El ADN como material genético Estructura de los ácidos nucleicos

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1 El ADN como material genético Estructura de los ácidos nucleicos Bibliografía: Lehninger Principles of Biochemistry 4ª, 5ª o 6ª Ed. (2004, 2008, 2012). Griffiths Introduction to Genetic Analysis 8a Ed. (2005). Lodish Molecular Cell Biology 5ª, 6ª o 7ª Ed. (2000, 2007, 2014). Watson Molecular Biology of the Gene 6ª o 7ª Ed. (2008, 2014).

2 Un poco de historia 1833 Brown describe el núcleo celular Mendel publica su trabajo Kossel determina que el ácido nucleico contiene bases nitrogenadas Schleiden y Schwann proponen la teoría celular Friedrich Miescher descubre la nucleína (ADN y proteínas) Se descubre el trabajo de Mendel Sutton propone que los cromosomas son la base física de la herencia Griffith descubre el principio transformante Ashbury inicia estudios de difracción de rayos X del ADN Hershey y Chase demuestran que el ADN es el material hereditario en los bacteriófagos Fraenkel-Conrat y Singer demuestran que algunos virus usan ARN como material genético Levene descubre que el ADN está compuesto por nucleótidos Avery, MacLeod y McCarty demuestran que el principio transformante es el ADN Chargaff descubre cierta regularidad en la proporción de las bases nitrogenadas del ADN James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin describen la estructura tridimensional del ADN.

3 Los cromosomas son los portadores de los elementos hereditarios Los cromosomas están compuestos de ADN y proteínas Cada cromosoma está formado por una molécula de ADN

4 Friedrich Miescher, 1869 A partir de pus de vendajes, aisla ADN y lo llama nucleína. Frederick Griffith, 1928 Trabajando en una vacuna contra Streptococcus pneumoniae, descubre el principio transformante.

5 Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty, Solo cuando se destruye el ADN, se pierde la virulencia de Streptococcus pneumoniae. El principio transformante es el ADN.

6 P32 S35 Demuestran que durante la infección de la bacteria por fago T4, solo el ADN entra a la célula. DNA: P32 proteínas: S35 Alfred Hershey & Martha Chase, 1952.

7 El ADN es la molécula de la herencia Características del material genético: Contener información compleja. Ser replicado fielmente. Tener la capacidad de ser traducido a un fenotipo. Ser una molécula estable en la vida del organismo y a la vez ser capaz de cambiar ocasionalmente (mutaciones) generando variabilidad genética (base de la evolución).

8 Estructura del ADN Ácido desoxiribonucleico: Estructura primaria: Secuencia de desoxiribonucleótidos Estructura secundaria: Arreglo tridimensional en el espacio

9 Los núcleotidos son las subunidades de los ácidos nucleícos

10

11 Nucleósido vs nucleótido

12 Bases nitrogenadas Pirimidinas y purinas ARN ADN

13 Desoxiribonucleótidos (ADN) Fosfato + 2 -Desoxi-D-ribosa + Base nitrogenada

14 Ribonucleótidos (ARN)

15 Reglas de Chargaff La cantidad de adenina es la misma que la de timina: A=T La cantidad de guanina equivale a la de citosina: G=C La cantidad de bases púricas es la misma que las bases pirimídicas: A+G=T+C Pero la cantidad de A+T G+C

16 Las bases nitrogenadas pueden formar puentes de hidrógeno entre ellas

17 Los nucleótidos están unidos en una cadena por enlaces fosfodiéster Como consecuencia se genera una cadena con: Un extremo 5 con un grupo fosfato Un extremo 3 con un grupo hidroxilo. Cuál es el sentido de la vida? 5 (PO4 ) 3 (OH)

18 Estructura del ADN Formado por dos cadenas de polinucleótidos (desoxiribonucleótidos) unidos por enlaces fosfodiéster. La distancia entre las cadenas se mantiene por los puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas. Las cadenas son complementarias, por el apareamiento entre A-T, G-C. Las cadenas son antiparalelas: van en sentidos opuestos

19 Estructura del ADN Watson y Crick basados en el trabajo de difracción de rayos X de Rosalind Franklin, así como en las reglas de Chargaff. Doble hélice dextrógira. Al interior de la hélice los puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas complementarias mantienen unidas a las dos hebras de manera no covalente. En el exterior de la hélice se encuentra el esqueleto de los grupos fosfato y desoxiribosa unidos por enlaces fosfodiéster, confiriéndole carga negativa. Se forma un surco menor y un surco mayor. Forma B

20 Formas alternativas del ADN

21 El ADN se encuentra en forma de doble cadena (excepciones: algunos virus) Complementariedad: A T G C Bases nitrogenadas: interior Fosfatos: exterior Los nucleótidos en cada una de las cadenas se encuentran unidos covalentemente entre sí por un enlace fosfodiester Las dos cadenas se encuentan asociadas de forma NO covalente por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas Las dos cadenas son anti-paralelas y cada una cuenta con dos extremos conformados por: Extremo 5 : PO4 Extremo 3 : OH

22 El ADN es la molécula de la herencia Características del material genético: Contener información compleja. Múltiples combinaciones de la secuencia de nucleótidos (A, T, G, C). Próximamente Ser replicado fielmente. Dos cadenas complementarias. Tener la capacidad de ser traducido a un fenotipo. ADN ARN Proteína Ser una molécula estable en la vida del organismo y a la vez ser capaz de cambiar ocasionalmente (mutaciones) generando variabilidad genética (base de la evolución).

23 Tipos de secuencias de ADN Cromosoma Genes y relacionados Genes Pseudogenes Exones Fragmentos de genes Función Promotores Regiones intergénicas Secuencias repetidas dispersas Otras Centrómero LINES Telómeros Intrones Regiones no traducibles (UTR) SINES Microsatélites TRANSPOSONES

24 Propiedades fisicoquímicas del ADN Absorbción de luz UV (bases nitrógenadas, máximo a 260 nm). Desnaturalización por altas temperaturas (90 C). Insoluble en alcohol. Soluble en agua. Moléculas muy largas (aumento de viscosidad en solución). Se miden en pares de bases (pb). Carga negativa.

25 Desnaturalización del ADN La desnaturalización es la separación de las hebras de ADN. Es un proceso reversible (renaturalización). La temperatura de desnaturalización depende del contenido de G-C.

26 Separación y visualización de fragmentos de ADN Gel de Agarosa 0.8% - 2.5% Bromuro de etidio: Agente intercalante entre las bases nitrogenadas que fluoresce a la luz UV

27 Concentración y calidad del ADN A260 / A280 Calidad < 1.8 Contaminación con proteínas No hay contaminación >2 La muestra probablemente contiene RNA Pico de absorbancia a 270 nm Conatminación con fenol Forma del ácido nucléico Concentración a A260nm = 1 DNA de doble cadena (dsdna) 50 µg/ml DNA de cadena sencilla (ssdna) 37 µg/ml RNA 40 µg/ml

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