Temas 14. Estructura y función de los ácidos nucleicos

Transcripción

1 Temas 14. Estructura y función de los ácidos nucleicos Composición química: azúcares, fosfato y bases nitrogenadas Estructura y propiedades de las bases púricas y pirimidínicas ucleósidos y nucleótidos Estructura de los ácidos nucleicos. DA y RA

2 Ácidos ucleicos El DA es el constituyente primario de los cromosomas de las células y es el portador del mensaje genético. La función del RA es transcribir el mensaje genético presente en el DA y traducirlo a proteínas. Las proteínas son las moléculas que finalmente ejecutarán las "instrucciones" codificadas en los ácidos nucleicos. Dogma central de la Biología Molecular

3 Componentes de los ácidos nucleicos Fosfato(s) ácido ucleótido + ucleósido Azúcar + Base itrogenada neutro básico Componente ácido: Fosfatos Ácido ortofosfórico

4 Componentes de los nucleótidos Componente neutro: Azúcares Ribosa Desoxirribosa

5 Componentes de los nucleótidos Componente básico: Bases itrogenadas pirimidina imidazol Pirimidina Purina

6 Componentes de los ácidos nucleicos Componente básico: Bases itrogenadas Bases Purínicas (o Púricas) pirimidina imidazol H 2 H 2 Bases Pirimidínicas H 2 CH 3

7 Propiedades fisicoquímicas de las bases nitrogenadas Existencia de dipolos Hidrofobicidad Disposición coplanar de los enlaces de cada anillo (C- y C-C) Tautomería o isomería dinámica Carácter básico C H H H H H 9 1 G Absorción de la luz en el ultravioleta

8 Propiedades fisicoquímicas de las bases nitrogenadas Absorción de la luz en el ultravioleta Debido a su carácter aromático Máximo absorción cerca de 260 nm Bases nitrogenadas Proteínas Absorción máxima 260 nm Absorción máxima 280 nm DA A 260 A 280 = 1,8 RA A 260 A 280 = 2,0

9 tras bases de interés biológico y clínico Las bases nitrogenadas tienen poco interés bioquímico como sustancias libres, salvo en las vías biosintéticas y degradativas de los ácidos nucleicos. El ácido úrico es un derivado púrico que constituye el producto final de la degradación de purinas. Análogos sintéticos, terapia antiviral Cafeína Aciclovir (9-(2-hidroximetil)guanina Ganciclovir (9-(1,3-dihidroxi-2-proposimetil)guanina Antitumorales sintéticos Teofilina 5-fluorouracilo

10 ucleósidos Fosfato(s) ácido ucleótido + ucleósido Azúcar + Base itrogenada neutro básico Azúcar ribosa desoxirribosa ribonucleósidos desoxirribonucleósidos ucleósido enlace -glicosídico Base itrogenada purínica pirimidínica nucleósidos purínicos nucleósidos pirimidínicos

11 ucleósidos

12 ucleósidos ucleósidos purínicos ucleósidos pirimidínicos adenosina desoxiadenosina citidina desoxicitidina guanosina desoxiguanosina uridina Timidina (desoxitimidina) Ribonucleósidos Desoxirribonucleósidos Ribonucleósidos Desoxirribonucleósidos

13 ucleósidos citidina desoxicitidina uridina Timidina (desoxitimidina) tros nucleósidos de interés biológico y clínico puromicina (antibiótico) arabinosiladenina (antiviral y anticancerígeno) AZT - derivado de timina (antirretroviral)

14 ucleótidos ucleótido = nucleósido + fosfato(s) = base nitrogenada + azúcar + fosfato(s) Base itrogenada purínica pirimidínica nucleótidos purínicos nucleótidos pirimidínicos enlace -glicosídico Fosfato(s) enlace(s) fosfato Azúcar ribosa desoxirribosa ribonucleótidos desoxirribonucleótidos Fosfato nucleósido desoxiadenosina monofosfato (damp) ácido desoxiadenílico

15 ucleótidos ucleósidos-monofosfato componentes del AR (ribonucleótidos) Purínicos Pirimidínicos ucleósidos-monofosfato componentes del AD (desoxirribonucleótidos) Purínicos Pirimidínicos

16 ucleótidos ucleósidos-monofosfato: MP ucleósidos-difosfato: DP damp AMP dadp ADP ucleósidos-trifosfato: TP datp ATP

17 Funciones de los nucleótidos Compuestos ricos en energía que participan en intercambios energéticos ATP ADP Actúan como señales químicas AMPc Componentes estructurales de cofactores e intermediarios metabólicos AD + Constituyentes de los ácidos nucleicos

18 Estructura primaria iveles estructurales de los ácidos nucleicos Polímero lineal formado por la unión de numerosos nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster. Estructura secundaria Disposición espacial relativa de los nucleótidos que se encuentran próximos en la secuencia. DA Doble cadena polinucleotídicas RA Protuberancias, bucles y horquillas en determinadas regiones de la molécula Estructuras de orden superior Todas aquellas de orden superior a los niveles primario y secundario. DA Resultantes del superenrollamiento y de la asociación con proteínas básicas (cromatina, cromosomas). RA Plegamiento tridimensional definido (tra).

19 base base base base Estructura primaria Polímeros de nucleótidos unidos mediante enlaces covalentes 3-5 fosfodiéster. 5 Secuencia en dirección P-osa-P-osa-P-osa-P-osa AR Ribonucleótidos AD Desoxirribonucleótidos 3 Fosfato enlazando los monómeros (enlace fosfodiéster) Azúcar Ribosa 2 -Desoxirribosa Purinas Adenina, A Guanina, G Pirimidinas Uracilo, U Citosina, C Timina, T 3 H

20 Estructura primaria RA DA - A - A P - CH 2 Extremo 5 P - CH 2 H G G P - CH 2 P - CH 2 H U T P - CH 2 P - CH 2 H C C P - CH 2 P - CH 2 H H Extremo 3 H

21 Estructura secundaria Cristalografía de rayos X del DA ( ) Estudiada por: L.Pauling (Caltech) M.Wilkins y R.E.Franklin (Londres) J.D.Watson y F.H.C.Crick (Cambridge) Periodicidad a 0,34 nm Periodicidad a 3,4 nm Estructura helicoidal (forma en X) Watson y Crick elaboraron el modelo de doble hélice

22 DA-B: Doble hélice 3 5 Cada una de las hebras es un polinucleótido entrelazado con el otro en sentido antiparalelo 3,4 Å El eje ribosa-fosfato se sitúa hacia el exterior de la doble hélice, en contacto con el solvente 36 Å Las bases nitrogenadas se sitúan, apiladas, en planos aproximadamente perpendiculares al eje de la doble hélice, hacia el interior de la estructura, en un entorno hidrofóbico. 20 Å 5 3

23 A T/U H (H 3 C) H H C G H H H H H A T/U G C AD-B: Complementaridad de las bases nitrogenadas

24 DA-B: Antiparalelismo de las hebras 5 - P CH2 GUAIA CITSIA CH2 - P T A C G G C - P CH 2 TIMIA ADEIA CH2 - P G T C A - P CH 2 CITSIA GUAIA CH2 - P C A G G T C - P CH2 ADEIA TIMIA CH2 - P T A A T

25 DA-B: Polianión Residuos de pentosa (hidrofílicos) en la superficie de la doble hélice perpendiculares a las bases Fuerza de unión por enlace de H Grupos fosfato (ionizados), en la superficie de la doble hélice: a ph fisiológico el DA es un polianión Interacciones con el agua Fuerzas hidrofóbicas de apilamiento de bases

26 Distintos tipos DA DA-A DA-B DA-Z los surcos son más parecidos en anchura Más corta 19º surco mayor estrecho y profundo surco menor ancho y superficial Más larga el surco mayor no existe, es muy poco profundo bases algo inclinadas: 9º surco menor, profundo y estrecho dextrógira levógira

27 Estructuras superiores: cromatina y cromosomas

28 Estructura del RA Mensajero Transferencia Ribosómico

29 Estructura del RA RA de transferencia RA ribosómico

30 DA bacteriano