Ácidos Nucleicos.Prof. Andrea Soto García

• DNA (ácido desoxirribonucleico)

• RNA (ácido ribonucleico)

Ácidos Nucleicos

-Ácido fosfórico-Pentosa (ribosa o desoxirribosa)-Bases nitrogenadas

DNA Y RNA

• Cada monómero de ácido nucleico es un nucleótido formado por la unión del ácido fosfórico + azucar (ribosa, desoxiribosa) + base nitrogenada

O N

NN

N

NH2

OHOH

CH2OP-O

O

O-

H

H H

Pentosa Base

NucleósidoFosfato

Nucleótido

O N

NN

N

NH2

OH

CH2OP

O-

O N

NN

N

NH2

OH

CH2OP

O-

O N

NN

N

NH2

OH

CH2OP

O-

O

O

O

O

O

O

Polinucleótido

Enlacefosfodiéster

Enlace-

glicosídico

DNA Y RNAPentosas

DNA Y RNALas Bases Nitrogenadas

• BASES PÚRICAS

ADENINA (A) (DNA Y RNA)

GUANINA (G) (DNA Y RNA)

• BASES PIRIMÍDICAS

CITOSINA (C) (DNA Y RNA)

TIMINA (T) (DNA)

URACILO (U) (RNA)

DNA Y RNALas Bases Nitrogenadas

DNA Las Bases Nitrogenadas

DNA Y RNA

• Ácido fosfórico

- Une los nucleótidos entre sí asociando las pentosas de dos nucleótidos consecutivos

- La unión se produce con el carbono 3’ de un nucleósido con el carbono 5’ del siguiente

Modelo De WATSON-CRICK

• Cada molécula de DNA está formada por dos largas cadenas de polinucleótidos que corren en direcciones opuestas formando una hélice doble alrededor de un eje imaginario central. De esta forma la polaridad de cada cadena es opuesta

• Cada nucleótido está en un plano perpendicular al de la cadena polinucleótida

• Las dos cadenas se encuentran apareadas por uniones de hidrógeno establecidas entre los pares de bases

• El apareamiento es altamente específico. Existe una distancia física de 11 A entre dos moléculas de desoxirribosa en las cadenas opuestas (sólo se pueden aparear una base púrica con una pirimídica. A-T G-C entre A y T hay dos puentes de hidrógeno y entre G-C hay tres. Son imposibles otras uniones)

• La secuencia axil de bases a lo largo de una cadena de polinucleótidos puede variar considerablemente, pero en la otra cadena la frecuencia debe ser complementaria

MODELO DE WATSON-CRICK

Modelo De WATSON-CRICK

Modelo De WATSON-CRICK

5’ 3’

3’ 5’

Cada una de las dos hélices es un polinucleótido entrelazado con el otro de manera que su polaridad es opuesta (es decir, corren en sentido antiparalelo)

RNA

La estructura primaria es similar a la del DNA pero

Las bases nitrogenadas

La Timina (T)

ribosaLa desoxirribosa

Uracilo (U)

RNA

Tres tipos de RNA

Ribosómico

Mensajero

Transferencia o soluble

-Constituido por ribonucleótidos (nucleótidos de ribosa)

-Los ribonucleótidos se unen entre sí, igual que en el DNA, a través de un ácido fosfórico en sentido 5’3’

-El RNA es casi siempre monocatenario

RNA

Los distintos tipos de RNA permiten la expresión fenotípica del DNA:

• Como mensaje genético que determina la secuencia de aminoácidos en la síntesis de proteína: RNA mensajero o mRNA

• Como molécula que activa a los aminoácidos para poder ser incorporados en una nueva proteína: RNA de transferencia o tRNA

• Como elemento estructural básico de las partículas encargadas de llevar a cabo la síntesis proteica, los ribosomas: RNA ribosómico o rRNA

Genética Molecular

El DNA es el portador del mensaje genético

• La cantidad de DNA en las células de individuos de la misma especie es constante

• Cuanto más compleja es la especie mayor cantidad de DNA contiene

• La luz ultravioleta de 360 nm es la más absorbida por el DNA y la qué provoca más mutaciones (reconocidas por una descendencia anormal)

• Las proteínas encontradas en especies muy diferentes son parecidas y de estructura muy simple

• Las células reproductoras contienen la mitad de DNA

MODELO DE WATSON-CRICKDuplicación o Replicación del DNA

Debido a la temporalidad de los seres vivos para que una especie no se extinga ha de haber al menos un momento en el que la información biológica (características morfológicas y fisiológicas) se replique y a partir de esas copias aparezcan los descendientes

MODELO DE WATSON-CRICKDuplicación o Replicación del DNA

• la duplicación consiste en la disociación de las dos cadenas de forma que cada una sirve como molde para la síntesis de dos hebras complementarias, produciéndose dos moléculas de DNA con igual constitución molecular

Hipótesis de la Replicación

Mecanismo de la Duplicación

• Se acepta el modelo de Watson y Crick sobre la duplicación semiconservativa

• Primero se separan las cadenas quedando las bases libres

• Los nucleótidos sueltos establecen puentes de hidrógeno con las bases libres según la complementaridad de las bases

• Se establecen los enlaces fosfodiester entre nucleótidos

Características de la Replicación del DNA

• Es semiconservativa ya que al final de la duplicación, cada molécula de DNA presenta una hebra original y una hebra nueva.

•  Es bidireccional, ya que a partir de un punto dado, la duplicación progresa en dos direcciones.

• La replicación avanza adicionando mononucleótidos en dirección 5' → 3'

• Es semidiscontinua, ya que en una de las hebras (hebra conductora) sesintetizan filamentos bastante grandes y de forma continua, mientras que en la otra (hebra retardada) la síntesis es discontinua, ya que se van sintetizando fragmentos pequeños que se disponen de manera separada.

• El proceso de duplicación del DNA es controlado enzimaticamente,

• DNA polimerasa, participa en la replicación y reparación del DNA;

• topoisomerasas, desenrollan al DNA; • helicasas, separan las dos hebras del DNA para

que cada una actúe como molde; • primasas, sintetizan al RNA cebador usando

como molde una hebra del DNA; • nucleasas, rompen una de las hélices, dando

lugar a un origen de replicación, reparan lesiones del DNA;

• ligasas, unen fragmentos de DNA adyacentes a través de enlaces fosfodiester.

Alteración en la Secuencia de Nucleótidos

• Actuación de distintas sustancias o radiaciones

• Error en la copia de DNA en la duplicación

MUTACIONES

Alteración en la Secuencia de Nucleótidos

• Las mutaciones posibilitan la aparición de individuos distintos

• Existe la posibilidad de que alguno de los nuevos individuos se adapte a las posibles variaciones ambientales

Alteración en la Secuencia de Nucleótidos

• Mutaciones

• Sustitución de Bases

• Pérdida de Bases

• Inserción de Bases

• Inversión

• Translocación

Gen

• Un gen es un fragmento de ácido nucleico que tiene información para un determinado carácter

• Un gen ocupa una posición fija en el hilo de DNA (LOCUS)

• Para un mismo locus puede haber más de un tipo de información. Cada información que hay en un mismo locus se le llama ALELO

• Por cada gen hay una enzima que transporta las sustancias

La Expresión del Mensaje Genético

Las instrucciones para construir las proteínas están codificadas en el DNA y las células tienen que traducir dicha información a las proteínas. El proceso consta de dos etapas:

1.- En el núcleo se pasa de una secuencia de bases nitrogenadas de un gen DNA a una secuencia de bases nitrogenadas complementarias que pertenecen a un mRNA (TRANSCRIPCIÓN)

2.- En los ribosomoas se pasa de una secuencia de ribonucleótidos de mRNA a una secuencia de aminoácidos (TRADUCCIÓN)

DNA mRNA proteinasTranscripción Traducción

El Código Genético

Traducción de las Proteínas

Existen 20 aminoácidos diferentes y sólo 4 nucleótidos en el mRNA Se pueden construir 64 tripletes mediante combinaciones con repetición de los 4 nucleótidos tomados de tres en tres

A cada triplete se le llama CODÓN

El Código Genético

Segundo Lugar en el Codón

T C A G

T

TTT Phe [F]

TTC Phe [F]

TTA Leu [L]

TTG Leu [L]

TCT Ser [S]

TCC Ser [S]

TCA Ser [S]

TCG Ser [S]

TAT Tyr [Y]

TAC Tyr [Y]

TAA Ter [end]

TAG Ter [end]

TGT Cys [C]

TGC Cys [C]

TGA Ter [end]

TGG Trp [W]

T

C

A

G

C

CTT Leu [L]

CTC Leu [L]

CTA Leu [L]

CTG Leu [L]

CCT Pro [P]

CCC Pro [P]

CCA Pro [P]

CCG Pro [P]

CAT His [H]

CAC His [H]

CAA Gln [Q]

CAG Gln [Q]

CGT Arg [R]

CGC Arg [R]

CGA Arg [R]

CGG Arg [R]

T

C

A

G

A

ATT Ile [I]

ATC Ile [I]

ATA Ile [I]

ATG Met [M]

ACT Thr [T]

ACC Thr [T]

ACA Thr [T]

ACG Thr [T]

AAT Asn [N]

AAC Asn [N]

AAA Lys [K]

AAG Lys [K]

AGT Ser [S]

AGC Ser [S]

AGA Arg [R]

AGG Arg [R]

T

C

A

G

P r i m e r L u g a r

G

GTT Val [V]

GTC Val [V]

GTA Val [V]

GTG Val [V]

GCT Ala [A]

GCC Ala [A]

GCA Ala [A]

GCG Ala [A]

GAT Asp [D]

GAC Asp [D]

GAA Glu [E]

GAG Glu [E]

GGT Gly [G]

GGC Gly [G]

GGA Gly [G]

GGG Gly [G]

T

C

A

G

T e r c e r L u g a r

El Código GenéticoAlanina Ala AArginina Arg R

Asparagina Asn NAspártico Asp DCisteina Cys C

Fenilalanina Phe FGlicina Gly G

Glutámico Glu EGlutamina Gln QHistidina His HIsoleucina Ile ILeucina Leu LLisina Lys K

Metionina Met MProlina Pro PTirosina Tyr YTreonina Thr T

Triptófano Trp WSerina Ser SValina Val V

El Código Genético

• - Es universal, pues lo utilizan casi todos los seres vivos conocidos. Solo existen algunas excepciones en unos pocos tripletes en bacterias.

• - No es ambiguo, pues cada triplete tiene su propio significado

• - Todos los tripletes tienen sentido, bien codifican un aminoácido o bien indican terminación de lectura.

• - Está degenerado, pues hay varios tripletes para un mismo aminoácido, es decir hay codones sinónimos.

• - Carece de solapamiento,es decir los tripletes no comparten bases nitrogenadas.

• - Es unidireccional, pues los tripletes se leen en el sentido 5´-3´.