ACIDOS NUCLEICOS

Vista previa del material en texto

CLASE 1. ÁCIDOS NUCLEICOS 
· ACIDOS NUCLEICOS: sustancias poliméricas constituidas por nucleótidos unidos en una secuencia especifica a través de enlaces 3’→5’ fosfodiéster. Representados por el ADN y el ARN. 
Los ácidos nucleicos contienen la información genética de una célula. El ADN de un individuo es el mismo en todas las células que lo forman.
Ubicación de los Ácidos Nucleicos:
ADN: presente principalmente en el núcleo de la célula. También se localiza en las mitocondrias, siendo este de origen materno.
ARN: la mayor cantidad se localiza en el citoplasma y una pequeña parte en el núcleo.
BASES NITROGENADAS
PIRIMIDINAS
Sistema de numeración (IUB) de los atomos de pirimidina; en sentido horario.
BASES NITROGENADAS
PURINICAS
Sistema de numeración (IUB) de los átomos de purinas; anillo pirimidina en sentido antihorario, anillo de imidazol sentido horario.
Azúcar: siempre es una ribosa, ya sea desoxirribosa en el ADN o una ribosa en el ARN.
Nucleósidos: composición 1) Azúcar: ribosa, desoxirribosa. 2) base nitrogenada: no posee grupo fosfato
FORMACION DE UN NUCLEOSIDO
Enlace N-glucosidico con el C1 de la ribosa y N1 de la pirimidina o N9 de la purina.
GRUPO FOSFATO
Elemento acido de los ácidos nucleicos
FORMACION DE UN NUCLEOTIDO
FUNCIONES DE LOS NUCLEOTIDOS
· Son las unidades monoméricas de los ácidos nucleicos
· Sirven como donadores de grupos fosforilo (ATP, GTP) azucares (UPD o GDP-azucares) o lípidos (CDP-acilgliccerol)
· Segundos mensajeros (AMPc)
· Derivados de nucleótidos son donadores de equivalentes reductores (NADH y FADH)
FORMACION DE UN POLINUCLEOTIDO
ESTRUCTURA PRIMARIA
Una hebra de ADN es un polímero lineal con direccionalidad de un extremo a otro. 
Por convenio se leen las secuencias en dirección 5’→3’
 CLASE 2
ADN, DEPOSITARIO DE LA INFORMACION GENETICA
1868: primeros estudios químicos, sistemáticos del núcleo celular
· Aislamiento de una sustancia que contenía fosforo (nucleína) a partir del pus de vendajes quirúrgicos, la nucleína tenía una porción acídica (actualmente ADN) y una proteica.
· Nucleína presente en las cabezas de espermatozoides de salmón.
· Sospechaba que la nucleína estaba asociada con la herencia celular.
ESTRUCURA DEL ADN. 1949
Postulados:
· La composición de las bases de ADN varia de una especie a otra.
· ADN de tejidos diferentes de un mismo organismo tiene la misma composición de bases.
· La composición de las bases no varia con la edad, estado nutricional ni el ambiente.
· Independientemente de la especie:
A+G (purinas)= T+C (pirimidina)
· %A=%T
· %G=%C
ESTRUCTURA DEL ADN. 1950
Rosalind Franklin, Maurice Wilkins
Estudiaban la estructura del ADN con difracción de rayos X.
Obtuvieron esta imagen clave para dilucidar la estructura del ADN.
ESTRUCTURA DEL ADN. 1953
James Watson y Francis Crick
· Postulan un modelo tridimencional para la estructura del ADN
· Premios nobel de medicina en 1962 junto a Wilkins por dilucidar la estructura secundaria del ADN 
MODELO DE ADN DE WATSON Y CRICK
Concluyen:
· La molécula de ADN es de dos hebras helicoidales
· Estabilizdas por puentes de H (A-T,C-G) entre las bases que se apilan una sobre la otra perpendicular al eje de las hélices (interacción de Van der Waals) con una rotación de 36.
· La distancia de repetición es de aprox. 3,4nm es decir, la distancia entre una base y la siguiente es de aprox. 0,34nm 
· Existen 10 residuos por vuelta
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN
· hebras de ADN en dirección antiparalela
· Bases internas
· Azúcar centro
· Fosfato exterior
COPLANARIEDAD, APILAMIENTO DE LAS BASES Y CARÁCTER HIDROFOBICO
· Las bases se encuentras dirigidas hacia el interior de la doble hélice, superpuestas
· Forman un apilamiento similar a un montón de monedas. Como consecuencia de las proximidades y paralelismo de los anillos aromáticos, se originan entre ellas fuerzas de atracción, tipo Van der Waals (fuerzas hidrofóbicas), contribuyendo a la estabilidad de la molécula y la protección de la información genética.
SUPERFICIE DE LA MOLECULA: SURCOS EN EL ADN
VARIACION DE LA ESTRUCTURA SECUNDARIA
· Forma B: estructura de Watson y Crick es la mas estable que adopta el ADN en condiciones fisiológicas
· Forma A: predomina en soluciones deshidratadas, dextrógira, mas ancha y corta que la forma B y tiene 11 pares de base por vuelta
· Forma Z: la rotación de la hélice es levógira (a la izquierda). Contiene 12 pares de base por vuelta y la estructura es mas estrecha y larga
No se ha encontrado la forma A a nivel celular pero si la forma Z.
VARIANTES LOCALES DE LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL β-ADN
· Palindromo: es toda frase que puede deletrearse igual de izquierda a derecha y de derecha a izquierda. Ej radar
· En biología molecular una secuencia es palindrómica cuando la secuencia de una hebra, leída de izquierda a derecha es igual que la de la otra hebra, leída de derecha a izquierda. Por lo que pueden observarse en las 2 cadenas conjuntamente.
ESTRUCTURA TERCIARIA O DE ORDEN SUPERIOR
La estructura terciaria es lo suficientemente compacta para acomodar el ADN dentro del núcleo
la estructura terciaria adopta una configuración de orden superior, dando lugar a los cromosomas
Si en un organismo diploide, todo el ADN de un cromosoma se extendiese, se obtendría una longitud de 2m
¿COMO SE LOGRA QUE EL ADN PUEDA UBICARSE EN EL NUCLEO CELULAR, CUYO DIAMETRO PROMEDIO ES DE 10-15µm?
¿COMO SE ALIVIA LA TENSION QUE SE PRODUCE IN VIVO CUANDO SE DESENRROLLA UNA PARTE DEL ADN Y SE INCREMENTA EL SUPERENRROLLAMIENTO?
Mediante enzimas denominadas topoisomerasas.
CLASE 3. ESTRUCTURA DEL ADN
CCONDENSACION DEL ADN
· Cromatina: complejo de ADN, histonas y proteínas no histonas a partir de las cuales se forman los cromosomas
· Las histonas son proteínas que estabilizan la estructura del ADN, contienen un elevado contenido de aas básicos (arginina y lisina)
· Tipos de histonas:
· H1
· H2A
· H2B
· H3
· H4
 NIVELES DE CONDESACION DEL ADN
PRIMER NIVEL DE CONDESACION DE LA CROMATINA
El nucleosoma constituye la unidad estructural de la cromatina. Esta formado por un nucleo proteico (de 9 histonas) rodeado por ADN (146pb)
Nucleosoma 
Fibra de 30nm 
GENES
Gen: secuencia de ADN necesaria para la síntesis de un producto genico funcional (proteína o ARN)
Composición de un gen:
· Intrones: segmentos de ADN no traducidos (no codificantes)
· Exones: segmentos codificantes
PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DE LOS ACIDOS NUCLEICOS
La desnaturalización del ADN es la perdida de la conformación nativa, es decir desaparece la estructura seundaria y por ende los ordenes superiores de organización. 
Ruptura de los enlaces de hidrogeno de los pares de bases, provocando desenrollamiento de la doble hélice total o parcial
NO SE PRODUCE LA ROTURADE NINGUN ENLACE COVALENTE
Inductores de desnaturalización:
· Valores extremos de pH
· Acción de sustancias como: urea, formamida, formaldehido
· Temperatura superior a 80°C
· G=C → pto de fusion aumenta
· A=T → pto de fusión disminuye
al reestablecerse los valores temp y pH el ADN se renaturaliza
HIBRIDACION
· Desnaturalización de mx de ADN de dos especies distintas (1 y 2)
· Durante la renaturalización, la mayor parte de las cadenas de ADN de la especie 1 se unirán a cadenas complementarias de la especie 1. Igual en el caso de las cadenas de ADN de la especie 2.
· Una parte de las moléculas de ADN de la especie 2 y darán lugar a dúplex híbridos.
La radiación UV produce la condensación de dos grupos etileno para formar un anillo ciclobutano
HIDROLISIS ACIDA
· Ácidos fuertes rompen tanto los enlaces fosfodiéster como N-glicosidicos.
· Por lo tanto, sirve para determinar la composición de bases pero no la secuencia
· Ácidos débiles respetan los enlaces fosfodiéster pero rompe los N-glicosidicos
HIDROLISIS ALCALINA
· Rompe los enlaces fosfodiéster del ARN pero no del ADN y respeta los enlaces N-glucosidicos, por lo que se utiliza para aislar y purificar ADN
CLASE 4
CLASE 7.
REPLICACION:· ORIGEN
· INICIACION
· ELONGACION
· TERMINACION
Proceso mediante el cual a partir de una molécula de ADN progenitora se sintetiza una nueva, originando dos moléculas hijas, de secuencia idéntica al ADN origen.
La replicación es necesaria cada vez que se divide una célula, ya que las 2 celulas hijas han de tener exactamente la misma dotación genética que la célula progenitora.
Este proceso debe ocurrir con exactitud y fidelidad para asegurar la perpetuación de las especies.
La replicación ocurre en forma coordinada con la división celular:
· Se lleva acabo en la fase S del ciclo celular
· El inicio de la replicación obliga a la célula a ir a emprender una división celular
· El final de la replicación es una señal para comenzar la división.
ORIGEN DE REPLICACION 
· Segmentos de ADN únicos presentes en el genoma de un organismo donde comienza la replicación del ADN
· El cromosoma eucariota contiene múltiples orígenes, mientras que el cromosoma bacteriano contiene solo uno. Son regiones ricas en A:T
Replicon:
· Región del ADN que puede ser replicada por un mismo origen
La replicación se lleva a cabo de manera simultanea en ambas cadenas llevando una dirección en sentido 5’→ 3’
Dado que las 2 hebras del ADN son antiparalelas su separación con el avance de la horquilla progresa en sentido opuesto, para una hebra de 3’ a 5’ y para otro de 5’ a 3’ 
ENLONGACION:
· Es llevada a cabo por un complejo multiproteico que promueve la síntesis de ADN en la horquilla de replicación, denominado REPLISOMA.
· Proteínas que componen al replisoma:
· DNA polimerasa: procariotas (DNA polimerasa I, II, III) eucariotas (DNA polimerasa α, δ, ε)
· Helicasas (primosoma)
· Primasas (primosoma)
· Topoisomerasas
· Proteínas de unión al ADN de cadena sencilla (SSB)
· DNA ligasas
ACTIVIDAD DE L ADN POLIMERASA
· Requiere la presencia de una hebra mode
· Un extremo 3’ OH libre de una base. Complementaria a una hebra molde
· Susrato: dNTPs
· Mg+2
Todas las DNA polimerasas solo pueden añadir nucleótidos a una cadena preexistente NO ES AUTOINICIADORA.
ADN POLIMERASA I
· Actividad 5’ exonucleasa permite eliminar los cebadores de ARN y sintetizar ADN
· Proceso que permite madurar los fragmento de Okazaki
Pinzas y cargadores de pinzas. Procesividad
· Para que se complete un ciclo de replicación la DNA polimerasa III debe permanecer unida a su molde, es decir, debe actuar con procesividad.
· Se han identificado proteínas que actúan como pinza (complejo beta) y cargadores de pinza como proteína accesoria de la polimerasa, las cuales son directamente responsables de potenciar la procesividad.
HELICASAS:
Son hexámeros de proteínas que se unen al ADN en el origen separando sus dos hebras, proceso que requiere ATP. Se crean así dos horquillas de replicación comienzan a avanzar en sentido opuesto alejándose del origen.
PROTEINAS DE UNION A HEBRA SENCILLA (SSB)
Una vez separadas las hebras por las helicasas intervienen estas proteínas que evitan el apareamiento de las bases y mantiene despegadas las hebras
TOPOISOMERASAS
· Son enzimas que modifican el estado de superenrrollaminto, de la molécula de ADN tras la apertura de las horquillas
· Crea topoisomeros modificando el numero de enlace del ADN.
· Hay de tipo 1 (corta una sola hebra) y de tipo 2 (corta las 2 hebras)
TERMINACION:
· Existe una región terminal de aproximadamente 20 pares de bases denominada Ter.
· Las secuencias Ter son sitios de unión de proteínas Tus.
· El complejo Tus-Ter detiene la horquilla de replicación desde una sola dirección
· Cuando una horquilla de replicación se encuentra un complejo Tus-Ter, se detiene
· La otra horquilla se detiene cuando encuentra la primera horquilla que se detuvo.