conferencia adn no. 1
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ADN
Unidad Temática
ÁCIDOS NUCLEICOS
Ernesto Benítez
CONTENIDOS 1. ESTRUCTURA Y NOMENCLATURA
2. REPLICACIÓN GENÉTICA
3. TRANSCRIPCIÓN GENÉTICA
4. TRADUCCIÓN GENÉTICA
5. RECOMBINACIÓN GENÉTICA
6. INGENIERÍA GENÉTICA (REVOL. FARMACÉUTICA)
7. VIRUS
Ernesto Benítez
CONTENIDOS
LIBRO DE TEXTO ALBERT
LEHNINGER PÁGINAS 273 A
296 (287 A 310 PDF)
Ernesto Benítez
NÚCLEO CELULAR
El núcleo celular es un orgánulo membranoso
que se encuentra en el centro de las células
eucariotas. Contiene la mayor parte del material
genético celular, organizado en múltiples
moléculas lineales de ADN de gran longitud
formando complejos con una gran variedad de
proteínas como las histonas para formar los
cromosomas. El conjunto de genes de esos
cromosomas se denomina genoma nuclear
Ernesto Benítez
CROMOSOMAS
Se denomina cromosoma a cada una de las
estructuras altamente organizadas, formadas por
ADN y proteínas, que contiene parte de la
información genética de un individuo.
En las divisiones celulares (mitosis y meiosis)
presenta su forma más conocida, cuerpos bien
delineados en forma de X, debido al grado de
compactación y duplicación.
Ernesto Benítez
CROMOSOMAS
Ernesto Benítez
CROMOSOMAS
Ernesto Benítez
CROMOSOMAS
Ernesto Benítez
CROMATINA
La cromatina es el conjunto de ADN, histonas,
proteínas y ARN que se encuentran en el núcleo
interfásico de las células eucariotas y que
constituye el genoma de dichas células. Las
unidades básicas de la cromatina son los
nucleosomas. Estos se encuentran formados por
aproximadamente 146 pares de bases de
longitud (el número depende del organismo),
asociados a un complejo específico de 8
histonas nucleosómicas (octámero de histonas).
Ernesto Benítez
NUCLEOSOMAS
El nucleosoma es una estructura que constituye
la unidad fundamental y esencial de la
cromatina, que es la forma de organización del
ADN en las celulas eucaritas. Los nucleosomas
están formados por un núcleo proteico
constituido por un octámero de histonas. El
octámero está formado por dos moléculas de
cada una de las histonas H2a, H2b, H3 y H4.
Las histonas son proteínas ricas en aminoácidos
básicos.
Ernesto Benítez
NUCLEOSOMA
Ernesto Benítez
HISTONAS
Las histonas son proteínas básicas, de
baja masa molecular, muy conservadas
evolutivamente entre los eucariotas y en
algunos procariotas. Forman la cromatina
junto con el ADN, sobre la base de unas
unidades conocidas como nucleosomas.
Ernesto Benítez
HISTONAS
Ernesto Benítez
DNA
El ácido desoxirribonucleico, abreviado como
ADN, es un ácido nucleico que contiene
instrucciones genéticas usadas en el desarrollo
y funcionamiento de todos los organismos vivos
conocidos y algunos virus, y es responsable de
su transmisión hereditaria. La función principal
de la molécula de ADN es el almacenamiento a
largo plazo de información.
Ernesto Benítez
DNA
Desde el punto de vista químico, el ADN
es un polímero de nucleótidos, es decir,
un polinucleótido.
Ernesto Benítez
DNA
Ernesto Benítez
DNA
Ernesto Benítez
DNA
EN EL DNA CELULAR SE ENCUENTRAN
ESPECIFICADAS LAS SECUENCIAS DE
AMINOÁCIDOS DE TODAS LAS
PROTEÍNAS Y LAS SECUENCIAS DE
NUCLEÓTIDOS DE TODAS LAS
MOLÉCULAS DE RNA
DNA
UN SEGMENTO DE DNA QUE CONTIENE
LA INFORMACIÓN NECESARIA PAR LA
SÍNTESIS DE UN PRODUCTO BIOLÓGICO
FUNCIONAL (PROTEÍNA O RNA) RECIBE
EL NOMBRE DE GEN.
DNA
DNA
UNA CÉLULA CONTIENE MILES DE
GENES. LAS ÚNICAS FUNCIONES
CONOCIDAS DEL DNA SON EL
ALMACENAMIENTO Y LA TRANSMISIÓN
DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA.
DNA
NUCLEÓTIDOS
ESTÁN FORMADOS POR TRES
COMPONENTES:
1. UNA BASE NITROGENADA
2. UNA PENTOSA
3. UN FOSFATO
LAS MOLÉCULAS SIN EL GRUPO FOSFATO SE
LES DENOMINA NUCLEÓSIDO.
DNA
DNA
NUCLEÓTIDOS
BASES NITROGENADAS
DNA
BASES NITROGENADAS
DNA
β-D RIBOFURANOSA
DNA
ADN: β- 2´ DESOXI-D-RIBOFURANOSA.
EN ADN Y ARN: (SIEMPRE CÍCLICA).
Equilibrio en
solución
NOMENCLATURA DE LOS NUCLÓTICOS Y
ÁCIDOS NUCLEICOS
DNA
DNA
DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS
DNA
RIBONUCLEÓTIDOS
DNA ENLACE FOSFODIESTER
DNA HIDRÓLISIS BÁSICA DEL ARN
DNA ENLACE FOSFODIESTER
DNA
LAS PROPIEDADES DE LAS BASES
DE LOS NUCLEÓTIDOS INFLUYEN
EN LA ESTRUCTURA
TRIDIMENSIONAL DE LOS ÁCIDOS
NUCLEICOS.
DNA
LA RESONANCIA ENTRE LOS ÁTOMOS DEL
ANILLO HACE QUE LOS ENLACES TENGAN EL
CARÁCTER DE DOBLE ENLACE PARCIAL.
POR EFECTO DE LA RESONANCIA, TODAS LAS
BASES DE LOS NUCLEÓTIDOS ABSORBEN LA
LUZ ULTRAVIOLETA Y LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
SE CARACTERIZAN POR UNA FUERTE
ABSORCIÓN A LONGITUDES DE ONDA
CERCANAS A 260 nm.
DNA
ESPECTROS DE ABSORCIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS MÁS COMUNES
DNA
LAS BASES PURÍNICAS Y PIRIMIDÍNICAS SON
HIDROFÓBICAS Y RELATIVAMENTE INSOLUBLES EN
AGUA, EN EL pH CELULAR. LAS INTERACCIONES
HIDROFÓBICAS DE APILAMIENTO SON UNO DE LOS
DOS TIPOS PRINCIPALES DE INTERACCIÓN ENTRE
LAS BASES. EL APILAMIENTO DE LAS BASES AYUDA
A MINIMIZAR EL CONTACTO CON EL AGUA Y ES DE
GRAN IMPORTANCIA EN LA ESPABILIZACIÓN DE LA
ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL DE LOS ÁCIDOS
NUCLEICOS.
DNA
LOS GRUPOS FUNCIONALES MÁS IMPORTANTES DE
LAS PURINAS Y LAS PIRIMIDINAS SON:
• GRUPOS CARBONILOS
• ÁTOMOS DE NITRÓGENO DEL ANILLO
• GRUPOS AMINO EXOCÍCLICOS.
LA FORMACIÓN DE ENLACES DE HIDRÓGENO, EN
LOS QUE PARTICIPAN LOS GRUPOS AMINO Y
CARBONILO, CONSTITUYE EL SEGUNDO TIPO
PRINCIPAL DE INTERACCIÓN ENTRE LAS BASES EN
LAS MOLÉCULAS DE ÁCIDOS NUCLEICOS.
DNA PUENTES DE HIDRÓGENO DE PARES DE
BASES DEFINIDOS POR WATSON Y CRICK
DNA
EL ADN ALMACENA LA
INFORMACIÓN GENÉTICA
EL EXPERIMENTO DE AVERY-McLEOD-McCARTY. QUE SE
MUESTRA A CONTINUACIÓN, DEMUESTRA QUE EL DNA DE
UNA CEPA VIRULENTA DE NEUMOCOCO PUEDE PENETRAR Y
TRANSFORMAR GENÉTICAMENTE UNA CEPA NO VIRULENTA
DE ESTE ORGANISMO EN VIRULENTA, PERMANENTEMENTE.
ESTE FUE EL PRIMER EXPERIMENTO QUE DEMOSTRÓ QUE EL
ADN TRANSPORTABA LA INFORMACIÓN GENÉTICA, EN ESTE
CASO LA DE LA VIRULENCIA.
DNA
BACTERIAS VIVAS
ENCAPSULADAS Y VIRULENTAS
DNA
BACTERIAS VIVAS NO
ENCAPSULADAS Y NO VIRULENTAS
DNA
BACTERIAS VIVAS ENCAPSULADAS Y
VIRULENTAS, ATENUADAS CON
CALOR
DNA
MEZCLA DE BACTERIAS VIRULENTAS MUERTAS CON
BACTERIAS NO VIRULENTAS VIVAS
DNA MEZCLA DE BACTERIAS NO VIRULENTAS VIVAS, CON ADN DE
BACTERIAS VIRULENTAS VIVAS ATENUADAS CON CALOR.
EL ADN ALMACENA
LA INFORMACIÓN
GENÉTICA
DNA
SE MARCARON
RADIACTIVAMENTE.
POR UN LADO EL
FÓSFORO DEL ADN
DE UN VIRUS Y POR
EL OTRO EL AZUFRE
DE LAS PROTEÍNAS
DE ESTE MISMO
VIRUS. A LA CÉLULA
PENETRÓ EL ADN
DEL VIRUS Y NO LA
PROTEÍNA, LA CUAL
SE QUEDÓ EL LA
CÁPSIDA.
REGLAS DE CHARGAFF
DNA
EL DNA ES UNA DOBLE HÉLICE
DNA
EN 1950 DEMOSTRARON QUE EL DNA PRODUCE UN
DIAGRAMA DE DIFRACCIÓN DE RAYOS-X CARACTERÍSTICO.
DEDUJERON QUE LAS MOLÉCULAS SON HELICOIDALES
CON DOS PERIODICIDADES A LO LARGO DEL EJE
LONGITUDINAL. UNA PRIMARIA DE 3.4 Å Y OTRA
SECUNDARIA DE 34 Å. VER ESQUEMA A CONTINUACIÓN.
DNA
EL PROBLEMA CONSISTÍA EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN
MODELO TRIDIMENSIONAL DE LA MOLÉCULA DE ADN QUE
PUDIERA EXPLICAR, NO SOLO LOS DATOS DE DIFRACCIÓN
DE RAYOS-X, SINO TAMBIÉN LAS EQUIVALENCIAS
ESPECÍFICAS ENTRE LAS BASES Y OTRAS PROPIEDADES
QUÍMICAS DEL DNA.
Rosalind Franklin murió a
los 38 años, probablemente
debido a las repetidas
exposiciones a las
radiaciones.
EL DNA ES UNA DOBLE HÉLICE
DNA
FOTOGRAFÍA 51, IMAGEN DE ADN OBTENIDA
MEDIANTE DIFRACCIÓN DE RAYOS X. SIRVIÓ
COMO FUNDAMENTO PARA LA HIPÓTESIS DE LA
ESTRUCTURA DOBLE HELICOIDAL DEL ADN EN
LA PUBLICACIÓN DEL ARTÍCULO DE JAMES
WATSON Y FRANCIS CRICK DE 1953.
DNA
IMAGEN 51
DNA
En 1953, Watson y Crick postularon un
modelo tridimensional para la estructura del
DNA que tenía en cuenta todos los datos
disponibles
DNA
MODELO DE WATSON Y CRICK DE LA ESTRUCTURA DEL DNA.
10.5 BASES POR VUELTA Y 36 Å (3.6 nm) POR VUELTA.
a) Representación esquemática. b) Modelo lineal (esqueleto
covalente, apilamiento de bases) c) Modelo de esperas.
Surco Mayor
Surco Menor
DNA
DNA
DNA
DNA
DNA
ESTRUCTURA DEL DNA
DOS CADENAS HELICOIDALES ENROLLADAS ALREDEDOR DEL
MISMO EJE, FORMANDO UNA DOBLE HÉLICE DEXTRÓGIRA.
LOS ESQUELETOS HIDROFÍLICOS FORMADOS POR LA
DESOXIRRIBOSA Y LOS GRUPOS FOSFATOS ALTERNOS ESTÁN
EN EL EXTERIOR DE LA DOBLE HÉLICE, EN CONTACTO CON EL
AGUA. LAS BASES PURÍNICAS Y PIRIMIDÍNICAS DE AMBAS
CADENAS ESTÁN APILADAS EN EL INTERIOR DE LA DOBLE
HÉLICE, CON SUS ESTRUCTURAS EN ANILLO, HIDROFÓBICAS
Y PLANAS, A MUY CORTA DISTANCIA UNAS DE OTRAS Y EN
POSICIÓN PERPENDICULAR AL EJE LONGITUDINAL DE LA
HÉLICE.
DNA
ESTRUCTURA DEL DNA
CADA BASE DE UNA CADENA, ESTÁ APAREADA EN EL MISMO
PLANO CON UNA BASE DE LA OTRA CADENA. SE FORMAN
TRES ENLACES DE HIDRÓGENO ENTRE G Y C Y DOS ENLACES
DE HIDRÓGENO ENTRE A Y T. LOS ENLACES 5´, 3´-
FOSFODIESTER TIENEN DIRECCIÓN OPUESTA, ES DECIR LAS
HEBRAS DEL DNA SON ANTIPARALELAS. LAS DOS CADENAS
POLIPEPTÍDICAS ANTIPARALELAS DEL DNA DE DOBLE HÉLICE,
NO SON IDÉNTICAS NI EN SECUENCIA NI EN COMPOSICIÓN,
EN CAMBIO SON COMPLEMENTARIAS ENTRE SI.
DNA
ESTRUCTURA DEL DNA
LA DOBLE HÉLICE DEL DNA SE
ENCUENTRA UNIDA POR DOS TIPOS DE
FUERZAS: LOS ENLACES DE
HIDRÓGENO ENTRE LOS PARES DE
BASES COMPLEMENTARIOS Y LAS
INTERACCIONES DE APILAMIENTO DE
LAS BASES.
DNA
Replicación del DNA según Watson y Crick
DNA
LOS NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS
NUCLEICOS EXPERIMENTAN
TRANSFORMACIONES NO ENZIMÁTICAS.
LAS ALTERACIONES EN LA ESTRUCTURA DEL DNA
QUE DAN LUGAR A CAMBIOS PERMANENTES EN LA
INFORMACIÓN GENÉTICA CODIFICADA POR LA
MOLÉCULA SE DENOMINAN MUTACIONES. HAY
MUCHAS PRUEBAS A FAVOR DE UNA ESTRECHA
RELACIÓN ENTRE LA ACUMULACIÓN DE
MUTACIONES EN UN ORGANISMO Y LOS PROCESOS
DE ENVEJECIMIENTO Y EL CÁNCER
DNA
EJEMPLOS DE MUTACIONES.
DESAMINACIÓN
DNA
EJEMPLOS DE MUTACIONES.
DESPURINACIÓN.
DNA
EJEMPLOS DE MUTACIONES.
FORMACIÓN DE DÍMEROS DE PIRIMIDINA
DNA
EJEMPLOS DE MUTACIONES.
LAS RADIACIONES IONIZANTES (RAYOS X, RAYOS
GAMMA, RAYOS CÓSMICOS) PROVOCAN ABERTURA DE
LOS ANILLOS Y LA FRAGMENTACIÓN DE LAS BASES, ASÍ
COMO ROTURAS EN EL ESQUELETO COVALENTE DE LOS
ÁCIDOS NUCLEICOS.
SE ESTIMA QUE LOS RAYOS UV Y LAS RADIACIONES
IONIZANTES SON RESPONSABLES DEL 10 % DEL TOTAL
DE LESIONES EN LA ESTRUCTURA DEL DNA.
DNA
EJEMPLOS DE MUTACIONES.
LA FUENTE MÁS IMPORTANTE DE ALTERACIONES
MUTAGENÉTICAS EN EL DNA SON LOS PROCESOS
OXIDATIVOS. LAS ESPECIES QUE CONTIENEN OXÍGENO
REACTIVO TALES COMO EL PERÓXIDO DE HIDRÓGENO,
LOS RADICALES HIDROXILO Y LOS RADICALES
SUPERÓXIDO APARECEN PRODUCTO A LA IRRADIACIÓN
O COMO PRODUCTOS SECUNDARIOS DEL METABOLISMO
AERÓBICO. ESTAS ESPECIES PROVOCAN LESIONES EN
EL DNA.
