CONCEPTOS BÁSICOS. Introducción Biología Molecular y Citogenética

Transcripción

1 CONCEPTOS BÁSICOS Introducción Biología Molecular y Citogenética

2 Glosario Biología molecular: Parte de la biología que estudia los procesos vitales de los seres vivos en función de las características de su estructura molecular. Citogenética: Parte de la genética que estudia los cromosomas y las enfermedades relacionadas causadas por un número o una estructura anormales de los mismos.

3 Características estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos son biomoléculas que contienen, almacenan y transmiten la información genética. Se forman por la unión de unidades de nucleótidos. Los nucleótidos son moléculas formadas por una base nitrogenada unida al carbono 1 de un azúcar que es una pentosa y este unido a su vez, en el carbono 5, a un grupo fosfato.

4 NUCLEÓTIDO

5 NUCLEÓTIDO: PENTOSA + BASE NITROGENADA+ ÁCIDO ORTOFOSFÓRICO PENTOSA: Hay dos tipos de nucleótidos, en cuanto a la pentosa: Ribonucleótidos, el azúcar es la ribosa y se encuentra en el ARN. Desoxirribonucleótidos, el azúcar es la desoxirribosa y se encuentra en el ADN.

6 DESOXIRRIBOSA

7 RIBOSA

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9 ÁCIDO FOSFÓRICO En forma de anión fosfato PO 4 3- Estructura tetraédrica: átomo de fósforo en posición central y los cuatro átomos de oxígeno en los vértices Carga negativa Se unen a la pentosa por el carbono 5

10 GRUPO FOSFATO

11 Base nitrogenada Bases nitrogenadas: son heterociclos con carácter básico débil y son de dos tipos. Bases púricas: son moléculas con 2 anillos cíclicos que derivan de la purina y tenemos la adenina (A) y la guanina (G). Bases pirimidínicas: son moléculas con un anillo cíclico que derivan de la pirimidina y tenemos la timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U). Las bases nitrogenadas establecen puentes de hidrógeno entre ellas Se unen a la pentosa por enlace n-glucosídico entre el N9 de la base y el C1 de la pentosa

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14 Nucleósido: unión de la base nitrogenada con una pentosa Nucleótido: pentosa+ base nitrogenada + ácido fosfórico Los nucleótidos se unen entre sí por enlace fosfodiéster entre el carbono 3 y el grupo fosfato. Oligonucleótidos: hasta 10 nucleótidos Polinucleótidos: más de 10

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17 Ácidos nucleicos Hay dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN ácido desoxirribonucleico y el ARN ácido ribonucleico. Ácido desoxirribonucleico ADN El ácido desoxirribonucleico está compuesto por la unión de moléculas de desoxirribonucleótidos. Para formar una cadena, el fosfato unido al carbono 5 de la desoxirribosa de un nucleótido forma un enlace con el carbono 3 de otro nucleótido, y así sucesivamente. La molécula de ADN está formada por dos de estas cadenas, dispuestas de forma antiparalela, esto es, una cadena se dirige desde la posición del carbono 5 al 3 de la pentosa y la cadena complementaria se dirige desde el carbono 3 al 5. Las cadenas complementarias están unidas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.

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20 DNA formado por: Pentosa: desoxirribosa Grupo fosfato. Bases nitrogenadas: Adenina, Timina, Guanina y Citosina. (el uracilo no está presente en and) Las bases nitrogenadas son complementarias de la siguiente manera: A- T: establecen dos puentes de hidrógeno entre ellas G-C: establecen tres puentes de hidrógeno entre ellas

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22 Estructura del ADN Primaria: dos cadenas antiparalelas de nucleótidos unidos por enlace fosfodiéster entre el carbono 3 y el ácido fosfórico

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24 Estructura secundaria: doble hélice La pentosa y el fostato se sitúan en el exterior y las bases nitrogenadas en el centro, son hidrófobas. Una vuelta 10 pares de bases o 10 nucleótidos. La cantidad de A=T y G=C

25 Disposición de las bases nitrogenadas en el ADN

26 Estructura terciaria: superhélice con ADN enrollado. - Por acción de enzimas como topoisomerasas e histonas. - Nucleosomas: estructura formada por un octámero de histonas sobre el que se enrolla el ADN

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29 Estructura cuaternaria: los nuclesomas se enrollan formando el solenoide - El solenoide se enrolla dando lugar a la cromatina - La cromatina da lugar a los cromosomas

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32 Otras estructuras: - Estructuras terciarias más comunes: - Palíndromoso: secuencias de bases que se leen igual por el extremo 3 que por el 5 - Imagen especular - Horquilla - Cruciforme

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35 Tipos de ADN Procariotas: en un solo cromosoma y fragmentos pequeños llamados plásmidos Virus: única molécula linea, circular, monocatenaria o bicatenaria Bacterias: única molécula bicatenaria y circular. Puede presentar plásmidos: bicatenarios y circulares

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37 ADN cromosómico: estructura estudiada. ADN mitocondrial: ADNmt. Molécula bicatenaria y circular de unos miles de nucleótidos. - Genes para ARN ribosómico, ARN transferencia y enzimas mitocondriales. - Se replica independiente al ADN nuclear ADN copia: ADNc. Obtenido in vitro por medio de la enzima retranscriptasa, a partir de ARN

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39 Ácido ribonucleico ARN Se forma por la unión de moléculas de ribonucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster en sentido 5 a 3. En este caso, su estructura es una única cadena de ribonucleótidos. Su composición química es un fosfato unido a una pentosa que es la ribosa y por último se unen a una base nitrogenada, que son adenina (A), citosina (C), guanina (G) y uracilo (U). El uracilo es químicamente similar a la timina y también se puede aparear con la adenina.

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41 ARNm Tipos (mensajero) de ARN Es una molécula lineal de nucleótidos que es complementaria a una sección de una cadena de la secuencia de bases del ADN. Se forma una molécula pre-arnm complementaria a los exones (se transcribe y traduccen) e intrones. (solo transcripción) Maduración ARNm: Adicción de caperuza en 5 : incorpora una 7-metenil-trifosfato que le protégé de la degradación Adicción de una cola Poli-A en 3 : por la acción de la Poli-A-polimerasa que añade una cola de adeninda al extremo 3. Permite al ARN salir de núcleo. Splicing: las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn) se sitúan an elos extremos de los intrones y se agrupan formando el espliceosoma, los intrones forman un bucle que se corta en su base y se empalman los exones dando lugar al ARNm

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44 Cada triplete de bases del ARNm se denomina codón y codifica para un aminoácido.

45 ARNr (ribosomal o ribosómico) Es el ARN de los ribosomas. Cuando se transcribe pasa al nucléolo donde se une a proteínas formándose las subunidades de los ribosomas. Se clasifican según coeficiente de sedimentación: 5S, 5.8S, 18S y 28S Estructura compleja al tener muchas regiones complementarias.

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47 ARNt (transferencia) Es el ARN más pequeño. Se pliega de una manera determinada formando una estructura secundaria llamada hoja de trébol plegada. Su función es leer el ARNm con un triplete complementario al triplete del ARNm llamado anticodón y que va formando la cadena de aminoácidos en el citoplasma de la célula.

48 Estructura ARNt LAZO D = es el sitio de unión de la enzima encargada de unir el aa al extremo 3 LAZO T= es el sitio de unión al ribosoma. LAZO ANTICODÓN = contiene las tres bases complementarias del codón en el ARNm que codifica para el aa que porta

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50 ARNm y ARNt en el ribosoma

51 ARN CON FUNCIÓN REGULADORA Son moléculas pequeñas con secuencias complementarias de regiones específicas de ARN m Bicatenarias: ARNsi (interferente pequeño). Monocatenarias: ARNmi (microarn). Estas moléculas se unen a las regiones complementarias del ARNm y bloquean la traducción a proteina o activan enzimas que degradan el ARNm.

52 OTROS TIPOS DE ARN: ARNhn (heterógeno nuclear) = Mezcla de largas moléculas lineales precursoras de ARNm. Se encuentra en el núcleo de la célula y tras un proceso de maduración sale al citoplasma. ARNsn ( pequeño nuclear) = conjunto de pequeñas moléculas de ARN que se localizan en el núcleo y se unen a proteínas, dando lugar a ribo nucleoproteínas con actividad enzimática. Interviene en la maduración del ARNm ANRsno (pequeño nucleolar) = se localiza en el nucleolo y es el precursor de varios ARNr.

53 Diferencias entre el ADN y el ARN

54 Propiedades físicas relacionadas con las técnicas de biología molecular Propiedades químicas de los ácidos nucleicos. Los grupos fosfato de los ácidos nucleicos con el ph celular se encuentran cargados negativamente y son neutralizados por Ca +2 y Mg +2 y proteínas básicas. Densidad de los ácidos nucleicos: La densidad del ADN depende del contenido en guanina y citosina (GC), a mayor cantidad de GC, mayor densidad del ADN. Absorbancia: Los ácidos nucleicos del ADN y ARN absorben la luz ultravioleta a 260 nm. Desnaturalización de ácidos nucleicos. La desnaturalización del ADN es la pérdida de la estructura de doble hélice por calor, ph o agentes químicos.