TEMA 7: Ácidos Nucleicos PDF

1.FUNCIONES DE NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS -Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos utilizados para: ✓ Almacenamiento de información genética (ADN) ✓ Transmisión de información genética (ARNm) ✓ Procesamiento de información genética (ribozimas) ✓ Síntesis de proteínas (ARNt y ARNr)...

1.FUNCIONES DE NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS -Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos utilizados para: ✓ Almacenamiento de información genética (ADN) ✓ Transmisión de información genética (ARNm) ✓ Procesamiento de información genética (ribozimas) ✓ Síntesis de proteínas (ARNt y ARNr) -Los nucleótidos también se utilizan en forma de monómero para las funciones celulares: ✓ Energía para el metabolismo (ATP) ✓ Cofactores enzimáticos (NAD+) ✓ Transducción de señales (cAMP) 2.NUCLEÓTIDOS Y NUCLEOSIDOS Nucleósido = ✓ Base nitrogenada ✓ Pentosa Nucleótido = ✓ Base nitrogenada ✓ Pentosa ✓ Fosfato o Los átomos de carbono y nitrógeno en la base nitrogenada se numeran en formato cíclico. o Los carbonos de la pentosa se designan N' para aliviar la confusión. COMPOSICIÓN DE NUCLEÓTIDO I. BASE NITROGENADA Son moléculas heteroaromáticas: "Bases": Porque contienen grupos con carácter básico (grupo amino). "Nitrogenadas": Porque tienen N. Son derivadas de purines o pirimidinas: Purines: 2 anillos (adenina y guanina) Pirimidina: 1 anillo (citosina, timina y uracilo) Tienen estructura planar o casi planear: Absorben luz UV entre 250-270 nm + Determinación de concentración de ácidos nucleicos por absorbancia a 260 nm. Buenas donadoras y aceptadoras de enlaces de H. Neutros a pH 7 1 DNA y RNA se diferencian por las bases nitrogenadas (uracilo RNA/timina DNA). La citosina, la adenina y la guanina se encuentran tanto en el ADN como en el ARN. Nomenclatura de las bases según: Si hay oxígeno en el carbono 2': deoxiribonucleótidos (no) / nucleótidos Cantidad de fosfatos Tipo de base nitrogenada II. PENTOSAS Podemos encontrar 2 formas de la pentosa (5C): Ribosa (B-D-ribofuranosa): presente únicamente en el ARN. Desoxirribosa presente únicamente en el ADN + Absencia de oxígeno al C2'. III. GRUPO FOSFATO Los ácidos nucleicos están unidos a residuos de fosfato + Derivados del ácido fosfórico. Este fosfato: Cargado negativamente a pH neutro Normalmente enlazado en posición 5' (C5 de la pentosa), aunque puede estar en otras posiciones para funciones concretas. NOMENCLATURA -Desoxirribonucleótidos -Ribonucleótidos 2 3.ENLACE N-GLUCOSÍDICO Une la pentosa a la base nitrogenada → El carbono anomérico de la pentosa en configuración β se une: - Al nitrógeno 1 en caso de pirimidinas - Al nitrógeno 9 en caso de purines. El enlace es estable ante hidrólisis (especialmente en pirimidinas) y es catalizado por ácido. 4.POLINUCLEÓTIDOS Ácidos nucleicos → Combinación de moléculas de nucleótidos por enlaces entre azúcares y grupos fosfato → Enlaces fosfodiéster. Polímeros lineales (sin ramificaciones ni entrecruzamientos). A un lado quedan las bases y al otro la cadena principal por los fosfatos. Cargadas negativamente. Direccionalidad: ○ Dos extremos diferentes: 5' y 3'(por los C del azúcar) ○ Lectura de la secuencia 5' → 3' Estructura DNA y RNA: DNA: Estable, hidrólisis acelerada por enzimas (DNAsa). RNA: Inestable, mRNA degradado a las células en pocas horas. 3 4.1. ESTRUCTURA PRIMARIA Es la secuencia de residuos de nucleótidos o bases 4.2. ESTRUCTURA SECUNDARIA Se forma mediante enlaces de hidrógeno. A+T (dos enlaces de hidrógeno) C +G (tres enlaces de hidrógeno) → Si la cadena es rica en G y C, es más resistente a la desnaturalización. Estructura del ADN. Doble hélix → Dos cadenas de polinucleótidos: - Antiparalelas → Una cadena va de 5' a 3' y la otra 3’ a 5’ - Complementarias en bases. Para su formación, se dan enlaces de hidrógeno (purina + pirimidina). Aunque los enlaces son relativamente débiles, hay un gran número → Molécula muy estable (nunca se separaría espontáneamente en condiciones fisiológicas). 4.3. MODELO DE WATSON Y CRICK Hay 3 formas del DNA, pero la dominante en condiciones fisiológicas es la forma B (descubierta por Watson y Crick). - Dextrógira - 34 Å por vuelta (10 pares de bases). Actualmente se ha visto que son 10,5 pares de bases → 36 Å (3.6 nm por vuelta). 1. Una vuelta de la doble hélice abarca 3.32 nm y consta de aproximadamente 10.3 pares de bases. (Los cambios en el pH y las concentraciones de sal afectan ligeramente estos valores). 2. El diámetro de la doble hélice es de 2.37 nm. Tenga en cuenta que el espacio interior de la doble hélice es adecuado sólo para el emparejamiento de bases de una purina y una pirimidina. El emparejamiento de dos pirimidinas crearía una brecha, y dos purinas no cabrían en el espacio interior de la doble hélice. OTRAS FORMAS DE DNA Observadas por cristalización durante la transcripción. - Forma A: Dextrógira pero más compacta - Forma Z: Levógira y más estirada y deformada 4 4.4. ESTRUCTURA TERCIARIA Forma tridimensional de la molécula → Resultado del superenrollamiento sobre sí misma y compactación de dobles hélices Ocupa muy poco. Por ej: plasmidios bacterianos. - Cada célula contiene unos 2 metros de DNA - Empaquetado alrededor de histonas (proteínas) → nucleosoma - Histonas: ricas en residuos de lisina y arginina 5.SECUENCIAS PALINDRÓMICAS Palíndromos: palabras o fases que son iguales cuando se leen hacia atrás o hacia adelante. Cuando están en la misma cadena se doy repetición en espejo. Las estructuras palindrómicas dentro de una secuencia de DNA pueden dar lugar a la formación de horquillas, estructuras cruciformes o bucles debido a la complementariedad. -> Permiten curvaturas para la compactación del DNA. >NO habituales. En I'RNA de cadena simple se forman más habitualmente, se facilita la formación de estas horquillas. 6.DESNATURALIZACIÓN DE ADN Desnaturalización del DNA+ Desarrollo y separación de las hélix de la doble cadena. Se puede dar por elevación de temperatura o cambios en el pH. - Enlaces de hidrógeno se rompen 5 -Enlaces covalentes e información genética se mantienen intactos - Puede ser reversible + Renaturalización; volverán a unirse igual por complementariedad de bases. DESNATURALIZACIÓN TÉRMICA DEL DNA Es la disociación de las dos cadenas de DNA por temperaturas elevadas -> Cuando la temperatura vuelve a bajar se renaturaliza. Tm: Temperatura de fusión: Temperatura a la que la mitad de las moléculas están desnaturalizadas. Se usará como punto de referencia. Indica el grado de resistencia del ADN a la temperatura + Cuanto más alto es el valor de™, más resistente Factores que influyen en la Tm: Longitud de la cadena: Mes larga + Tm mes alta + Mes resistencia. Porcentaje de bases de G y C: Más bases de G y C (forman 3 enlaces de hidrógeno) + Tm mes alta + Mes consistencia. -Los enlaces covalentes permanecen intactos. ✓ El código genético permanece intacto. -Se rompen los enlaces de hidrógeno. ✓ Dos hebras separadas. - Se pierde el apilamiento de la base ✓ Aumenta la absorbancia UV. - La desnaturalización puede ser inducida por altas temperaturas o cambios en el pH. -La desnaturalización puede ser reversible: recocido. COMPLEJIDAD DEL ADN Ni la longitud total del ADN ni el número de cromosomas se correlacionan fuertemente con la complejidad de un organismo. Los perros y los coyotes tienen 78 cromosomas. Los anfibios tienen mucho más ADN que los humanos. Las plantas tienen más genes que los humanos. La correlación entre el tamaño del genoma y la complejidad es pobre porque la mayor parte del ADN eucariota no codifica. ➔ En procariotas el ADN se concentra en el nucleoide para que no esté esparcido por la célula. ➔ A los virus, el ADN está unido a proteínas de la cápside. ➔ A eucariotas está en forma de cromatina: DNA + histonas Cromatina → DNA organizado como un collar de perlas (cada perla son 8 histonas). Las 8 histonas rodeadas del DNA se llama nucleosoma. La cromatina está formada por fibras de proteínas y ADN y una pequeña cantidad de ARN. El ADN se asocia estrechamente con proteínas llamadas histonas. ✓ proteínas pequeñas con muchos residuos básicos (Lys, Arg) El ADN y las proteínas se empaquetan en unidades discretas llamadas nucleosomas Las cuentas son ~146 pb de ADN envuelto alrededor de ocho histonas (el "núcleo"); hay dos de cada uno: H2A, H2B, H3, H4. 6 REPLICACIÓN la replicación del ADN se realiza de manera semiconservadora. Cada hebra de la hélice de ADN sirve como una plantilla para la síntesis de las hebras de ADN complementarias que se forma siempre en la dirección 5’ ˃ ̶ 3’. El resultado es la formación de dos copias completas de la molécula de ADN, cada una de las cuales consiste en una hebra derivada de la molécula de ADN madre y una hebra complementaria recién sintetizada TRANSCRIPCIÓN ARN mensajero: portador de código para la secuencia de proteínas Se sintetiza utilizando un molde de ADN y generalmente se produce como una sola hebra Contiene ribosa en lugar de desoxirribosa Contiene uracilo en lugar de timina Un ARNm puede codificar más de una proteína Junto con el ARN de transferencia (ARNt), transfiere información genética del ADN La información genética en el ADN se convierte en la secuencia lineal de aminoácidos en los polipéptidos en un proceso de dos fases. Durante la transcripción a), las moléculas de ARN se sintetizan a partir de una cadena de ADN mediante un emparejamiento de bases complementarias entre las bases en el ADN y las bases de las moléculas de ribonucleósidos trifosfatados libres. Durante la segunda fase, llamada traducción b), las moléculas de ARNm se enlazan a los ribosomas que se componen de ARNr y proteínas ribosómicas. Los complejos de transferencia ARN-aminoacilo colocan su carga de aminoácidos en el sitio catalítico dentro del ribosoma, en un proceso que implica un emparejamiento de bases complementarias entre los tripletes de bases de ARNm, llamados codones, y los tripletes de bases de ARNt, llamados anticodones. Cuando los aminoácidos se colocan correctamente dentro del sitio catalítico, se forma un enlace peptídico. Después de que la molécula de ARNm se mueve con relación al ribosoma, un nuevo codón ingresa en el sitio catalítico del ribosoma y los pares de bases con el anticodón apropiado en otro complejo de aminoacil ARNt. Cuando un codón de parada en el ARNm ingresa al sitio catalítico, el polipéptido recién formado se libera del ribosoma. 7 8