Dna estructura 1

TEMAS SELECTOS DE TEMAS SELECTOS DE QUIMICAQUIMICAUNIDAD IIIUNIDAD III

“BIOQUIMICA”“BIOQUIMICA”

3.5 ACIDOS NUCLEICOS3.5 ACIDOS NUCLEICOS

M.C. Carlos Francisco Morales M.C. Carlos Francisco Morales Muñoz.Muñoz.

3.5 ÁCIDOS NUCLEICOS3.5 ÁCIDOS NUCLEICOS

CONTENIDOCONTENIDO

• Estructura del ADN.Estructura del ADN.

• Replicación del ADN.Replicación del ADN.

• ARN y síntesis de proteínas.ARN y síntesis de proteínas.

• Código genético.Código genético.

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNACIDOS NUCLEÍCOS: ADN Y ARNACIDOS NUCLEÍCOS: ADN Y ARN

• Son la macromoléculas que Son la macromoléculas que determinan el crecimiento de determinan el crecimiento de todas las formas de vida.todas las formas de vida.

• Son de dos tipos:Son de dos tipos:ADN: Ácido ADN: Ácido

desoxirribonucleico.desoxirribonucleico.ARN: Ácido ribonucleíco.ARN: Ácido ribonucleíco.

• Se localizan tanto en los Se localizan tanto en los núcleos celulares como en núcleos celulares como en organelos tipo mitocondrias, organelos tipo mitocondrias, cloroplastos, y en estructuras cloroplastos, y en estructuras como bacterias y virus.como bacterias y virus.

1.1.1. Estructura del ADN1.1.1. Estructura del ADNComposición química del ADN y Composición química del ADN y

ARNARN• Los ácidos nucleicos están formado por nucleótidos. Los ácidos nucleicos están formado por nucleótidos.

Los nucleótidos están formados por un azúcar Los nucleótidos están formados por un azúcar (ribosa, ó 2-desoxirribosa), base nitrogenadas (ribosa, ó 2-desoxirribosa), base nitrogenadas (purinas o pirimidinas), y un grupo fosfato.(purinas o pirimidinas), y un grupo fosfato.

NUCLEOTIDO: AZUCAR + BASE NITROGENADA + NUCLEOTIDO: AZUCAR + BASE NITROGENADA + GRUPO FOSFATOGRUPO FOSFATO

ESTRUCTURA DE LAS UNIDADES ESTRUCTURA DE LAS UNIDADES DE AZÚCARDE AZÚCAR

Composición química del ADN y Composición química del ADN y ARNARN

BASES NITROGENADASBASES NITROGENADAS

• Son aminas heterocíclicas (bases débiles). La Adenina (A) Son aminas heterocíclicas (bases débiles). La Adenina (A) y Guanina (G), son derivados de la purina. La Citosina (C) y Guanina (G), son derivados de la purina. La Citosina (C) y Timina (T), son derivados del a pirimidina. Todas y Timina (T), son derivados del a pirimidina. Todas presentes en el ADN excepto T, la cual se substituye por presentes en el ADN excepto T, la cual se substituye por el Uracilo (U).el Uracilo (U).

• La unión entre un azúcar y una base nitrogenada se llama La unión entre un azúcar y una base nitrogenada se llama nucleósido.nucleósido.

BASES NITROGENADASBASES NITROGENADAS

Estructura de los nucleótidosEstructura de los nucleótidos

• Los nucleótidos son las unidades monoméricas de los Los nucleótidos son las unidades monoméricas de los ácidos nucleicos que resultan de la unión covalente de un ácidos nucleicos que resultan de la unión covalente de un fosfato y una base nitrogenada con la pentosa. Así fosfato y una base nitrogenada con la pentosa. Así tenemos la Adenina; es una base púrica, la adenosina tenemos la Adenina; es una base púrica, la adenosina (adenina + ribosa) es el nucleósido correspondiente, y el (adenina + ribosa) es el nucleósido correspondiente, y el adenosín monofosfato (AMP) es el nucleótido.adenosín monofosfato (AMP) es el nucleótido.

Aqui se muestran 2 de ellos en su forma "activa", como trifosfatos, antes de entrar en la molécula de ADN, recuerde que el nucleótido allí tiene un solo fosfato.


Existen cuatro nucleótidos que integran el ADN: uno con citosina (C), uno con guanina (G), uno con adenina (A), y uno con timina (T).


• Los ácidos nucleicos son Los ácidos nucleicos son polímeros polímeros linealeslineales de un monómero llamado de un monómero llamado nucleótidonucleótido (Figura de la derecha), (Figura de la derecha), cada nucleótido está formado, cada nucleótido está formado, mediante un enlace éster, por un ác. mediante un enlace éster, por un ác. fosfórico y un fosfórico y un nucleósido nucleósido (zona (zona sombreada de la figura), este último sombreada de la figura), este último se constituye por la unión de una se constituye por la unión de una pentosa (la D-ribosa o la 2-desoxi-D-pentosa (la D-ribosa o la 2-desoxi-D-ribosa), y una base nitrogenada ribosa), y una base nitrogenada (purina o pirimidina). (purina o pirimidina).

Apareamiento de basesApareamiento de bases

• Los nucleótidos se enlazan para formar los ácidos Los nucleótidos se enlazan para formar los ácidos nucleicos o polinucleótidos.nucleicos o polinucleótidos.

• En las hebras enfrentadas En las hebras enfrentadas AA se complementa con se complementa con TT, y , y GG se complementa con se complementa con CC. A menudo los pares de . A menudo los pares de bases son mencionados como bases son mencionados como A-TA-T o o G-CG-C, adenina a , adenina a timina y guanina a citosina. Raramente los libros o las timina y guanina a citosina. Raramente los libros o las personas usan los nombres completos de las bases. A-personas usan los nombres completos de las bases. A-T están unidas por dos puentes Hidrógeno y C-G por T están unidas por dos puentes Hidrógeno y C-G por tres.tres.

HISTORIA DEL ADNHISTORIA DEL ADN

• El ADN fue aislado por El ADN fue aislado por Friedrich MiescherFriedrich Miescher en en 1869 de esperma de 1869 de esperma de salmón y de pus de salmón y de pus de heridas abiertas. Dado heridas abiertas. Dado que la encontró que la encontró solamente en los solamente en los núcleos, Miescher núcleos, Miescher denominó a este denominó a este compuesto compuesto nucleína.nucleína.


• Durante los años 20, el Durante los años 20, el bioquímicobioquímico P.A. Levene P.A. Levene analizó los componentes analizó los componentes del ADN. Encontró que del ADN. Encontró que contenía cuatro bases contenía cuatro bases nitrogenadas: citosina, nitrogenadas: citosina, timina, adenina, y guanina; timina, adenina, y guanina; el azúcar desoxirribosa; y el azúcar desoxirribosa; y un grupo fosfato. un grupo fosfato.


El concluyó:El concluyó:Que la unidad básica Que la unidad básica

(nucleótido) estaba (nucleótido) estaba compuesta de una base compuesta de una base pegada a un azúcar y que el pegada a un azúcar y que el fosfato también estaba fosfato también estaba pegado al azúcar y pegado al azúcar y

Lamentablemente también Lamentablemente también concluyó erróneamente que concluyó erróneamente que las bases estaban en las bases estaban en cantidades iguales y, que un cantidades iguales y, que un tetranucleótido era la unidad tetranucleótido era la unidad repetitiva de la molécula.repetitiva de la molécula.

HISTORIA DEL ADNHISTORIA DEL ADNFrederick GriffithFrederick Griffith Frederick Griffith Frederick Griffith

(1928) fue capaz de inducir la (1928) fue capaz de inducir la transformación de una cepa no transformación de una cepa no patogénica patogénica Streptococcus Streptococcus pneumoniaepneumoniae EN PATOGÉNICA. EN PATOGÉNICA.

Griffith inyectó las diferentes cepas Griffith inyectó las diferentes cepas de la bacteria en ratones. La cepa de la bacteria en ratones. La cepa S mataba a los ratones (a) S mataba a los ratones (a) mientras que la cepa R no lo hacía mientras que la cepa R no lo hacía (b). Luego comprobó que la cepa (b). Luego comprobó que la cepa S, muerta por calentamiento, no S, muerta por calentamiento, no causaba neumonía cuando se la causaba neumonía cuando se la inyectaba (c). Sin embargo cuando inyectaba (c). Sin embargo cuando combinaba la cepa S muerta por combinaba la cepa S muerta por calentamiento, con la cepa R viva, calentamiento, con la cepa R viva, e inyectaba la mezcla a los ratones e inyectaba la mezcla a los ratones los ratones contraían la neumonía los ratones contraían la neumonía y morían. Las bacterias que se y morían. Las bacterias que se aislaban de los ratones muertos aislaban de los ratones muertos poseían cápsula y, cuando se las poseían cápsula y, cuando se las inyectaba, mataban otros ratones!inyectaba, mataban otros ratones!


• En los años 40, En los años 40, Oswald Avery, Colin MacLeod, Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCartyy Maclyn McCarty revisaron el experimento revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de de Griffith y concluyeron que el factor de transformación era el ADN. transformación era el ADN.

Oswald Avery Colin McLeod Maclyn McCarty

HISTORIA DEL ADNHISTORIA DEL ADN• Oswald Avery repitiendo el Oswald Avery repitiendo el

trabajo de Griffith con el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima agregado de una enzima que destruía el ADN, que destruía el ADN, demostró que el factor de demostró que el factor de transformación era el transformación era el ADN. . Cuando Avery agregaba Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba esta enzima, no observaba la transformación obtenida la transformación obtenida por Griffith. El concluyó que por Griffith. El concluyó que el material hereditario era el material hereditario era ADN y no una proteína. Su ADN y no una proteína. Su evidencia era fuerte pero evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, no totalmente concluyente, para esa época el para esa época el "candidato principal" para "candidato principal" para ser el material hereditario ser el material hereditario eran una eran una proteínaproteína..


• Erwin ChargaffErwin Chargaff analizó las analizó las base nitrogenadas del ADN base nitrogenadas del ADN en diferentes formas de en diferentes formas de vida, concluyendo que, la vida, concluyendo que, la cantidad de purinas no cantidad de purinas no siempre se encontraban en siempre se encontraban en proporciones iguales a las proporciones iguales a las de las pirimidinas de las pirimidinas (contrariamente a lo (contrariamente a lo propuesto por Levene), la propuesto por Levene), la proporción era igual en proporción era igual en todas las células de los todas las células de los individuos de una especie individuos de una especie dada, pero variaba de una dada, pero variaba de una especie a otra.especie a otra.


Conclusiones:Conclusiones:

1.1. La composición básica de ADN de una organismo a otro La composición básica de ADN de una organismo a otro es constante para todas las células somáticas de ese es constante para todas las células somáticas de ese organismo.organismo.

2.2. Las composiciones básicas que se conocen varían Las composiciones básicas que se conocen varían considerablemente de un organismo a otro. (A+T, considerablemente de un organismo a otro. (A+T, G+C).G+C).

3.3. La cantidad de Adenina de ADN de una organismo dado La cantidad de Adenina de ADN de una organismo dado siempre es igual a la cantidad de Timina (A=T).siempre es igual a la cantidad de Timina (A=T).

4.4. La cantidad de Guanina de un cierto organismo, a nivel La cantidad de Guanina de un cierto organismo, a nivel de ADN, es siempre igual a la cantidad de citosina de ADN, es siempre igual a la cantidad de citosina (C=G).(C=G).

5.5. La cantidad de bases púricas en el ADN es igual a la La cantidad de bases púricas en el ADN es igual a la cantidad de bases pirimídicas (A+G = T+C).cantidad de bases pirimídicas (A+G = T+C).


En 1952 En 1952 Alfred D. Hershey y Martha Chase realizaron una serie de realizaron una serie de experimentos destinados a experimentos destinados a dilucidar si el ADN o las dilucidar si el ADN o las proteínas eran el material proteínas eran el material hereditario. hereditario.

Marcando el ADN y las Marcando el ADN y las proteínas con isótopos proteínas con isótopos radioactivos el radioactivos el experimento demostraría experimento demostraría cual de ellos entraba en la cual de ellos entraba en la bacteria. Ese sería el bacteria. Ese sería el material hereditario material hereditario ( factor transformador de ( factor transformador de Griffith). Griffith).

http://www.gene.com/ae/AB/GG/hershey.htm

http://www.gene.com/ae/AB/GG/hershey.htm


Dado que el ADN contiene Dado que el ADN contiene fósforo (P) pero no azufre fósforo (P) pero no azufre (S), ellos marcaron el ADN (S), ellos marcaron el ADN con Fósforo-32 radioactivo. con Fósforo-32 radioactivo. Por otra parte, las proteínas Por otra parte, las proteínas no contienen P pero si S, y no contienen P pero si S, y por lo tanto se marcaron por lo tanto se marcaron con Azufre-35. Hershey y con Azufre-35. Hershey y Chase encontraron que el Chase encontraron que el S-35 queda fuera de la S-35 queda fuera de la célula mientras que el P-32 célula mientras que el P-32 se lo encontraba en el se lo encontraba en el interior, indicando que el interior, indicando que el ADN era el soporte físico de ADN era el soporte físico de la herencia.la herencia.


• Rosalind Franklin, y Rosalind Franklin, y Maurice Wilkins. Maurice Wilkins.

Utilizando técnica de Utilizando técnica de difracción de rayos X difracción de rayos X para conocer mejor la para conocer mejor la estructura tridimensional estructura tridimensional del ADN, establecieron del ADN, establecieron que posee una estructura que posee una estructura muy ordenada, en forma muy ordenada, en forma similar a las proteínas.similar a las proteínas.


Watson y Crick (1953)Watson y Crick (1953)

Modelo del ADNModelo del ADNEstructuraron un modelo de ADN en

base la información que se conocía hasta ese tiempo:

1. Que el ADN era una molécula grande también muy larga y delgada.

2. Los datos de las bases proporcionados por Chargaff (A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma especie).

3. los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y Wilkins.

4. Los trabajos de Linus Pauling sobre proteínas (forma de hélice mantenida por puentes hidrógeno), quién sugirió para el ADN una estructura semejante.

http://www.nzedge.com/heroes/wilkins.html

Estructura del ADNEstructura del ADN

El ADN es una doble hélice, El ADN es una doble hélice, con las bases dirigidas con las bases dirigidas hacia el centro, hacia el centro, perpendiculares al eje de perpendiculares al eje de la molécula (como los la molécula (como los peldaños de una escalera peldaños de una escalera caracol) y las unidades caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lo largo azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice de los lados de la hélice (como las barandas de una (como las barandas de una escalera caracol). escalera caracol).


• Las hebras que la conforman Las hebras que la conforman son complementarias. Tome son complementarias. Tome nota que una purina con doble nota que una purina con doble anillo siempre se aparea con anillo siempre se aparea con una pirimidina con un solo anillo una pirimidina con un solo anillo en su molécula.en su molécula.

• Las bases son complementarias, con A en un lado de la molécula únicamente encontramos T del otro lado, lo mismo ocurre con G y C. Si conocemos la secuencia de bases de una de las hebras, conocemos su complementaria.



• En cada extremo de una doble hélice lineal de En cada extremo de una doble hélice lineal de DNA, el extremo 3'-OH de una de las hebras es DNA, el extremo 3'-OH de una de las hebras es adyacente al extremo 5'-P (fosfato) de la otra. En adyacente al extremo 5'-P (fosfato) de la otra. En otras palabras, otras palabras, las dos hebras son las dos hebras son antiparalelasantiparalelas, es decir, tienen una orientación , es decir, tienen una orientación diferente. diferente.

• En el esqueleto azúcar -fosfato de del ADN los En el esqueleto azúcar -fosfato de del ADN los grupos fosfato se conectan al carbono 3´ de la grupos fosfato se conectan al carbono 3´ de la molécula de desoxirribosa y al carbono 5´ de la molécula de desoxirribosa y al carbono 5´ de la siguiente, uniendo azúcares sucesivos. La prima siguiente, uniendo azúcares sucesivos. La prima (´) indica la posición del carbono en un azúcar. (´) indica la posición del carbono en un azúcar. Por convención, la secuencia de bases de una Por convención, la secuencia de bases de una hebra sencilla se escribe con el extremo 5'-P a la hebra sencilla se escribe con el extremo 5'-P a la izquierda izquierda

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