Estructura y función del ADN

¿Qué es un gen?§ Es una secuencia de nucleótidos en la

molécula de ADN, equivalente a una unidadde transcripción.

§ Contiene la información, a partir de la cual sesintetiza un polipéptido, una enzima, un ácidoribonucleico: mensajero, de transferencia oribosomal.

§ En el genoma humano la mayoría de losgenes son únicos y se expresan en formaindependiente. Los genes segregan cuandoocurre la meiosis.

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÌA MOLECULAR

Hebra molde

Transcripción

Traducción

Naturaleza del material hereditario.

Los ácidos nucleicos y sus componentes

Los ácidos nucleicos son macromoléculas conestructura de polímero lineal, donde los monómeros sonnucleótidos. Cada nucleótido está formado por un azúcarpentosa, un fosfato y una base nitrogenada. Las basespueden ser purinas (de doble anillo), como la Adenina yla Guanina...

ADENINA (A) GUANINA (G)

También pueden ser pirimidinas, de anillosencillo, como la timina y la citosina, en elADN; y la citosina y el uracilo en el ARN

TIMINA (T) URACILO (U) CITOSINA (C)

12

3 45

6

Pentosa del ADN: Desoxirribosa

ATENCIÒN: Unhidrógeno en laposición 2’

3’

5’

Desoxirribunucleótido

La molécula de ADN es una doble héliceantiparalela (Watson y Crick 1953)

Fosfatos vanunidos al azúcaren el C-5’ y el C-3’

Hebrasantiparalelas

Punta 3’ librePunta 5’ libre

ACIDOS NUCLEICOS

La función codificante del ADN estádeterminada por la secuencia de sus

nucleótidos (bases)

Hebra molde

Hebra líder

Hebra retardada

EL ADN es la molécula que permite perpetuar la vida:REPLICACIÓN DEL ADN

Replicación

§ Las ADN polimerasas requieren comosustrato la punta 3’ hidroxilo libre deuna base apareada para catalizar launión de otro nucleótido.§ El OH libre se une al 5’a-fosfórico del

deoxinucleósido 5’ trifosfato,liberándose un pirofosfato inorgánico

ADN polimerasas, ligasas….§ ADN polimerasas de alta fidelidad dirigidas

por ADN: dos de ellas replican loscromosomas, (a) específica para la hebraretardada porque tiene una subunidad primasa,(d) líder y elongación de la hebra retardada,otras dos reparan el ADN (b y e), y una de ellasreplica y repara el ADN mitocondrial (g).§ d,e,g : tienen actividad 3’ - 5’ exonucleasa§ d y e : tienen actividad de reparación del ADN

de tipo excisión de nucleótidos y de bases.

ADN-polimerasas…..§ ADN polimerasas propensas a errores dirigidas

por ADN: un grupo grande que replica con muy bajafidelidad. La tasa de error de la polimerasa i (iota) es20.000 veces mayor que la de e. Se expresan encantidades altas en el sistema inmune, implicadas enla hipermutabilidad en linfocitos B y T.

§ ADN polimerasas dirigidas por ARN: usan comomolde una hebra de ARN: transcriptasas reversas.

§ Ej: Actividad polimerasa en la enzima telomerasa(Tert) que replica la parte final de los extremoslineales de los cromosomas.Transcriptasa reversa endógena, que ocasionalmentepuede convertir ARN en ADNc e integrarlo al genoma.

Proteinas principales replicación§ Topoisomerasas: rompen una hebra y la tensión del

enrrollamiento de la hélice se relaja§ Helicasas: completan el desenrrollamiento§ ADN polimerasas: complejos agregados de

diferentes proteínas.§ Primasas: sintetizan los iniciadores de ARN que se

necesitan para iniciar la replicación§ Ligasas: sellan las lagunas dejadas por las

ribonucleasas cuando remueven los primers, catalizanla unión fosfodiester entre nucleótidos adyacentes.

§ Proteinas de unión a la hebra sencilla del ADN:estabilizan la horquilla de replicación.

Estructura tridimensional de una helicasa: un hexámero conseis sitios de enlace al ATP. La hidrólisis secuencial deestos ATPs permite el desenrrollamiento de la doble hélice.

La ADN polimerasa

Síntesis del primer de ARN por una primasa

En eucariontes losfragmentosde Okasaki tienen 200nucleótidos,los primers unos 10.Los iniciadores de ARN seeliminan mediante unaARNasaespecífica que reconocedobleshélices híbridas ARN-ADNLa laguna es llenada por unapolimerasa y la uniónfinalmentees realizada por una ligasa

La ligasa acopla la hidrólisis de un ATP para hacermás favorable la reacción de unión entre el fosfato y elhidroxilo libre, liberando al final un AMP.

Efecto de las proteínas de enlace con la hebra sencilla del ADN

Estructura de las proteinas de enlace a la hebra sencillaModelo de la proteína humana

Horquilla de replicación en los mamíferos: Dos polimerasasdiferentes en la hebra retardada, primero empieza la pol asintetizando el primer de ARN algo del ADN porque tiene unasubunidad primasa, luego sigue trabajando la pol d en laelongación del fragmento

Reparación del ADN

Tipos de daño al ADNMecanismos endógenos:1. Pérdida de bases tipo purinas por ruptura

espontánea del enlace con el azúcar5000/día/célula humana

2. Deaminación espontánea de citosinas yadeninas produce uracilo e hipoxantina

3. Moléculas con oxígenos reactivos atacan losanillos de las bases nitrogenadas

4. La ADN polimerasa puede incorporar basesequivocadas en la replicación

5. Errores en la replicación o recombinaciónprovocan fracturas en el ADN