ESTRUCTURA Y FUNCIN DE LOS NUCLEOTIDOSBioqumica Aplicada

GENETICASe inicia cuando Mendel (siglo XIX) demostr que los caracteres hereditarios se transmiten de padres a hijos en unidades separadas llamadas genes (en arvejas).A inicios del siglo XX Morgan demostr lo mismo en mosca de la fruta (Drosophila).Se pensaba que los genes eran protenas en las que de algn modo se almacenaba la informacin hereditaria.En 1944 Avery y colaboradores demostraron que el ADN es el portador de la informacin gentica.

ACIDOS NUCLEICOSSon polmeros de unidades menores llamadas nucletidos.Nucletido. Molcula compuesta de: Azcar. (Ribosa o desoxiribosa)Fosfato. (PO3)base nitrogenada. Purina o pirimidina.Nuclosido = base nitrogenada + azcar

NUCLESIDOS Y NUCLETIDOS

Base NitrogenadaSmboloNuclesidoNucletidoSmboloAdeninaAAdenosinaAdenosina monofosfatoAMPGuaninaGGuanosinaGuanosina monofosfatoGMPTiminaTTimidinaTimidina monofosfatoTMPCitosinaCCitidinaCistidina monofosfatoCMPUracinaUUridinaUracilo monofosfatoUMP

NUCLEOSIDOS

NUCLETIDOS

RNADNAAZCARES DE LOS NUCLETIDOS

BASES NITROGENADAS DE LOS NUCLETIDOS(RNA)(DNA)

BASES NITROGENADAS RARAS O MENORES

OTROS NUCLETIDOS DE IMPORTANCIA BIOLGICA

FUNCIONES DE LOS NUCLETIDOSSon fundamentales para la vida de las clulas, pues al unirse con otras molculas cumplen funciones de:TRANSPORTAN ENERGATRANSMITEN LOS CARACTERES HEREDITARIOS

A.- TRANSPORTAN ENERGACada nucletido puede contener : uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato:ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de acido fosfrico.Los nucletidos, por razn de sus grupos de fosfato, son fuentes preferidas en las clulas para la transferencia de energa. Cada grupo de fosfato adicional que posea un nucletido se encuentra en un estado ms inestable y el enlace del fosfato tiende a romperse por hidrlisis y liberar la energa que lo une al nucletido.El ATP, es el predilecto en las reacciones celulares para la transferencia de la energa demandada. Tambien se usan: UTP (uracilo + tres fosfatos) y GTP (Guanina y tres fosfatos).

B.- TRANSMITIR CARACTERES HEREDITARIOSPara cumplir esta funcin, los nuclotidos se polimerizan formando polinucletidos en forma de cadena, llamados cidos nucleicos.

Los enlaces fosfodiester enlazan los carbonos 5 y 3 de los azucares componentes de los nucletidos adyacentes.Por convenio se escriben situando el extremo 5 a la izquierda y el extremo 3 a la derecha

LOS ACIDOS NUCLEICOS ARNADNADN (cido desoxirribonucleico). Sus nucletidos tienen desoxirribosa como azcar y no tiene uracilo ARN (cido ribonucleico). Sus nucletidos tienen ribosa y no tienen timina

COMPOSICION Y ESTRUCTURA DEL ADNEs una doble cadena.

Las bases nitrogenadas se enlazan entre si, segn su complementariedad. Una purina con una pirimidina

COMPOSICIN DEL DNANucletidoCitosinaGuaninaTiminaAdenina

Modelo del ADN, de Watson y Crick (1953)

BASES COMPLEMENTARIASLos puentes de hidrgeno son especficos entre las bases:La adenina siempre forma 2 enlaces con la timina.La citosina siempre forma 3 enlaces con la guanina.La sucesin de bases de una cadena de nucletidos determina la sucesin de bases en la otra cadena. Son complementarias.

Estructura general del ADN

ESTRUCTURA: MODELO DE WATSON Y CRICKEn base a los datos de: composicin del ADN, ngulos de enlace, distancias de los enlaces.En 1953 proponen el modelo de escalera de caracol

Estructura del DNAExtremo 5Extremo 5Extremo 3Extremo 3Esqueleto de desoxirribosas y fosfatoSurcomayorSurcomenorPares debases

LAS DIMENSIONES DE LA DOBLE HLICELas dos cadenas son anti paralelas, una tiene direccin 5-3 y la otra 3-5.En el exterior se exponen las cargas negativas del esqueleto covalente azcar-fosfato de la cadena, mientras que las bases se orientan hacia el interior y establecen los puentes hidrogeno que mantienen unidas las dos cadenas. Cada par de bases ocupa 0,34 nm de la molcula, y diez pares de base forman una vuelta completa de la hlice.

FUNCION DEL ADNLas clulas de mamferos contienen alrededor de 1000 veces mas DNA que las bacterias.El ADN contiene la informacin sobre la secuencia de unin de los aminocidos en una protena.La secuencia de nucletidos en el ADN determina la secuencia de aminocidos en la protena que se sintetiza.

EL DNA IN VIVO: SUPERENROLLAMIENTO Y COMPACTACIN

TAMAO DEL DNA EN DISTINTOS ORGANISMOS

NombreTipo de organismoTamao del genoma (pb)Longitud (m)Escherichia coliBacteria4.2 x 1061.4 x 10-3Saccharomyces cerevissiaeLevadura1.5 x 1075.1 x 10-3Arabidopsis thalianaPlanta1.0 x 1083.4 x 10-2Caeorhabditis elegansNematodo1.0 x 1083.4 x 10-2Drosophila melanogasterInsecto1.2 x 1084.1 x 10-2Mus musculusMamfero3.0 x 1091.0Homo sapiensMamfero3.0 x 1091.0

LAS MOLCULAS DE DNA ESTN SUPERENROLLADAS

GENESCada regin de ADN que tiene informacin para una protena se denomina GEN. Cada gen puede contener unos 100 000 pares de bases nitrogenadas.La totalidad de la informacin gentica contenida en la cromatina se denomina GENOMA. EL GENOMA HUMANO es de unos 6 x 109 pares de bases.

Se llama genoma al conjunto completo de informacin gentica de un organismo Organizado en cromosomas Cada cromosoma contiene una sola molcula de DNA Los genomas se diferencian por su tamao y complejidadEn procariotas Un solo cromosoma de DNA circular de cadena doble + DNA extracromosmico circular de cadena doble (plsmido)En eucariotas Mltiples cromosomas de DNA lineal de cadena doble Las mitocondrias y cloroplastos tienen genoma propio (similar al genoma de procariotas)El ser humano presenta 23 pares de cromosomas en sus clulas somticasGENOMAS

Forma una estructurallamada nucleoide DNA circular de cadena doble superenrollado unido a un ncleo central proteico Tetrmeros de protena, de enrrollamiento. Pequea proporcin. No mas de 20% Poliaminas catinicas Le permite comprimirse en un espacio pequeo Cromosoma extendido(3x106 pb), 1,5 mmSe conoce la secuencia completa del genoma de E.coli y la posicin de sus mas de 4200 genes codificadores de protenas. El cromosoma debe de estar altamente superenrollado y empaquetado en el interior de la bacteria que tiene tan solo 2 micras de longitud.Los DNA plasmdicos se replican de manera autnoma y suelen portar de unos 5 a 100 genes que codifican protenas no esenciales pero que confieren resistencia a antibiticos.Centro proteicoBucle relajadoBucles superenrolladosCromosoma de Escherichia coliEL CROMOSOMA BACTERIANO

CROMOSOMAS EUCARIOTASDNA lineal empaquetado alrededor de octmeros de histonas(mas de 30%) El material cromosmico de las eucariotas se llama cromatinaCuando las clulas se preparan para dividirse la cromatina se condensa y se distinguen los cromosomas bien definidos Se consigue una elevada CompactacinDNA en humanos es alrededor de un metro de largo.

*EMPAQUETAMIENTO DEL DNA EN LOS CROMOSOMASEl empaquetamiento de DNA en nucleosomas hace disminuir unas diez veces la longitud del cromosoma

Los nucleosomas estn formados por un fragmento de 146 pb enrollado hacia la izquierda sobre un octmero de histonas

*Mabel S.*Empaquetamiento del ADN

Mabel S.

Mabel S.EL ADN SE PRESENTA COMO:1. MOLECULA DE ADN: doble hebra2.NUCLEOSOMA: DNA ms protenas =Collar de perlas3.SOLENOIDE: Replegamiento del nucleosoma 4.CROMATINA: Fibra y Empaquetamiento de DNA5.CROMOSOMA metafsico mayor espiralizacin y compactacin

Mabel S.

LA ESTRUCTURA CROMOSMICA EST SOSTENIDA POR UN ARMAZN PROTEICO

DIFERENCIAS QUMICAS ENTRE DNA Y RNAEl RNA se caracteriza por contener ribosa, en vez de desoxirribosa y uracilo en vez de timinaEl RNA se sintetiza como una nica cadena lineal y con polaridad (extremos 5 y 3)Las molculas de RNA tienen la capacidad de formar regiones de doble cadena mediante puentes de hidrgeno intramoleculares entre regiones complementarias

CIDO RIBONUCLEICO (ARN)Los nucletidos de ARN estn formados por ribosa en lugar de la desoxirribosa del ADN, y tienen la base nitrogenada uracilo (U) en lugar de timina

CIDO RIBONUCLEICO (ARN)

El ARN es un cido nucleico que se compone de una sola cadena de nucletidos. Hay 4 tipos de ARN, cada uno codificado por su propio gen:ARNm - ARN Mensajero: Codifica la secuencia de aminocido de un polipptido. ARNt - ARN de Transferencia: Lleva los aminocidos a los ribosomas durante la traduccin. ARNr - ARN Ribosomal: ARNr o rRNA por sus siglas en ingls) es el ARN ms abundante en las clulas y forma parte de los ribosomas.Estos se encargan de la sntesis de protenas.Se denominan segn su coeficiente de sedimentacin, medido en svedbergs (S). De esta manera, en procariotas existen tres ARNr distintos (5S, 16S y 23S) en eucariotas cuatro (5S, 5'8S, 18S, 28S).

ESTRUCTURA DEL ARN

tRNA: EL ADAPTADOR DE LA TRADUCCIN53ACCAminocidoBrazo aceptorBrazo TCBrazo del anticodnBrazo DBrazo extraANTICODNDiferencia el RNAt de otros tipos de ARNlugar de unin con el aminocido.unir cada aminocido con su correspondiente molcula de ARNt.

Lee y une a los codones del RNAm, con puentes hidrgenoacta como lugar de reconocimiento del ribosoma.

tRNA: el adaptador de la traduccinEn la estructura secundaria de los ARNt se distinguen las siguientes caractersticas:Brazo aceptor formado por el extremo 5' y el extremo 3', que en todos los ARNt posee la secuencia CCA, cuyo grupo -OH terminal sirve de lugar de unin con el aminocido.El bucle (o brazo) TC, que acta como lugar de reconocimiento del ribosoma.El bucle (o brazo) D, cuya secuencia es reconocida de manera especfica por una de las veinte enzimas, llamadas aminoacil-ARNt sintetasas, encargadas de unir cada aminocido con su correspondiente molcula de ARNt.El bucle situado en el extremo del brazo largo del bmeran, que contiene una secuencia de tres bases llamada anticodon. Cada ARNt "cargado" con su correspondiente aminocido se une al ARNm, mediante la regin del anticodn , con tripletes de bases del ARNm (cada tres bases del ARNm definen un triplete o codn) en el proceso de la traduccin de la informacin gentica que conduce a la sntesis de las protenas.

*******************