1. CIDOS NUCLEICOSStephania Florez RestrepoShirleys Nova CastroLaura Melissa Oate AraujoMaylin Roxana Rey MoraLuis Daniel Rodriguez GomezLuis Fernando Mercado Barreto 2. QU SON LOS CIDOSNUCLEICOS?Los cidos nucleicos son grandes polmeros formados por larepeticin de monmeros denominados nucletidos, unidosmediante enlaces fosfodister. Se forman, largas cadenasmolculas de cidos nucleicos que llegan a alcanzartamaos gigantescos, con millones de nucletidosencadenados. Los cidos nucleicos almacenan lainformacin gentica de los organismos vivos y son losresponsables de la transmisin hereditaria. El ADN es capazde determinar el fenotipo de un organismo a travs de unproceso denominado expresin gnica.Existen dos tipos bsicos, el ADN y el ARN. 3. ADN O CIDODESOXIRRIBONUCLEICOEl ADN es un tipo de cido nucleico,una macromolcula que forma partede todas las clulas. Se encuentrasituado en el ncleo de la clula ycontiene la informacin gentica detodos los seres vivosEn la dcada de los cincuenta, elcampo de la biologa fueconvulsionado por el desarrollo delmodelo de la estructura del ADN.El ADN se encuentra en el ncleo y enpequea cantidad en las mitocondriasy cloroplastos.James Watson y Francis Crick en 1953demostraron que consiste en unadoble hlice formada por dos cadenas. Estructura del ADN 4. FUNCIONES DEL ADN Almacenar la informacin hereditaria Responsable en ltimo trmino del metabolsmo y delo que ocurre en la clula La reproduccin es posible gracias a la replicacin 5. El ADN es un cido nucleico formado por nucletidos. Cadanucletido consta de tres elementos:1. un azcar: desoxirribosa en este caso (en el caso de ARN ocido ribonucleico, el azcar que lo forma es una ribosa),2. un grupo fosfato y3. una base nitrogenada4. Si la molcula tiene slo el azcar unido a la basenitrogenada entonces se denomina nuclesido.Estructura del nucletido 6. FUNCIONES DE LOSNUCLETIDOS Metabolsmo enrgico Formacin de cidos Nuclicos Mediadores fisiolgicos Funcin como precursores Componente de enzimas Intermediarios activadores 7. ESTRUCTURA DEL ADN Los extremos de cada una de las hebrasdel ADN son denominados 5-P (fosfato)y 3OH (hidroxilo) en la desoxirribosa. Las dos cadenas se alinean en formaparalela, pero en direcciones inversas(una en sentido 5 3 y lacomplementaria en el sentido inverso),pues la interaccin entre las dos cadenasest determinada por los puentes dehidrgeno entre sus bases nitrogenadas. Se dice, entonces, que las cadenas sonantiparalelas 8. BASES NITROGENADASLas bases nitrogenadas que constituyen parte del ADN son:adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).Estas forman puentes de hidrgeno entre ellas, respetandouna estricta complementariedad: A slo se aparea con T (yviceversa) mediante dos puentes de hidrgeno, y G slo conC (y viceversa) mediante 3 puentes de hidrgeno. 9. FORMACIN DE PUENTES DEHIDRGENO 10. PROPIEDADES DE LAS BASESNITROGENADAS Estructuras planares Absorben luz U.V de 260 nm Forman puentes de Hidrgeno Son de naturaleza hidrofbicas Sufren tautomerizacin 11. EL CIDO RIBONUCLEICO O ARN El cido ribonucleico (ARN o RNA) es un cido nucleicoformado por una cadena de ribonucletidos. Est presentetanto en las clulas procariotas como en las eucariotas, y esel nico material gentico de ciertos virus (virus ARN). ElARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genomade algunos virus es de doble hebra. En los organismos celulares desempea diversas funciones.Es la molcula que dirige las etapas intermedias de lasntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y se vale delARN para transferir esta informacin vital durante la sntesisde protenas (produccin de las protenas que necesita laclula para sus actividades y su desarrollo). Varios tipos deARN regulan la expresin gnica, mientras que otros tienenactividad cataltica. 12. ESTRUCTURA DEL ARNEl ARN est formado por una cadena de monmerosrepetitivos adenina (A), guanina (G), citosina (C) yuracilo (U unidos por enlaces fosfodister cargadosnegativamente.El ARN se encuentra en el ncleo donde se sintetizay en el citoplasma, en la sntesis prothica Cada nucletido est formado por: Una molcula de monosacrido de cinco carbonos(pentosa) llamada ribosa un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestosnitrogenados llamados bases: adenina, guanina,uracilo y citosina. 13. TIPOS DE ARNEl ARN est constitudo por:1. ARN funcionales, o ARN que tienen una funcin oactividad en la clula y que no se traducen a protena. el ARN ribosmico (ARN-r) se halla combinado conprotenas para formar los ribosomas. En los eucariotas,la subunidad mayor contiene tres molculas de ARNr y lamenor, una. En ambos casos, sobre el armaznconstituido por los ARNm se asocian protenasespecficas. El ARNr es muy abundante y representa el80% del ARN hallado en el citoplasma de las clulaseucariotas.26 Los ARN ribosmicos son el componentecataltico de los ribosomas; se encargan de crear losenlaces peptdicos entre los aminocidos del polipptidoen formacin durante la sntesis de protenas. 14. los ARN transferentes (ARN-t)cuya funcin es transportar a losaminocidos durante el procesode traduccin a los ribosomas yordenarlos a lo largo de lamolcula de ARNm, a la cual seunen por medio de enlacespeptdicos para formar protenasdurante el proceso de sntesisproteica. Existe una molcula deARNt para cada aminocido, conuna tripleta especfica de 15. Los ARN-t tienen una estructura enforma de hoja de trbol con variossitios funcionales: Extremo 3': lugar de unin alaminocido (contiene siempre lasecuencia ACC). Lazo dihidrouracilo (DHU): lugar deunin a la aminoacil ARN-t sintetasao enzimas encargadas de unir unaminocido a su correspondienteARN-t. Lazo de T C: lugar de enlace alribosoma. Lazo del anticodn: lugar dereconocimiento de los codones delmensajero. Normalmente el ARN-t adopta unaestructura de hoja de trbol plegadaen forma de L o forma deboomerang. 16. Comprende dossubunidades ARNr ProtehnasLOCI subunidad mayor Sitio A: Aminocidos Sitio P: Pptido en formacin Sitio E: ARNt descargado 17. 2. los ARN informativos que son los que se van a traducir aprotenas.Estos ARN informativos son los ARN mensajeros (ARN-m):lleva la informacin sobre la secuencia de aminocidos dela protena desde el ADN, lugar en que est inscrita, hastael ribosoma, lugar en que se sintetizan las protenas de laclula. Es, por tanto, una molcula intermediaria entre elADN y la protena. En eucariotas, el ARNm se sintetiza en elnucleoplasma del ncleo celular y donde es procesadoantes de acceder al citosol, donde se hallan los ribosomas,a travs de los poros de la envoltura nuclear. 18. COMPARACIONES ENTREADN Y ARN 19. REPLICACIN 20. REPLICACIN DEL ADNEs el mecanismo que permite al ADNduplicarse ( es decir, sintetizar una copiaidentica). De esta manera de una molculade DNA nica, se obtienen dos ms clonesde la primeraGracias a la complementariedad entre lasbases que forman la secuencia de cada unade las cadenas, el DNA tiene la importantepropiedad de reproducirse idnticamente,lo que permite que la informacin genticase trasmita de una clula madre a lasclulas hijas y es la base de la herencia delmaterial genticoLa doble hlice es desenrollada y cadahebra hace una plantilla para la sntesisde la nueva cadena 21. ELEMENTOS QUE INTERVIENENPara que se lleve a cabo la replicacin del ADN en lasclulas se requieren los siguientes elementos: ADN original que servir de molde para ser copiado Topoisomerasas que rompen una hebra y la tensin deldesenrollamiento de la hlice se relaja Helicasas rompen los puentes de hidrgeno, completanel desenrollamiento ADN polimerasa III responsable de la sntresis del ADN RNA polimerasa fabrica los cebadores, pequeosfragmentos de RNA que sirven para iniciar la sntesis deDNA1. DNA ligasa une fragmentos de ADN, catalizan la uninfosfodiester entre nucetidos adyacentes Protehnas de unin a la hebra sencilla del ADN o SSBestabilizan la horquilla de replicacin 22. MODELOS DE REPLICACINEn cada una de las molculas hijas se observa una de lascadenas originales, y por eso se dice que la replicacin delADN es semiconservadoraa)Conservadora: se sintetizauna molcula totalmente nueva,copia de la original.b) Dispersa o dispersante: Lascadenas hijas constan defragmentos de la cadenaantgua y fragmentos de lanuevaC) Semiconservadora: (modelocorrecto) en cada una de lasmolculas hijas se conserva unade las cadenas originales 23. PROCESO GENERAL La Helicasa rompe los puentes de hidrgeno de la doblehlice permitiendo el avance de la horquilla de replicacin La topoisomerasa impide que el ADN se enrede debido alsper- enrollamiento producido por la separacin de ladoble hlice Las protenas SSB se unen a la hebra descontnua del ADNimpidiendo que sta se vuelva a unir consigo misma La ADN polimerasa sintetiza la cadena complementaria de laforma contnua en la hebra adelantada y de formadiscontnua en la hebra rezagada La ARN primasa sintetiza el cebador de ARN necesario parala sntesis de la cadena complementaria a la cadenarezagada La ADN ligasa une los fragmentos de Okasaki 24. http://www.youtube.com/watch?v=YqjbmrQcyfM 25. CARACTERSTICAS1.SECUENCIALIDADLA REPLICACIN AVANZA EN FORMA DE HORQUILLADebido a que en la clula ambas cadenas de la doble hlicedel ADN se duplican al mismo tiempo stas debensepararse para que cada una de ellas sirva de molde para lasntesis de una nueva cadena. Por eso la replicacin avanzacon una estructura en forma de horquilla. 26. 2. BIDIRECCIONALIDADEl movimiento de la horquilla es bidireccional en la mayorade los casos, es decir, a partir de un punto se sintetizan lasdos cadenas en ambos sentidos, que avanza en direccin ala regin de ADN no duplicado dejando atrs dos los moldesde ADN de cadena simple donde se est produciendo lareplicacin 27. 3. SemidescontinuidadLa replicacin siempre se produce en sentido 5- 3 siendoel extremo 3-OH libre el punto a partir del cual se producela elongacin del ADN. Esto planta un problema y es quelas cadenas tienen que crecer simultneamente a pesar deque son antiparalelas, es decir, que cada cadena tiene elextremo 5 enfrentado con el extremo 3 de la otra cadenapor ello una de las cadenas debe ser sintetizado endireccin 3- 5.Este problema lo resolvieron loscientficos japoneses ReijiOkasaki y Tsuneko Okasaki en ladcada de 1960, al descubrirque una de las nuevas cadenasde ADN se sintetiza en forma detrozos cortos que en su honor sedenominan fragmentos deokasaki 28. TRANSCRIPCIN 29. TRANSCRIPCIN DEL ADNLa transcripcin del ADN es el primer proceso de laexpresin gnica, mediante el cual se transfiere lainformacin contenida en la secuencia del ADN hacia lasecuencia de protena utilizando diversos ARN comointermediarios. Durante la transcripcin gentica, lassecuencias de ADN son copiadas a ARN mediante unaenzima llamada ARN polimerasa que sintetiza un ARNmensajero que mantiene la informacin de la secuenciadel ADN. De esta manera, la transcripcin del ADNtambin podra llamarse sntesis del ARN mensajero 30. ELEMENTOS QUE INTERVIENENPara que se lleve a cabo la transcripcin del ADN en lasclulas se requieren los siguientes elementos ADN original que servir de molde para ser copiado ARN polimerasa sintetiza el ARN a partil del molde deADN Ribonucletidos trifosfato para llevar a cabo la copia Poli A polimerasa RNA ligasa 31. PROCESO INICIACIN: La RNA-polimerasa se une a una zonadel DNA previa al DNA que se quiere transcribir. Acontinuacin se corta la hebra de DNA y se separan las doscadenas, inicindose el proceso de copia del DNA atranscribir; esta copia no requiere ningn cebador. Losribonucletidos se aaden en sentido 5'-3'. En el caso dela transcripcin de un gen que codifica para una protena,la RNA-polimerasa se une a una zona de controldenominada PROMOTOR, que regula la actividad de la RNA-polimerasay, por tanto, regula la expresin del gen. ELONGACIN: La RNA-polimerasa contina aadiendoribonucletidos complementarios al DNA hasta que se llegaa una determinada secuencia que indica a la polimerasa elfinal de la zona a transcribir. Cuando ya se han aadidounos 30 ribonucletidos, en el extremo 3 se une unnuclotido modificado de 7-metil guanosina, que forma loque se denomina la caperuza, el casquete o el extremoCap. 32. TERMINACIN: La transcripcin finaliza, y al RNArecin formado se le aade una cola de unos 200nucletidos de adenina, la cola de poli-A, agregada porla enzima poli-A polimerasa, que sirve para que el RNAno sea destruido por las nucleasas celulares. MADURACIN DE LOS PRODUCTOS: Se daen el ncleo de eucariotas y la realiza la enzimaribonucleoprotena pequea nuclear (RNPpn), eliminandolos intrones del RNA y quedando los exones libres paraser unidos por una RNA-ligasa. 33. CARACTERSTICAS1. COMPLEMENTARIEDADEl parecido entre el ADN Y EL ARN sugiere que latranscripcin probablemente est basado en lacomplementariedad de las bases nitrogenadas al igual quela replicacin del ADN.De manera que ARN polimerasa o enzima encargada dellevar a cabo la trancripcin toma como molde al ADN parasintetizar ARN y sigue las reglas de complementariedad:La A del ADN empareja con la U del ARN, la G con la C, la Ccon la G y la T con A.Existen experimentos que demuestran que la proporcin(A+U)/ (G+C) del ARN es similar a la proporcin (A+T) /(G+C) del ADN. 34. 2. LA DIRECCINLa direccin en la que las ARN polimerasa sintetizan ARN,es siempre 5-P a 3-OH, es decir, el ARN producto de latranscripcin crece solamente en sta direccin.3. ASIMETRA DE LA TRANSCRIPCINSignifica que solamente se trancribe para cada gen una delas hlices del ADN, la hlice que se toma como molde paraproducir el ARN se le denomida hlice codificadora o hlicecon sentido y la otra hlice no se transcribe y se denominaestabilizadora o sin sentido.http://www.youtube.com/watch?v=qOA25GbUkdA 35. TRADUCCIN 36. TRADUCCIN DEL ARNLa traduccin es el segundo proceso de la sntesis proteica(parte del proceso general de la expresin gnica). Latraduccin ocurre tanto en el citoplasma, donde seencuentran los ribosomas, como tambin en el retculoendoplasmtico rugoso (RER). Los ribosomas estnformados por una subunidad pequea y una grande querodean al ARNm. En la traduccin, el ARN mensajero sedecodifica para producir un polipptido especfico deacuerdo con las reglas especificadas por el cdigo gentico.Es el proceso que convierte una secuencia de ARNm en unacadena de aminocidos para formar una protena. Esnecesario que la traduccin venga precedida de un procesode transcripcin. El proceso de traduccin tiene cuatrofases: activacin, iniciacin, elongacin y terminacin(entre todos describen el crecimiento de la cadena deaminocidos, o polipptido, que es el producto de latraduccin). 37. ELEMENTOS QUE INTERVIENENLos elementos que intervienen enel proceso de traduccin son: Los aminocidos Los ARNt (transferentes) Los ribosomas ARNr (ribosmico) y protehnasribosomales ARNm (mensajero) Enzimas, factores proticos nucletidos trifosfato (ATP yGTP) factores proteicos de elongacinEF-Tu, EF-Ts y EF-G 38. PROCESOINICIACIN la cadena polipeptdica intervienen el primer ARN-tquehabitualmente es el ARN-t-Formilmetionina, las subunidadesribosomales, el ARN-m, enzimas, los factores de iniciacin IF1, IF2e IF3 y una fuente de energa como GTP. Las subunidadesribosomales estn separadas cuando no estn ocupadas en lasntesis de polipptidos. Para poder iniciar la traduccin esnecesario que ambas subunidades se ensamblen. Se puedendistinguir tres fases en el proceso de iniciacin: Fase 1: Unin del mensajero (ARN-m) a la subunidad pequea30S de los ribosomas estimulada por la accin del factor IF3. Fase 2: El ARN-t-iniciador (ARN-t-Formilmetionina) se une al factorIF2 y a GTP y se situa en la Sede P. Fase 3: Unin de las dos subunidades ribosomales 30S y 50Smediante la hidrlisis del GTP unido a IF2 catalizada por unaprotena ribosomal. Una vez unidas ambas subunidades se sueltano disocian los factores IF2 e IF3. La funcin de IF1 no se conocecon exactitud aunque se cree que interviene en el proceso delreciclado de los ribosomas. 39. ELONGACIN La elongacin o crecimiento de la cadena polipeptdica tiene lugaren esencia mediante la formacin de enlaces pptdicos entre losaminocidos sucesivos. Se pueden distinguir cuatro fasesesenciales en el proceso de elongacin: fase 1: El aminoacil-ARN-t correspondiente al siguiente tripletedel ARN-m entra en la sede A dl ribosoma gracias a laintervencin del factor EF-Tu. Para ello EF-Tu se une primero aGTP activndose y despus el complejo activado (EF-Tu-GTP) seune al aminoacil- ARN-t. Despus la hidrlisis de GTP a GDPfavorece la entrada del aminoacil-ARN-t en la sede A y elcomplejo EF-Tu-GDP se libera. Fase 2: La liberacin del ribosoma del complejo EF-Tu-GDP estamediada por la intervencin del factor de elongacin EF-Ts. Estefactor, EF-Ts, tambin interviene en la regeneracin y activacindel factor EF-Tu. Fase 3: La transferencia de la cadena peptdica del peptidil-ARN-tque est en la Sede P al aminoacil-ARN-t nuevo que ha entradoen la sede A. Esta reaccin est catalizada por un enzima que esla peptidil-transferassa. Despus el ribosoma avanza un codnsobre el ARN-m en la direccin 5'3' (se transloca). Este paso serealiza gracias a la intervencin del factor EF-G activado por lahidrlisis de GTP. En esta fase se libera el ARN-t descargado queestaba en la sede P y al moverse el ribosoma el pptidil-ARN-trecin formado que estaba en la sede A pasa a ocupar la sede P. 40. TERMINACIN La terminacin de la cadena polipeptdica en bacterias tienelugar cuando los ribosomas en su avance a lo largo delARN-m se encuentran con cualquiera de los siguientestripletes de terminacin o codones de fin: UAA, UAG y UGA.Adems, durante la terminacin intervienen los factoresproteicos de terminacin RF1, RF2 y RF3. No hay ningnARN-t que reconozca a los tripletes de terminacin, son losfactores de terminacin o liberacin los que se encargan dereconocer los codones de STOP. El factor RF1 reconooce loscodone UAA y UAG y el factor RF2 identifica a los codonesUAA y UGA. El factor RF3 tambin colabora en la reaccinde terminacin. Cuando el peptidil-ARN-t est en la sede Plos factores de terminacin en respuesta a la existencia deun codn de terminacin en el ARN-m entran en la sede A.Como consecuencia el polipptido se libera de la sede P, sedisocian las dos subunidades del ribosoma y se libera elARN-t que estaba en la sede P. Esta reaccin de terminacinse lleva a cabo mediante la hidrlisis de GTP. 41. http://www.youtube.com/watch?v=stb1KGHivJo