1 NUCLESIDOS NUCLETIDOS ACIDOS NUCLECOS SEMANA 31 y

1 NUCLEÓSIDOS , NUCLEÓTIDOS ACIDOS NUCLEÍCOS SEMANA 31 y 32 2020 Licda: Isabel Fratti de Del Cid Diapositivas con cuadros, imágenes, estructuras cortesía de Licda. Lilian Judith Guzmán Melgar

2 PURINAS Y PIRIMIDINAS + NUCLEÓSIDOS Organización de los Componentes estructurales en los ácidos nucleicos RIBOSA O DESOXIRIBOSA + NUCLEÓTIDOS ACIDO NUCLEICO ACIDO FOSFORICO

3 BASES PIRIMÍDICAS Son derivados de la PIRIMIDINA La pirimidina es un compuesto heterocíclico de 6 miembros, que contiene 2 átomos de nitrógeno en el anillo. Sus derivados uracilo, timina y citosina forman parte de los ácidos nucleicos. PIRIMIDINA ( no presente en ácidos nucleicos) 3 2 4 5 16 URACILO Exclusivo de ARN TIMINA CITOSINA Exclusivo de ADN presente en ADN y ARN

4 BASES PÚRICAS Derivadas de la PURINA, PURINA una amina heterocíclica que se compone de una anillo de pirimidina fusionado a un anillo de imidazol. Sus derivados adenina y guanina son los componentes púricos de los ácidos nucleicos ( ARN y ADN). PURINA (no presente en ácidos nucleicos) 6 1 2 3 5 7 8 9 ADENINA presente en ADN y ARN GUANINA Presente en ARN y ADN

5 AZUCARES: aldopentosas D-ribosa (ARN), 2 -desoxirribosa(ADN), ambas están en forma furanosida y los anómeros β son los que se integran a los ácidos nucleicos. Anomero β 2 -

6 NUCLEOSIDOS Unidos por un enlace β-N-glicosídico, -N-glicosídico que se forma entre el carbono (posición 1) del azúcar y el nitrógeno (posición 1) de la base pirimídica o el nitrógeno (posición 9) de la base púrica, en el proceso se elimina una molécula de agua. 3 ENLACE β-N-GLICOSIDICO 1’ 1 2 4 1 5 6 ENLACE β-N-GLICOSIDICO 1’ 9 8 9 7 4 5 3 6 1 2

7 NUCLEOSIDOS PIRIMIDICOS : terminación «idina» ejemplos CITIDINA Ribosa + citosina Enlace que los une: β-N-glucosidico ( 1’ 1) DESOXITIMIDINA Desoxiribosa + timina Enlace que los une: β-N-glucosidico (1’ 1) URIDINA Ribosa + Uracilo Enlace que los une: β-N-glucosídico (1’ 1)

8 NUCLEOSIDOS PURICOS terminación «osina» , ejemplos ADENOSINA Ribosa + adenina Enlace que los une: β- N-glucosídico ( 1’, 9) GUANOSINA Ribosa + Guanina Enlace que los une β-N-glucosídico (1’, 9)

9 NUCLEÓTIDOS Constituyen las subunidades fundamentales de los ácidos nucleicos al igual que los aminoácidos lo son de las proteínas. Los nucleótidos también se encuentran en forma libre en todas las células, cumpliendo diversas funciones Ejemplo: NAD+ , FAD, AMPc , ATP Se forman de la unión de grupos fosfato al carbono 5’ del azúcar ( Ribosa ó 2 -desoxiribosa) a través de un enlace éster fosfato.

10 En los nucleótidos, hallamos 2 tipos de enlaces covalentes presentes: a) β-N-glucosídico ( une azúcar con base nitrogenada) b) Ester fosfato ( une el fosfato al azúcar generalmente en posición 5’) Enlace fosfoester Enlace β-Nglucosidico

11 NUCLEOTIDOS PURICOS Y PIRIMIDICOS ESTRUCTURA NOMBRES Nucleótido de citidina Nucleótido de citosina Acido citidílico 5’-Fosfato de citidina Monofosfato de citidina (CMP) Nucleótido de desoxitimidina Desoxinucleótido de timina Acido desoxitimidílico Desoximonofosfato de timina ( d. AMT) 5 -fosfato de desoxitimidina

12 ESTRUCTURA NOMBRES Nucleótido de uridina Nucleótido de Uracilo Acido Uridilico 5 -Fosfato de uridina Monofosfatode. Uridina (UMP) Nucleótido de adenosina Nucleótido de Adenina Acido adenílico 5 -Fosfato de adenosina Monofostato de adenosina (AMP )

13 ESTRUCTURA NOMBRES Nucleótido de Guanosina Nucleótido de Guanina Acido guanílico 5 -Fosfato de guanosina Monofosfato de Guanosina ( GMP)

14 El monofosfato de adenosina puede seguirse fosforilando para dar el difosfato de adenosina (ADP) y el trifosfato de adenosina (ATP) al igual que otros nucleótidos. ( Ej: GTP) ADP (Difosfato de adenosina) ATP (Trifosfato de adenosina)

15 Además existe un 3’, 5’-fosfato de adenosina cíclico, en el cual, el grupo fosfato de halla enlazado a dos de los carbonos de ribosa, que recibe el nombre de AMP cíclico (c. AMP ) Pertenece a los segundos mensajeros.

Nucleótidos de Importancia Biológica v INTERMEDIARIOS DE ENERGIA Los di y trifosfato de nucleótido contienen enlaces anhidro de fosfato de alta energía que se forman durante el catabolismo (degradación de nutrientes y biomoléculas) y se usa en el proceso de biosíntesis ( Anabolismo). El trifosfato de adenosina (ATP) es el mas conocido. v MENSAJEROS QUIMICOS La comunicación de señales mediadas por hormonas y por nervios puede implicar también formación de mensajeros intracelulares que se conocen como segundos mensajeros ( ejs: nucleótidos cíclicos. El AMP 3’, 5’-ciclico o c. AMP, y el c. GMP (monofosfato de guanosina cíclico), son de esta clase. 16

17 v. TRANSPORTADORES DE ELECTRONES Variantes de nucleótidos participan como cofactores en reacciones catalizadas por enzimas (especialmente las oxidorreductasas ). Estos contienen vitaminas hidrosolubles como la nicotinamida unida a el AMP como dinucleotido de nicotinamida y adenina o NAD. El NAD tiene dos formas redox : NAD+ ( forma oxidada) y NADH+H+ ( forma reducida). Forma oxidada

18 La riboflavina, ( vitamina B 2 ) se puede unir a un grupo fosfato para formar mononucleotidos de flavina (FMN). El FMN también se puede ligar con FMN AMP para producir dinucleotido de flavina y adenina (FAD: FAD dinucleótido de flavina adenina). Este tiene dos formas redox FAD( forma oxidada) FADH 2 (forma reducida). FAD : Flavin adenindinucleótido

19 ACIDOS NUCLEICOS Semana 32 – 2019 Licda: Isabel Fratti de Del Cid Diapositivas con imágenes cortesía de: Licda. Lilian Judith Guzmán Melgar

20 POLINUCLEOTIDOS Los polinucleótidos son cadenas lineales de nucleótidos. Cuando los nucleótidos se unen para formar ácidos nucleicos se forman enlaces entre el 5’- fosfato de un nucleótido y el 3’hidroxilo del nucleótido adyacente, conociéndose este como enlace 3’, 5’fosfodiéster.

21 Esto da lugar a una cadena con un esqueleto alternante azúcar- fosfato que posee un enlace 3’, 5’-diesterfosfato En éste ejemplo mostramos un segmento del ADN. Observe la presencia de 2 -desoxiribosa y de la base timina, propia del ADN.

22 En los polinucleótidos se observan: los siguientes enlaces : a) β-N-glucosídico entre la base nitrogenada y el azúcar. Estos pueden ser : 1’ 1 si la base nitrogenada es pirimídica 1’ 9 si la base nitrogenada es purica b) Enlace diéster fosfato ( fosfodiester) entre las ribosas ó desoxirribosas.

23 ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN) El ADN es una acido nucleico que se encuentra casi exclusivamente en el núcleo celular y en pequeña porción en la mitocondria, en células eucariotas El ADN es de doble filamento ( en algunos virus se presenta de un solo filamento). En su estructura las dos cadenas se hallan íntimamente asociados entre sí mediante enlaces de hidrógeno.

24 Composición del ADN Bases Púricas: Adenina (A) y guanina (G) Bases Pirimídinas: Citosina (C) y Timina (T) Azúcar: 2 -desoxiribosa Fosfato

25 ADN

26 Modelo Watson-Crick para ADN En el modelo de Watson-Crick las bases púricas y pirimídicas del ADN de cadenas antiparalelas, de aparean de lo siguiente forma: La unión entre la Adenina (A) y la Timina (T) forman 2 enlaces de hidrógeno. La unión entre la Guanina (G) y la Citosina (C) forman 3 enlaces de hidrogeno). hidrogeno Note que siempre se aparea una base púrica con una pirimidica.

27 Según este modelo, el ADN se compone de 2 cadenas polinucleótidas enrolladas a la derecha ( Dextrógira) alrededor del mismo eje. complementarias Los dos filamentos de la doble espiral se orientan con polaridad opuesta (antiparalela). La espiral contiene 10 pares de nucleótidos en cada vuelta de la espiral.

28 Ejemplo Si la secuencia de un fragmento de ADN es 5´ T-G-C-T-A-G-A 3´ Su segmento complementario es 3´ A-C-G-A-T-C-T 5´ Si la secuencia de un fragmento de ADN es 3´ A-G-T-C-A-T-C 5´ Su segmento complementario es 5´ T-C-A-G-T-A-G 3´

29 EJERCICIO Para el segmento: 3´ T-G-T-T-C-G-T-A-C-G-A 5´ ¿Cuál es el segmento complementario?

30 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: En el ADN podemos encontrar principalmente tres tipos de estructura secundaria, que responden a las siguientes características: TIPO DE ADN A B Z GIRO DE HELICE Plano entre bases No. de nucleótidos por vuelta Dextrógiro inclinado 11 - Estructura más ancha y corta de las tres. -Los surcos tienen aprox. el mismo ancho -No existe en condiciones celulares normales -Y se obtiene de manera artificial deshidratando el tipo B Dextrógiro Perpendicular 10 Forma principal en las células 12 - Presenta una doble hélice mas estrecha y alargada que el B - El surco mayor desaparece por completo. - El surco menor se hace aún mas estrecho y profundo. Levogiro zig-zag

31 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN A B Z SURCO MAYOR SURCO MENOR El de laboratorio Modelo de Watson-Crick Es momentáneo

32 Estructura terciaria: terciaria El ADN no está libre dentro del núcleo de la célula, sino que está organizado en un complejo llamado cromatina. Cromatina : estructura formada por ADN y proteínas histónicas y no histónicas. La molécula de ADN forma largos y numerosos filamentos que se enrollan en moléculas de histonas.

33 Esto produce que el ADN sufra una importante compactación, en cada enrollamiento el ADN da casi dos vueltas sobre cuatro pares de histonas. Esas histonas, que se reconocen como H 2 A, H 2 B, H 3 y H 4, forman el octámero de histonas al agruparse en pares, llamado cromatosoma

34 Cada cromatosoma seguido de la histona H 1 y el ADN espaciador forma las unidades fundamentales de la cromatina de las células eucariotas, llamadas nucleosomas. Que adoptan la forma de un collar de perlas.

35 Estructura cuaternaria: Los nucleosomas también se compactan enrollándose de manera helicoidal. Forman estructuras denominadas solenoides.

36 Las proteínas no histónicas actúan como un andamiaje sobre los solenoides, ensamblándose en forma de espiral. Estas proteínas brindan un armazón a la fibra de cromatina y colaboran en su empaquetamiento.

37 ACIDO RIBONUCLEICO (ARN) El ARN es un ácido nucleico de un solo filamento que posee 3 características estructurales importantes que lo distinguen del ADN: v La unidad de pentosa del ARN es una Dribosa en vez de una 2 -desoxiribosa, v Las bases pirimídica del ARN son uracilo y citosina, no posee timina. v El ARN está formada por una sola cadena, en vez de dos. ( en algunos virus se hallan ARN de doble cadena)

38 Observe el azúcar ribosa y el uracilo, propios del ARN

39 Las células contienen hasta ocho veces más ARN que ADN. Las moléculas de ARN se clasifican según su estructura y función en tres tipos principales: TIPOS DE MOLECULAS DE ARN FUNCION EN LA CELULA % DEL ARN TOTAL ARN ribosómico (ARNr) Principal componente de los ribosomas; lugar donde se produce la síntesis de proteínas 80 ARN mensajero (ARNm) Transportar información para la síntesis de proteína desde el ADN hasta los ribosomas. 5 ARN transferencia (ARNt) Lleva aminoácidos activados a los ribosomas para la síntesis de proteína 15

40 LOCALIZACION EN LA CELULA COMPOSICION # CADENAS ADN ARN 2 1 AZUCAR PRESENTE 2 DESOXIRIBOSA BASES PURICAS A , G A, G BASES PIRIMIDICAS C, T C, U FOSFAT O SI PROCARIOTAS CITOP LASMA EUCARIOTAS Mayoría en el NUCLEO pequeñas cantidades en MITOCONDRIAS, y PLASTIDIOS (células vegetales) CITOPLASMA ( durante su síntesis si se halla en el núcleo, luego migra a citoplasma) SI CITOP LASMA Algunos virus pueden presentar ARN de doble cadena y ADN de una sola cadena.

41 PRODUCTOS DE HIDRÓLISIS DE ADN Y ARN ADN Adenina, Guanina, Citosina, Timina, Desoxirribosa, Acido fosfórico ARN Adenina, Guanina, Citosina, Uracilo, Ribosa, Acido fosfórico

42 Modificaciones epigenéticas del ADN Posteriormente a la síntesis de las cadenas de ADN, los componentes de éstos pueden experimentar reacciones químicas principalmente en sus bases nitrogenadas. NO se altera la secuencia sino la estructura química de las bases nitrogenadas. • Entre estas tenemos : • A) Desaminacion • B) Dimerización • C) Metilación

43 Metilación de la citosina ( alteración epigenética) En mamíferos, la metilación ocurre después de la replicación. Consiste en la adición de un grupo metilo a la citosina en el carbono No. 5. La metilación ocurre en la diferenciación de células adultas. También contribuye a silenciar la transcripción de algunas regiones de secuencias específicas, por eso se dice que se asocia al «silenciamento de genes»

Reacción de METILACION DE LA CITOSINA : ( modificación epigenetica )observe como se sustituye un H del C 5 de la citosina por un grupo metil ( -CH 3). La coenzima SAM es la dadora del grupo metilo y aceptora del H ; quedando reducida y desmetilada se convierte en SAH ( S-adenosil-homocisteina)

45 Formación de dímeros de timina ( modificación epigenética del ADN) Es el resultado de la formación de enlaces covalentes entre dos timinas adyacente en una de las hebras del ADN. Esto puede ser producido y /o catalizado por muchos factores, entre ellos: 1) Radiación UV 2) Agentes químicos mutágenos. Esta alteración, distorsiona la estructura secundaria del ADN, alterando la transcripción. En caso de la radiación UV, afecta solo epidermis debido a la poca penetración en el cuerpo de ésta radiación. La formación de dímeros de Timina por radiación UV esta asociado a cáncer de piel.

46 Reacción de formación de dímeros de timina. ( modificación epigenética) Observe la formación de enlaces covalentes entre residuos de timina, adyacentes en una hebra de ADN

47 Formación de dímeros de timina por efecto de la radiación ultravioleta. Es una alteración epigenética del ADN. Se observa la deformación en la hebra del ADN, donde se formaron los dímeros. Observe que se pierde la formación de puentes de Hidrogeno entre las bases complementarias en éste caso con las adeninas.

48 Enfermedades genéticas( ejemplos) Enfermedad genética Causa Resultado (patologia) Fenilcetonuria PKU Deficiencia en síntesis de fenilalaninahidroxilasa, que convierte fenilalanina en tirosina Acumulación de fenilalanina y fenilpiruvato en sangre: Daño cerebral, retraso mental. Tx: dieta sin alimentos que contenga fenilalanina. Hipercolestero lemia familar Mutación en un gen del cromosoma 19 Niveles altos de colesterol: enfermedad coronaria temprana ( 30 -40 años) Distrofia muscular ( Duchene) Mutación en el cromosoma X Destrucción muscular. Aparece a los 5 años. Mueren aproximadamente a los 20 años.

49 Albinismo Enzima que convierte tirosina en melanina defectuosa. Personas y animales no tienen pigmento en piel, pelo, ojos. Galactosemia No se sintetiza la enzima que Acumulación de metaboliza la galactosa-1 -fosfato. , produciendo cataratas y retraso mental. Enfermedad de Refsum Poseen α-oxidación defectuosa Acumulan grandes cantidades de ácido fitanico Enfermedad de Cori Deficit en enzima desramificante, que metaboliza glucogeno. Afecta músculo, corazón e hígado.