Bioquímica ácidos nucleicos
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ÁCIDOS NUCLEICOS BIOQUÍMICA
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ÁCIDOS NUCLEICOS
BIOQUÍMICA
ÁCIDOS NUCLEICOS
ADN Y ARN
El científico Johann Friedrich Miesscher se encontraba analizando los restos de pus de los desechos quirúrgicos.
Vio que las células tratadas con una solución salina daban un precipitado Gelatinoso, Miescher supuso que el Precipitado podría estar asociado con el núcleo celular.
Miescher comenzó a investigarY se dio cuenta que había descubierto Una nueva sustancia que Mas adelante seria conocida como ADN
HISTORIA DEL ADN
DESCUBRIMIENTO
El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico.
EL MODELO DE LA DOBLE HÉLICE: WATSON Y CRICK (1953)
Una vez demostrado que los ácidos nucleicos eran los portadores de la información genética, se realizaron muchos esfuerzos encaminados a determinar su estructura con exactitud. Watson y Crick (1953) fueron los primeros investigadores en proponer una estructura para los ácidos nucleicos y su labor investigadora se vio recompensada con el Premio Nobel en 1962, Premio Nobel que compartieron con M. H. F. Wilkins y que se les concedió por sus descubrimientos en relación con la estructura molecular de los ácidos nucleicos y su significación para la transmisión de la información en la materia viva. Para realizar su trabajo emplearon dos tipos de datos ya existentes.
MODELO DE WATSON-CRICK
ACIDOS NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos son moléculas que resultan de
la polimerización de monómeros denominados nucleótidos.
Se encuentra en todo tipo de célula.
El hombre lo mismo que cualquier otro ser vivo sintetiza sus propios ácidos nucleicos por lo que ninguno resulta ser esencial.
Lo ingerimos en alimentos que contienen células (carnes, pescado, fruta, verduras).
La información genética está contenida en los ácidos nucleicos.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN.
El ADN guarda la información genética en todos los organismos celulares, el ARN es necesario para que se exprese la información
contenida en el ADN.
Los virus presentan ADN o ARN
RECORRIDO DE LOS ACIDOS NUCLEICOS
FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Almacenar y transmitir información genética.
Mantienen la identidad de las especies.
Mantienen las diferencias individuales dentro de la especie y un individuo no es exactamente igual a otro de su misma especie.
Responsables de la diferenciación de tejidos y células
dentro del organismo. (estructura y función determinada por la expresión selectiva de ciertos genes).
Realizan la síntesis proteica.
La secuencia de cada proteína está programada en los ác. Nucleicos de la propia célula.
Han permitido la evolución por mutaciones.
¿ QUE SON ? Son macromoléculas o polímeros formados por la unión
de unas unidades o monómeros denominadas nucleótidos, por eso podemos definirlos como polinucleótidos.
PAPEL BIOLÓGICO
El papel biológico fundamental de los ácidos nucleicos es participar en los mecanismos moleculares mediante los cuales la información genética de los organismo se almacena, se replica y se transcribe.
SE ENCUENTRAN EN TODOS LOS SERES VIVIENTES……Contiene:
Carbono Hidrógeno Oxígeno Nitrógeno FósforoPosee carácter ACIDICO
COMPOSICIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS
Un nucleótido está formado por la unión de:
Están formados por la unión de bioelementos tales como: C ,H ,O, N, P
• Ribosa• Desoxirribosa UNA PENTOSA
• Púricas (Adenina y Guanina).
• Pirimidínicas (Timina, Citosina, Uracilo).
UNA BASE NITROGENADA
GRUPO FOSFATO
Tienen importancia biológica en forma libre los nucleótidos de:
AMPc, ADP, ATP.
AZUCARES O PENTOSAS
El azúcar que interviene en los nucleótidos puede ser o la ribosa (R) o la desoxirribosa (DR).
Conviene destacar que la única diferencia entre ambas está en que en el carbono 2 de la desoxirribosa hay un hidrógeno (-H) en lugar del grupo alcohol (-OH).
BASES NITROGENADAS
Las bases nitrogenadas son parte fundamental de los nucleótidos. Biológicamente, existen sólo cinco bases nitrogenadas divididas en dos tipos, purinas y pirimidinas.
Purinas
Pirimidinas
Adenina
Guanina
Citosina
Timina
Uracilo
BASES NITROGENADAS
La unión de la base nitrogenada a la pentosa recibe el nombre de NUCLEÓSIDO y se realiza a través del carbono 1’ de la pentosa y los nitrógenos de las posiciones 1 (pirimidinas) o 9 (purinas) de las bases nitrogenadas mediante un enlace de tipo N-glucosídico. La unión del nucleósido con el ácido fosfórico se realiza a través de un enlace de tipo éster (se forma por esterificación) entre el grupo OH del carbono 5’ de la pentosa y el ácido fosfórico, originando un Nucleótido.
Enlace fosfodiester
5´fosfato
3´hidróxilo
Estructura primaria de los ácidos nucleicos
Base Nitrogenada
Nucleósido Nucleótido
Adenina Adenosina Ácido Adenílico
Guanina Guanidina Ácido Guanílico
Citosina Citidina Ácido Citidílico
Timina Timidina Ácido Timidílico
Uracilo Uridina Ácido Uridílico
Nucleósido = Pentosa + Base nitrogenada.
Nucleótido = Pentosa + Base nitrogenada + Ácido fosfórico.
Polinucleóotido = Nucleótido + Nucleótido + Nucleótido + ....
La doble cadena 22 a 26 Angstrons de anchomide
La unidadmide
3,3 Angstrons de largo
Los polímeros Millones de Nucleótidosposee
La molécula de adn Acompañada de otra moléculaesta
Las cadenas de adn Doble Héliceforman
Base ligada a 1 azucar NucleósidoSe
denomina
Base ligada a 1 azúcar + fosfato
NucleótidoSe
denomina
Azúcar (Pentosa)
Base nitrogenada
Fosfato
Componentes de los ácidos nucleicos
O N
NN
N
NH2
OHOH
CH2OP-O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido
¿CUALES SON?
Acido desoxirribonucleicos : son los almacenadores de la información biológica
Acido Ribonucleico: actúan como transmisores de dicha información (ARN mensajero), como componentes de los ribosomas (ARN ribosómico) o como transferidores de aminoácidos (ARN de transferencia).
Los Ácidos nucleídos están representados por:
ADN ARN
ÁCIDO DEXOSIRRIBONUCLEICO ADN
Todas las células vivas codifican el material genético en forma de ADN, ácido nucleíco contenido en los cromosomas de las células y portador de la información genética (gen).
La estructura de la doble hélice constituye la base para la Transmisión inalterable de los genes a través de millones de generaciones de células, ya que las cadenas de ADN tienen la propiedad de autoduplicarse para formar moléculas hijas idénticas (replicación).
ADN
Cada uno de estos nucleótido se halla unido covalentemente, por medio de su grupo fosfato, a la ribosa del nucleótido contiguo (puente fosfodiéster entre el grupo hidróxilo 5' de un nucleótido y el 3‘Del siguiente).
La secuencia de bases el ADN (código genético) contiene la Información genética para la síntesis de proteínas. A partir del ADN se sintetizan moléculas complementarias de ARNm (ácido ribonucleico mensajero) en el proceso denominado transcripción.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO ADN
Polímero
de
Nucleótidos
es decir
Polinucleótidos
Formada
por
Ad
enin
a
Guanin
a
Tim
ina
Cit
osi
na
Azú
car
Á.
Fosf
óri
co
Funciones
Almacenamiento de información
Ccodificación de proteínas
Autoduplicación
ESTRUCTURAESTRUCTURA Formada por dos cadenas de polinucleótidos
que se unen mediante puentes de hidrógeno.
Formada por dos cadenas de polinucleótidos
que se unen mediante puentes de hidrógeno.
PrimariaPrimaria Secuencia de nucleótidos encadenados.Secuencia de nucleótidos encadenados.
SecundariaSecundaria Es una estructura en doble hélice.Es una estructura en doble hélice.
TerciariaTerciaria Se refiere a cómo se almacena el ADN en un
espacio reducido, para formar los cromosomas
Se refiere a cómo se almacena el ADN en un
espacio reducido, para formar los cromosomas
Doble hélice y fibra de
cromatina
Enrollamiento de la cromatina
Cromosoma Núcleo de célula eucariota
CONOCER ESTA SECUENCIA DE BASES, ES DECIR, SECUENCIAR UN ADN EQUIVALE A DESCIFRAR SU MENSAJE GENÉTICO.
El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena en el ADN es, por tanto, crítico para la célula, ya que este orden es el que constituye las instrucciones del programa genético de los organismos.
REPLICACIÓN DEL ADNProceso mediante el cual el ADN se copia para poder ser transmitido a nuevos individuos, y es fundamental para la descendencia genética.
Formación de una horquilla de replicación
Síntesis por la DNA-polimerasa de la hebra conductora (izquierda) y de la hebra seguidora en fragmentos de la derecha.
Unión de todos los fragmentos por la DNA-ligasa
ACIDO RIBONUCLEICO ARN
El ARN es un filamento de una sola cadena, no forma doble hélice. En el ARN hay cuatro bases nitrogenadas: adenina, guanina - citosina, y uracilo. Los ácidos ribonucleicos se encuentran en el núcleo celular, en el citoplasma y en los ribosomas de todos los seres vivos.
Ciertos tipos de ARN tienen una función diferente y toman parte en la síntesis de las proteínas que una célula produce.
ÁCIDO RIBONUCLEICO ARN
Formada
por
Ad
enin
a
Guanin
a
Azú
car
Cit
osi
na
Ura
cilo
Tipos
A
RN
m
AR
Nr
AR
Nt
Presenta
Un grupo de fosfato
Una pentosa llamada ribosa
Bases nitrogenadas
Ribosa
EstructuraEstructura
PrimariaPrimaria Formado por una cadena de monómeros
repetitivos llamados nucleótidos
Formado por una cadena de monómeros
repetitivos llamados nucleótidos
SecundariaSecundaria Las moléculas de ARN son de cadena simple
y no suelen formar dobles hélices extensas
Las moléculas de ARN son de cadena simple
y no suelen formar dobles hélices extensas
TerciariaTerciaria Es el resultado del apilamiento de bases y de
los enlaces por puente de hidrógeno
Es el resultado del apilamiento de bases y de
los enlaces por puente de hidrógeno
CLASES DE ARN
ARNm: (Mensajero) Codifica la secuencia de aminoácido de un polipéptido. (5%)
ARNt (Transcripción) Lleva los aminoácidos a los ribosomas durante la traducción. (80%)
ARNr (Ribosomatico) Con proteínas ribosomales y los ribosomas actúan con el ARNm. Forman los ribosomas (15%)
ARNnp (nuclear pequeño): Con proteínas, forma complejos que son usados en el proceso de ARN en las células eucarióticas (no se encuentra en las células procarióticas).
CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL ADN Y EL ARN
Caracteres pentosa
DNA Desoxirribosa RNA Ribosa
Bases nitrogenadas
Adenina, GuaninaCitosina, Timina
Adenina, GuaninaCitosina, Uracilo
Numero de polinucleótidos
2 1
Función Almacena la información
biológica de los seres vivos
Permite la expresión de la información
biológica
Ubicación Núcleo, mitocondrias,
cromatina, cloroplastos, cromosoma
Núcleo, ribosomas.
Estructura Doble hélice Lineal, globular y trébol
GEN
Un gen es un fragmento de ácido nucleico que tiene información para un determinado carácter
Un gen ocupa una posición fija en el hilo de DNA (LOCUS)
Para un mismo locus puede haber más de un tipo de información. Cada información que hay en un mismo locus se le llama ALELO
Por cada gen hay una enzima que transporta las sustancias
LA EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO
Las instrucciones para construir las proteínas están codificadas en el DNA y las células tienen que traducir dicha información a las proteínas. El proceso consta de dos etapas:
1.- En el núcleo se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen DNA a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias que pertenecen a un mRNA (TRANSCRIPCIÓN)
2.- En los ribosomas se pasa de una secuencia de ribonucleótidos de mRNA a una secuencia de aminoácidos (TRADUCCIÓN)
DNA mRNA proteinasTranscripción Traducción
EL CÓDIGO GENÉTICO
Traducción de las Proteínas
Existen 20 aminoácidos diferentes y sólo 4 nucleótidos en el mRNA Se pueden construir 64 tripletes mediante combinaciones con repetición de los 4 nucleótidos tomados de tres en tres
A cada triplete se le llama CODÓN
EL CÓDIGO GENÉTICO
EL CÓDIGO GENÉTICOAlanina Ala AArginina Arg RAsparagina Asn NAspártico Asp DCisteina Cys C
Fenilalanina Phe FGlicina Gly GGlutámico Glu EGlutamina Gln QHistidina His HIsoleucina Ile ILeucina Leu LLisina Lys K
Metionina Met MProlina Pro PTirosina Tyr YTreonina Thr TTriptófano Trp WSerina Ser SValina Val V
EL CÓDIGO GENÉTICO
- Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias.
- No es ambiguo, pues cada triplete tiene su propio significado
- Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien indican terminación de lectura.
- Está degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoácido, es decir hay codones sinónimos.
- Carece de solapamiento, es decir los tripletes no comparten bases nitrogenadas.
- Es unidireccional, pues los tripletes se leen en el sentido 5´-3´.
ALTERACIÓN EN LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS
Actuación de distintas sustancias o radiaciones
• Error en la copia de DNA en la duplicación
MUTACIONES
ALTERACIÓN EN LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS
Las mutaciones posibilitan la aparición de individuos distintos
Existe la posibilidad de que alguno de los nuevos individuos se adapte a las posibles variaciones ambientales
ALTERACIÓN EN LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS
• Mutaciones
• Sustitución de Bases
• Pérdida de Bases
• Inserción de Bases
• Inversión
• Translocación
LA MUTACIÓN GÉNICA: CLASIFICACIÓN
Por el tipo de tejido donde ocurren: - Somáticas: afectan a las células somáticas
y sólo se transmiten a las células hijas - Germinales: afectan a las células
germinales y se transmiten a la descendencia
Por el nivel de afectación: - Génicas o puntuales: afectan a pequeñas
regiones (bases nucleotídicas)
Sustituciones de bases Transiciones: cambio de una pirimidina por
otra pirimidina o una purina por otra purina Transversiones: cambio de una pirimidina
por una purina o viceversa
LA MUTACIÓN GÉNICA: CLASIFICACIÓN
Según afecten estos cambios a la funcionalidad de las proteínas:- Silenciosas: el efecto es nulo porque se sintetiza el mismo aminoácido- Neutras: cambia el aminoácido y por tanto la secuencia de la cadena pero no la funcionalidad de la proteína- De sentido equivocado: el nuevo aminoácido debido a la mutación tiene propiedades bioquímicas diferentes al original. La proteína adquiere una nueva función ya que ha cambiado.- De cambio de pauta de lectura- Sin sentido: se origina un codon de terminación
Inserciones y Delecciones:
Adición o perdida de alguna base
