TEMA 6 BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS IV: ÁCIDOS NUCLEICOS

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1 TEMA 6 BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS IV: ÁCIDOS NUCLEICOS

2 TEMA 6.- BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS IV: ÁCIDOS NUCLEICOS A.- Características generales de los Ácidos Nucleicos B.- Nucleótidos y derivados nucleotídicos El esqueleto covalente de los ácidos nucleicos: el enlace fosfodiéster C.- Estructura y función del ADN Reconstrucción histórica del descubrimiento de la estructura del ADN El modelo de la doble hélice de Watson y Crick Estructura y funciones de los ARNs ARN mensajero ARN de transferencia ARN ribosómico Otros tipos de ARN

3 La molécula de ADN de E. coli es centenares de veces más larga que la propia célula bacteriana Si lo ampliásemos un millón de veces tendría una anchura de 2 mm y una longitud de 1570 metros

4 Nucleótidos y derivados nucleotídicos Los monómeros de los Ácidos nucleicos se denominan genéricamente nucleótidos y están formados por Base púrica o pirimidínica Fosfato Una pentosa: ribosa, o dexosirribosa

5 D-Ribosa Forma lineal β D-Ribosa

6 Los nucleótidos del DNA tienen β D 2 desoxirribosa 1 2 H desoxi D-Ribosa Forma lineal 3 2 H β D 2 Desoxirribosa

7 Las bases nitrogenadas son de dos tipos Derivadas de la pirimidina, o bases pirimidínicas. Derivadas de la Purina, o bases púricas. Pirimidina Purina

8 Bases nitrogenadas Bases Púricas Adenina Guanina Bases Pirimidínicas Citosina Timina Sólo en ADN Uracilo Sólo en ARN

9 Las bases nitrogenadas se unen a la pentosa en el carbono 1 Las bases púricas lo hacen mediante el N 9 y las pirimidínicas el N 1 Pirimidina Purina El enlace se denomina N-Glucosídico

10 En el Carbono 5 se une el grupo fosfato Extremo 5 P H Enlace fosfoéster OH Enlace N-Glucosídico Extremo 3 OH El enlace es de tipo fosfoéster El Nucleótido representado es el ADENOSIN 5 MONOFOSFATO: AMP Todos los nucleótidos tienen un extremo 5 fosfato y otro 3 hidroxilo

11 NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS AMP Adenosín 5 monofosfato GMP Guanidín 5 monofosfato UMP Uridín 5 monofosfato CMP Citidín 5 monofosfato Nucleósido: Adenosina Nucleósido: Guanosina Nucleósido: Uridina Nucleósido: Citidina Estos 4 nucleótidos son los monómeros del ARN

12 NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS damp Dexosiadenosín 5 monofosfato dgmp Dexosiguanidín 5 monofosfato dtmp Dexositimidín 5 monofosfato dcmp Dexosicitidín 5 monofosfato Nucleósido: dexosiadenosina Nucleósido: Dexosiguanosina Nucleósido: Dexositimidina Nucleósido: Dexosicitidina Estos 4 dexosinucleótidos son los monómeros del ADN

13 DERIVADOS NUCLEOTÍDICOS Intermediaros energéticos: ATP y GTP ATP: Adenosín trifosfato

14 Coenzimas, como el Coenzima A, el NAD y el FAD Coenzima A, un transportador de grupos Acilo Relacionada con la vitamina B 3

15 Coenzimas, como el Coenzima A, el NAD y el FAD FAD: Flavín adenín dinucleótido Un coenzima de Oxidación-Reducción Vitamina B 2 NAD: Nicotín adenín dinucleótido Un coenzima de Oxidación-Reducción Vitamina B 5

16 Segundo mensajero intracelular: AMPc (3 5 Monofosfato cíclico de adenosina) Adenosina un neuromodulador

17 El esqueleto covalente de los ácidos nucleicos: el enlace fosfodiéster Extremo 5 P O Extremo 3 OH N NH Extremo 5 P O -O P O - Extremo 3 OH O H H OH O N H H OH N NH 2

18 El esqueleto covalente de los ácidos nucleicos: el enlace fosfodiéster O NH Extremo 5 P H 2 O Enlace fosfodiéster O OH P O HO H H O OH P O Extremo 3 OH O O N O H N H OH N O H H H H OH OH O N NH NH 2 DINUCLEÓTIDO

19 Enlace fosfodiéster Extremo 5 fosfato Extremo 3 OH Esqueleto Fosfato-Ribosa

20 1950 Edwin Chargaff expone su hipótesis El contenido de nucleótidos de adenina es igual al de timina. Y el contenido de nucleótidos de guanina al de citosina Esto se mantiene en cada especie. Por ejemplo Humanos: T=30% A= 30% G=20% C= 20% Rata: T=28,6% A= 28,6% G=21,4% C= 21,4% E. coli: T=23,8% A= 23,8% G=26,2% C= 26,2%

21 1951 Rosalind Franklin toma las imágenes de difracción de rayos X del ADN

22 1953 Francis Crick y James Watson, proponen el modelo de la doble hélice de DNA 1962 Maurice Wilkins, Francis Crick y James Watson reciben el premio Nobel

23 Artículo original de Watson y Crick publicado en la revista Nature el 25 de abril de 1953

24 El modelo de la doble hélice de Watson y Crick (Hélice B) La molécula de ADN está formada por dos cadenas de nucleótidos dispuestas en sentido antiparalelo 5 Es decir, una va en sentido 5 3 y la otra de

25 Las dos hebras son complementarias: 5 ATGCCCATTATCGATA 3 3 TACGGGTAATAGCTAT 5 Las dos cadenas forman una doble hélice que se enrolla en sentido dextrógiro sobre un eje imaginario La hélice mide 2 nm de ancho y cada 3,6 nm es una vuelta completa El esqueleto Ribosa-Fosfato queda hacia el exterior, y en el centro de la doble hélice quedan las bases nitrogenadas Cada vuelta completa de la hélice son 10 pares de bases Surco menor Surco mayor

26 Las bases se encuentran apareadas y forman puentes de H entre ellas: dos en el par A/T y 3 en el par G/C. Estos pares de bases tienen idoneidad estérica Adenina Timina Guanina Citosina

27 El plano de las bases se encuentran ligeramente inclinado respecto de la perpendicular del eje de la hélice (1,2 º)

28 La molécula responsable de contener la información genética debe ser capaz de hacer copias de si misma Esta capacidad se basa en la complementariedad de las hebras

29 Además de la hélice B, existen otros dos modelos de hélice de ADN La forma A no es fisiológica, se forma al deshidratarse la molécula, es dextrógira, más compacta y con el plano de las bases más inclinado (20º) La forma Z se produce con altas concentraciones iónicas, es levógira y parece que puede ser fisiológica Hélice A Hélice B Hélice Z

30 El ADN se puede desnaturalizar fácilmente con calor y separar las dos hebras, pero a diferencia de las proteínas si puede renaturalizar fácilmente al enfriarse Desnaturalización parcial Desnaturalización completa Renaturalización Apareamiento de las bases

31 Existen diferencias entre procariotas y eucariotas ARNm de procariotas: En el extremo 5 llevan un nucleótido trifosfato La secuencia es continua: son monocistrónicos ARNm de eucariotas: En el extremo 5 portan un trifosfato de metil guanosina (5 Cap) En el 3 llevan una cola de Poli A : de 60 a 200 nucleótidos de adenina Muchas veces el ARN es policistrónico

32 Esto obliga a que el ARNm de los eucariotas deba sufrir un proceso de maduración después de su síntesis (Splicing) Gen ARNm Monocistrónico Intrones: segmentos no codificantes Gen 1 Gen 2 Gen 3 ARNm Policistrónico Exones: segmentos codificantes

33 ARN ribosómico (ARNr) Es el mayoritario en la célula: aproximadamente el 75% del total Forma los ribosomas Tiene un gran tamaño: 1500,000 Daltons En Eucariotas hay dos formas mayoritarias el 28S y el 18 S Los genes para el ARNr son los más conservados del genoma

34 Estructura del ARNt

35 BASES RARAS Inosina

36 Estructura tridimensional del ARNt para la fenil alanina

37 Funciones de los ARNs Intervienen en los procesos de expresión de la información genética: transcripción y traducción Algunos virus tienen su material genético e forma de ARN, y no de ADN, por ejemplo el virus del SIDA