CIDOS NUCLEICOS cidos Nucleicos n http biologiageologia comBG
ÁCIDOS NUCLEICOS
Ácidos Nucleicos n http: //biologiageologia. com/BG 4/21_los_acidos_nucleicos. htm l Formados por subunidades llamadas nucleótidos; pueden ser un solo nucleótido o una cadena larga de nucleótidos. Son compuestos de elevado peso molecular: macromoléculas.
Ácidos Nucleicos n Están formados por tres componentes básicos: Ø una base nitrogenada (BN), Ø un azúcar (A) Ø y ácido fosfórico (P); unidos en el siguiente orden: P A BN El ácido fosfórico es, en concreto, el ortofosfórico (H 3 PO 4). El azúcar, un monosacárido, puede ser la ribosa o la desoxirribosa. La base nitrogenada: Bases púricas: la adenina (A), la guanina (G), Bases piriminídicas: la citosina (C), la timina (T) o el uracilo (U).
n NUCLEÓSIDO: Se forma por la unión de la base nitrogenada con el C 1 de la pentosa. El enlace que se forma es un enlace N-glucosídico § NUCLEÓTIDO: Se forma por la unión de un nucleósido con el ácido fosfórico, con la liberación de una molécula de agua. La unión se establece entre un grupo OH del ácido y el grupo OH del C 5 de la pentosa.
Ácidos Nucleicos l Tipos de ácidos nucleicos: Ácido desoxirribonucleico (ADN): material genético de todas las células vivas. Como pentosa presenta la dexosirribosa y como bases nitrogenadas: A, T, C, G. Nunca tiene U. n Ácido ribonucleico (ARN): material genético de algunos virus; transfiere la información genética del ADN a las proteínas. Como pentosa presenta la ribosa y como bases nitrogenadas: A, U, C y G. Nunca lleva T. n
EL CÓDIGO GENÉTICO n n n http: //www. elmundo. es/especiales/2003/02/salud/genetic a/descifrar_la_vida. html http: //www. johnkyrk. com/chromosomestructure. esp. html http: //www. juntadeandalucia. es/averroes/manuales/acido s_nucleicos/acidos_nucleicos. htm http: //www. youtube. com/watch? v=PSgg 3 b. Oy. Pc&feature=related http: //biomodel. uah. es/biomodelmisc/anim/WEHI/inicio. htm http: //estaticos 03. cache. elmundo. net/especiales/2003/02/salud/genetica/ADN. swf
La función del ADN n n n ¿Por qué es tan importante que los cromosomas pasen de la célula madre a las células hijas? Los cromosomas están formados por genes, los segmentos de ADN que son las unidades de la herencia. Los genes controlan características como: l l Color del pelo Tipo de sangre Color de la piel Color de los ojos
La estructura del ADN n Diferenciamos 4 tipos de estructuras: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. n La estructura primaria es la secuencia de nucleótidos unidos por enlace fosfodiéster con un extremo 3’ y 5’ libres: 5'ACGTTTAACGACAAGTATTAA 3' n En 1953, James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin propusieron un modelo para la estructura secundaria del ADN. n Se compone de unidades llamadas nucleótidos. n Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un azúcar de 5 carbonos llamada desoxirribosa y una base nitrogenada.
La estructura secundaria del ADN n Ley de Chargaff: (finales de los años 40) El porcentaje de A, G, C y T es el mismo en los individuos de la misma especie y no por esto el mensaje es el mismo. Tejidos diferentes de la misma especie tienen la misma composición en bases. La composición en bases del ADN de una misma especie no varía con la edad del organismo ni con su estado nutricional ni con las variaciones ambientales. La concentración de Adenina es igual a la de Timina, y la de Citosina a la de Guanina. Las dos primeras establecen dos puentes de hidrógeno entre ellas, y las últimas tres puentes. La cantidad de purinas es igual a la cantidad de pirimidinas. Nº DE A / Nº DE T = 1 Nº DE C / Nº DE G = 1
La estructura secundaria del ADN n Por medio del método analítico de difracción de rayos X, FRANKLIN y WILKINS observaron una estructura fibrilar de 20 Å (Amstrongs) de diámetro con repeticiones cada 3, 4 Å y una mayor cada 34 Å. n WATSON y CRICK postularon en 1953 un modelo tridimensional para la estructura del ADN que estaba de acuerdo con todos los datos disponibles anteriores: el modelo de doble hélice. Este modelo, además de explicar cómo era el ADN, sugería los mecanismos que explicaban su función biológica y la forma como se replicaba. Según el modelo de la doble hélice de WATSON y CRICK: 1) El ADN estaría constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos enrolladas helicoidalmente en sentido dextrógiro sobre un mismo eje formando una doble hélice. 2) Ambas cadenas serían antiparalelas, una iría en sentido 3‘ 5 ' n 5' y la otra en sentido inverso, 3' LA FORMA ESPIRAL DE LA MOLÉCULA ES UNA DOBLE HÉLICE.
La estructura secundaria del ADN n Por medio del método analítico de difracción de rayos X, FRANKLIN y WILKINS observaron una estructura fibrilar de 20 Å (Amstrongs) de diámetro con repeticiones cada 3, 4 Å y una mayor cada 34 Å. n WATSON y CRICK postularon en 1953 un modelo tridimensional para la estructura del ADN que estaba de acuerdo con todos los datos disponibles anteriores: el modelo de doble hélice. Este modelo, además de explicar cómo era el ADN, sugería los mecanismos que explicaban su función biológica y la forma como se replicaba. Según el modelo de la doble hélice de WATSON y CRICK: 1) El ADN estaría constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos enrolladas helicoidalmente en sentido dextrógiro sobre un mismo eje formando una doble hélice. 2) Ambas cadenas serían antiparalelas, una iría en sentido 3‘ 5 ' n 5' y la otra en sentido inverso, 3' LA FORMA ESPIRAL DE LA MOLÉCULA ES UNA DOBLE HÉLICE.
La estructura del ADN
La Replicación del ADN
La replicación del ADN n n n Es el proceso mediante el cual la molécula de ADN hace copias de sí misma (y, por tanto del cromosoma). En el núcleo hay muchos nucleótidos libres que son los bloques de construcción del nuevo ADN. La replicación es semiconservativa.
Pasos de la replicación del ADN n Enzimas implicadas en el proceso de replicación: helicasas, proteínas estabilizadoras, ADN polimerasa III. n La ADN polimerasa necesita la presencia de un primer o cebador: fragmento de ARN. n n Tiene lugar la adición de nucleótidos en sentido 5’-3’ Es bidireccional: a partir de un punto del ADN, que se corresponde con una secuencia de nucleótidos, se realiza en dos sentidos. n Mecanismo de la replicación: iniciación, elongación y finalización.
Fases de la replicación: iniciación Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN Evitan las tensiones debidas a un superenrrollamiento Topoisomerasa Proteínas específicas Proteínas SSB Impiden que el ADN se vuelva a enrollar Helicasa Las proteínas específicas se unen al punto de iniciación La helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases y abre la doble hélice Burbuja de replicación
n n INICIO: Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN Se denomina ORIGEN DE REPLICACIÓN al punto donde comienza la replicación (secuencia de bases ). En el se separan las dos cadenas de ADN por la acción de las siguientes enzimas: 1. Helicasas: Rompen los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las bases nitrogenadas. 2. SSB ( proteínas estabilizadoras): Se unen a las hebras de ADN impidiendo que se forme de nuevo la doble hélice por complementariedad entre bases. 3. Topoisomerasas: Impiden que se formen tensiones Como el sentido es bidireccional, hay una helicasa actuando en un sentido y otra en el opuesto. Se forma así la burbuja de replicación. En la célula procariota la replicación parte de un único punto y progresa en ambas direcciones hasta completarse. En la célula eucariota el proceso de replicación del ADN no empieza por los extremos de la molécula sino que parte de varios puntos a la vez y progresa en ambas direcciones formando los llamados ojos de replicación.
El mecanismo de elongación -La ADN polimerasa III recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’ uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’. - Participa una primasa, enzima que sintetiza un fragmento de ARN, que actúa como cebador , para que la AADN polimerasa III pueda llevar a cabo su acción. 3’ HORQUILLA DE REPLICACIÓN 5’ 5’ 3’ 3’ Fragmentos de Okazaki 5’ La ADN polimerasa necesita un fragmento de ARN (cebador o primer) con el extremo 3’ libre para iniciar la síntesis. Una de las hebras se sintetiza de modo contínuo. Es la conductora o lider. 3’ 3’ 5’ La otra hebra se sintetiza de modo discontinuo formándose fragmentos que se unirán más tarde. Es la retardada.
El mecanismo de elongación (II) 1 La primasa sintetiza un cebador en cada hebra de la burbuja de replicación. 2 Las ADN polimerasa comienzan la síntesis de la hebra conductora por el extremo 3’ de cada cebador. 4 La ADN polimerasa comienza a sintetizar un fragmento de ADN a partir del nuevo cebador. 6 La ligasa une los fragmentos de ADN. Cebador Primasas Cebador 3 La primasa sintetiza un nuevo cebador sobre cada hebra retardada. Hebra retardada 5 Cuando la ADN polimerasa llega al cebador de ARN, lo elimina y lo reemplaza por ADN. Nuevo cebador Ligasas Nuevo cebador
Replicación en los eucariontes Es muy parecida a la de los procariontes, salvo en algunas diferencias: La replicación se inicia simultáneamente en varios puntos del cromosoma llamados replicones. Existen cinco tipos de ADN polimerasas ( , , y ). Las histonas se duplican durante la replicación. Junto al ADN formarán el nucleosoma. Los nuevos nucleosomas se incorporan a la hebra retardada y los viejos en la conductora. http: //www. stolaf. edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/dna-rna 2. swf http: //www. juntadeandalucia. es/averroes/manuales/materiales_tic/Cell_anim_archivos/re plicacion_Medina. swf http: //www. juntadeandalucia. es/averroes/manuales/materiales_tic/Cell_anim_archivos/D NAreplic. MCGRAW. swf http: //www. youtube. com/watch? v=zmu 9 OPu. Xj-k&feature=related
La síntesis de proteínas
ARN: Estructura y tipos. n Tiene como pentosa la RIBOSA. n Como bases nitrogenadas presenta: ADENINA, URACILO, CITOSINA Y GUANINA. NUNCA TIENE TIMINA. n Está formado por una sola cadena en sentido 5’-3’ n Es más pequeño que el ADN, por que son copias de fragmentos a genes de ADN. n Hay tres tipos de ARN: ARN mensajero Copia la información de un gen y la lleva a los ribosomas. ARN transferente Transporta aminoácidos hasta los ribosomas para formar proteínas. ARN ribosómico Forma los ribosomas junto con ciertas proteínas.
ARN mensajero ARNm Su función es copiar la información genética del ADN y llevarla hasta los ribosomas. En células eucariotas está formado por: una caperuza en el extremo 5’ (formada por guanina) y una cola poli. A en el extremo 3’. Cuando es sintetizado presenta fragmentos con información llamados EXONES y otros sin información llamados INTRONES. Estos son eliminados antes de que abandone el núcleo para dirigirse a los ribosomas: Cadenas lineales y cortas (5. 000 nucleótidos) ARN mensajero ADN Tiene una vida muy corta (algunos minutos) ya que es destruído rápidamente por las ribonucleasas.
ARN de transferencia ARNt Están formados por moléculas que contienen entre 70 y 90 nucleótidos Transportan los aminoácidos hasta los ribosomas. Zona de 3’ unión a la Presenta zonas con doble hélice, enzima que lo 5’ que dan lugar a la estructura une al aminoácido. secundaria en “hoja de trébol” En el extremo 3’ tres bases (C-CA) sin aparear. Por este extremo se une al aminoácido. En el brazo A un triplete de bases llamado anticodón diferente para cada ARNt en función del aminoácido que transportan. Zona de unión al ribosoma. Anticodón Zona de unión al ARNm.
ARN ribosómico n n Son los más abundantes (90 - 95 % de los ARN). Al igual que el ARNt presenta zonas con estructura de doble hélice. Se encuentra en los ribosomas asociado a proteínas, formando parte de subunidades que los integran. Los ribosomas son los orgánulos encargados de la biosíntesis de proteínas; concretamente, “traducen” la secuencia de bases del ARNm en la secuencia correspondiente de aminoácidos ARNr
Síntesis de ARN: requisitos previos La síntesis de ARN o transcripción necesita: CADENA DE ADN QUE ACTÚE COMO MOLDE ARN –POLIMERARAS: en células procariotas sólo participa 1 y en células eucariotas hay 3, que van a sintetizar los 3 tipos de ARN. NUCLEÓTIDOS DE A, G, C y U PRESENTA 3 FASES: INICIACIÓN, ELONGACIÓN Y FINALIZACIÓN. EN CÉLULAS EUCARIOTAS, SE DISTINGUE UNA CUARTA FASE: MADURACIÓN. TIENE LUGAR EN EL NÚCLEO. http: //www. youtube. com/watch? v=CWLg. ALHi. Iv. I http: //www. stolaf. edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription. swf
La transcripción Consiste en el copiado de un fragmento de ADN (gen) en forma de una molécula de ARN mensajero. SIEMPRE EN SENTIDO 5’-3’. ADN ARNm Adenina Uracilo Citosina Guanina Citosina Timina Adenina
El proceso de la transcripción: ARN-m 1 INICIACIÓN La ARN-polimerasa reconoce los orígenes de la transcripción. Cola poli-A Luego abre la doble hélice para que los ribonucleótidos se unan a la cadena molde. 2 Poli-A polimerasa ELONGACIÓN La ARN-polimerasa avanza en sentido 3’-5’ y sintetiza el ARN en sentido 5’-3’. En el extremo 5’ añade la caperuza y en el extremo 3’ la cola poli A Cadena molde de ADN (transcrita) ARN - polimerasa ARN TERMINACIÓN Cadena inactiva de ADN 3 La ARN-polimerasa reconoce en el ADN unas señales de terminación que indican el final de la transcripción.
La maduración del ARN ORGANISMOS PROCARIONTES Transcrito primario Los ARNm no sufren proceso de maduración. ARNasa ORGANISMOS EUCARIONTES ARNt ARNr Intrón Exón El ARN transcrito primario sufre un proceso llamado maduración mediante el que se eliminan los Exón Intrón El proceso de maduración siempre tiene lugar en el núcleo. Una vez realizado, el ARN-m se dirige a los ribosomas del citoplasma para la síntesis de proteínas intrones y se unen los exones.
EL CÓDIGO GENÉTICO El utilizado por los ribosomas para descifrar el RNAm en dirección 5'------->3'. Su finalidad: formar una proteína, cuyos aminoácidos se unirán según la secuencia de bases que “lee” del RNAm. 1) En el ARNm existen tripletes de bases llamadas CODONES, que indican el aminoácido que el ARNt tiene que llevar a los ribosomas durante la síntesis de proteínas. (anticodón). 2) Es un código degenerado: un mismo aminoácido es codificado por varios tripletes: no es una imperfección sino una forma de evitar las mutaciones. 3) Existe un triplete o codón de inicio de síntesis que determina Met (AUG) y varios tripletes o codones de final de síntesis: UAA, UAG, UGA. 5) Es universal (excepciones en mitocondrias y algunos microorganismos)
Código genético: UAA UAG UGA AUG Iniciación Terminación Ej. ¿Qué aminoácido está codificado por el codón GAC?
El código genético: traducción I http: //www. biologia. edu. ar/animaciones/adn_y_s%C 3%ADntesis_proteica. htm ADN Aminoácidos Ribosomas Transcripción La traducción presenta 3 fases: a. Unión del aminoácido al ARNt. b. Traducción propiamente dicha. c. Formación de la proteína. ARN mensajero Proteína
1. UNIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS CON LOS ARNt n El aminoácido se une en el extremo 3’ del ARNt dando lugar a un aminoacil. ARNt La unión se realiza en el extremo 3’ del ARNt Aminoácido Aminoácil -ARNt
2. TRADUCCIÓN: INICIACIÓN n Se unen: l l las subunidades ribosómicas (el ribosoma). la molécula de ARNm (ARN mensajero) A la subunidad menor y el codón (o triplete) de iniciación (AUG). l En el ribosoma se localizan : el sitio P (Izquierdo) dónde se coloca el primer aminoácido unido a su ARNt y el sitio A (derecho) está vacío para recibir el segundo ARNt que traerá el segundo aminoácido de la proteína. Primer ARNt que lleva el aa corespondiente al codón AUG del ARNm. Figura 1: Complejo de iniciación.
2. TRADUCCIÓN: ELONGACIÓN n Figura 2: Llega al sitio A (derecho) el segundo ARNt que traerá el Figura - 2 segundo aminoácido de la proteína, según su anticodón es complementario del correspondiente codón del ARNm (en nuestro caso GCA). n Figura 3: Unión de los aminoácidos. El primer P A aminoácido se une con el segundo y ambos quedan unidos al Figura - 3 ARNt que ocupa el sitio A (a la derecha, en el ribosoma). n Figura 4: Se desplaza el ribosoma tres nucleótidos P A hacia la derecha (hacia el 3’). Ello produce la expulsión del primer ARNt que no tiene aminoácido y deja libre el Figura - 4 sitio A (derecha) para poder recibir el tercer ARNt con su correspondiente aminoácido. El sitio P es ocupado ahora por el ARNt que tiene unidos los dos aminoácidos. P A
2. TRADUCCIÓN: TERMINACIÓN. n Tiene lugar cuando el ribosoma llega a los codones de terminación: UAA, UGA, UAG. n No hay ningún ARNt, cuyo anticodón sea complementario de este codón y, por lo tanto, no es posible transportar ningún aminoácido. http: //www 2. uah. es/biomolq/BM/Esquemas/Tema 15. htm http: //www. stolaf. edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/translatio n. swf
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