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TEMA 6

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS IV: ÁCIDOS NUCLEICOS

TEMA 6 .- BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS IV: ÁCIDOS NUCLEICOS

• A.- Características generales de los Ácidos Nucleicos

• B.- Nucleótidos y derivados nucleotídicos – El esqueleto covalente de los ácidos nucleicos: el enlace

fosfodiéster

• C.- Estructura y función del ADN – Reconstrucción histórica del descubrimiento de la

estructura del ADN

– El modelo de la doble hélice de Watson y Crick

• Estructura y funciones de los ARNs – ARN mensajero

– ARN de transferencia

– ARN ribosómico

– Otros tipos de ARN

La molécula de ADN de E. coli es centenares de veces más larga que la propia célula bacteriana

Si lo ampliásemos un millón de veces tendría una anchura de 2 mm y una longitud de 1570 metros

TEMA 6: ÁCIDOS NUCLEICOS

Base púrica o pirimidínica

Los monómeros de los Ácidos nucleicos se denominan genéricamente nucleótidos y están formados por…

Una pentosa: ribosa, o dexosirribosa

Fosfato


Nucleótidos y derivados nucleotídicos

D-Ribosa Forma lineal

β D-Ribosa

5´

5

4´

4

3´

3

2´

2 1´

1


Los nucleótidos del DNA tienen β D 2´ desoxirribosa

2 desoxi D-Ribosa Forma lineal

β D 2´Desoxirribosa

1´

2´ 3´

4´

5´

5

4

3

2

1

H

H


Las bases nitrogenadas son de dos tipos

• Derivadas de la pirimidina, o bases pirimidínicas.

• Derivadas de la Purina, o bases púricas.

Pirimidina Purina


Bases nitrogenadas

Bases Púricas

Adenina

Timina Uracilo Citosina

Guanina

Sólo en ADN Sólo en ARN

Bases Pirimidínicas


Las bases nitrogenadas se unen a la pentosa en el carbono 1´

Las bases púricas lo hacen mediante el N 9 y las pirimidínicas el N 1

– El enlace se denomina N-Glucosídico

Pirimidina Purina


En el Carbono 5´ se une el grupo fosfato

El enlace es de tipo fosfoéster El Nucleótido representado es el ADENOSIN 5´MONOFOSFATO: AMP Todos los nucleótidos tienen un extremo 5´fosfato y otro 3´ hidroxilo

H

OH

Enlace N-Glucosídico

Enlace fosfoéster

Extremo 5´P

Extremo 3´OH


NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS

AMP Adenosín

5´monofosfato

Nucleósido: Adenosina

CMP Citidín

5´monofosfato

UMP Uridín

5´monofosfato

GMP Guanidín

5´monofosfato

Nucleósido: Guanosina

Nucleósido: Uridina

Nucleósido: Citidina

Estos 4 nucleótidos son los monómeros del ARN


NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS

dAMP Dexosiadenosín 5´monofosfato

Nucleósido: dexosiadenosina

dCMP Dexosicitidín

5´monofosfato

dTMP Dexositimidín

5´monofosfato

dGMP Dexosiguanidín 5´monofosfato

Nucleósido: Dexosiguanosina

Nucleósido: Dexositimidina

Nucleósido: Dexosicitidina

Estos 4 dexosinucleótidos son los monómeros del ADN


DERIVADOS NUCLEOTÍDICOS

Intermediaros energéticos: ATP y GTP

ATP: Adenosín trifosfato


Coenzimas, como el Coenzima A, el NAD y el FAD

Coenzima A, un transportador de grupos Acilo

Relacionada con la vitamina B3


Coenzimas, como el Coenzima A, el NAD y el FAD

NAD: Nicotín adenín dinucleótido Un coenzima de Oxidación-Reducción Vitamina B5

FAD: Flavín adenín dinucleótido Un coenzima de Oxidación-Reducción Vitamina B2


Segundo mensajero intracelular: AMPc

(3´5´ Monofosfato cíclico de adenosina)


Adenosina un neuromodulador

El esqueleto covalente de los ácidos nucleicos: el enlace fosfodiéster

NH

N

N

O

NH2N

O

OH

HH

HHOH

OP-O

O

O-

Extremo 5´P

Extremo 3´OH

Extremo 3´OH

Extremo 5´P


El esqueleto covalente de los ácidos nucleicos: el enlace fosfodiéster

NH

O

ON

O

OH

HH

HH

OPOH

HO

O

NH

N

N

O

NH2N

O

OH

HH

HHOH

OPOH

O

OH2O

DINUCLEÓTIDO

Extremo 5´P

Extremo 3´OH

Enlace fosfodiéster


Extremo 5´fosfato

Extremo 3´OH

Esqueleto Fosfato-Ribosa

Enlace fosfodiéster


1950 Edwin Chargaff expone su hipótesis…

El contenido de nucleótidos de adenina es igual al de timina. Y el contenido de nucleótidos de guanina al de citosina

Esto se mantiene en cada especie. Por ejemplo…

►Humanos: T=30% A=·30% G=20% C= 20%

►Rata: T=28,6% A=·28,6% G=21,4% C= 21,4%

►E. coli: T=23,8% A=·23,8% G=26,2% C= 26,2%


1951 Rosalind Franklin toma las imágenes de difracción de rayos X del ADN


1953 Francis Crick y James Watson, proponen el modelo de la doble hélice de DNA

1962 Maurice Wilkins, Francis Crick y James Watson reciben el premio Nobel



Artículo original de Watson y Crick publicado en la revista Nature el 25 de abril de 1953

La molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos dispuestas en sentido antiparalelo

Es decir, una va en sentido 5´→3´y la otra de 3´→ 5´

5´

3´

5´


El modelo de la doble hélice de Watson y Crick (Hélice B)


Las dos hebras son complementarias:

5´ ATGCCCATTATCGATA 3´

3´ TACGGGTAATAGCTAT 5´

Las dos cadenas forman una doble hélice que se enrolla en sentido dextrógiro sobre un eje imaginario

La hélice mide 2 nm de ancho y cada 3,6 nm es una vuelta completa

El esqueleto Ribosa-Fosfato queda hacia el exterior, y en el centro de la doble hélice quedan las bases nitrogenadas

Cada vuelta completa de la hélice son 10 pares de bases

Surco mayor

Surco menor

Las bases se encuentran apareadas y forman puentes de H entre ellas: dos en el par A/T y 3 en el par G/C.

Estos pares de bases tienen idoneidad estérica

Adenina

Timina

Citosina

Guanina



El plano de las bases se encuentran ligeramente inclinado respecto de la perpendicular del eje de la hélice (1,2 º)

La molécula responsable de contener la información genética debe ser capaz de hacer copias de si misma

Esta capacidad se basa en la complementariedad de las hebras


Además de la hélice B, existen otros dos modelos de hélice de ADN…

Hélice A Hélice Z Hélice B

La forma A no es fisiológica, se forma al deshidratarse la molécula, es dextrógira, más compacta y con el plano de las bases más inclinado (20º)

La forma Z se produce con altas concentraciones iónicas, es levógira y parece que puede ser fisiológica


El ADN se puede desnaturalizar fácilmente con calor y separar las dos hebras, pero a diferencia de las proteínas si puede renaturalizar fácilmente al enfriarse

Desnaturalización parcial Renaturalización

Desnaturalización completa

Apareamiento de las bases


Existen diferencias entre procariotas y eucariotas

ARNm de procariotas:

En el extremo 5´ llevan un nucleótido trifosfato

La secuencia es continua: son monocistrónicos

ARNm de eucariotas:

En el extremo 5´ portan un trifosfato de metil guanosina (5´Cap)

En el 3´ llevan una cola de Poli A : de 60 a 200 nucleótidos de adenina

Muchas veces el ARN es policistrónico


Exones: segmentos codificantes

Intrones: segmentos no codificantes

ARNm Policistrónico

ARNm Monocistrónico

Esto obliga a que el ARNm de los eucariotas deba sufrir un proceso de maduración después de su síntesis (Splicing)


Gen

Gen 1 Gen 2 Gen 3


ARN ribosómico (ARNr)

Es el mayoritario en la célula: aproximadamente el 75% del total

Forma los ribosomas

Tiene un gran tamaño: 1500,000 Daltons

En Eucariotas hay dos formas mayoritarias el 28S y el 18 S

Los genes para el ARNr son los más conservados del genoma

Estructura del ARNt


BASES RARAS

Inosina

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Estructura tridimensional del ARNt para la fenil alanina


Intervienen en los procesos de expresión de la información genética: transcripción y traducción

Algunos virus tienen su material genético e forma de ARN, y no de ADN, por ejemplo el virus del SIDA


Funciones de los ARNs

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