Bioquímica General. Unidad 5 Ácidos Nucleicos

Transcripción

1 Bioquímica eneral Unidad 5 Ácidos ucleicos 1

2 Ácidos nucleicos La información para que los organismos construyan una replica de sí se encuentra en el material genético o genoma. su vez el genoma está compuesto de ácido desoxirribonucleico (D). La información primaria de las proteínas es codificada en el D. La información es copiada durante la síntesis de ácido ribonucleico. 2

3 Historia En 1869 Fridrich Miescher, trató glóbulos blancos que obtuvo de pus de vendas desechadas con ácido clorhídrico para obtener núcleos con el propósito de estudiarlos. El precipitado formado contenía, H,, y un alto porcentaje de fósforo. Inicialmente lo llamó nucleína, luego encontró que era ácido y lo llamó ácido nucleico. Fridrich Miescher 3

4 Los nucleosidos y nucleotidos Los ácidos nucleicos son biopolímeros de nucleotidos. ada nucleotido está compuesto de un nucleosido unido con un fosfato. ada nucleosido está compuesto de una aldopentosa (un azúcar) unido a una base heterocíclica. 4

5 Bases heterocíclicas Son compuestos heterocíclicos derivados de la pirimidina o la purina Pirimidina odos los hibridación sp 2, molécula plana H Purina Estructura bicíclica, con un anillo imidazol fusionado. -sp 2, molécula plana

6 Pirimidinas Pirimidina H 3 H 2 H H H Uracilo (U) (2,4-Dioxopirimidina) imina () (5-Metiluracilo) itosina () (2-xo-4-aminopirimidina) En ribonucleótidos En desoxirribonucleótidos 6

7 Purinas H Purina H 2 H H H 2 denina () (6-minopurina) uanina () (2-mino-6-oxopurina) 7

8 ucleósidos y nucleótidos uando se une una base nucleotídica con la ribosa o con la 2-desoxirribosa, se obtiene un nucleósido. uando el azúcar se esterifica con ácido fosfórico se forma el nucleótido. H 4' 5' 3' 2' H 1' H 4' 5' 3' 2' H 1' H H Ribosa b-ribofuranosa H Desoxiribosa b-desoxiribofuranosa 8

9 Los nombres de los nucleósidos se derivan de la base que contienen. Ej. El ribonucleósido con adenina recibe nombre de adenosina. Los desoxirribonucleósidos se denominan con la palabra 2 -desoxi-, como: 2 -desoxiadenosina. ambién es común utilizar letras mayúsculas para designar los ribonucleósidos:,, U y (adenosina, guanosina, uridina y citidina) y los desoxirribonucleósidos se abrevian d, d, d y d. 9

10 ucleótidos (Ribonucleótidos) r. fosforilo enlazado al -5 del azúcar P 5' H 4' 1' 3' 2' P H denosina 5 -fosfato 5' H H 2 4' 1' 3' 2' itidina 5 -fosfato H H 2 enlace b--glucosídico P 5' 4' 1' 3' 2' P H H H H 2 uanosina 5 -fosfato 5' 4' 1' 3' 2' H H H Uridina 5 -fosfato 10

11 Los ribonucleósidos contienen tres grupos hidroxilo a los cuales se puede esterificar el fosfato (2, 3 y 5 ), pero los desoxirribonucleósidos contienen dos grupos (3 y 5 ). De forma natural se encuentra en grupo 5, a menos que se indique lo contrario. 11

12 ucleótidos P 5' 4' 1' 3' 2' H 2 (Desoxirribonucleótidos) P 5' 4' 1' 3' 2' H H 2 H 2'-Desoxiadenosidina 5'-fosfato H 2'-Desoxiguanosidina 5'-fosfato P 5' 4' 1' 3' 2' H 2 P 4' 5' 3' H 3 2' 1' H H 2'-Desoxicitidina 5'-fosfato H 2'-Desoxitimidina 5'-fosfato 12

13 Los nucleótidos con un grupo 5 -fosfato reciben un nombre que indica que se trata de un fosfato sencillo. Ejemplo: el éster 5 -monofosfato de adenosina se llama adenosina monofosfato (MP), también adenilato. De forma similar el éster 5-monofosfato de la desoxicitidina se conoce como desoxicitidina monofosfato (dmp). 13

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15 Los mono nucleótidos pueden ser fosforilados para formar nucleósidos difosfato y trifosfato. Los grupos fosforilos adicionales forman enlaces fosfoanhídridos. La adenosina monofosfato (MP), adenosina difosfato (DP) y adenosina trifosfato (P), intervienen en procesos enzimáticos. H 2 P P P H H P MP, durante las reacciones se rompe el pirofosfato inorgánico (PPi). 15

16 ligonucleótidos, polinucleótidos Las moléculas de ácido fosfórico pueden combinarse entre sí para formar anhídrido ácido. Hace posible que dos nucleótidos se unan a través de sus grupos fosfato (dinucleótidos con estructura de anhídrido fosfórico ácido). este grupo pertenecen: coenzima D(P) + y o y flavina FD. 16

17 o FD 17

18 Los polinucleótidos Los polinucleótidos que tienen unidades básicas de ribonucleótidos forman el ácido ribonucleico (R) y los que portan monómeros de desoxirribonucleótidos dan lugar al ácido desoxirribonucleótido (D). Para indicar la estructura se usan abreviaturas de los nucleósidos considerando la dirección 5 3, de izquierda a derecha. 18

19 R Son polímeros de nucleósidos fosfatados unidos por enlaces fosfodiéster. omo bases contienen: uracilo, citosina, adenina y guanina, y algunas bases modificadas. Participan en todos los pasos de la expresión genética y en la síntesis de proteínas. La estructura primaria se refiere a la secuencia de bases nitrogenadas. 19

20 Estructura primaria R base (guanina) dirección 5 3 ribosa fosfato 20

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23 La estructura secundaria (estructura bidimensional) se ve en forma de una hoja de trébol con tallo unidas por una asa. uando esta estructura se repliega, se puede hablar de una estructura terciaria como las proteínas. 23

24 Estructura secundaria del R Estructura del R R ribosómico 24

25 ipos de R Los R se diferencian en función, tamaño, estructura y su vida media. R ribosómico (Rr), se sintetiza en el núcleolo por la transcripción del D, unido a proteínas forma los ribosomas. R mensajero (Rm), transcripción de la información genética de un gen, lleva la información del núcleo al citoplasma de la célula. 25

26 ipos de R R nuclear (Rn), participan en fraccionamiento de precursores del Rm. R transferencia (Rt), lleva a los ribosomas los aminoácidos para la síntesis de proteínas, sirve como elemento de enlace entre los ácidos nucleicos y las proteínas durante el proceso de traducción. 26

27 D Los primeros indicios (año 1953) sobre la estructura fue cuando se comprobó que cada clase de D contenía un número casi idéntico de adenina y timina, al igual de guanina y citosina. El D consta de dos moléculas antiparalelas de polidesoxirribonucleótidos ( cadenas, hebras, o filamentos ). ada una de las bases de una cadena está unida en forma complementaria, por puentes de hidrógeno, con la base de otra cadena. 27

28 Estructura primaria del D Posibilidad de formar 2 puentes de hidrógeno Posibilidad de formar 3 puentes de hidrógeno 28

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30 Estructura secundaria D El apareamiento de bases es posible si las dos cadenas tienen polaridades diferente, es decir si tienen sentido opuesto. demás ambas deben enrollarse y formar una hélice doble. Debido al impedimento estérico de los grupos 2 -H de la ribosa del R no pueden formar este tipo de hélice doble. 30

31 El modelo de conformación del D en la célula (D-B) gira a la derecha. onformación, se conserva la orientación de giro, pero las bases no se orientan perpendicularmente al eje de la hélice, como ocurre en la conformación B, sino inclinadas. onformación Z, organización de nucleótidos distinta, con giro a la izquierda y en forma de zigzag. 31

32 Estructura D-B 32

33 En el descubrimiento de la doble hélice se atribuye Watson y rick (1953) que utilizaron las fotografías de rayos X de Rosalind Franklin. 33

34 Flujo de información genética El dogma central de la Biología Molecular. Por Francis rick en 1958, establece que la información genética fluye en dirección D R proteínas. Funciona en la mayoría de organismos con excepción de algunos virus. Flujo de información con dos modificaciones. 34

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36 Replicación del D Ácidos nucleicos 36

37 Ácidos nucleicos Replicación del D Enzimas rompen los puentes de hidrógeno entre las hebras de D 37

38 Ácidos nucleicos Replicación del D Hebra padre Hebra padre ucleótidos nuevos complementarios son introducidos enzimáticamente a las hebras separadas. 38

39 Ácidos nucleicos Replicación del D Hebra padre Hebras hijas Hebra padre Dos nuevas hebras hermanas complementarias son producidas. 39

40 Ácidos nucleicos Replicación del D La replicación es completada, dos moléculas idénticas de D Hebras padres Hebras hijas 40

41 ranscripción Ácidos nucleicos Hebra codificante de D D hebra patrón 41

42 ranscripción Ácidos nucleicos Hebra codificante de D D hebra patrón Enzimas abren los puentes de hidrógeno entre la hebra codificante de D y las hebras patrón 42

43 ranscripción Ácidos nucleicos Hebra codificante de D D hebra patrón U U U U U 5 3 ueva hebra Rm Rm es sintetizado utilizando el D modelo 43

44 Ácidos nucleicos La síntesis de proteínas - raducción Los ribosomas son los sitios de traducción, que se compone de Rr y proteínas. Rm va a ribosoma. La secuencia de codones ribonucleótido, en el Rm dice al ribosoma cuáles aminoácidos son necesarios en la nueva proteína. U U U U U Hebra de Rm odones 44

45 Ácidos nucleicos La síntesis de proteínas - raducción Ribosoma lee el mensaje del codón rg Ile la Phe U U U U U Hebra de Rm odones 45

46 Ácidos nucleicos La síntesis de proteínas - raducción El Rt trae aminoácidos Ile El aminoácido se une al extremo 3 del Rt U U nticodón U U U U U 46

47 Los virus Un virus consiste en una molécula de ácido nucleico rodeada por una proteína (cápside). arecen de estructura celular y no son capaces de llevar a cabo reacciones metabólicas independientes, por lo que utilizan los mecanismos metabólicos y genéticos de las células vivas para propagarse. En consecuencia son parásitos genéticos. omo agentes de enfermedades en animales y plantas, son de inmensa importancia en agricultura y medicina. 47

48 El virus del dengue Limitado principalmente a las zonas tropicales, ya que se transmite por un mosquito tropical, pero de 50 a 100 millones de personas se infectan cada año. La mayoría de personas infectadas experimentan fiebre del dengue, con terribles dolores de cabeza y fiebre y erupciones que duran una semana o dos. En algunos casos, virus debilita el sistema circulatorio y puede conducir a hemorragia mortal. ápsido del virus del dengue. 48