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Historia y estructura quimica del ADN

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  • TEMAS SELECTOS DE QUIMICA UNIDAD III “BIOQUIMICA” 3.5 ACIDOS NUCLEICOSM.C. Carlos Francisco Morales Muñoz.
  • 3.5 ÁCIDOS NUCLEICOS CONTENIDO• Estructura del ADN.• Replicación del ADN.• ARN y síntesis de proteínas.• Código genético.
  • INTRODUCCIÓN ACIDOS NUCLEÍCOS: ADN Y ARN• Son la macromoléculas que determinan el crecimiento de todas las formas de vida.• Son de dos tipos: ADN: Ácido desoxirribonucleico. ARN: Ácido ribonucleíco.• Se localizan tanto en los núcleos celulares como en organelos tipo mitocondrias, cloroplastos, y en estructuras como bacterias y virus.
  • 1.1.1. Estructura del ADN Composición química del ADN y ARN• Los ácidos nucleicos están formado por nucleótidos. Los nucleótidos están formados por un azúcar (ribosa, ó 2-desoxirribosa), base nitrogenadas (purinas o pirimidinas), y un grupo fosfato.NUCLEOTIDO: AZUCAR + BASE NITROGENADA + GRUPO FOSFATO
  • ESTRUCTURA DE LAS UNIDADES DE AZÚCAR
  • Composición química del ADN y ARN BASES NITROGENADAS• Son aminas heterocíclicas (bases débiles). La Adenina (A) y Guanina (G), son derivados de la purina. La Citosina (C) y Timina (T), son derivados del a pirimidina. Todas presentes en el ADN excepto T, la cual se substituye por el Uracilo (U).• La unión entre un azúcar y una base nitrogenada se llama nucleósido.
  • BASES NITROGENADAS
  • Estructura de los nucleótidos• Los nucleótidos son las unidades monoméricas de los ácidos nucleicos que resultan de la unión covalente de un fosfato y una base nitrogenada con la pentosa. Así tenemos la Adenina; es una base púrica, la adenosina (adenina + ribosa) es el nucleósido correspondiente, y el adenosín monofosfato (AMP) es el nucleótido.
  • Aqui se muestran 2 de ellos en su forma "activa", como trifosfatos, antes de entrar enla molécula de ADN, recuerde que el nucleótido allí tiene un solo fosfato.
  • Estructura de los nucleótidos Existen cuatro nucleótidos que integran el ADN: uno concitosina (C), uno con guanina (G), uno con adenina (A), yuno con timina (T).                                                      
  • Estructura de los nucleótidos• Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de un monómero llamado nucleótido (Figura de la derecha), cada nucleótido está formado, mediante un enlace éster, por un ác. fosfórico y un nucleósido (zona sombreada de la figura), este último se constituye por la unión de  una pentosa (la D-ribosa o la 2-desoxi-D-ribosa), y una base nitrogenada (purina o pirimidina). 
  • Apareamiento de bases• Los nucleótidos se enlazan  para formar los ácidos nucleicos o polinucleótidos.• En las hebras enfrentadas A se complementa con T , y G se complementa con C . A menudo los pares de bases son   mencionados como A-T o G-C , adenina a timina y guanina a citosina. Raramente los libros o las personas usan los nombres completos de las bases. A-T están unidas por dos puentes Hidrógeno y C-G por tres.                                                                 
  • HISTORIA DEL ADN• El ADN fue aislado por Friedrich Miescher en 1869 de esperma de salmón y de pus de heridas abiertas. Dado que la encontró solamente en los núcleos, Miescher denominó a este compuesto nucleína.
  • HISTORIA DEL ADN• Durante los años 20, el bioquímico P.A. Levene analizó los componentes del ADN. Encontró que contenía cuatro bases nitrogenadas: citosina, timina, adenina, y guanina; el azúcar desoxirribosa; y un grupo fosfato.
  • HISTORIA DEL ADNEl concluyó:Que la unidad básica (nucleótido) estaba compuesta de una base pegada a un azúcar y que el fosfato también estaba pegado al azúcar y Lamentablemente también concluyó erróneamente que las bases estaban en cantidades iguales y, que un tetranucleótido era la unidad repetitiva de la molécula.
  • HISTORIA DEL ADNFrederick Griffith Frederick Griffith (1928) fue capaz de inducir la transformación de una cepa no patogénica Streptococcus pneumoniae EN PATOGÉNICA.Griffith inyectó las diferentes cepas de la bacteria en ratones. La cepa S mataba a los ratones (a) mientras que la cepa R no lo hacía (b). Luego comprobó que la cepa S, muerta por calentamiento, no causaba neumonía cuando se la inyectaba (c). Sin embargo cuando combinaba la cepa S muerta por calentamiento, con la cepa R viva, e inyectaba la mezcla a los ratones los ratones contraían la neumonía y morían. Las bacterias que se aislaban de los ratones muertos poseían cápsula y, cuando se las inyectaba, mataban otros ratones!
  • HISTORIA DEL ADN• En los años 40, Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de transformación era el ADN. Oswald Avery Colin McLeod Maclyn McCarty
  • HISTORIA DEL ADN• Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima que destruía el ADN, demostró que el factor de transformación era el ADN. Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la transformación obtenida por Griffith. El concluyó que el material hereditario era ADN y no una proteína. Su evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, para esa época el "candidato principal" para ser el material hereditario eran una proteína .
  • HISTORIA DEL ADN• Erwin Chargaff analizó las base nitrogenadas del ADN en diferentes formas de vida, concluyendo que, la cantidad de purinas no siempre se encontraban en proporciones iguales a las de las pirimidinas (contrariamente a lo propuesto por Levene), la proporción era igual en todas las células de los individuos de una especie dada, pero variaba de una especie a otra.
  • HISTORIA DEL ADNConclusiones:1. La composición básica de ADN de una organismo a otro es constante para todas las células somáticas de ese organismo.2. Las composiciones básicas que se conocen varían considerablemente de un organismo a otro. (A+T, G+C).3. La cantidad de Adenina de ADN de una organismo dado siempre es igual a la cantidad de Timina (A=T).4. La cantidad de Guanina de un cierto organismo, a nivel de ADN, es siempre igual a la cantidad de citosina (C=G).5. La cantidad de bases púricas en el ADN es igual a la cantidad de bases pirimídicas (A+G = T+C).
  • HISTORIA DEL ADNEn 1952 Alfred D. Hershey y Martha Chase realizaron una serie de experimentos destinados a dilucidar si el ADN o las proteínas eran el material hereditario.Marcando el ADN y las proteínas con isótopos radioactivos el experimento demostraría cual de ellos entraba en la bacteria. Ese sería el material hereditario ( factor transformador de Griffith).
  • HISTORIA DEL ADNDado que el ADN contiene fósforo (P) pero no azufre (S),   ellos marcaron el ADN con Fósforo-32 radioactivo. Por otra parte, las proteínas no contienen P pero si S, y por lo tanto se marcaron con Azufre- 35. Hershey y Chase encontraron que el S-35 queda                                                            fuera de la célula mientras que el P-32 se lo encontraba en el            interior, indicando que el ADN era el soporte físico de la herencia.
  • HISTORIA DEL ADN• Rosalind Franklin, y Maurice Wilkins.Utilizando técnica de difracción de rayos X para conocer mejor la estructura tridimensional del ADN, establecieron que posee una estructura muy ordenada, en forma similar a las proteínas.
  • HISTORIA DEL ADN Watson y Crick (1953) Modelo del ADNEstructuraron un modelo de ADN en base la información que se conocía hasta ese tiempo:1. Que el ADN era una molécula grande también muy larga y delgada.2. Los datos de las bases proporcionados por Chargaff (A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma especie).3. los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y Wilkins.4. Los trabajos de Linus Pauling sobre proteínas (forma de hélice mantenida por puentes hidrógeno), quién sugirió para el ADN una estructura semejante.
  • Estructura del ADNEl ADN es una doble hélice, con las bases dirigidas hacia el centro, perpendiculares al eje de la molécula (como los peldaños de una escalera caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las barandas de una escalera caracol).
  • Estructura del ADN• Las hebras que la conforman son complementarias. Tome nota que una purina con doble anillo siempre se aparea con una pirimidina con un solo anillo en su molécula.• Las bases son complementarias, con A en un lado de la molécula únicamente encontramos T del otro lado, lo mismo ocurre con G y C. Si conocemos la secuencia de bases de una de las hebras, conocemos su complementaria.
  • Estructura del ADN
  • Estructura del ADN• En cada extremo de una doble hélice lineal de DNA, el extremo 3-OH de una de las hebras es adyacente al extremo 5-P (fosfato) de la otra. En otras palabras, las dos hebras son antiparalelas , es decir, tienen una orientación diferente.• En el esqueleto azúcar -fosfato de del ADN los grupos fosfato se conectan al carbono 3´ de la molécula de desoxirribosa y al carbono 5´ de la siguiente, uniendo azúcares sucesivos. La prima (´) indica la posición del carbono en un azúcar. Por convención, la secuencia de bases de una hebra sencilla se escribe con el extremo 5-P a la izquierda