Tema 1 Biomoléculas - Biología Molecular - Universidad Europea de Madrid - PDF

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tema-1-biomol.pdf jescudero7 Biología Molecular 1º Grado en Biomedicina Facultad de Ciencias Biomédicas y de la Salud Universidad Europea de Madrid Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ÍNDICE: 1. Estructura primaria 2. La doble hélice/estructura primaria: variaciones de la estructura de la doble hélice. 3. Motivos estructurales responsables de la unión del DNA a proteínas 4. Estructuras de orden superior: superenrollamiento del DNA y topoisomerasas. ESTRUCTURA PRIMARIA INTRODUCCIÓN: los cromosomas son las estructuras que contienen el material genético, están compuesto de ADN y proteínas; en eucariotas, cuando hablamos de cromosomas nos referimos al ADN nuclear, aunque tanto mitocondrias como cloroplastos poseen su propio genoma. El DNA se encuentra en la célula en forma de doble hélice. Cada una de las hebras está formada de nucleótidos, los cuales se unen mediante enlaces covalentes fosfodiéster, uniendo el grupo fosfato (5’) de un nucleótido con la pentosa del nucleótido adyacente (3’). Los nucleótidos están formados por un grupo fosfato unido a la pentosa (ribosa en RNA y desoxirribosa en DNA) y una base nitrogenasa (A, T, G o C). Los nucleótidos de la misma hebra se unen siempre de la misma forma, el fosfato 5’ con el hidroxilo 3’ del siguiente nucleótido, estableciéndose siempre la dirección 5’,3’ cabeza- cola. Las dos hebras de ADN se mantienen juntas entre sí gracias a la formación de puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas (A-T: dos enlaces; G-C: tres enlaces); ambas hebras son complementarias y antiparalelas. *El enlace establecido entre el azúcar y la base nitrogenada es el N-glucosídico y el que une el azúcar al grupo fosfato es el fosfoéster, el cual pasará a ser fosfodiéster al unir el nucleótido a otro nucleótido. En ácidos nucleicos hay dos tipos de azúcar: ribosa y desoxirribosa; en cuanto a bases nitrogenadas hay: adenina (P), guanina (P), citosina (p), timina (p/ADN) y uracilo (ARN). Los carbonos de la base nitrogenada serán 1, 2… y en el azúcar serán 1’, 2’… ds DNA: double stranded DNA, ss DNA: single stranded. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6363751 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  La polaridad de la hebra viene definida por el carbono’ que quede libre en el último nucleótido. Al unir las bases nitrogenadas hay tres ciclos en el interior de la hélice y entre A y T se establecen dos puentes de hidrógeno y entre G y C, tres (por proximidad). Las bases nitrogenadas se disponen perpendicularmente respecto al eje de la doble cadena, esta simetría (longitud Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. constante entre carbonos) se debe al ángulo formado por el enlace N-glucosídico. La geometría de los pares de bases viene definida por: la longitud de los enlaces de hidrógeno, la separación entre las pentosas de ambos nucleótidos y el ángulo entre los enlaces glucosídicos y la línea C1’-C1. DOBLE HÉLICE/ ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL B-DNA Los datos de difracción de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins mostraron que la forma B del DNA, que se encuentra en disoluciones acuosas, es una hélice regular que hace un giro completo cada 3,4nm (34A) y, dado que la distancia entre nucleótidos adyacentes es 0,34nm (3,4A), debe de haber 10 nt por vuelta. La doble hélice es la forma B-ADN que se encuentra en solución acuosa. Como consecuencia del giro de la molécula se forman surcos mayores y surcos menores; a través de los mayores, intervienen las proteínas para interaccionar con la molécula por las bases nitrogenadas, no intervienen por los menores debido al impedimento estérico. El sentido de giro de la hélice es dextrógiro. Las polimerasas leen en sentido3’-5’ y sintetizan en sentido 5’-3’ (idoneidad para la replicación). Los C1 de los azúcares no se disponen simétricamente alineados respecto a las bases, lo que determina la aparición de surcos de tamaño desigual en la hélice. En disoluciones pobres en agua se da la forma A-ADN, en condiciones fisiológicas se da la B, la forma Z es levógira y no se da en condiciones fisiológicas (se da en laboratorio). Las reglas de Chargaff establecen que la proporción de bases púricas en doble hebra es igual a la de pirimidínicas, sin embargo, la proporción de A+T y de C+G varía según la especie; en genoma monocatenario no se cumple. No hay regla que rija las concentraciones totales de G+C y de A+T, existe a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6363751 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta. Biología Molecular Banco de apuntes de la  una enorme variación en esta relación entre distintos genomas. Normalmente la composición de bases de una molécula de DNA de un organismo se expresa como su contenido en G+C; en organismos superiores, este valor está próximo Cuanto mayor sea el número de guaninas y citosinas, mayor será la temperatura y fuerza a 0,5. requerida para romper sus enlaces (debido a los triples puentes de H). VARIANTES LOCALES DE LA ESTRUCURA SECUNDARIA DEL B-DNA Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. ▪ Curvatura de la doble hélice: son pequeñas diferencias locales en la estructura de los DNAs que dependen de los nucleótidos integrantes; en otros casos es forzada por la unión de una proteína al DNA (motivo hélice-giro-hélice). ▪ Palíndromos: son aquellas regiones del DNA donde la secuencia es la misma en ambas hebras y con una simetría rotacional de 180º alrededor del palíndromo; son lugares de unión a proteínas: ▪ Lugares diana de enzimas de restricción, las cuales son proteínas que detectan una determinada zona de ADN y la recortan. ▪ Centros reguladores de la expresión génica (unión de factores de transcripción). Los palíndromos dan lugar a estructuras secundarias peculiares del DNA y RNA, son autocomplementarias y permiten la formación de las horquillas del ARNt. Horquillas y secuencias cruciformes: las secuencias de ADN o ARN palindrómicas pueden formar estructuras alternativas con apareamiento intracatenario de las bases. Cuando se trata de las dos hebras de un dúplex de ADN, que se forma una secuencia cruciforme. ▪ H-DNA (triple hélice): es una estructura poco habitual formada por 3 hebras, se forma en regiones ricas en pirimidinas en una hebra y en purinas en la complementaria; la zona rica en pirimidinas se repliega contra la rica en purinas mediante enlaces de Hoogsteen (puentes de H). Al haber una repetición muy larga de citosinas y timinas, por lo cual en la hebra complementaria sucederá lo mismo con guaninas y adeninas, la hebra tiende a doblarse y a aparearse con un fragmento anterior que ya estaba enlazado, de modo que se forma una triple hélice (sucede en los extremos de los cromosomas para que las nucleasas no los degraden); los enlaces reciben el nombre de enlaces tipo Hoogsteen, los cuales siguen siendo puentes de hidrógeno; la hebra que queda “suelta” es más inestable por lo que se recubre de unas proteínas para no ser degradada. MOTIVOS ESTRUCTURALES RESPONSABLES DE LA UNIÓN DEL ADN CON PROTEÍNAS Los motivos proteicos o elementos estructurales forman parte de la estructura terciaria (alfa hélice o beta lámina) de la proteína e interaccionan con la doble hélice del ADN, preferentemente por a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6363751 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.  el surco mayor. Dicha interacción suele producir un cambio en la conformación que provoca una desnaturalización local, favoreciendo el acceso de otras proteínas. MOTIVO HÉLICE-GIRO-HÉLICE: se da en proteínas reguladoras de la expresión génica (virus, procariotas y eucariotas); está formado por dos segmentos peptídicos en α- hélice, de estructura rígida, separados por una secuencia; una de las hélices encaja con el surco mayor del ADN. MOTIVO HÉLICE-BUCLE-HÉLICE: consta de dos segmentos en α-hélice, sin embargo, lo une el péptido más largo, es decir, con más posibilidades de orientación de la hélice. MOTIVO HOMEODOMINIO: es una ampliación del motivo hélice-giro-hélice, apareciendo repetidamente; es importante pues aparece en proteínas que regulan el desarrollo embrionario (la gran mayoría de los homeodominios reconocen un elemento basal del DNA altamente conservado que sirve como promotor en muchos genes, motivo TATA; los aminoácidos de interacción: Ser, Arg, Asn). MOTIVO DEDO DE ZINC: es frecuente en proteínas eucariotas (TFIIIA y el receptor de estrógenos), suelen observarse múltiples dedos de zinc consecutivos, está formado por 30aas, de los cuales 2Cys y 2His aparecen coordinados tetraédricamente con un Zn2+. MOTIVO CREMALLERA DE LEUCINA: se trata de una región de la proteína que tiene un residuo de Leu cada 7aa; la Leu se repite en la misma cara de la proteína cada 2 vueltas de hélice; 2 cadenas de este tipo se asocian hidrofóbicamente intercalando restos de Leu que encajan con el surco mayor del DNA, favoreciendo la formación de una estructura en forma de Y (proteínas reguladoras de la transcripción bZIP). ESTRUCTURAS DE ORDEN SUPERIOR: SUPERENROLLAMIENTO El superenrollamiento (típico de procariotas) posee especial significado para entender la organización del cromosoma, explicando como el ADN puede alojarse en el interior de la célula pues, la torsión de la hélice B genera una superhélice. Hay superenrollamientos negativos, cuando la molécula de ADN ha sufrido la pérdida de dos vueltas, o positivo, si las ha ganado. Las topoisomerasas (de tipo I o II) son las responsables de la formación y eliminación de superenrollamientos. Topoisomerasa I Topoisomerasa II a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6363751 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. La topoisomerasa I es utilizada como diana terapéutica: ▪ Camptotecina: interacciona con el complejo Topo I-DNA produciendo citotoxicidad al impedir el religado de la hebra de ADN cortada por la TOPI (el Irinotecan se emplea en el cáncer colorrectal). La topoisomerasa II es utilizada como diana terapéutica: ▪ Etopósidos (derivados de la podofilina): (el Vepesid y el Teniposido se emplean en algunos tumores). Inhibidores de la topoisomerasa II utilizados como antimicrobianos: a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-6363751 Esta cuenta de ING es como la opinión de tu ex: NoCuenta.