Composición química de los ácidos nucleicos

Transcripción

1 Ácidos Nucleicos

2 Composición química de los ácidos nucleicos

3 Los ácidos nucleicos tienen tres componentes principales

4 Las bases nitrogenadas pueden ser purinas o pirimidinas

5 Los nucleótidos incluyen fosfato, los nucleósidos, no Adenosina 5 -monofosfato Guanosina 5 -monofosfato

6 La diferencia entre ARN y ADN radica en un hidroxilo de la ribosa ARN ADN

7 La secuencia es la estructura primaria del ADN

8 La cadena de ADN tiene dirección y secuencia única La secuencia de bases de la cadena es su estructura primaria

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10 En la síntesis de ADN se utilizan nucleótidos trifosfato Cada nucleótido aporta la energía para la síntesis La síntesis es un proceso energéticamente costoso

11 La estructura secundaria del ADN: la doble hélice

12 La complementariedad de bases es clave en la función del ADN Surco mayor Surco menor El modelo explica: dirección, secuencia y transmisión de información.

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17 El ADN tiene una estructura terciaria

18 El súperenrollamiento es común en las cadenas de ADN Trascripción - Replicación ADN circular

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22 Empaquetamiento

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24 El ARN: Estructura secundaria y terciaria

25 ARN Los ARNs tienen varias funciones: estructurales o funcionales: Traducción Maduración (splicing) Localización celular Catálisis celular

26 El ARN participa en la traducción entre ADN y Proteínas El ARN puede formar estructuras como las del ADN Por lo general aparece como hebras simples Su principal papel es mediar entre ADN y proteínas

27 Tipos de ARN ARNm: MENSAJERO nucleótidos que codifican la secuencia de aminoácidos para la formación de las proteínas. ARNt: DE TRANSFERENCIA intérprete, una parte de la molécula lee la secuencia nucleotídica codificada en el ARNm y la otra parte, transfiere el aminoácido apropiado a la cadena polipeptídica durante la síntesis de proteínas. ARNr: RIBOSÓMICO son moléculas asociadas con proteínas que forman una intrincada maquinaria de síntesis: ribosoma.

28 Tipos de ARN Tipo de ARN # apróx. de clases diferentes en las cél. Tamaño apróx. en nucleótidos Distribución ARNt P, E ARNr (5S) P, E ARNr (18S) E ARNm miles variable P, E ARNhn miles variable E (heterogéneo nuc.) ARNsc decenas P, E (peq citoplasmático) ARNsn decenas E (pequeño nuclear)

29 El ARN puede formar estructuras secundarias muy variadas Las estructuras del ARN se pliegan y se aparean para formar estructuras secundarias. En el ARN lo más importante no es necesariamente la secuencia, sino la conservación de la estructura.

30 Estructura del ARNt

31 Estructura Secundaria del ARN La estructura secundaria del ARN está compuesta principalmente por regiones de doble cadena originadas por plegamiento de la molécula lineal sobre si misma. Al combinarse regiones de simple y doble cadena, la energía acumulada en las bases apareadas incrementa la estabilidad energética de la molécula mientras que las bases libres la desestabilizan. La estructura secundaria del ARN es la intermediaria entre la molécula lineal y la estructura tridimensional.

32 Estructura Secundaria del ARN Stem Loops (Hairpins) Bulge Loops (Encorvado) Interior Loops Junctions (Multiloops)

33 El ARN puede formar estructuras terciarias muy complejas Kissing Hairpins Pseudoknots Interacciones Hairpin-Bulge

34 El ARN puede formar estructuras terciarias muy complejas ARN de transferencia Ribosoma

35 Estabilidad de la estructura terciaria: La Tm

36 La desnaturalización del ADN depende de la temperatura La desnaturalización es una transición cooperativa A mayor Tm, mayor es la energía necesaria para desnaturalizar una secuencia.

37 La temperatura de fusión depende de la secuencia de ADN Tm= 4 (G+C) + 2 (A+T) La Tm es de gran importancia biotecnológica. Permite, entre otras cosas, el diseño de cebadores para PCR y de diseño de sondas para hibridación.

38 Resumen: Como el modelo de doble hélice explica las funciones de los ácidos nucleicos

39 Conservación de la información Las secuencias de nucleótidos son las encargadas de almacenar la información

40 Transmisión de la información: La replicación Los apareamientos entre pares de bases (G y C) o (A y T) explican la replicación

41 Expresión de la información: La interacción con proteínas Surco mayor Surco menor Los surcos de la hélice permiten el reconocimiento de la secuencia desde el exterior de la hélice

42 Metabolismo de ácidos nucleicos Parte 1: Replicación, transcripción y traducción

43 Replicación del ADN

44 La doble hélice permite tres modelos de replicación del ADN ADN Parental Conservativa Semiconservativa Dispersiva

45 El modelo predice la aparición de horquillas de replicación Las horquillas de replicación son la solución más simple al problema de la separación de hebras

46 En la horquilla se encuentra muchas enzimas con funciones diferentes ADN polimerasa: Sintetiza ADN Helicasa: Separa las hebras Cadena retrasada ADN ligasa Primasa Topoisomerasa: impide el super-enrollamiento Primasa: Sintetiza cebadores de ARN ADN ligasa: Une los fragmentos Proteinas de unión a simple cadena (SSB): estabilizan las cadenas simples Las polimerasas de ADN necesitan un extremo libre para elongar las cadenas. Esta es la explicación del uso de cebadores en la PCR

47 La ADN polimerasa III de E. coli es la encargada de la replicación Funciones de las ADN polimerasas Síntesis de ADN 5-3 Exonucleasa 3-5 (corrección de errores) Sólo hay unas 10 por célula Las otras polimerasas intervienen principalmente en la reparación de daños.

48 La replicación siempre tiene la misma dirección 3-5

49 La replicación siempre tiene la misma dirección 3-5 La cadena retrasada se sintetiza en fragmentos pequeños. Los huecos son llenados por la ADN polimerasa I y los fragmentos son ligados entre si por la ligasa.

50 La replicación siempre tiene la misma dirección 3-5

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53 La Transcripción El paso de ADN a ARN

54 ADN y ARN son muy similares pero tienen diferencias ARN ADN Uracilo Simple cadena Timina Doble cadena Funcionalmente, la diferencia más importante con el ADN es la tendencia del ARN a presentarse como hebras simples

55 La transmisión de la información genética se da en un solo sentido En condiciones reales, el flujo de información es mucho más fluido El sentido de transmisión de la información es llamado dogma central de la biología molecular

56 Se transcribe sólo una hebra del ADN, pero no siempre es la misma En un genoma, se aprovechan ambas hebras de ADN, no hay hebras inútiles

57 Iniciación, elongación y terminación Los tres pasos de la transcripción

58 En procariotas, la transcripción comienza en los promotores La elongación es siempre 5-3 y no incluye helicasas ni topoisomerasa

59 La ARN polimerasa recorre el ADN hasta los promotores y se activa La mayoria de las transcripciones son abortadas. Existen diferentes factores sigma y son importantes en el reconocimiento de los promotores.

60 La terminación puede ser directa o mediada por el factor Rho El proceso de terminación es complejo, debido a la estabilidad del complejo de transcripción

61 La traducción El paso de ARN a proteínas. El verdadero papel del ARN.

62 El código genético es degenerado y casi universal Stop trp Inicio (Se usa formilmetionina)

63 La estructura de los ARNt es lo que les permite traducir el código Amino ácido ARN transferencia Anticodón El anticodon, no el ribosoma ni el a.a., reconoce el triplete del ARNm

64 El ribosoma es un complejo de ARN y proteínas El ARN es el principal encargado de la traducción: Forma el ARNm, el ARNt y la mayor parte del ribosoma

65 Iniciación, elongación y terminación Los tres pasos de la traducción

66 La secuencia Shine-Dalgarno indica donde comienza la traducción La secuencia se encuentra a una distancia corta pero variable del primer a.a. La secuencia es reconocida por el extremo del ARNr 16S

67 La unión del ribosoma la ARNm se da en tres pasos (procariotas) 3º Unión de la subunidad grande 1º Unión de la subunidad pequeña 2º Unión de la formil-metionina El ribosoma no recorre el ARNm

68 La elongación es un proceso cíclico impulsado principalmente por GTP

69 Los codones de terminación son reconocidos por proteínas, no por ARNt

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71 Repaso ADN y ARN tienen estructuras similares Las diferencias químicas son el azúcar y la base uracilo La diferencia estructural más importante es que el ARN generalmente es de una hebra El ADN es el encargado de coservar y transmitir la información El ARN es el principal responsable de la traducción de la información a proteínas

72 Repaso El modelo de doble hélice explica gran parte de las funciones del ADN La replicación del ADN es semiconservativa La replicación ocurre en las horquillas El proceso de replicación es unidireccional y las polimerasas necesitan un extremo libre para extender las cadenas Las polimerasas suelen tener otras actividades como la corrección de errores

73 Repaso La transcripción es la síntesis de ARN teniendo ADN como molde En procariotas, las ARN polimerasas recorren el ADN buscando promotores Existen varios factores sigma que reconocen diferentes promotores La finalización de la transcripción puede o no ser dependiente de Rho

74 Repaso La traducción es la síntesis de proteínas a partir de ADN y es mediada por el ARN En procariotas,el ribosoma no recorre el ARNm buscando un punto de inicio La subunidad ribosomal pequeña reconoce una secuencia (Shine- Dalgarno) y se une al ARNm La mayoría de las proteínas de procariotas comienza con una formil-metionina Los anticodones de los ARNt son los verdaderos encargados de traducir el código genético

75 Repaso La traducción tiene lugar en el ribosoma y requiere tanto ATP como GTP Los codones de terminación no son reconocidos por ARNt El código genético es universal y degenerado El flujo de la información en la célula (ADN- ARN-Proteína) se conoce como dogma central de la biología En condiciones reales el flujo de información es mucho más complejo