Tema 14 – acidos nucleicos farmacia
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Temas 14. Estructura y función de los ácidos nucleicos
Nucleósidos y nucleótidos
Composición química: azúcares, fosfato y bases nitrogenadas
Estructura y propiedades de las bases púricas y pirimidínicas
Estructura de los ácidos nucleicos. DNA y RNA
Ácidos Nucleicos
El DNA es el constituyente primario de los cromosomas de las células y es
el portador del mensaje genético.
Las proteínas son las moléculas que finalmente ejecutarán las
"instrucciones" codificadas en los ácidos nucleicos.
La función del RNA es transcribir el mensaje genético presente en el DNA
y traducirlo a proteínas.
Dogma central de la Biología Molecular
Componentes de los ácidos nucleicos
Nucleótido
Fosfato(s)
+
NucleósidoAzúcar
Base Nitrogenada
ácido
básico
neutro
+
Componente ácido: Fosfatos
Ácido ortofosfórico
Componente neutro: Azúcares
Ribosa Desoxirribosa
Componentes de los nucleótidos
Componente básico: Bases Nitrogenadas
pirimidina imidazol
Componentes de los nucleótidos
Pirimidina Purina
• Bases Purínicas (o Púricas)
ONH2
NH2
pirimidina imidazol
Componente básico: Bases Nitrogenadas
Componentes de los ácidos nucleicos
• Bases Pirimidínicas
O
O O
O
O
NH2
CH3
Propiedades fisicoquímicas de las bases nitrogenadas
Existencia de dipolos
Hidrofobicidad
Disposición coplanar de los enlaces de cada anillo (C-N y C-C)
Tautomería o isomería dinámica
Carácter básico
Absorción de la luz en el ultravioleta
C GN
N
N
O
H H
O O
N N
N
O
HN
NH
H
1
1’
34
9
6
1’
12 2
Propiedades fisicoquímicas de las bases nitrogenadas
Absorción de la luz en el ultravioleta
Debido a su carácter aromático
Máximo absorción cerca de 260 nm
Bases nitrogenadas
Proteínas
Absorción máxima 260 nm
Absorción máxima 280 nm
DNAA260
A280
= 1,8 RNAA260
A280
= 2,0
Las bases nitrogenadas tienen poco interés bioquímico como sustancias libres, salvo en
las vías biosintéticas y degradativas de los ácidos nucleicos.
Otras bases de interés biológico y clínico
Cafeína
Teofilina
Análogos sintéticos, terapia antiviral
• Aciclovir (9-(2-hidroximetil)guanina
• Ganciclovir (9-(1,3-dihidroxi-2-proposimetil)guanina
Antitumorales sintéticos
• 5-fluorouracilo
El ácido úrico es un derivado púrico que
constituye el producto final de la degradación
de purinas.
Nucleósidos
Nucleósido
Base Nitrogenada
Azúcar
ribosa
desoxirribosa
ribonucleósidos
desoxirribonucleósidos
nucleósidos pirimidínicos
nucleósidos purínicos
enlace N-glicosídico
purínica
pirimidínica
Nucleótido
Fosfato(s)
+
NucleósidoAzúcar
Base Nitrogenada
ácido
básico
neutro
+
Nucleósidos
Nucleósidos
adenosina desoxiadenosina
guanosina desoxiguanosina
Nucleósidos purínicos
Ribonucleósidos Desoxirribonucleósidos
Timidina
(desoxitimidina)
citidina
uridina
Nucleósidos pirimidínicos
Ribonucleósidos Desoxirribonucleósidos
desoxicitidina
Timidina
(desoxitimidina)citidina desoxicitidina uridina
Otros nucleósidos de interés biológico y clínico
puromicina (antibiótico)
arabinosiladenina (antiviral y anticancerígeno)
AZT - derivado de timina (antirretroviral)
Nucleósidos
Nucleótidos
Nucleótido = nucleósido + fosfato(s) = base nitrogenada + azúcar + fosfato(s)
Base Nitrogenada
Azúcar
ribosa
desoxirribosa
ribonucleótidos
desoxirribonucleótidos
nucleótidos pirimidínicos
nucleótidos purínicos
enlace N-glicosídico
purínica
pirimidínica
enlace(s)
fosfatoFosfato(s)
nucleósido
desoxiadenosina monofosfato (dAMP)
ácido desoxiadenílico
Fosfato
Nucleósidos-monofosfato componentes del ARN (ribonucleótidos)
Purínicos Pirimidínicos
Nucleósidos-monofosfato componentes del ADN (desoxirribonucleótidos)
PirimidínicosPurínicos
Nucleótidos
Nucleósidos-Monofosfato: NMP Nucleósidos-Difosfato: NDP
Nucleósidos-Trifosfato: NTP
dADP
ADP
dAMP
AMP
dATP
ATP
Nucleótidos
Funciones de los nucleótidos
Compuestos ricos en energía que participan en intercambios energéticos
Actúan como señales químicas Componentes estructurales de cofactores
e intermediarios metabólicos
Constituyentes de los ácidos nucleicos
ATP ADP
AMPc
NAD+
Niveles estructurales de los ácidos nucleicos
Polímero lineal formado por la unión de numerosos nucleótidos mediante
enlaces fosfodiéster.
Estructura primaria
Disposición espacial relativa de los nucleótidos que se encuentran próximos en
la secuencia.
DNA – Doble cadena polinucleotídicas
RNA – Protuberancias, bucles y horquillas en determinadas regiones
de la molécula
Estructura secundaria
Todas aquellas de orden superior a los niveles primario y secundario.
DNA – Resultantes del superenrollamiento y de la asociación con
proteínas básicas (cromatina, cromosomas).
RNA – Plegamiento tridimensional definido (tRNA).
Estructuras de orden superior
Estructura primaria
Polímeros de nucleótidos unidos mediante
enlaces covalentes 3´- 5´fosfodiéster.
Secuencia en dirección 5´→ 3´
...-P-osa-P-osa-P-osa-P-osa-...
–b
ase
–base
–base
–base
5’ 3’5´
5´
3´
3´
OH
Azúcar Ribosa 2’-Desoxirribosa
PurinasAdenina, A
Guanina, G
Pirimidinas
Citosina, C
Timina, T Uracilo, U
ADNARN
Ribonucleótidos Desoxirribonucleótidos
Fosfato enlazando los monómeros (enlace fosfodiéster)
Estructura primaria
Extremo 5’
Extremo 3’
RNA DNA
U
C
O CH2
O
OPO
O-
OH
O CH2
O
OPO
O-
OH
O-
O CH2
O
OPO
O-
OH
O CH2
OH
OPO
O-
OH
A
G
O CH2
O
OPO
O-
O CH2
O
OPO
O-
O CH2
OH
OPO
O-
O CH2
O
OPO
O-
O- A
G
T
C
Estructura secundaria
Cristalografía de rayos X del DNA (1951-1953)
• L.Pauling (Caltech)
• M.Wilkins y R.E.Franklin (Londres)
• J.D.Watson y F.H.C.Crick (Cambridge)
Estudiada por:
Periodicidad a 0,34 nm Estructura helicoidal
(forma en X)
Periodicidad
a 3,4 nm
Watson y Crick elaboraron el modelo de doble hélice
DNA-B: Doble hélice
El eje ribosa-fosfato se sitúa hacia el exterior de la doble
hélice, en contacto con el solvente
Las bases nitrogenadas se sitúan, apiladas, en planos
aproximadamente perpendiculares al eje de la doble hélice,
hacia el interior de la estructura, en un entorno hidrofóbico.
Cada una de las hebras es un polinucleótido entrelazado
con el otro en sentido antiparalelo
20 Å
3,4 Å
36 Å
3´
5´
5´
3´
AT/UN
N
O
O
H(H3C)
O
N
N N
N
NH H
O
1
1’
34
9
6
1’
1
C GN
N
N
O
H H
O O
N N
N
O
HN
NH
H
1
1’
34
9
6
1’
12 2
A
T/U
G
C
ADN-B: Complementaridad de las bases nitrogenadas
3’
5’ 3’
5’
T A
T A
T A
C G
C G
CG
CG
CG
TA
TA
CH2
O
O
O
P-O
O
CH2
O
O
O
P-O
O
CH2
O
O
O
P-O
O
CH2
O
O
O
P-O
O
CH2
O
O
O
P-O
O
CH2
O
O
O
P-O
O
CH2
O
O
O
P-O
O
CH2
O
O
O
P-O
O
CITOSINA
ADENINA
TIMINA
GUANINA
ADENINA
CITOSINA
GUANINA
TIMINA
5´3´
3´5´
DNA-B: Antiparalelismo de las hebras
Residuos de pentosa
(hidrofílicos) en la superficie
de la doble hélice
perpendiculares a las bases
Grupos fosfato (ionizados),
en la superficie de la doble
hélice: a pH fisiológico
el DNA es un polianión
DNA-B: Polianión
Fuerza de unión
por enlace de H
Fuerzas
hidrofóbicas
de apilamiento de
bases
Interacciones
con el agua
bases algoinclinadas:
9º
levógira
surco menor,profundo yestrecho
el surco mayorno existe, es muypoco profundo
DNA-A DNA-B DNA-Z
Distintos tipos DNA
surcomenorancho y
superficial
los surcosson másparecidos
en anchura
surcomayor
estrecho yprofundo
19º
dextrógira
Más
corta
Más
larga
Estructuras superiores: cromatina y cromosomas
Estructura del RNA
Mensajero
Transferencia
Ribosómico
Estructura del RNA
RNA de transferencia RNA ribosómico
DNA bacteriano