cadenas de polinucleótidos:

Nucleòsids (enllaç N-glucossídic)

Desoxi...........osina Desoxi...........idina

tidina

Nucleòtid

a)en el ADN: desoxirribonucleótidos-mono-P de A, G, C y T.

b)en el ARN: ribonucleótidos-mono-P de A, G, C y U.

-Los monómeros se unen mediante puentes o enlaces fosfoéster entre el hidroxilo del C5' de un nucleótido y el hidroxilo del C3' del siguiente.

Nucleòsids y nucleòtids

-En una cadena polinucleótida, por tanto, se distinguen:

a)un esqueleto covalente P-pentosa-P-pentosa-P..., con un extremo 5´con el P y un extremo 3´hidroxilo.

b)las bases nitrogenadas que salen a modo de radicales, de los carbonos 1´de la pentosa, perpendicularmente al esqueleto P-pentosas.

-Los nucleótidos también se encuentran libres en las células y cumplen distintas funciones.

Por ejemplo, y como más importantes:

1)Transportadores o vectores de energía, fundamentalmente el sistema ATP-ADP.

2)Mensajeros intracelulares, como es el caso del AMPc (adenosín-mono-P cíclico) y GMPc (guanosín.mono-P cíclico), que actúan como señales químicas en el interior de las células para desencadenar alguna respuesta o reacción.

3)Coenzimas de deshidrogenasas, como el NAD, NADP y FAD que intervienen en las reacciones de oxidación-reducción, captando o cediendo electrones/protones.

FAD

La rivoflavina (vit. B2) es la molécula precursora del FAD

NAD+

La Niacina (vit. B3) es imprescindible para la síntesis de este coenzima.

4)Coenzima A: actúa como transportador de grupos acilo (CH3-CO) y que incluye un nucleótido (ADP) en su molécula.

El ácido pantoténico, vit. B5, es imprescindible para la síntesis del CoA- SH

ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO

Caracteres generales:

a)Constituye los genes, con un contenido informativo que se transmite de generación en generación (excepto retrovirus).

b)En eucariotas, el ADN es lineal y se encuentra en el núcleo (hay una pequeña cantidad en mitocondrias y cloroplastos, donde es circular).

En procariotas, la molécula de ADN es circular, y, además, estas células pueden tener otras fragmentos más pequeños de ADN, llamadas plásmidos.

Estructura

1)Primaria:

-Viene determinada por la secuencia de desoxirribonucleótidos a lo largo de la cadena polinucleótida. Como cada nucleótido sólo se diferencia en la base nitrogenada, podemos concluir diciendo que la estructura primaria viene definida por la secuencia de bases de la cadena polinucleótida.

La información genética está contenida en el orden exacto de las bases nitrogenadas.

2)Secundaria:

-Estudiando varios ADN de distintas especies, Chargaff llegó a esteblecer la regla de equivalencia que lleva su nombre: A+G=T+C, es decir, el número de bases púricas es igual al de pirimidínicas.

Basándose en estos y otros datos, Watson y Crick (1953) establecieron un modelo para la estructura tridimensional del ADN a través del cual queda definida su estructura secundaria. El modelo supone la existencia de dos cadenas polinucleótidas enrolladas en espiral, una junto a la otra, y se conoce como modelo de la doble hélice.

Hipòtesi de Chargaff

A = 1

T

C= 1

G

A T C G

1. La relació purines/pirimidines es igual a 1 Es a dir, [A+G] = [C+T]

2. A tots els DNA estudiats, la proporció molar de A es igual a la de T, la de G igual a la de C. Es a dir, [A] = [T] i [G] = [C]

Regles de Chargaff

Difracció de raigs X

James Watson y Francis Crick

Estructura secundària de l’ADN

Dues cadenes enfrontades i unidesper les bases nitrogenades

-La doble hélice se caracteriza por:

a)Es dextrógira: el arrollamiento de cadena se produce hacia la derecha (cuando son formadas).

b)Es plectonímica: las hebras no se pueden separar a menos que se deshaga la hélice.

c)Las hebras son coaxiales: están enfrentadas y unidas a través de las bases por puentes de H.

d)Las cadenas son antiparalelas: se sintetizan en la dirección 5´> 3´, pero en sentido contrario (se enfrentan el extremo 3´de una de ellas con el extremo 5´de la otra).

e)El enfrentamiento de bases se realiza así: A y T por dos enlaces de H, y C y G por tres.

Cadenes antiparal.leles

Model doble

hèlix de l’ ADN

Doble hèlix o fibra de 20 A

1. El DNA és una doble hèlixplectonímica i dextrògira, amb un pas de rosca de 3.4 nm

3.4 nm

Model de Watson - Crick, A

Model de Watson-Crick, B

2. Cada una de las dues hèlix és un polinucleòtid entrellaçat ambl’altre de manera que la seva polaritat es oposada (és a dir, corren ensentit antiparal.lel)

5’

3’ 5’

3’

3. L’eix ribosa-fosfat es situavers l’exterior de la doble hèlix,en contacte amb el solvent

4. Mentre que les bases nitrogenades (anells planars) es situen, apilades,vers l’interior de l’estructura, en unentorn hidrofòbic

Model de Watson-Crick, C

5. Les bases estan situades en plànols aproximadamentperpendiculars a l’eix major de la doble hèlix. La distànciaentre plànols es de 0.34 nm

Model de Watson-Crick, D

0.34 nm

Model de Watson-Crick, E

N

N

N

N

NHH

N N

O

O

CH3

H

A

T

6. Cada base interaccionaamb la seva oposada a través de enllaços d’hidrogen, i demanera que:

(a) Adenina (A) sols pot interaccionar amb timina (T)(i visaves), amb dos ponts d’hidrogen, i

N

N

N

N

O

H

NH

H

N N

O

NH

H

G

C

(b) Guanina (G) solspot interaccionar ambcitosina (C) (i viceversa),amb tres pontsd’hidrògen

Complementarietat bases 1

Ponts d’H

A

CG

TD

DD

D

P

P

P

P

P

f)El esqueleto covalente se sitúa en el exterior de la hélice (hidrófilo), con los grupos fosfato cargados negativamente, dispuestos hacia fuera.

g)Las bases se proyectan hacia el interior (hidrófobo) de la doble hélice, según planos paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice.

De esta manera se explica el diámetro constante de la fibra de ADN (2 nm.) y la formación de un máximo número de puentes de H, que dan gran estabilidad a la molécula.

h)Por cada vuelta de hélice hay 10 pares de bases.

10. L’eix de la doble hèlixno passa pel centre geomètricdel parell de bases. Això determinaque l’hèlix presenta un solcample i un solc estretSolc

ample

Solcestret

Model de Watson-Crick, G

Pas de rosca 3.4 nm

Distància entre 0.34 nmplànols de bases

Parells de bases/volta 10

Amplària 2.4 nm

Geometría de la doble hèlix (DNA-B)

0.34

3.4

2.4

Interaccions dèbils que mantenen l’estructura del DNA

1. Enllaços d’hidrogen entre bases complementàries

2. Interaccions hidrofòbiques entre plànols de bases contigus (int. de apilament, stacking)

3. Interaccions iòniques del fosfat amb molècules electropositives (histones, etc.)

5’

3’

3’

5’

O

-O

H2C

O

P

-O

O

O-

CH2

O

PO-

O

ON

NH3C

O

H

O

NN

NNN

H

O

ON

N

O

NHH

NN

NN

NH H

O

H

O

ON

N

N

N

OH

NH

H

NN

O

NH

H

O

O-

CH2

O

PO-

O

O-

CH2

O

PO-

O

O

N

N

N

N

NH

H NN

O

O

H3C

H

O

-O

H2C

O

P

-O

O

-O

H2C

O

P

-O

O

O

-O

H2C

O

P

-O O

ON

N

N

N

OH

NH

H

NN

O

NH

H O

O-

CH2

O

PO-

H

O

-O

H2C

O

P

-O

O

O-

CH2

O

PO-

O

3)Terciaria:

-Este nivel estructural corresponde al modo en que se almacena el ADN en un volumen reducido. Es diferente en procariotas y eucariotas:

a)En procariotas (bacterias): Contienen una sola molécula de ADN bicatenaria circular y desnuda (sin proteínas asociadas).

Para conseguir el máximo empaquetamiento se pliega como una superhélice. (También aparece así en mitocondrias y coroplastos).

b)En eucariotas:

El ADN se une a proteínas de dos tipos: histonas y proteínas cromosómicas no-histonas.

Las primeras son estructurales y reguladoras de la actividad genética (bloquean la actividad de muchos genes o, por el contrario, promueven su expresión.

Las grandes moléculas de ADN se empaquetan, espiralizándose al máximo, en los conocidos

cromosomas.

TIPOS DE CROMATINA

-En las células eucariotas, al complejo de ADN y

proteínas asociadas se le llama cromatina.

-En función del grado de condensación se distinguen:

1)Eucromatina (cromatina activa):Corresponde al conjunto de zonas donde la cromatina está poco condensada y que, generalmente, transcriben su información genética.

2)Heterocromatina:Es la parte de la cromatina que presenta un mayor grado de empaquetamiento, en la que el ADN que contiene no siempre se transcribe y puede permanecer funcionalmente inactivo.

A su vez, se distinguen dos clases de

heterocromatina:

a)Constitutiva: corresponde a la cromatina condensada que se encuentra en todas las células; esta cromatina constituye el satélite del cromosoma y lleva información que codifica los ARNr, por lo que es indispensable para que se formen nuevos ribosomas.

b)Facultativa: comprende zonas distintas en diferentes células, y representa el conjunto de genes que se inactivan de manera específica en cada estirpe celular durante el proceso de la diferenciación.

ESTRUCTURA DE UN CROMOSOMA-El funcionamiento de un cromosoma depende de tres tipos de secuencias especializadas en una función concreta:

1)El origen de replicación:Es la secuencia donde empieza la replicación del ADN. En procariotas hay una secuencia de origen de replicación, pero en eucariotas hay muchas.2)El centrómero:Es una secuencia especializada en la separación de las cromátidas a cada una de las células hijas.En la mitosis, esta secuencia se une a un complejo proteico llamado cinetocoro, al que se asocian las proteínas del huso mitótico.

3)Los telómeros:Son secuencias que se forman mediante unas enzimas especializadas (telomerasas) y que se encuentran en los extremos de los cromosomas permitiendo la replicación de éstos.

Los telómeros protegen a las moléculas de ADN de la acción hidrolítica de las nucleasas (exo), que atacan preferentemente los extremos de las moléculas.

-Los cromosomas metafásicos están constituidos por dos moléculas de ADN idénticas, muy condensadas, y que permanecen unidas por

el centrómero. Cada molécula de ADN

es una cromátida.

El número, tamaño y forma de los cromosomas de cada especie es invariable. Atendiendo a la disposición del centrómero, los cromosomas pueden ser:

a)Metacéntricos: brazos más o menos iguales.

b)Submetacéntricos: un brazo más largo que otro.

c)Acrocéntricos: centrómero cerca de un extremo.

d)Telocéntricos: centrómero en un extremo.

-Se llama cariotipo al conjunto de cromosomas mitóticos ordenados de una especie o un individuo determinado.

Estructura de la cromatina: fibra de 100 Å

o collar de perles

cromatosomes

Cromatina laxa i condensada

Estructura cristal·lina

Estructura dels cromosomes, fibra de 300 Å, model del

solenoide

la longitud de la fibra de ADN s’acurça entre 35 i 40 veces

Nivells d’empaquetament superior per formar un cromosoma

Bucles, rosetes y rodillos

Nivells d’empaquetame

nt de l’ADN

El grau d’empaquetament De l’ADN en els cromosomes

és de l’ordre de 10.000 vegades

Escurçament de la fibra

ARN

• Format per ribonucleòtids d’A, G, C i U

(mai T)

• Més abundant que l’ADN en eucariotes.

• També es troba a virus i a procariotes

• Diversos tipus– Bicatenari, en reovirus– Monocatenari: ARNt, ARNm, ARNr i ARNn

L’ARN normalment és un polímer monocatenari però pot presentar zones de la seva seqüència

amb aparellaments intracatenaris

ÁCIDO RIBONUCLEICOCaracteres generales

a)Es un polímero lineal de ribonucleótidos-mono-P de A, G, C y U, en los que la pentosa es la ribosa.

La única variable es la posición de las distintas bases nitrogenadas en la molécula.

b)La cadena tiene polaridad:

Un extremo es el extremo 5'fosfato,

El otro es el extremo 3'hidroxilo (por convenio las cadenas se escriben de 5' a 3').

c)Con la excepción de los reovirus donde el ARN es bicatenario y constituye su material genético, los ARN son monocatenarios, aunque algunos pueden presentar regiones de apareamiento o complementariedad intracatenarias.

Estructura

a)El orden de los nucleótidos (o de las bases) en la molécula se llama secuencia y constituye la estructura primaria; la secuencia de un ARN determina un mensaje genético.

b)En algunos casos (ARNt), dado que las bases pueden establecer puentes de H entre sí (A-U y C-G), la molécula se estabiliza al formar la mayor cantidad de tales enlaces; esto le confiere una estructura secundaria (estructura de 'trébol').

c)La estructura de 'trébol' puede plegarse a su vez en el espacio produciendo una configuración específica estable, a la que llamamos estructura terciaria.

O

-O

H2C

O

P

-O

ON

N

O

H

O

ON

N

O

NHH

ON

N

N

N

OH

NH

H

ON

N

N

N

NH

H

O

-O

H2C

O

P

-O

O

-O

H2C

O

P

-O

O

-O

H2C

O

P

-O

ON

N

N

N

OH

NH

H

O

-O

H2C

O

P

-O

O

OH

OH

OH

OH

OH

Uracil en comptes de timina

2’-OH en la pentosa5’

3’

RNA

3. Al RNA són freqüents les bases i nucleòsids anòmals:

N

HN

O

NC CH3

O

H

N

HN

O

O

N

N

O

NH2

CH3

N-Acetil citosina Dihidrouracilo 5-Metil citosina

Basesanòmales

ON

N

N

N

OH

NH

H

OCH3

HO

HOCH2O

HO

HOCH2

OH

N

N

O O

Pseudouridina 2'-O-Metil guanosina

Nucleòsidsanòmals

4. Mida molecular

Malgrat ser gran, és de menor mida que el DNA. Està present en totes les cèl.lules, siguin del tipus que siguin.

5. RNA com a material genètic

Alguns virus tenen com a material genètic el RNA.Entre aquests, n’hi ha que a partir del seu RNA sintetitzen un DNA complementari mitjançant un enzim conegut com transcriptasa inversa. Són els retrovirus.

Tipus de RNA

RNA vírico (RNAv)

RNA missatger (RNAm)

RNA ribosòmico (RNAr)

RNA transferente (RNAt)

RNA petit nuclear (RNAsn)

RNA heterogeni nuclear (RNAhn)

Estructura primària de

l’ARN

Tipos de ARN

-Sus funciones están relacionadas con la síntesis de proteínas.

1)ARNr

a)Estas moléculas tienen entre 3.000 y 5.000 ribonucleótidos, representando el 75% del total del ARN y son muy estables.

b)Junto a moléculas proteicas constituyen los ribosomas, que se encargan de sintetizar las proteínas, según la secuencia de nucleótidos del ARNm.

d)Su función está relacionada con la traslación del ribosoma a lo largo de la molécula de ARNm, durante la traducción.

c)Estas moléculas se elaboran en el nucleolo a partir de un único ARN nucleolar precursor, que posteriormente se fragmenta para originar las subunidades ribosómicas.

2)ARNm

a)Sólo posee estructura primaria y está formado por 300-500 ribonucleótidos.

b)Su función es transportar la información genética codificada desde el núcleo hasta los ribosomas, para que tenga lugar la traducción de ese código (síntesis de proteínas).

c)Estas moléculas tienen una vida muy corta, ya que tras su elaboración (transcripción) y cumplida su misión (traducción), son rápidamente degradadas (un minuto enbacterias).

d)En eucariotas, los transcritos primarios poseen en el extremo 5´una especie de 'caperuza' compuesta por un derivado de guanina y tres restos fosfato, y en el extremo 3´presenta una 'cola' compuesta por unas 200 unidades de adenina ('cola depoli-A').

Además, los ARN-transcritos primarios tienen fragmentos que codifican para la síntesis de proteínas, llamados exones, alternando con otras secuencias que no contienen esa información, llamadas intrones, y que son eliminados durante el proceso de maduración diferencial.

ARNm de procariotes i eucariotes

ARNm i maduració

Modificacions en els extrems de un RNAm eucariota

Traducció

3)ARNt

a)Se trata de moléculas pequeñas (70-80 nucleótidos, representando un 4% del total).

b)Los ARNt poseen alrededor de un 10% de derivados de las bases que posee.

c)Tiene estructura de 'trébol', presentando bucles y zonas de doble hélice intracatenaria mantenida por puentes de H, y una estructura terciaria característica

d)Triple función:

captar AA activados del citoplasma.transferirlos a los ribosomas en síntesis.colocarlos en el lugar que les corresponde en la proteína de acuerdo con la información codificada en elARNm.

De lo anterior se deduce que los ARNt son específicos, de forma que cada AA sólo se une a un determinado ARNt o a un determinado grupo de ARNt; es decir, al menos, existe un ARNt para cada AA.

e)Se conocen alrededor de 60 especies distintas de ARNt, pero todas poseen unas características comunes:

· cada ARNt se une a un aminoácido por el extremo 3' de la molécula (el AA es reconocido a través de una enzima específica: una aminoacil-ARNt sintetasa).

· cada ARNt tiene otro bucle donde se encuentra el anticodón, que es un triplete de nucleótidos complementario de un codón específico del ARNm.

ARN de transferència

ARNt en fulla de trèvol

ARNt: estructura secundaria i terciària

Estructura terciària

de l’ARNt

ARNt

O

-O

H2C

O

P

-O

ON

N

ON

N

O

NHH

ON

N

N

N

OH

NH

H

ON

N

N

N

NH

H

O

-O

H2C

O

P

-O

O

-O

H2C

O

P

-O

O

-O

H2C

O

P

-O

OH

OH

OH

OH

O

NHH

OC

O

C

H

R

H3N

C

C

A

Unió de l’aminoàcid a l’extrem 3’ del tRNA

Llaç anticodó

I

G

A

5’

3’

5’

3’

U

C

C

mRNA

4)ARNn.

a)El ARNn (nucleolar) es el precursor de los ARNr.

b)Se sintetiza a partir de los genes (ADN) y luego sufriran un procesamiento hasta convertirse en los ARNr

ARNr de 28 S (de la subunidad mayor), el ARNr 5,8 S (de la subunidad mayor) y el ARNr 18 S (de la subunidad menor).

RNA heterogeni nuclear = transcrit primari

RNAsn, implicat en la maduració del RNAhn (S’uneix a proteïnes i s’encarrega d’eliminar els introns)

Dogma central de la biologia i RNA víric

Infecció vírica

http://www.elmundo.es/elmundosalud/documentos/2003/12/virus_vih.html

Funcions de l’ARN

- Transmet la informació genètica des de l’ADN als ribosomes (transcripció): ARNm

- Converteix la seqüència de ribonucleòtids de l’ARNm en una seqüència d’aminoàcids (traducció): ARNt i ARNr

- Emmagatzema la informació genètica (en alguns virus)

- Estructural (ARNr i ARNn)

5. RNA com enzim

Alguns RNA són capaçosde catalitzar reaccions químiquesdel mateix modo que els enzims:són les ribozimes

Ribozimahammerhead

Participen en el procesamentdel RNA transcrit primarii en la formació de enllaçpeptídic en la síntesi deproteïnes.

Síntesi de

proteïnes a la

cèl·lula

http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/bio25.swf

SINTESIS DE ARN Y PROTEINAS:

http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/micro06.swf

SINTESIS DE PROTEINAS:

http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120077/bio30.swf

PROCESAMIENTO DEL ARN

Síntesi de proteïnes en el ribosoma