Nucleótidos y Ácidos Nucleicos (Dra Pavis Camacho) PDF

NUCLEOTIDOS ACIDOS NUCLEICOS BASES NITROGENADAS: NUCLEOSIDOS Es una molécula monomérica orgánica que integra las macromoléculas de ácidos nucleicos que resultan de la unión covalente entre una base nitrogenada con una pentosa. Ejemplos de nucleósidos son: -Citidina -uridina -adenosina -guanosina -timidina Los nucleósidos pueden combinarse con un grupo fosfórico (H3PO4) mediante determinadas quinasas de la célula, produciendo nucleótidos, que son los componentes moleculares básicos del ADN y el ARN. Ribonucleosido Desoxirribonucleosidos Adenosina (A) Desoxiadenosina (dA) Los nucleósidos pueden ser de dos tipos, dependiendo de la Guanosina (G) Desoxiguanosina (dG) pentosa que contengan: Ribonucleosidos: la pentosa es la ribosa. Timidina (T) Desoxitimidina (dT) Desoxirribonucleosidos: la pentosa es la desoxirribosa. Uridina (U) Desoxiuridina (dU) Citidina (C) Desoxicitidina (dC) Composición química de los ácidos nucleicos. B-D- Ribosa B-D- Desoxirribosa (ARN) (ADN) Ubicación del ADN. Ubicación del ADN. NUCLEOTIDOS Son las unidades químicas que se unen para formar los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y están formados UNA BASE UN GRUPO NITROGENADA UN AZUCAR FOSFATO DESOXIRRIBOSA RIBOSA (ADN) (ARN) F COMPONENTE U El nucleósido N S DE Adenosina tiene COENZIMAS: funciones FAD, NAD, de NEUROTRANSMISOR Coenzima A Papel en el Metabolis Efectos C I ATP es la UDP y el CDP sirven mo Alostéricos como molécula universal para Energetico transportadores transfe- O En el metabolismo de glúcidos, lípidos. rencia de energía Unidades monomèrico Mediadore s N AMPc,GMPc, y el propio ATP E s de los cumplen acidos ﬁsiológicos funciones nucleicos : AMPc reguladoras S COMO SE COMBINAN LOS NUCLEOTIDOS PARA DAR ACIDOS NUCLEICOS Estructura de la doble cadena del ADN en donde se puede notar que una cadena polinucleotida va de 3' a 5' la otra lo hace de 5' a 3' (antiparalelas) ARN - ADN ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN) POLIMERO DE DESOXIRRIBONUCLEOTIDOS QUE SE UNEN EN CADENA DOS CADENAS SE UNEN ENTRE SI FORMANDO UNA DOBLE HELICE AMBAS CADENAS SE UNEN POR BASES NITROGENADAS RESIDEN EN NUCLEO CELULAR Y ALGUNOS ORGANELOS Modelo de Watson y Crick Watson y Crick eran investigadores teóricos que integraron todos los datos disponibles en su intento de desarrollar un modelo de la estructura del ADN. -En 1953 a partir de estudios cristalográﬁcos realizados por Wilkins y Franklin (que sugerían que la molécula de ADN poseía una estructura helicoidal) e inspirándose en las observaciones de otros investigadores (según las cuales los distintos ADN examinados presentaban siempre un número de adeninas igual al de timinas y un número de citosinas igual al de guaninas), propusieron asignar una estructura de doble hélice a la molécula de ADN. Estructura del ADN, Modelo de Watson y Crick El ADN es una doble hélice, con las bases dirigidas hacia el centro, perpendiculares al eje de la molécula (como los peldaños de una escalera caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las barandas de una escalera caracol). Las hebras que la conforman son complementarias, esta se aparean: A-T C-G El apareamiento ocurre debido a la acción de los puentes hidrogeno entre ambas bases. ACIDO RIBONUCLEICO (ARN) COPIA DE UN FRAGMENTO DEL ADN (GEN) ARN TRANSFERENTE (ARNt) ARN MENSAJERO (ARNm) ARN NUCLEAR (ARNn) ARN RIBOSOMICO (ARNr) DIFERENCIAS ADN y ARN ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN) POLIMERO DE DESOXIRRIBONUCLEOTIDOS QUE SE UNEN EN CADENA DOS CADENAS SE UNEN ENTRE SI FORMANDO UNA DOBLE HELICE AMBAS CADENAS SE UNEN POR BASES NITROGENADAS RESIDEN EN NUCLEO CELULAR Y ALGUNOS ORGANELOS FUNCIONES DEL ADN ES LA FUENTE DE INFORMACION PARA LA SINTESIS DE TODAS LAS MOLECULAS DE PROTEINAS DE LA CELULA Y EL ORGANISMO PROVEE LA INFORMACION HEREDADA POR LAS CELULAS HIJAS DE LA PROGENIE Replicación del ADN Replicación del ADN Dogma central de la genética molecular Son tres procesos principales de la preservación y transmisión de la formación genética. El primero de ellos, es la replicación o copia de ADN para formar moléculas hijas idénticas. El segundo es la transcripción, proceso mediante el cual, el mensaje genético de ADN es transcrito en forma de ARN mensajero (ARNm) para ser llevado a los ribosomas. El tercero es la traducción, proceso por el cual el mensaje genético es en los ribosomas, donde el ARN se utiliza como matriz dirigiendo la secuencia aminoácida específica durante la biosíntesis proteica Replicación del ADN Es un proceso donde la célula madre se duplica previamente, formando dos células hijas Para ello la doble cadena de ADN se desdobla en uno de los extremos por rotura de los enlaces de puentes de hidrógeno (que unen las bases complementarias). Cada una de las cadenas separadas originará una cadena complementaria y el resultado serán dos cadenas iguales entre sí e iguales a la original. Tiene lugar en el periodo S de la interfase. Enzimas que intervienen en la replicación Clases de proteínas comprendidas en la replicación Proteína Función ADN polimerasas III Polimerización de desoxinucleotido Remplaza en ARN primasa ADN Polimerasa I Helicasa Desenrollamiento procesivo de ADN Topoisomerasas Alivia la tensión de torsión que se produce por desenrollado inducido por helicasa ARN primasa Inicia la síntesis de RNA iniciadores Proteínas enlazantes a cadena Evita que las cadenas de ADN se vuelvan a sencilla(SSBS) unir ADN ligasa Sella la muesca de cadena sencilla entre la cadena naciente y fragmentos de Okazaki en la cadena retrasada Pasos de la replicación: 1. Reconocimiento del punto de iniciación 2. Desenrollamiento del ADN 3. Formación de la horquilla de replicación - Cebador por ARN 4. Formación del ADN sobre el ARNs Cebadores 5. Eliminación de ARN cebadores 6. Unión de los fragmentos cortos 1. Reconocimiento del punto de iniciación Comienza en distintos puntos de iniciación, tomado asi una serie de a medida que las hebras progenitoras de ADN son separadas y replicadas hasta que los ojos se encuentran. 2. Desenrollamiento del ADN ❖ Participan la Topoisomerasa. ❖ Las topoisomerasas desenrollan el ADN ❖ Las proteínas de unión al ADN de una sola cadena, estabilizan la hebra parental desenrollada del DNA 3. Formación de la Horquilla de replicación- Cebador por ARN Formación de la horquilla ❖ Participa la helicasa ❖ La heliaca separa la doble hélice del ADN, rompiendo los puentes de hidrogeno. ❖ Las proteínas desenrolladora se une a una hebra del cromosoma y abre una burbuja, haciendo que ambas hebras resulten accesibles a la replicación ❖ Cada hebra parental ahora sirve como templado (molde) que determina el orden de nucleótidos a lo largo de la nueva hebra complementaria. Cebador por ARN ❖ En este punto se forman hebras cebadoras de ARN primasa ❖ Las hebras cebadoras de ARN son complementarias de las dos hebras del cromosoma. ▪ En la cadena líder (hacia adelante, también denominada cadena guía o conductora), el DNA se sintetiza de manera continua. ▪ En la cadena retrasada (también llamada cadena rezagada o retardada), el DNA se sintetiza en fragmentos cortos los denominados fragmentos de Okazaki. 4. Formación de ADN sobre ARNs cebadores ❖ La hebra guía o líder del ADN se forma en dirección 5’ 3’ sobre la hebra patrón 3’ 5’ ❖ Es iniciada por la enzima Polimerasa III ❖ Una vez que las hebras de ADN ha sido iniciada se efectúa la replicación de la hebra mayor. ❖ La cadena que se sintetiza de manera continua se conoce como cadena adelantada y, la que se sintetiza en fragmentos, cadena atrasada o retardada. ❖ Tanto la hebra conductora como la seguidora se construye en forma de cortos segmentos, cada uno de los cuales empieza con un segmento de RNA cebador. ❖ Por lo tanto, la primasa coloca pequeñas secuencias de RNA (cebadores) que son extendidos por la DNA polimerasa formando fragmentos de Okazaki 5. Eliminación de ARNs cebadores ❖ Una vez que se ha formado un corto tramo (fragmento de Okazaki) de ADN es sustituido por ADN actuando la enzima polimerasa I 6. Unión de los fragmentos cortos ❖ Las brechas que quedan abiertas entre los fragmentos de Okazaki son rellenadas por la ADN ligasa Características ✔ Semiconservativa ✔ Bidireccional ✔ Semidiscontinua Importancia de la replicación A nivel básico, permite que las células hijas reciban la misma información codificada que le permitirá en un futuro sintetizar proteínas para las múltiples funciones que cumplen las células. Además en el proceso, se cometen errores de replicación, los cuales pueden ser favorables, neutros o desfavorables. Los primeros son los que tienen mayor probabilidad de perpetuarse, siendo "tomados a prueba" por el medio y permitiendo que la especie EVOLUCIONE. Es por esto que se dice que la mutación es la base de la evolución. Muchos códigos genéticos se han mantenido desde tiempos inmemoriales, siendo parte de la llamada "unidad biológica", osea la información que es común a la mayoría de las especies del planeta, a pesar de la abrumadora diversidad de las mismas. Drogas que interﬁeren en la replicación Antiviral Aciclovir: Agentes Alquilantes: Modiﬁcan las bases del ADN, interﬁriendo con la replicación. Agentes Intercalantes: Estos fármacos fueron diseñados para intercalarse en los espacios entre nucleótidos en la doble hélice del ADN. Inhibidores de Enzimas: Inhiben las enzimas claves, tales como las topoisomerasas involucradas en la replicación del ADN La ciclofosfamida: Es un agente alquilante que se usa solo o como parte de una combinación para tratar una variedad de enfermedades neoplásicas. Cáncer de la vejiga urinaria Cáncer de los huesos Cáncer del cérvix Cáncer del endometrio Cáncer del pulmón Cáncer de la próstata Cáncer testicular Cáncer del córtex adrenal Transcripción del ADN TRANSCRIPCIÓN DEL ADN ✔ Es un proceso de síntesis de ARN utilizando una de la hebras del ADN 3' → 5' como molde. ✔ La información cifrada en las cuatro bases (A,T,C,G) en una cadena de ADN se escribe en el mismo lenguaje (Cuatro bases A,U,C,G) en forma de cadena de ARN. ✔ Una unidad de transcripción: Es la porción del ADN que codifica la síntesis de un ARN. ✔ La expresión génica tiene lugar mediante la transferencia secuencial de información desde: ADN ARN Las proteínas ✔ Las moléculas de ARN se sintetizan en una reacción de polimerización catalizada por enzimas denominadas: ARN Polimerasas. ✔ Una de las hebras del ADN (3'→ 5‘) actúa como molde. TRANSCRIPCIÓN DEL ADN Los precursores para la síntesis de ARN son los cuatro ribonucleótidos: ATP, GTP, UTP, CTP El crecimiento de la cadena de ARN se realiza en dirección 5'→3’ La secuencia de bases de ARN viene determinada por la secuencia de nucleótidos de la hebra de ADN utilizada como molde. ✔ Las bases U,C,G,A del ARN se aparean con A,G,C,T en el ADN. ✔ ADN ARN A - U G - C C - G T - A ✔ Las enzimas que intervienen son las ARN Polimerasas. Etapas de la Transcripción del ADN 1) Reconocimiento (Unión de la enzima ARN polimerasa al ADN en lugares especíﬁcos). 2) Iniciación 3) Elongación o alargamiento 4) Terminación y liberación de la cadena. TRANSCRIPCIÓN DEL ADN Enzimas Localización ARN sintetizado ARNr mayores ARN Polimerasa I Nucléolo (5,8S, 18S, 28S) ARN Polimerasa II Nucleoplasma ARNm ARNt ARN Polimerasa III Nucleoplasma ARNr (5S) ARNsn CÉLULAS EUCARIOTAS TRANSCRIPCIÓN EN CÉLULAS EUCARIOTAS: PROMOTORES: Son más complejas y más largos que en las procariotas. Inicio de transcripción GC CAAT GC TATA ▲+1 ESTRUCTURA DE LOS PROMOTORES EUCARIOTAS MODIFICACIONES POSTRANSCRIPCIONALES DE ARN EN PROCARIOTAS: o La transcripción va seguida de un proceso de maduración de los ARN. o Estas modiﬁcaciones es diferente según el tipo de ARN. o Los ARNm NO son procesados en las células Procariotas. El ARNm nativo es funcional PROCESAMIENTO DE LOS ARNr: o Los tres ARNr (23S, 16S y 5S) se encuentran dentro de una misma unidad de transcripción. o La enzima ribonucleasa III (ARNasa III) corta de forma especíﬁca las zonas espaciadoras y ﬂanqueantes. MODIFICACIONES POSTRANSCRIPCIONALES DE ARNm EN EUCARIOTAS: ✔ En las células Eucariotas todos los ARN sufren modiﬁcaciones postranscripcionales. ✔ ARNm: 1. Adición de una caperuza de 7-metil-guanilato (m7G) al extremo 5’. 2. Corte en el extremo 3’ por acción de la enzima nucleasas y adición de una cola poli (A) de 100 a 200 residuos 3. corte de los intrones e implante de los axones dando lugar al ARNm maduro 4. Estos procesos de maduración son necesarios para la salida al citosol de las moléculas de ARNm maduro. MODIFICACIONES POSTRANSCRIPCIONALES DE ARNt EN EUCARIOTAS: ✔ ARNt: Se producen recorte terminal de los extremos 5' y 3' por las enzimas endonucleasa y una ligasa ✔ En el extremo 3’ se adiciona la secuencia CCA (extremo aceptor de aminoácido) ✔ Ocurren modiﬁcaciones de químicas de bases y nucleótidos. INHIBIDORES DE LA TRANSCRIPCIÓN: 1. ACTINOMICINA D 2. RIFAMPICINA 3. α-AMANITINA TADUCCI ÓN Codón Un codón es un triplete de nucleótidos. En el código genético, cada aminoácido está codiﬁcado por un codón o varios codones. A toda la secuencia de codones de un gen, desde el codón de inicio hasta el último codón antes del de terminación, se le conoce como «Marco de Lectura Abierto» debido a que esta es la secuencia que se va a "leer" para dar lugar a un polipéptido. EXPRESIÓN DEL MENSAJE GENÉTICO La información genética es la causa de la síntesis de proteínas específicas, entre ellas las enzimas, responsables de las características estructurales y funcionales de un organismo. ARN mensajero Copia de una parte del ADN Información utilizada por los ribosomas para unir los aa en el orden adecuado y formar una proteína concreta. Vida muy corta. Monocistrónico 3-5% del ARN celular. ARN ribosómico ❑ Forma parte de los ribosomas (junto con un conjunto de proteínas básicas). ❑ También se denomina ARN estructural. ❑ Participa en el proceso de unión de los aa para sintetizar las proteínas. ❑ 80-85% del ARN celular total ARN transferente Transporta los aa hasta los ribosomas. Cada molécula de ARNt transporta un aa específico. 10% ARN celular. Forma: 4 brazos, 3 con bucles en los extremos, en el otro 🢭 extremo 3’ 🢭 extremo 5’ ARN transferente TRADUCCIÓN Traducción = síntesis de proteínas. Se necesita: Ribosomas ARN mensajero Aminoácidos ARN de transferencia Enzimas y energía TRADUCCIÓN RIBOSOMAS ❖ Orgánulos citoplasmáticos. ❖ Formados por 2 subunidades: Subunidad pequeña se une ARNm Subunidad grande se unen aa Se unen cuando van a sintetizar proteínas TRADUCCIÓN Antes de que se inicie la síntesis: activación de los aa que van a ser unidos (citoplasma) Cada aa se une a una molécula de ARNt específica por su extremo 3’ Complejo: aminoacil-ARNt TRADUCCIÓN INICIACIÓN ❑ Codón iniciador (ARNm): AUG se une a la subunidad menor. ❑ Fijación del primer aminoacil-ARNt, con el anticodón correspondiente: UAC ❑ Inicio: unión de subunidad mayor. COMPLEJO DE INICIACIÓN TRADUCCIÓN INICIACIÓN La porción de ARNm cubierta por el ribosoma corresponde a 6 nucleótidos = 2 codones. Sitio P Sitio A TRADUCCIÓN ELONGACIÓN ◎La cadena peptídica se sintetiza por la unión de los sucesivos aa que se van situando en el ribosoma transportados por los correspondientes ARNt. ◎El ribosoma se desplaza a lo largo de la cadena de ARNm. TRADUCCIÓN ELONGACIÓN 3 subetapas: o Unión de un aminoacil ARNt al sitio A o Formación del enlace peptídico o Translocación del dipéptido al sitio P TRADUCCIÓN TERMINACIÓN 🢭 Existen 3 codones de terminación: UAA, UAG, UGA. 🢭 No hay ARNt con los anticodones correspondientes. 🢭 Cuando el ribosoma llega a uno de ellos, la cadena peptídica se acaba. TRADUCCIÓN TERMINACIÓN TRADUCCIÓN Como consecuencia se libera: La cadena proteica Las 2 subunidades ribosómicas separadas El ARNm MODIFICACIONES POST-TRADUCCIONALES Dan funcionalidad a las proteínas Agrega grupos a las proteínas: Grupo fosfato, Grupo metilo, Grupo Hidroxilo, Grupo carboxilo, Grupo acetilo, Grupo amino… CUANDO NO OCURRE ESTAS MODIFICACIONES EN LA PROTEÍNA Consecuencias: Proteínas no funcionales Pierden su estructura tridimensional Enfermedad de Alzheimer Enfermedad de Parkinson DESTINO DE LAS PROTEÍNAS EXPORTACION DE LAS PROTEÍNAS GTPasa Ran (Proteína) Exportina (Mecanismo de exportación) NES (Secuencia de exportación nuclear CICLO CELULAR Es una compleja serie de eventos moleculares, mediante los cuales la célula crece, duplica sus estructuras y finalmente se divide, dando origen a células hijas entre las cuales se distribuyen equitativamente las estructuras duplicadas. Existen 2 tipos de divisiones: División mitótica (células somáticas) División meiótica (células sexuales) Locus: Se trata de la posición de un gen en el cromosoma. Alelo: Formas alternas del mismo gen. Ej. puede existir un único gen para el color de los ojos, pero varios alelos, cada uno de los cuales da lugar a un color diferente de ojos. Gen: Se trata de la unidad de herencia que gobierna las características de un rasgo particular. En términos moleculares es el segmento de ADN que contiene la información para una sóla molécula de polipéptido o ARN, incluyendo regiones transcritas pero no codificadas. Genoma (cariotipo) Complemento de la información genética única para cada especie. Cromosomas Estructuras filamentosas en las que se asocia el material genético (hereditario) de las células. Están formados por ácidos nucleicos (ADN; ARN) y proteínas llamadas histonas. Cromosoma (en metafase) Cada cromosoma presenta dos cromátidas iguales, separadas por el centrómero, que contiene el cinetocoro. centrómero cromátidas brazo Fases del Ciclo Celular: Gap1 (G1) Interfase Síntesis (s) Gap2 (G2) Fase M Periodo del ciclo celular donde ocurre la repartición del material genético y la división física en dos células hijas. Ciclo Celular Células Somáticas Prof. Gian Carlo Marcanti B. – Morfofisiología I – Abril. 2004 FASES DE LA MITOSIS G1 Interfase S G2 Profase Mitosis Metafase Anafase Fase M Telofase Citocinesis Duración media (en horas) de las etapas del ciclo celular en diversos tipos de células: ALTERACIONES CROMOCOMICAS (MEIOSIS) Síndrome de Turner, donde solo hay un cromosoma X (45, X o 45 X0) Síndrome de Klinefelter, se da en el sexo masculino, también conocido como 47 XXY. Es causada por la adición de un cromosoma X. Síndrome de Edwards, causado por una trisomía (tres copias) del cromosoma 18. Síndrome de Down, causado por la trisomía del cromosoma 21. Síndrome de Patau, causado por la trisomía del cromosoma 13. Características de la Mitosis Ocurre en todas las células somáticas. Se trata de un proceso relativamente breve (de 1 a 2 horas) Se trata de un único evento de división celular que da como resultado dos (2) células diploides. El material genético resultante de la mitosis se mantiene constante (2n) Cada cromosoma se comporta independientemente de su homólogo. Ciclo Celular Células Germinales (sexuales) Prof. Gian Carlo Marcanti B. – Morfofisiología I – Abril. 2004 Células Germinales Primordiales Espermatogonias Ovogonias Mitosis Espermatocitos Ovocitos primarios primarios Meiosis (1° División) Espermatocitos Ovocitos secundarios secundarios Espermatocitos Ovocitos secundarios secundarios Meiosis (2° División) Espermátidas Ovótidas Modificaciones Morfofuncionales Espermatozoides Óvulos (x4) FASES DE LA MEIOSIS 1° división: 2° división: 1. Profase I: 1. Profase II a. Leptonema 2. Metafase II b. Cigonema 3. Anafase II c. Paquinema d. Diplonema 4. Telofase II e. Diacinesis 2. Metafase I 3. Anafase I 4. Telofase I MITOSIS MEIOSIS Una división celular que produce dos células Dos divisiones celulares que producen cuatro hijas. células hijas. El número de cromosomas por núcleo se El número de cromosomas se reduce a la mitad. mantiene. Una fase S premitótica por división celular. Una fase S premeiótica para las dos divisiones celulares. Normalmente no ocurre emparejamiento de Sinapsis completa entre homólogos en Profase I. homólogos. Normalmente no hay entrecruzamiento. Al menos un entrecruzamiento por par de homólogos. Los centrómeros se dividen en Anafase. Los centrómeros no se dividen en Anafase I pero lo hacen el Anafase II. Proceso conservativo: los genotipos de las Genera variaciones entre los productos de la células hijas son idénticas al genotipo meiosis. parental. La célula que sufre mitosis puede ser diploide La célula que sufre meiosis es diploide.

Nucleótidos y Ácidos Nucleicos (Dra Pavis Camacho) PDF

Document Details

Tags

Related

Summary

Full Transcript