PPiirimidinrimidinaas s yy PurinPurinaassPPiirimidinrimidinaas s yy PurinPurinaass

PPiirimidinrimidinaas s yy PurinPurinaass

Para comprender la estructura y Para comprender la estructura y propiedades de propiedades de DNA DNA yy RNA, RNA, se se requiere conocer sus componentes requiere conocer sus componentes q pq pestructuralesestructurales..Es importante recordar ciertos Es importante recordar ciertos heterocheterociiclclosos aromaromááticticos conocidos os conocidos como como ppiirimidinrimidinaas s yy purinpurinaas.s.

PPiirimidinrimidinaas s yy PurinPurinaass

PPiirimidinrimidinaa yy purinpurinaa son los nombres de son los nombres de los siguientes compuestos los siguientes compuestos heterohetero--cíclicoscíclicos..

PPiirimidinrimidinaa PurinPurinaa

N

N

PPiirimidinrimidinaass de Importancia Biológicade Importancia Biológica

Las piLas pirimidinrimidinaas s que se encuentran en que se encuentran en DNA DNA sonson cciitosintosinaa yy ttiiminminaa. C. Ciitosintosinaa yy uraciluracilooson lasson las pipiririmidinmidinaas s presentes en presentes en RNA.RNA.

O

UracilUraciloo TTiiminminaa CCiitosintosinaa

HN

NOH

CH3

PPurinasurinas de Importancia Biológicade Importancia Biológica

AdeninAdeninaa yy guaninguaninaa son lasson las principalprincipalesespurinpurinaas s tanto detanto de DNA DNA como decomo de RNA.RNA.

NH2 O

AdeninAdeninaa GuaninGuaninaa

N

N N

N

H

HN

N N

N

HH2N

CafeCafeíínnaa yy TeobrominTeobrominaa

CafeCafeíínnaa (c(caféafé) ) yy teobrominteobrominaa (c(caféafé y téy té) ) sonsonpurinpurinaass naturalesnaturales..

N

OCH3

CafeCafeíínnaa TeobrominTeobrominaa

HN

N N

N

O

CH3

NucleNucleóósidsidoossNucleNucleóósidsidooss

NucleNucleóósidsidoossLaLa definicióndefinición clásicaclásica estructuralestructural dede ununnuclenucleóósidsidoo eses queque eses NN--glicósidoglicósido dedeppiirimidinrimidinaa oo purinpurinaa dede DD--ribofuranosribofuranosaa óó 22--dedessoxoxii--DD--ribofuranosribofuranosaa..ActualmenteActualmente estaesta definicióndefinición sese hahaextendextendiiddoo aa cualquiercualquier NN--glgliiccóósidsidoo purínicopurínico óópirimidínicopirimidínico dede casicasi cualquiercualquier azúcarazúcar..ElEl heterocícloheterocíclo purpuríínnicoico óó pirimidínicopirimidínico dede ununnuclenucleóósidsidoo sese conoceconoce comocomo lala basebase purpuríínnicaicaóó ppiirimidrimidíínnicaica..

UridinUridinaa yy AdenosinAdenosinaaUridinUridinaa yy adenosinadenosinaa sonson nuclenucleóósidsidoos ps piirimidrimidínicosínicos yypurpurínicosínicos,, respectivrespectivamenteamente de de DD--ribofuranosribofuranosaa..

UridinUridinaa((un un nuclenucleóósidsidoo ppiirimidrimidínicoínico))

AdenosinAdenosinaa((un un nuclenucleóósidsidoo ppuurrínicoínico))

NucleNucleóótidtidoossNucleNucleóótidtidooss

NucleNucleóótidtidooss

Los Los NucleNucleóótidtidooss son son ésteresésteres de ácido de ácido ffososfórfóricico de o de nuclenucleóósidsidoos.s.

AdenosinAdenosinaa 5'5'--MonoMonoffososffatatoo (AMP)(AMP)

AdenosinAdenosinaa 5'5'--monomonoffososffatatoo (AMP) (AMP) se denomina se denomina también átambién ácidcido o 5'5'--adenadenííliclicoo..

AdenosinAdenosinaa 5'5'--MonoMonoffososffatatoo (AMP)(AMP)

AdenosinAdenosinaa 5'5'--monomonoffososffatatoo (AMP) (AMP) se denomina se denomina también átambién ácidcido o 5'5'--adenadenííliclicoo..

N N

NH2

N

N NO

OHHOHH

OPO

OH

HO

1'

2'3'

4'

5'

AdenosinAdenosinaa DiDiffososffatatoo (ADP)(ADP)

N N

NH2

OON NO

OHHOHH

OPO

OH

OPOH

HOO

AdenosinAdenosinaa TriTriffososffatatoo (ATP)(ATP) ATP ATP ReservaReserva EnergEnergíaía

ATPATP Cada paso esCada paso es endotendotéérmicrmicoo..La La EnergEnergíaía para cada paso para cada paso proviene delproviene del metabolismmetabolismoocarbohcarbohiidratdratosos ((glgliiccóólliisis)sis)

AMPAMP

ADPADP carbohcarbohiidratdratosos ((glgliiccóólliisis).sis).El El procesproceso inverso eo inverso es s exotexotéérmicrmicoo yy ees s la fuente la fuente de de energenergíaía en sistemas en sistemas vivosvivos..ΔΔGG°° hhiidrdróólliisis sis dede ATP ATP aaADP ADP ees s ––35 kJ/mol.35 kJ/mol.

AdenosinAdenosinaa 3‘3‘,,5'5'--MonoMonoffososffatatoo CCííclicclicoo((cAMPcAMP))

AMP cAMP cííclicclicoo ees s uun n regulareguladdor importantor importantee dedenumerosos numerosos procesprocesoos s biolbiolóógicgicosos..

N N

NH2

N

N NO

OHOHH

O

PO

HO

AcidAcidosos NucleicNucleicososAcidAcidosos NucleicNucleicosos

AcidAcidosos NucleicNucleicosos

Los Los AcidAcidosos NucleicNucleicosos son son polpolíímermeros deos denuclenucleóótidtidoos (s (polpoliinuclenucleóótidtidoos).s).El oEl oxxíígengenoo 5' 5' de ude un n nuclenucleóótidtido está o está El oEl oxxíígengenoo 5 5 de ude un n nuclenucleóótidtido está o está unido al oxígenounido al oxígeno 3' 3' de otrode otro..

Una Una secseccciióón n de de una cadena de ununa cadena de un

N

NN

N

O

OHOHH

O

NH2

PO

OH

HO

N

NH2

Opolpoliinuclenucleóótidtidoo.. O

OHOHH

OP

OH

O

O

OHHOHH

OP

OH

O

HN

N

O

O

NO

EsEstructurtructuraa yy ReplicaReplicacciióón n dede DNA:DNA:LL D blD bl HHééliliLaLa DobleDoble HHéélilicece

ComposiComposicciióón n dede DNADNAErwin Chargaff (Columbia Univ.) Erwin Chargaff (Columbia Univ.) eestudistudióóDNAs DNAs de distintas fuentesde distintas fuentes yy analanalizóizó laladistribudistribucciióón n dede purinpurinaas s yy ppiirimidinrimidinaas s en en ellosellos..h h dd óó d l d l dd ( ) ( ) The The distribudistribucciióón n de las de las bases bases adeninadeninaa (A), (A),

guaninguaninaa (G), t(G), tiiminminaa (T), (T), yy cciitosintosinaa (C) (C) varivariabaaba entre distintas eentre distintas especies.species.Sin Sin embargo,elembargo,el totaltotal dede purinpurinaas (A s (A yy G) G) yyelel total total de de ppiirimidinrimidinaas (T s (T yy C) C) era siempre era siempre el mismoel mismo..AdemásAdemás: %A = %T, : %A = %T, yy %G = %C%G = %C

ComposiComposicciióón n de de DNADNA HumanHumanoo

AdeninAdeninaa (A) 30.3%(A) 30.3% TTiiminminaa (T) 30.3%(T) 30.3%

Por ejemploPor ejemplo::

PurinPurinaa PPiirimidinrimidinaa

GuaninGuaninaa (G) 19.5%(G) 19.5% CCiitosintosinaa (C) 19.9%(C) 19.9%Total Total purinpurinaas: 49.8%s: 49.8% Total pTotal piirimidinrimidinaas: 50.1%s: 50.1%

ComplementarComplementaridadidad de de BaseBase

WatsonWatson yy CrickCrick proppropusieronusieron queque AA yy TTestabanestaban enen iguigualal proporciónproporción debidodebido aacomplementarcomplementaridadidad dede unionesuniones hidrógenohidrógeno..

AA TT

ComplementarComplementaridadidad de de BaseBase

DelDel mismomismo modomodo,, laslas cantidadescantidades dede GG yy CCeraneran igualesiguales porpor ccomplementaromplementaridadidad uniónuniónhidrógenohidrógeno..

GG CC

El El DuplexDuplex DNADNA

WatsonWatson yy CrickCrick proppropusieronusieron unauna dobledoblecadenacadena parapara lala estructuraestructura dede DNADNA,, enen lalacualcual unauna basebase purpuríínnicaica óó ppiirimidrimidíínnicaica enen unaunacadenacadena estabaestaba unidaunida porpor unauna uniónuniónhidrógenohidrógeno aa susu basebase complementariacomplementaria enen lalaotraotra..

O

ŠOO

OO

P O

OO

O

O

OŠ

OŠ

O

O

O

O PO

OPO

C G

AT

3'

5'

5' 5'

5'

3'

3'

3'

Dos hebras Dos hebras antiparalelantiparalelasas dedeDNA DNA están están

d d

O

O

ŠO

ŠO

O

O

O

OPO

OP O

O

OŠ

O

OO

PO

OO

AT

CG

5'

5' 5'

5'

3' 3

3'3'

3'

apareadas por apareadas por uniones uniones hidrógenohidrógeno entreentrepurinpurinasas yyppiirimidinrimidinasas..

EsEstructurtructuraahhelicelicoidaloidal dedeDNA. DNA. Las Las bases bases

íí ii purpuríínnicasicas y y ppiirimidrimidíínnicasicasestán dentroestán dentro, , los los azúcares yazúcares yffososffatatoos s afueraafuera..

Replicación de DNA

C

G

T

AMientras la doble hélice se abre, cada hebra actúa como un molde sobre el cual se construye su complemento.

Replicación de DNA

C

A'

A

G

T

T'

G'

C'

BiosíntesisBiosíntesis de de ProteínasProteínasDi i idDi i id DNADNADirigidaDirigida porpor DNADNA

DNA y DNA y BiosíntesisBiosíntesis de de ProteínasProteínas

"DNA produce RNA "DNA produce RNA queque produce produce proteínasproteínas."."

TresTres tipostipos de RNA de RNA estánestán involucradosinvolucrados..RNARNA mensajeromensajero (mRNA)(mRNA)RNARNA mensajeromensajero (mRNA)(mRNA)RNA deRNA de transferenciatransferencia ((tRNAtRNA))RNARNA ribosomal (ribosomal (rRNArRNA))

ExistenExisten dos dos estadosestados principalesprincipales..transcripcióntranscripcióntranslacióntranslación

TranscripciónTranscripciónTranscripciónTranscripción eses la la formaciónformación de de unaunacadenacadena de mRNA de mRNA usandousando unauna cadenacadena de de DNA DNA comocomo moldemolde..La La secuenciasecuencia de de nucleótidosnucleótidos de mRNA de mRNA esesLa La secuenciasecuencia de de nucleótidosnucleótidos de mRNA de mRNA esescomplementariacomplementaria a la a la secuenciasecuencia de de nucleótidosnucleótidos del del moldemolde de DNA.de DNA.La La transcripcióntranscripción comienzacomienza en el Cen el C--5' 5' terminal de DNA terminal de DNA catalizadocatalizado porpor la la enzimaenzimaRNA RNA polimerasapolimerasa..

TranscripciónTranscripción

A G G T C A C T G TG

T

TC

C

C

AA

A

GA

G

5'5'

T C C A G T G A C A C T TT

TC

C

A

AG

G

G

MientrasMientras la la dobledoble cadenacadena de de DNA se DNA se separasepara, , unauna cadenacadenacomplementariacomplementaria de mRNA se de mRNA se forma en el Cforma en el C--5' terminal.5' terminal. 3'3'

TranscripciónTranscripción

A G G T C A C T G TG

T

TC

C

C

AA

A

GA

G

A

A G

GUC

5'5'

T C C A G T G A C A C T TT

TC

C

A

AG

G

G 3'3'

UraciloUracilo se se incorporaincorpora a a RNA en RNA en lugarlugar de de timinatimina..

TranslaciónTranslaciónLa La secuenciasecuencia de de nucleótidosnucleótidos de mRNA de mRNA codificacodifica parapara los los diferentesdiferentes amino amino ácidosácidosqueque se se encuentranencuentran en en proteínasproteínas..ExistenExisten trestres nucleótidosnucleótidos porpor codóncodónExistenExisten trestres nucleótidosnucleótidos porpor codóncodón..ExistenExisten 64 64 combinacionescombinaciones posiblesposibles de A, U, de A, U, G, y C.G, y C.El El códigocódigo genéticogenético eses redundanteredundante. . AlgunasAlgunasproteínasproteínas estánestán codificadascodificadas porpor másmás de un de un codóncodón..

CodonesCodones de mRNAde mRNAAlaninaAlanina ArgininaArginina AsparaginaAsparagina AcidoAcido AspárticoAspártico CisteínaCisteína

GCUGCU GCAGCA CGUCGU CGA CGA AAUAAU GAU GAU UGUUGUGCCGCC GCGGCG AGAAGA CGC CGC AACAAC GACGAC UGC UGC

CGGCGG AGG AGG

ácidoácido glutámicoglutámico GlutaminaGlutamina GlicinaGlicina HistidinaHistidina IsoleucinaIsoleucinaGAAGAA CAACAA GGUGGU GGAGGA CAUCAU AUUAUU AUAAUAGAGGAG CAGCAG GGCGGC GGGGGG CACCAC AUCAUCGAGGAG CAGCAG GGCGGC GGGGGG CACCAC AUCAUC

LeucinaLeucina LisinaLisina MetioninaMetionina FenilalaninaFenilalanina ProlinaProlinaUUAUUA CUUCUU AAAAAA AUGAUG UUUUUU CCUCCU CCA CCA CUACUA UUGUUG AAGAAG UUCUUC CCC CCC CGCGCUCCUC CUGCUG

SerinaSerina TreoninaTreonina TriptofanoTriptofano TirosinaTirosina ValinaValinaUCUUCU UCA UCA ACUACU ACAACA UGGUGG UAUUAU GUUGUU GUAGUAAGUAGU UCC UCC ACCACC ACGACG UACUAC GUC GUC GUGGUGUCGUCG AGC AGC

tRNAtRNA de de TransferenciaTransferenciaExistenExisten 20 20 tRNAstRNAs diferentesdiferentes, , unouno porpor cadacadaamino amino ácidoácido..cadacada tRNAtRNA eses unauna hebrahebra simple con un simple con un tripletetriplete CCA en CCA en susu CC--3' terminal3' terminaltripletetriplete CCA en CCA en susu CC 3 terminal.3 terminal.Un amino Un amino ácidoácido particular se particular se uneune a a tRNAtRNAporpor unauna uniónunión ésteréster entre el entre el grupogrupocarboxylocarboxylo del amino del amino ácidoácido y el oxígenoy el oxígeno--3' 3' de de tRNAtRNA..

Fenilalanina tRNAFenilalanina tRNA OCCHCHOCCHCH22CC66HH55

NHNH33++

OO

A

CC

AA

A

AC

CC

U

UU

UU

GG

GC

A A A

A

A

AA

A

AA

A

A

A

AC C

C

CC

C C

C C

U

U

U U

UUU

U

GG

G

G GG

GG

G

G

UG G

G

This AAA triplet is This AAA triplet is complementary to a complementary to a UUU tripletUUU tripletof mRNA; it is an of mRNA; it is an anticodonanticodon..

SecuenciadoSecuenciado de DNAde DNASecuenciadoSecuenciado de DNAde DNA

SecuenciadoSecuenciado de DNAde DNALas Las enzimasenzimas de de restricciónrestricción clivanclivan los los polinucleótidospolinucleótidos a a fragmentosfragmentos másmás pequeñospequeños..EstosEstos fragmentosfragmentos másmás chicoschicos (100(100--200 200 pares de bases) son pares de bases) son secuenciadossecuenciadospares de bases) son pares de bases) son secuenciadossecuenciados..Las dos Las dos hebrashebras se se separanseparan..

3T2

1E 4E

3E2E

1T00T4

3T41T2

O BHOO

BHONorte

max

0º

10º

20º

30º

40º

O

BHO

360º0º 2'

3'

2T3

0E0E

4E 1E

2E3E

0T1

2T14T3

4T0

Sur

0

O

HOH2C B

90º270º

180º2'

3'