ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL DNA Y RNA

Dr. Jorge Quiteño

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL DNA Y RNA

• Definición de ácido nucleico• Componentes• Tipos de ácido nucleicos: DNA y RNA• Composición química del DNA• Funciones del DNA : Dogma central de la

genética molecular• Estructura y función de las clases principales del

RNA

IMPORTANCIA BIOMÉDICA

• La base química de la herencia y de las enfermedades se encuentra en la estructura del DNA .

• Se ha dilucidado la vía de información básica( esto es, el DNA dirige la síntesis de RNA, que a su vez regula la síntesis de proteínas)

Es la sustancia bioquímica encargada de transmitir y regular la vida.”

¿QUÉ ES EL A.D.N.?

• Todos los seres vivos poseen ADN.

– La estructura del ADN es idéntica en todos los seres vivos.

EL DNA CONTIENE LA INFORMACIÓN GENÉTICA– La secuencia de ADN difiere entre

distintos organismos.• La demostración de que el DNA contiene la

información genética se hizo por primera vez en 1944.• En una serie de expeirmentos realizados por Avery,

Macleod y Mc carty, quienes mostraron que la determinación genética del carácter de la cápsula de neumococo específico podía ser transmitida a otro neumococo de un tipo capsular diferente introduciendo DNA purificado del primer tipo en el segundo.

COMPOSICIÓN DEL DNA

• Desoxiadenilato

• Desoxiguanilato

• Desoxicitidilato

• Timidilato

CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ADN:

1. Es el soporte de la herencia humana

2. La información que contiene será transmitida a todos sus descendientes

3. Dicta el orden en el cual un aminoácido determinado deberá enlazarse con otro aminoácido determinado para formar una proteína

4. Contiene la información necesaria para la síntesis proteica.

5. Es un elemento permanente en la estructura celular

POR QUÉ ES IMPORTANTE EN LA IDENTIFICACIÓN HUMANA EL ADN.

. El ADN posee un elevado grado de variabilidad o polimorfismo, de manera que existen distintas formas de ADN en la población

. El ADN es una molécula muy estable lo que permite su análisis en muestras muy antiguas o muy degradadas

. EL ADN no se altera a lo largo de la vida de un individuo, lo que lo hace imposible de falsificar

. Cada individuo posee la mitad de la dotación genética de su madre y la otra mitad de su padre, lo que permite establecer relaciones de parentesco

Estructura del ADN• El ADN está formado por tres tipos de moléculas

1) azúcar: desoxirribosa (pentosa)

CARACTERÍSTICAS DE LAS DOS CADENAS DE ADN

1. ANTIPARALELAS: Significa que las dos hebras de ADN son paralelas pero en

direcciones opuestas.

5`

5`3`

3`

OH

OH

2. COMPLEMENTARIAS

– Está condicionado químicamente y la unión

solo es estable entre bases complementarias

– Se realiza mediante puentes de hidrógeno

Guanina-Citosina

3 puentes de H

Timina-Adenina

2 puentes de H

C

T

G

C

A

T

5`

5`

G

A

C

G

T

A3`

3`

COMPLEMENTARIEDADDE LAS BASES NITROGENADAS

CARACTERISTICAS DE LA COMPLEMENTARIEDAD DE BASES

1) La secuencia de bases de una cadena de ADN, determina la secuencia de la otra cadena.

2) Las hebras de ADN pueden separarse ya sea por un ambiente alcalino o una exposición a una determinada temperatura

3) Las condiciones anteriores son reversibles

4) Existen en total 3 billones de nucleótidos, lo cual representa información para una cantidad de 100, 000 genes

5) Debido a este mecanismo de complementariedad se pueden construir ADN artificiales para hibridar con la secuencia que se busca

3. HELICOIDALES

A) Se enrollan alrededor de un eje central imaginario formando una doble hélice a la derecha (dextrógira): A-DNA, B-DNA

B) B-DNA es la forma fisiológica más importante: hay 10 pares de bases por vuelta de la hélice, habiendo una distancia de 3.4nm ó 34 Amstrong entre hélice y hélice.

C) Hay 11 pares de bases entre cada vuelta.

D) Hay otra formas de DNA dextrógiro: DNA-C, DNA-D, DNA-E, DNA-Z: Se han reproducido en condiciones de laboratorio.

Vuelta completa

Surco menor

Surco mayorDistancia entreNucleótidos

Diámetro total

Estructura del ADN• El ADN tiene una

estructura final de DOBLE

HÉLICE:

– Dos cadenas de

nucleótidos enfrentadas

con direcciones opuestas (5

´-3´vs 3´-5´)

– Las cadenas se unen por

complementariedad de

bases nitrogenadas

– Las cadenas adquieren

forma helicoidal

DIFERENCIAS ENTRE EL ADN Y EL ARN

1. El azúcar que forma al ADN es una desoxirribosa y al ARN una ribosa

2. La base de Pirimidina que conforma al ADN es la timina y en el ARN es el Uracilo

3. El ADN esta formado por dos cadenas o hebras de nucleótidos, mientras que el ARN sólo presenta una cadena. (excepción en los virus).

Dogma Central de la Biología Molecular

El Dogma Central de la Biología Molecular explica el flujo o procesamiento de la información genética en la mayoría de los organismos conocidos. En el Dogma se distinguen tres etapas:

1.La replicación, en la cual se copia el DNA progenitor en moléculas hijas idénticas al DNA progenitor.

2.La transcripción, que es el proceso mediante el cual se transcribe la información genética del DNA al RNAm, para ser llevado al lugar de síntesis de las proteínas; los ribosomas.

3.La traducción, es el proceso mediante el cual el mensaje cifrado en el idioma de los tripletes de bases (código genético) es descifrado por los RNAt, sintetizándose una proteína.

Dogma central de la Biología Molecular

PROPUESTO POR FRANCIS CRICK

NÚCLEO

CITOPLASMA

DOGMA CENTRAL DE LA GENÉTICA MOLECULAR

MODIFICACIONES DEL DOGMA CENTRAL

EL RNA SE ORGANIZA EN VARIAS ESTRUCTURAS UNICAS

• RNA mensajero (RNAm)

• RNA de transferencia (RNAt)

• RNA ribosómico, cada clase difiere de las demás en tamaño, función y estabilidad en general.

ESTRUCTURA DEL ARN

ENLACES QUE CONFORMAN LA

ESTRUCTURA DEL ARN

RNA mensajero (RNAm)

• Es el más heterogéneo en tamaño y estabilidad.• Todos los miembros de esta clase funcionan como

mensajeros transportando la información de un gen a la maquinaria que sintetiza proteínas .

• Donde cada uno sirve como molde sobre la cual se polimeriza una secuencia específica de aminoácidos para formar una molécula de proteína específica.

RNA DE TRANSFERENCIA (RNAt)

• Las moléculas de RNA de transferencia (RNAt) están constituidas aproximadamente por 75 nucleótidos.

• También se generan por procesamiento nuclear de una molécula precursora.

• Las moléculas de RNAt sirven como adaptadores para la traducción de la información contenida en la secuencia de nucleótidos de RNAm a aminoácidos específicos.

RNA RIBOSOMICO (RNAr)

• Un ribosoma es una estructura citoplásmica de nucleoproteína que actúa como la maquinaria para la síntesis de proteínas a partir de los moldes de RNAm.

• En los ribosomas, las moléculas de RNAm y RNAt interactúan para traducir en una molécula de proteína específica la información transcrita del gen.

DESNATURALIZACIÓN DEL DNA

• Cuando se rompen las fuerzas de unión entre las dos hebras del DNA, éstas acaban por separarse. Por tanto, el DNA desnaturalizado es de una sola hebra. La transición entre el estado nativo y el desnaturalizado se conoce como desnaturalización.

DESNATURALIZACIÓN DEL DNA

Factores desnaturalizantes

• La forma más corriente de desnaturalizar el DNA es por calentamiento.

• Otro agente desnaturalizante es el pH elevado porque cambia la carga de algunos grupos que forman parte de los puentes de hidrógeno.

• En agua destilada (con una fuerza iónica muy reducida) se produce la separación de las hebras. Este fenomeno se debe a que en agua muy pura, la fuerte repulsión entre las cargas negativas de los grupos fosfato no es contrarrestada por los correspondientes contraiones (Na+, Mg+2).

Factor desnaturalizanteCalentamiento