Clase 4 Estructura del ADN.pdf

Estructura del ADN Dra. Melissa Colón Cesario Adaptado de clase Prof. Iván Dávila Marcano Departamento de Biología UPR-Humacao 1 ESTRUCTURA DEL ADN La molécula está formada por monómeros repetitivos conocidos como nucleótidos. Cada nucleótido está formado por: Una pentosa (azúcar de 5 carbonos), esp...

Estructura del ADN Dra. Melissa Colón Cesario Adaptado de clase Prof. Iván Dávila Marcano Departamento de Biología UPR-Humacao 1 ESTRUCTURA DEL ADN La molécula está formada por monómeros repetitivos conocidos como nucleótidos. Cada nucleótido está formado por: Una pentosa (azúcar de 5 carbonos), específicamente desoxirribosa, Una base nitrogenada (purina o pirimidina), Un grupo fosfato. 2 Estructura del ADN – Ribosa vs Desoxirribosa http://i.stack.imgur.com/uLahc.png 3 ESTRUCTURA DEL ADN Las bases nitrogenadas se pueden clasificar como: Purinas Tienen un doble anillo Adenina Guanina Pirimidinas Tienen un solo anillo Timina Citosina Uracilo https://s3-us-west-2.amazonaws.com/courses-images/wpcontent/uploads/sites/1842/2017/05/26155116/figure-14-02-01.jpeg 4 ESTRUCTURA DEL ADN Los nucleótidos pueden ser: Monofosfatados Cuando son parte de una cadena de nucleótidos. Tienen un solo grupo fosfato Se conocen como dNMPs, donde N se refiere a cualquiera de las bases nitrogenadas. Trifosfatados, dNTPs, No son parte de la cadena, están libres en citoplasma. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/Nucl eotide_voorstelling_NL.png/350px-Nucleotide_voorstelling_NL.png 5 ESTRUCTURA DEL ADN En el nucleótido: La base nitrogenada estará unida al carbono 1 de la desoxirribosa. El fosfato se estará unido al carbono 5 de la azúcar. En la célula hay diferentes tipos de nucleótidos, en el ADN encontraremos monofosfatados. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/Nucl eotide_voorstelling_NL.png/350px-Nucleotide_voorstelling_NL.png 6 Estructura de los desoxirribonucleótidos de Purinas y pirimidinas https://files.mtstatic.com/site_4334/26464/0?Expires=1597507835&Signature=nmm~qXh4CM5aAI7T2jioJV5gIbrSoyaEhWt76gBy2P2w5BCSkjGBX5nAlzPB0YeaZy0XWci YdaM4zvDd5xHm60M7x0pYuEh5S2y6MA-IL1sT~5LM-fW-2jXPPOt3ZxiPmCrOklx3Brdh05IELTNpmQOfvbQM4tPeylBxfMdYG9U_&Key-Pair-Id=APKAJ5Y6AV4GI7A555NA 7 Describa los componentes de un nucleótido. ¿Cómo usted diferencia entre un nucleótido de ARN y uno de ADN? 8 ESTRUCTURA DEL ADN Ensamblaje del Polinucleótido Los nucleótidos se unen entre sí por la acción de la polimerasa de ADN. Cataliza la formación del enlace fosfodiestérico entre el carbono 3’ de la azúcar de un nucleótido y el grupo fosfato del nucleótido adyacente. Enlace 5’ a 3’ ! se forma un enlace entre el carbono 5’ de un nucleótido y el carbono 3’ del que ya está en la cadena que se esta formando. https://i.stack.imgur.com/zuoWF.png 9 ESTRUCTURA DEL ADN Ensamblaje del Polinucleótido Las dos cadenas formarán una doble hélice estable, siguiendo las siguientes reglas. Las bases de una cadena son complementarias a la de la otra cadena (Timina parea con Adenina y Guanina con Citocina) Las dos cadenas son antiparalelas con respecto a sus terminales 5’ y 3’ https://i.stack.imgur.com/YxDwC.jpg 10 ESTRUCTURA DEL ADN Orientación antiparalela El arreglo antiparalelo es esencial para que los enlaces de puentes de hidrógeno se puedan formar de forma adecuada. Si las dos cadenas se alinean en paralelo las cargas de cada cadena causan repulsión entre ellas. https://i.stack.imgur.com/YxDwC.jpg 11 ¿Por que la célula utiliza nucleótidos trifosfatados en la síntesis del ADN? 12 Características de la doble hélice 13 Características de la doble hélice Características generales del modelo (Figuras 9.12) Dos cadenas girando alrededor de un eje central común La molécula tiene 10 bases y un largo de 3.4 nm por cada vuelta completa Las dos cadenas son antiparalelas Una corre en dirección 5’ a 3’ mientras que la otra va en dirección 3’ a 5’ La hélice es diestra Gira hacia la derecha A favor de las manecillas del reloj https://i.stack.imgur.com/YxDwC.jpg 14 Características de la doble hélice Características generales del modelo (Figuras 9.12) continuación La doble estructura se estabiliza por: Puentes de hidrógeno entre bases complementarias. A se parea con T por dos puentes de hidrógeno. C se parea con G formando tres puentes de hidrógeno. Orientación de las bases Dentro del DNA, las bases se orientan de forma tal que la parte plana de cada una mira a la otra. https://i.stack.imgur.com/YxDwC.jpg 15 ¿Cuál es la importancia de la formación de enlaces de puentes de hidrógeno entre las bases complementarias? 16 Características de la doble hélice Características generales del modelo (Figuras 9.13) continuación: Hay dos surcos asimétricos en la parte externa de la hélice. Surco mayor Surco menor Proteínas se pueden unir a estos surcos De esta manera pueden interactuar con secuencias específicas del DNA. 17 Características de la doble hélice La distancia entre cada dos pares de bases a lo largo de la cadena será de 3.4Å (0.34 nm). Esto lleva a que las bases se coloquen como si fueran escalones en la espiral. Lo que produce el giro de la doble hélice. 18 Formas alternas de la doble hélice La doble hélice puede formar diferentes estructuras secundarias. Forma común en los organismos vivos es la B-DNA. Sin embargo, bajo ciertas condiciones en vitro se pueden obtener las formas alternas A-DNA y Z-DNA. 19 Formas alternas de la doble hélice Hélice alfa (A-DNA) Presenta una hélice diestra. Tiene 11 pares de bases (pb) por vuelta. Se observa bajo condiciones de baja humedad. Hay poca evidencia a favor de que esta sea biológicamente importante. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/Alpha-helix.jpg 20 Formas alternas de la doble hélice Hélice zeta (Z-DNA) Gira hacia la izquierda. Tiene 12 pb por vuelta. Su formación esta favorecida por: Secuencias ricas en GC, a altas concentraciones de sal. Metilación de citosina a bajas concentraciones de sal. Evidencia obtenida de levaduras sugiere que juega papel importante en la transcripción y recombinación. 21 Comparación conformación Beta y zeta 22 23 24 ¿Por qué podríamos decir que la estructura alfa no tiene importancia biológica? 25 Formas alternas de la doble hélice En los 50´s, Alexander Richy y colaboradores descubrieron el DNA triple. Formado en vitro usando pedazos de DNA sintéticos. En los 80´s, se descubrió que el DNA doble natural puede unirse a una cadena sintética para formar DNA triple. La cadena sintética se une al surco mayor de la cadena doble natural. Figura 9.18 26 Formas alternas de la doble hélice El DNA triple es secuencia específica. Fig. 9.15 Sigue las reglas de pareo. El DNA triple se ha implicado en varios procesos celulares. Replicación, transcripción, recombinación Se ha encontrado que es un proceso que ocurre naturalmente en las células. 27 A representation of the four-stranded structure (L) with fluorescent markers revealing its presence inside cells (R) Formas alternas de la doble hélice: Hélice cuádruple https://www.cam.ac.uk/research/news/four-stranded-quadruple-helix-dna-structure-proven-to-exist-inhuman-cells 28 Formas alternas de la doble hélice Tarea Grupal Busquen información sobre las estructuras alternas de la doble hélice del ADN triple y cuádruple. Basado en la información obtenida prepare una reflexión sobre la importancia biológica que estas puedan tener. Como grupo coloquen su reflexión en la sección de files del subgrupo al que pertenecen. 29 ESTRUCTURA DEL ARN 30 ESTRUCTURA DEL ARN La estructura primaria del RNA es bien parecida al DNA, pero solo tiene una cadena. Figura 9.19 La cadena de RNA tiene un largo entre cientos a miles de nucleótidos. Se sintetiza a partir de una de las cadenas del ADN (la cadena molde). 31 ESTRUCTURA DEL ARN Aunque normalmente el RNA tiene una sola cadena de nucleótidos, puede formar regiones cortas de RNA doble. Esta estructura secundaria se debe a la complementariedad de bases entre regiones del RNA. Adenina con Uracilo y Citosina con Guanina Esto permite formar regiones cortas de hélice doble. 32 ESTRUCTURA DEL ARN Las hélices dobles son diestras. Tiene forma de hélice α con 11 a 12 bases por vuelta. Se pueden observar diferentes estructuras secundarias del RNA. Figura 9.17 33 ESTRUCTURA DEL ARN: terciaria Muchos factores contribuyen a la estructura terciaria del RNA. Por ejemplo: Pareo de bases y localización de bases dentro del propio RNA. Interacciones con iones y moléculas pequeñas y grandes. Figura 9.21 presenta la estructura terciaria para el RNA de transferencia para fenilalanina. RNA que transporta fenilalanina. 34 Referencias Brooker, R. J. 2018. Genetics: Analysis and Principles. Klug, W.S. et.al. 2016. Essentials of Genetics. 9th ed. Pearson Publ. Pierce, B. A. 2010. Genetics: A Conceptual Approach. Sanders, M. F. y M. L. Bowman. 2012. Genetic Analysis: An Integrated Approach. 35