Nucleo y Acidos Nucleicos Dra Carmen Ada Martnez

Nucleo y Acidos Nucleicos Dra. Carmen Aída Martínez

ACIDOS NUCLEICOS Ø Macromoléculas lineales constituidas por nucleótidos Ø Relacionadas con el almacenamiento y flujo de información genética en las células Ø En eucariontes y procariontes existen dos variedades: ADN y ARN Ø En virus sólo está presente uno de los dos ácidos nucleicos como material genético

NUCLEÓTIDOS Ø Son los monómeros de los ácidos nucleicos Ø Están formados por bases nitrogenadas y azúcares fosforilados Ø Una base nitrogenada unida a un azúcar se denomina nucleósido Ø Se polimerizan por medio de fosfodiéster enlaces

Acidos Nucleicos NUCLEOTIDOS Un nucleótido está formado por 3 moléculas: Grupo fosfato Azucarpentosa Base nitrogenada Ø

PENTOSAS Ø La pentosa puede se Ribosa para en ARN o Desoxirribosa para ADN

Bases nitrogenadas Las bases nitrogenadas se dividen en: PURINAS Adenina Guanina PIRIMIDINAS Citosina Timina Uracilo

Ø Las moléculas de los ácidos nucleicos están formadas por cadenas de nucleótidos, cada uno de ellos unido al siguiente por enlaces covalentes entre la molécula de azúcar de una cadena (el carbono 3´de la ribosa o de la desoxirribosa) y la molécula de fosfato de la otra cadena, que a su vez está unido al carbono 5´de la pentosa.

POLIMERIZACION DE NUCLEOTIDOS

Acidosnucleicos Ø Son de dos tipos Ø Acido Desoxirribonucleico ( ADN ) Forma genes, el material hereditario de las células, y contiene instrucciones para la producción de todas las proteínas que el organismo necesita. Ø Acido Ribonucleico (ARN) asociado a la transmisión de la información genética desde el núcleo hacia el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de proteínas)

ADN Ø Molécula bicatenaria (formada por dos cadenas de desoxirribonucleótidos) que almacena la información genética en la célula Ø La doble hebra se une por puentes de H entre bases nitrogenadas complementarias Ø Para establecer la mayor cantidad de puentes de H, la dirección de las hebras es antiparalela (una va en dirección 5´→ 3´y la otra en dirección 3´→ 5´)

ADN

Complementaridad de Bases Se unen Adenina con Timina formando 2 puentes de H Se unen Guanina y Citosina formando 3 puentes de H

Antiparalelismo en el ADN Ø Esto significa que una cadena va en una dirección 3´- 5´ mientras que la otra cadena va en dirección contraria 5´ 3´.

LA ESTRUCTURA PRIMARIA: Está determinada por la esta secuencia de bases ordenadas sobre la "columna" formada por los nucleósidos (azúcar + base nitrogenada)

Estructura secundaria: Modelo postulado por Watson y Crick: doble hélice, las dos hebras de ADN se matienen unidas por los puentes hidrógenos entre las bases. Los pares de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, de forma que ambas cadenas están siempre equidistantes, a unos 11 Å una de la otra.

Funciones Ø ADN: Almacenamiento y transmisión de información genética. Ø ARN: l l l ARNm: Transporta información desde el ADN al ribosoma. ARNt: implicado en la síntesis de proteínas ARNr: Como armazón estructural Como elementos de fijación Como Catalizador

Diferencias entre ADN y ARN Característica ADN ARN Azúcar presente Bases nitrogenadas Estructura Desoxirribosa Ribosa Adenina, Guanina, Citosina y Timina Bicatenaria Función Almacena información genética Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo Monocatenaria (casi siempre) Información genética y catàlisis

• En los eucariotas la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria aunque puede presentarse en forma extendida como el ARNm o en forma plegada como ARNt y ARNr. ADN • La masa molecular del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

ARN Ø Ácido nucleico que participa en la producción de proteínas Ø El ARN transmite la información guardada en el ADN, desde el núcleo hacia otras partes de la célula donde se usa para producir proteínas Ø El ARN se transcribe a partir de una de las dos cadenas del ADN

El ADN es la macromolécula que controla, principalmente a través de la síntesis proteica, cada aspecto de la función celularde la siguiente manera:

ARN Ø El ARN es el material genético en algunos de virus Ø Algunas moléculas de ARN presentan actividad catalítica (ribozimas) Ø La mayoría son autocatalíticos, ya que catalizan su propio procesamiento (splicing)

ARN Ø Existen varios tipos de ARN l l Mensajero ARNm Transferencia ARNt Ribosomal ARNr De organelos: • Mitocondrial • Cloroplásticos l Otros: • Heterogéneo nuclear (ARNm inmaduro) • Nucleares pequeños (Snurps, Ribozimas)

ARN mensajero Ø Contiene la información genética contenida en el ADN para la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos Ø El ARN mensajero es monocatenario, a diferencia del ADN que es bicatenario

ARN de transferencia Ø Transportan aminoácidos a los ribosomas durante la síntesis proteica Ø Colocan aminoácidos específicos en una secuencia acorde a la información contenida en el ARNm

ARN ribosomal Es el más abundante de los 3 tipos de RNA, presenta zonas de doble hélice Ø Forma las subunidades ribosomales, que constituyen los ribosomas donde se produce la síntesis de las proteínas Ø RIBOSOMA

NUCLEOTIDOS Ø De cadena larga: ácidos nucleicos Ø Nucleótidos simples: tienen funciones especificas: AMPc: Segunda mensajero ATP: Molécula energética

Nucleotidos NAD y FAD: Transportadoras de electrones

GENOMA Y ADN La información genética se encuentra en forma de ADN Formado por 4 bases, purinas y pirimidinas Doble hélice de nucleótidos La información está codificada en codones de 3 nucleótidos

GENOMA Y ADN

GENOMA Y ADN En células eucariotas, el ADN está empacado en unidades llamadas cromosomas Al total de información genética se le denomina genoma Los humanos poseen 24 cromosomas: 22 autosomas y 2 cromosomas sexuales XX femenino XY masculino

GENOMA Y ADN Las células humanas son diploides pues poseen 2 copias de cada cromosoma En total son 46 cromosomas Una copia de cada padre, excepto en los hombres, el cromosoma Y es paterno y el X es materno.

Numero de genes en los genomas celulares Organismo tamaño del genoma (Mb)a E. Coli S. Cerevisiae C. Elegans Drosophila Human 4. 6 12 97 180 3, 000 Mb = millions of base pairs. número de genes 4, 288 5, 885 19, 099 13, 600 100, 000

Genes globinab GEN: Unidad de herencia que gobierna las características de un rasgo. agrupados dispersos ALELO Formas alternas de un mismo gen globinaa translocados

Organización del ADN Ø Virus: poseen solamente un tipo de ácido nucleico DNA o RNA puede ser lineal o circular Ø Procariotas: el DNA no se encuentra delimitado por membrana, es una molécula única que tiene forma circular, también puede presentar plásmidos

Organización del ADN en eucariotas Ø Cromatina: ADN asociado a proteinas Ø Proteínas: 1. Histonas 2. No Histonas Estructurales Reguladoras Funcionales Histonas: poseen carga positiva 5 sub tipos H 1 H 2 A H 2 B H 3 H 4 Ø Histonas nucleosómicas: H 2 A H 2 B H 3 H 4 forman el núcleo interno del cromosoma: NUCLEOSOMA Ø

NUCLEOSOMA • Octámero de histonas H 2 A H 2 B H 3 H 4 • Alrededor de ellas se enrollan 150 pares de nucleótidos • Es una fibra de 11 nm de diámetro • Corresponde a las regiones que se transcriben activamente

Solenoide: Fibras de 30 nm Son nucleosomas empacados alrededor de la H 1

Eucromatina: Heterocromatina: En forma dispersa Altamente condensada Transcripcionalmente activa Transcripcional-mente inactiva Localizada en la periferia del núcleo y alrededor del nucleólo • Constitutiva • Facultativa Provee RNA que sale del núcleo y codifica proteínas

ORGANIZACION DEL ADN Las asas de 30 nm de diámetro se enrollan en un complejo de proteínas. El estado más condensado de organización del ADN es el cromosoma

COMPLEJIDAD DEL GENOMA Secuencias moderadamente repetitivas: Función codificadora: genes para RNA de transferencia y ribosómico No codificadores Secuencias no repetitivas 70% del ADN Constituyen los patrones de herencia por lo que sólo hay una copia Secuencias altamente repetitivas 40 % del ADN DNA satélite localizado en los centrómeros DNA microsatélite: enfermedades genéticas

El núcleo Característica principal de las células eucariotas (eu, verdadero y karion, núcleo) Ø Lugar donde se almacena la información genética y se llevan a cabo: Ø Replicación de DNA Ø Transcripción y procesamiento de RNA Ø Regulación de la expresión génica Ø

Núcleo Ø Forma esférica Ø Rodeado doble membrana Ø Contiene al DNA de células eucariotas

RER Membrana interna Membrana externa Eucromatina Nucléolo Lamina nuclear Heterocromatina

Envoltura nuclear Ø Conformada por dos membranas, interna y externa Ø Membrana externa: se continua con el RER, funcionalmente similar al RE, tiene ribosomas adheridos a su superficie. Ø Membrana interna: Proteínas específicas para el núcleo

Las proteínas del núcleo son sintetizadas en el citosol, en ribosomas libres Ø Son transportadas al interior del núcleo por el sistema del poro nuclear Ø La proteínas del núcleo incluyen: Proteínas estructurales Lamina Polimerasas de DNA y RNA Histonas Proteínas que procesan RNA Ø

Envoltura nuclear

Lámina nuclear

Lamina nuclear Ø Ø Ø Red fibrosa que proporciona soporte estructural al núcleo Compuesta por proteínas fibrosas llamadas Láminas. 4 tipos de Láminas: A 1 B 2 C Relacionadas con proteínas de los filamentos intermedios del citoesqueleto Sirve como punto de anclaje de la cromatina

Lamina nuclear

Complejo del poro nuclear • Formado por 8 proteínas • Une las 2 membranas • Comunica con el citoplasma • Transporte de moléculas altamente selectivo mediado por receptores

Complejo del poro nuclear

Nucleolo Producción y ensamblado de ribosomas Ø Regiones: Fibrilar: contiene ADN no transcrito Densa: RNA en proceso Granular: ensam-blado de partículas ribosomales maduras Ø Ø Transcripción ocurre en la región fibrilar

El Nucleolo

Matriz nuclear Soporte estructural y organización interna del núcleo ( anclaje de los dominios funcionales del núcleo)

Nucleo en la mitosis