Ácidos Nucleicos y Nucleótidos

Ácidos Nucleicos

• Son polímeros formados por la unión de monómeros llamados nucleótidos.
• Pueden formar largas cadenas.

Estructura de un Nucleótido

• Pentosa: ribosa o desoxirribosa.
• Base nitrogenada: adenina, guanina, citosina, y timina.
• Tres grupos fosfato: permiten la unión entre nucleótidos.
• Sin el grupo fosfato, se considera un nucleósido.
• En el ADN, el carbono 2 tiene H en lugar de OH.
• En el ARN, el carbono 2 posee dos grupos OH.

Componentes del Nucleótido

• Grupo fosfato unido al carbono 5 (C5).
• Base nitrogenada unida al carbono 1 (C1).
• Grupo OH adicional.

Bases Nitrogenadas

• Purinas (adenina y guanina) tienen dos anillos.
• Pirimidinas (citosina, timina, y uracilo) tienen un solo anillo.

Estructura Primaria de los Ácidos Nucleicos

• Enlace fosfodiéster: los nucleótidos se unen uno debajo del otro a través del C3.
• Se ocupan 2 ATP para formar este enlace.
• La dirección de la cadena (5' a 3') es importante para leer la secuencia de nucleótidos correctamente.
• La secuencia del gen codifica para una subunidad gamma de la proteína G en humanos.

Estructura Secundaria

• El ADN tiene dos cadenas.
• En la primera cadena, las bases nitrogenadas están a la derecha, mientras que en la segunda están a la izquierda (invertida), por eso se lee de 3' a 5'.
• Las cadenas se unen por puentes de hidrógeno.
• La guanina y la citosina forman 3 puentes de hidrógeno.
• La adenina y la timina forman 2 puentes de hidrógeno.
• El ARN también puede formar puentes de hidrógeno, aunque en una sola cadena.
• Enlace fosfodiéster: une entre la misma cadena.
• Puentes de hidrogenos: une las dos cadenas

Regla de Chargaff

• Establece que la adenina siempre se empareja con la timina, y la guanina con la citosina.
• Cada par se denomina par de bases (pb).
• Los puentes de hidrógeno pueden romperse con temperatura o acidez (pH) para poder leer el ADN.
• Esto causa la desnaturalización y posibles mutaciones.
• Los enlaces entre citosina y guanina requieren más temperatura para romperse debido a su mayor número.
• Las cadenas son antiparalelas.
• Las dos cadenas son complementarias, pero no idénticas.
• Si una de las hebras sufre daño, puede corregirse con la ayuda de la hebra complementaria.
• Permite la formación de la doble hélice.
• El ARN puede formar puentes de hidrógeno, plegándose sobre sí mismo.

Estructura Terciaria

• Involucra histonas.
• Es más compacta (a partir de heterocromatina).
• También existe en el ARN.

Características Fisicoquímicas

• Carga: La carga neta del ADN es negativa.
• El ADN genómico es viscoso debido a su longitud y rigidez en solución.
• El ADN y el ARN absorben luz a 260 nm.
• El ADN es soluble en agua.

Diferencias Entre ADN y ARN

• Pentosa: ribosa (ARN) vs. desoxirribosa (ADN).
• Cadenas: 1 (ARN) vs. 2 (ADN).
• Bases nitrogenadas: Uracilo, C, G, A (ARN) vs. Timina, A, C, G (ADN).
• Localización celular: Citoplasma (ribosomas), núcleo, nucleolo (ARN) vs. núcleo, nucleolo, mitocondrias (ADN).
• Función: Síntesis de proteínas, regulación expresión génica (ARN) vs. almacenar información génica, transcripción (ADN).

Historia

• James Watson & Francis Crick descubrieron la doble hélice, inspirándose en la imagen de Rosalind.
• Rosalind Franklin encontró la estructura del ADN.

Dogma Central de la Biología Molecular

• Pasos de la expresión de genes: ADN → ARN → Proteínas.

Replicación

• Proceso fundamental y vital.
• Ocurre en la fase S del ciclo celular.
• La replicación del ADN debe ser exacta en todas las células.
• Se replica todo el genoma (46 cromosomas) en la fase S.
• Una célula puede replicar el ADN varias veces hasta que los telómeros se desgasten, lo que resulta en envejecimiento.
• La replicación es semiconservativa; cada hebra sirve como molde para una nueva hebra complementaria.
• Demostrado por Meselson y Stahl en 1958 mediante ensayos con ADN marcado radiactivamente (tiamina radiactiva).

Polimerasas

• Enzimas que dirigen la síntesis de ácidos nucleicos.

DNA Polimerasa

• Reconoce únicamente dNTP (desoxirribonucleótidos-5'-trifosfato).
• Sintetiza solo en dirección de 5' a 3'.
• DNApol está involucrada en la replicación.
• Requiere un primer/cebador para empezar a sintetizar.
• Tiene actividad exonucleasa de 3' a 5' para corregir errores.

Replicación del ADN

• Inicio: Se forma una horquilla de replicación en una secuencia llamada origen de replicación.
• Complejo iniciador: Proteína que reconoce el origen de replicación.
• La helicasa se une y rompe la doble hélice.
• Cebadores: Fragmentos de ARN (que pueden iniciar desde 0) unen ribonucleótidos.
• Elongación: Replisoma, un complejo de varias proteínas, continúa abriendo la cadena.
• En la cadena rezagada, los fragmentos de Okazaki se sintetizan de forma discontinua.
• Terminación: Ocurre cuando se encuentra otro primer.
• La replicación es bidireccional, puede ocurrir en ambas direcciones desde el origen.

Enzimas de la Elongación

• Topoisomerasas: Giran para liberar la tensión.
• SSB (proteínas de unión a cadena sencilla): Evitan que las cadenas se vuelvan a unir.
• ADNpol: Sintetiza la nueva cadena.
• Primasa: Coloca el primer.
• ADN ligasa: Forma el enlace fosfodiéster para sellar los huecos.
• ADN polimerasa rellena los huecos después de que los primers (de RNA) se retiran y se reemplazan con ADN (nucleótidos).
• RNAsa H: Quita los primes de RNA

Enzimas más Importantes de la Repicación del ADN

• Helicasas; separa las dos cadenas
• Topoisomerasas: relaja el superenrollamiento
• Proteínas SSB; estabiliza las cadenas sencillas
• Primasa
• DNA polimerasa
• DNA ligasa; Une los fragmentos de Okazaki
• RNAsa H: quita los primers de RNA

Terminación

• Se acaba la secuencia o choca una con otra.

Telómeros y Telomerasa

• Protegen la información del cromosoma.
• La apoptosis se inicia cuando están muy desgastados.
• Los telómeros se acortan en cada replicación porque el primer no se puede poner al final de la cadena.
• Están activadas antes del nacimiento pero se empieza a desactivar.
• Sigue funcionando en dos tejidos: inmune y hematopoyético
• 5'TTAGGG 3' es la secuencia que se va cortando en tándem.
• Proteínas protectoras de los extremos de los telómeros son TBP.

Telomerasa

• Es una transcriptasa inversa (de ARN a ADN).
• Alarga el final con ARN complementario a la cadena de ADN.
• Utiliza la cadena del ARN como primer.
• Llega el ADNpol.

Transcripción

• No transcribe todo, solo las porciones codificantes.
• Gen: locus, loci (plural).
• gen: unidad básica de herencia.
• Es un segmento de DNA (el genoma de un individuo) que codifica una proteína o una molécula de ARN.
• La expresión de un gen se mide por la cantidad de ARN o de proteínas o por al actividad de la proteína.
• Proceso por el cual la información codificada en un gen se transforma en una proteína o en una molécula de ARN, necesaria para el desarrollo, funcionamiento o reproducción.
• un gen puede ser alcohol deshidrogenasa

Genes Constitutivos y Genes Inducibiles

• Genes inducibles: se activan cuando es necesario.
• Genes constitutivos: siempre están activos.
• Diferenciación celular: Una célula se especializa.

Características de Genes y Genomas

• Entre el .5% y el .7% del genoma es diferente entre humanos.
• Las regiones entre genes tienen funciones regulatorias o no aparentes.
• Son repetitivas en tándem.

Regiones Polimórficas y Alelos

• Región polimórfica: Da origen a un alelo.
• Polimórficos (regiones específicas que cambian mucho) poliformismo.
• Alelo: Mismo gen con una letra diferente (polimórficos de un solo nucleótido).
• Causan variación sin generar enfermedad.

Estructura de un Gen

• Exones: Zonas codificantes.
• Intrones: No codificantes.
• Promotor: Secuencia para iniciar la transcripción.
• Terminador: Son genes.
• UTR: Región no traducida al principio y al final.
• Secuencia de poliadenilación: Cola de poli-A.

Transcripción

• Producto: ARN.
• No simultáneo.
• Monodireccional.
• Multifocal.
• Asimétrico (solo se transcribe una hebra).
• Dirección: 5' - 3'.
• Es autoiniciadora.
• RNA-pol requiere Mg+ como cofactor.
• Tiene una hebra molde y otra codificante
• La que lee se llama hebra molde, de la hebra codificante - lleva el código

RNA pol II

• mRNA
• va de 5' a 3'
• cambia T por U y el azúcar es diferente
• alfa amanitina inhibe la pol II y III
• Genes policistrónicos = procariotas y virus
• Genes monocistrónicos = eucariotas

Etapas de la Transcripción

• Se requiere Factores de transcripción generales que reconozcan el promotor.
• 25 a 30 nucleótidos antes del promotor hay una secuencia similar a caja TATA.
• Entre estos elementos están son BRE, TATAA, Inr, DCE, MTE y DPE.
• Después inicia la formación del complejo de iniciación poco a poco.
• TAF y TBP, se unen a promotores TATA respectivamente.
• TF II B, actúa como puente para que llegue RNA pol II.
• TF II E estabiliza la región desnaturalizada.
• Luego, RNA pol II con TFIIFAl menos estos 5 factores de transcripción, para la unión de la RNA pol II.
• El complejo de iniciación desnaturaliza el DNA.
• TF II H tiene actividad de helicasas, lo que produce la burbuja de transcripción.
• TFIIH: factores de transcripción , tiene actividad de helicasa, lo que produce la burbuja de transcripción

Elongación

• TFIIH fosforila la CTD de la RNA pol II.
• También hay topoisomerasas liberando la tensión.
• Se forma de manera temporal un híbrido RNA:DNA.
• Por detrás de la polimerasa, la cadena de RNA nuevo de desprende del DNA.
• EI DNA se vuelve a enrollar
• RLP: desfosforila la RNA-pol- II y se apaga

Errores en la Transcripción

• La RNA pol II se puede llegar a equivocar masomenos cada una mil veces por cada par de bases
• RNAm no importante tanto ya que de los ARNm salen muchas más proteínas
• del DNA siempre se va a quedar ahi

Características en Eucariontes

• RNA polimerasas diferentes que transcriben genes diferentes.
• RNA polimerasas interactúan con diferentes proteínas para iniciar la transcripción.
• La transcripción tiene lugar en eucromatina.
• La transcripción debe terminar para que inicie la traducción. La transcripción ocurre en el núcleo, RNA sale, traducción en el citoplasma.
• La regulación de la expresión génica es más compleja en organismos multicelulares con distintos tipos celulares

Maduración del RNA Mensajero

• Capping del RNAm,

La maduración del RNAm le confiere

• Estabilidad

• Resistencia a nucleasas,

• Permite plegamiento tridimensional

• Permite que sea reconocido por otros componentes celulares lo que facilita el inicio de la traducción

• 5' Cap / Caperuza 5', Colita de poliA, Corte y empalme / Splicing

• CAP: guanosina metilada, que se pega al revés (C5 a C5) con 2 fosfatos

Colita de Polia

• Se transcribe también la secuencia y una enzima (endonucleasa) reconoce la secuencia y corta después de la secuencia, el ADN sale y se le pegan adenosinas
• Se le pegan proteínas accesorias (PABP), le dan estabilidad

Splicing

• Intrones - regiones no codificantes
• exones - regiones codificantes
• Todos los genes de eucariontes tienen intrones, con algunas excepciones y un pequeño splicing
• Hay alrededor de 40 intrones por gen *los intrones son más grandes que los exones, hay algunos intrones con funciones de regulación
• Splicing: remueve los intrones

Spliceosoma

• Los intrones tienen secuencia, secuencia de splicing 5', secueencia de ramificación y secuencia de splicing 3'
• Los intrones inician con GU y terminan con AG'

Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos unidos en largas cadenas. Cada nucleótido tiene una pentosa (ribosa o desoxirribosa), una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina o uracilo) y grupos fosfato. El enlace fosfodiéster une los nucleótidos.