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áCidos nucleicos2

  1. 1. ÁCIDOS NUCLEICOS Biología 2º Bachillerato
  2. 2. 1.- Componentes de los ácidos nucleicos.• Están formados por NUCLEÓTIDOS, a su vez por: – ÁCIDO FOSFÓRICO (ion fosfato) – PENTOSA: (2 opciones de aldopentosas) ribosa (para el ARN) o 2-desoxirribosa (para el ADN). – BASE NITROGENADA: • PÚRICAS: (purina) ADENINA (A) y GUANINA (G) • PIRIMIDÍNICAS: (pirimidina) TIMINA (T) y CITOSINA (C). También URACILO (U) (solo para ARN).
  3. 3. NUCLEÓSIDO• Pentosa + Base nitrogenada• Enlace N-glucosídico (-OH de glúcido + grupo amino) – Carbono 1’ de pentosa + N-1 de base pirimidínica. – Carbono 1’ de pentosa + N-9 de base púrica.• Ribonucleósidos: adenosina, guanosina, citidina, uridina.• Desoxirribonucleósidos: desoxiadenosina, desoxiguanosina, desoxicitidina , desoxitimidina.
  4. 4. NUCLEÓTIDOS• Nucleósido + Ácido fosfórico.• Enlace éster fosfórico: grupo OH del C 5’ y el ácido fosfórico. Se libera H20.• Por tanto, para formar un nucleótido se precisa primero de un enlace N-glucosídico y luego de otro Éster fosfórico.• Desoxiadenosina 5’- monofosfato (dAMP) (dGMP, dCMP, dTMP) NUCLEÓTIDOS DE ADN• Adenosina 5’-monofosfato (AMP) (GMP, CMP, UMP) NUCLEÓTIDOS DE ARN
  5. 5. Cadenas de ácidos nucleicos:• Una cadena polinucleótida tiene dos extremos: – Extremo 5’: grupo fosfato unido al C5’ de la pentosa. – Extremo 3’: grupo –OH libre del C3’ de la última pentosa.• ¿Cómo se añaden nucleótidos? Al extremo 3’ de la pentosa. Tipo de enlace: FOSFODIÉSTER
  6. 6. 2.-El ácido desoxirribonucleico (ADN)• Dos cadenas de nucleótidos enrolladas en una doble hélice.• Polímeros de desoxirribonucleótidos: adenina, timina, citosina y guanina. (NO Uracilo!)• Alta masa molecular.
  7. 7. ¿Dónde se localiza?– ADN en eucariotas: • ADN nuclear: ADN unido a proteínas de tipo HISTONAS. (En espermatozoides son “PROTAMINAS”). La asociación de histonas y ADN es la CROMATINA. • ADN mitocondrial y plastidial: similar al de las células procariotas.– ADN de procariotas: ADN + proteínas parecidas a las histonas  NUCLEOIDE. ¡Sin núcleo!– ¡OJO! Algunos virus también tiene como ácido nucleico el ADN. Otros son de ARN.
  8. 8. Niveles estructurales: Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria  Superespiralización en CROMOSOMAS.
  9. 9. ESTRUCTURA PRIMARIA:• Secuencia de nucleótidos de una sola cadena.• Dos partes: – Esqueleto de polidesoxirribosas-fosfato. – Secuencia de bases nitrogenadas.• Combinación de A, G, C y T.• Diferentes combinaciones  INFORMACIÓN GENÉTICA.
  10. 10. • Extremo 5’ : grupo FOSFATO libre.• Extremo 3’: grupo OH libre.
  11. 11. ESTRUCTURA SECUNDARIA:• Disposición en el espacio de dos hebras o polinucleótidos que forman una doble hélice.• Bases nitrogenadas enfrentadas mediante puentes de hidrógeno.
  12. 12. Datos experimentales sobre la estructura secundaria de ADN:• Dispersión acuosa de ADN con densidad y viscosidad alta: cadenas unidas entre sí mediante puentes de hidrógeno.• Ley de Chargaff: (1950) existen tantas moléculas de adenina como de timina; y tantas de citosina como de guanina. – Adenina = Timina – Citosina = Guanina – DOS Puentes de hidrógeno entre adenina y timina; TRES entre citosina y guanina. COMPLEMENTARIEDAD DE BASES.
  13. 13. (…) Datos experimentales:• Difracción de rayos X de los físicos Rosalind Franklin y Marice Wilkins. Gracias a estas imágenes consiguieron dimensionar la doble hélice: – 20 Å amstrong de diámetro (1 Å = 10-10 m) tiene la estructura fibrilar del ADN. – Cada pareja de nucleótidos está separada 3,4 Å. – Cada vuelta = 10 pares de nucleótidos. – 34 Å por vuelta de hélice.
  14. 14. Rosalind Franklin y Maurice Wilkins (sobre1950-1953)
  15. 15. Modelo de doble hélice del ADN:• James Watson y Francis Crick (1953). Responsables del diseño de este modelo.• ADN es una doble hélice de 20 Å de diámetro.• Estabilidad gracias a puentes de hidrógeno: – Pentosas y grupos fosfatos en el exterior. – Carácter ácido: ionización de los fosfatos.• Cadenas: – ANTIPARALELAS: Los enlaces 5’  3’ están orientados de un modo contrario. Cadenas en direcciones opuestas, lo que permite su unión estable. – COMPLEMENTARIAS: debido a la unión de T-A y C-G.• Enrollamiento dextrógiro.
  16. 16. • Si se tomase una escalera y se la torciera para formar una hélice, manteniendo los peldaños perpendiculares, se tendría un modelo grosero de la molécula de DNA.• Los dos lados de la escalera están constituidos por moléculas de desoxirribosa y fosfato alternadas.• Los peldaños perpendiculares de la escalera están formados por las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina.• Cada peldaño está formado por dos bases, y cada base está unida covalentemente a una unidad azúcar-fosfato.• En la doble hélice, las bases enfrentadas se aparean y permanecen unidas por puentes de hidrógeno, siempre combinaciones: T-A, C-G.
  17. 17. (…) Modelo de doble hélice.• El ADN puede DESNATURALIZARSE debido a la aplicación de calor (> 100ºC)• RENATURALIZACIÓN: se enfría por debajo de 65ºC.
  18. 18. ESTRUCTURA TERCIARIA:• Fibra de ADN de 20 Å (diámetro) se encuentra retorcida  SUPERHÉLICE.• ¿Dónde? – ADN bacteriano – ADN mitocondrial/plastidial.
  19. 19. NIVELES DE EMPAQUETAMIENTO:• La unión de ADN e histonas permite los diferentes niveles de empaquetamiento: – COLLAR DE PERLAS – SOLENOIDE – DOMINIOS EN FORMA DE BUCLE – NIVELES SUPERIORES
  20. 20. “Collar de perlas”• Fibra de cormatina de 100 Å• Primer nivel de empaquetamiento.• Fibra de ADN de 20 Å se va asociar a histonas hasta conseguir un empaquetamiento de 100 amstrong de diámetro.• Interfase en el ciclo celular.• Sucesión de NUCLEOSOMAS (100 Å).• 1 nucleosoma = octámero de histonas (4 tipos diferentes) + 1 fibra ADN (200 pb)• NUCLEOSOMA + ADN espaciador + NUCLEOSOMA. (filamento de cromatina)• A cada nucleosoma se enrolla ADN en dos vueltas, y se sella con una molécula de histona H1.
  21. 21. “Solenoide”• 2º nivel de empaquetamiento.• Fibra de cromatina de 300 Å.• Enrollamiento de la fibra de 100 Å.• 6 nucleosomas por vuelta y 6 H1.• Se acorta hasta 5 veces la longitud de la fibra de 100 Å.• Abundante en la forma de cromosomas.
  22. 22. “Dominios en forma de bucle”• Tercer nivel de empaquetamiento.• La fibra de 300 Å forma bucles consecutivos.• Bucle: entre 20 000 y 70 000 pb de longitud.• Estabilizados por un “andamio proteico”.
  23. 23. Niveles superiores de empaquetamiento:• Fase de división celular.• Se consigue hasta 10000 veces más el grado de empaquetamiento de “collar de perlas”.• Máx. empaquetamiento: cromosoma en metafase.• Aún no muy conocidos. Gracias a todos estos niveles de empaquetamiento, el ADN puede caber dentro del núcleo de la célula eucariota. http://www.youtube.com/watch?v=X6bdNCuK-zw&feature=youtu.be http://www.youtube.com/watch?v=OStI5pniHPA&NR=1&feature=endscreen
  24. 24. HABLEMOS DE CANTIDADES DE ADN…• Se ha estimado que, por término medio, cada cromosoma está formado por unos 150 millones de pares de bases. Por tanto, cada una de las dos cadenas del ADN continene 150 millones de nucleótidos.• Si la longitud de cada nucleótido es de 0,34 nm (nanómetros, milmillonésima parte de un metro), la longitud total del cromosoma será de: 150000000 x 0,34 = 51000000 nm, es decir, 0,051 metros (5,1 cm).• Por tanto, si pudiésemos estirar totalmente y medir un cromosoma humano medio, tendría aproximadamente unos 5 cm. Como el cariotipo humano presenta 46 cromosomas, nos da un total de 2,346m de ADN en cada núcleo (5,1 x 46).• Pero aún más, como en un cuerpo humano hay, por término medio, entre 50 y 75 billones de células, podemos hacer el siguiente cálculo:• 2,346 m. x 50.000.000.000.000 = 113.300.000.000.000 m (!!!), es decir, más de 113 billones de metros, o lo que es lo mismo, 113.300.000.000 km (más de 113 mil millones de km !!!)
  25. 25. Tipos de ADNSegún el número de cadenas: Según su forma:• ADN MONOCATENARIO: • LINEAL: células eucariotas. poco frecuente. Sólo en Algunos virus (Bacteriófago virus. T4 o virus del herpes). • CIRCULAR: células• ADN BICATENARIO: mayoría procariotas. Mitocondrial y de los seres vivos. plastidial. Algunos virus Superenrollado o (SV40 –polio-). concatenado.
  26. 26. (…)Tipos de ADNSegún el tipo de moléculasasociadas:• ADN asociado a histonas: en • La longitud del ADN es el núcleo de células mayor cuanto mayor es la eucariotas. complejidad del ser vivo.• ADN asociado a proteínas: núcleo de espermatozoides. Escherichia Coli  1,36 mm• ADN procariota: asociado a Erizo de mar  0,57 m proteínas parecidas a Gallo  0.93 m Perro  1,89 m histonas. Ser humano  2,36 m
  27. 27. IMPORTANCIA BIOLÓGICA del ADN:• Es la molécula que almacena la INFORMACIÓN GENÉTICA de todos los seres vivos. Combinación de nucleótidos (bases nitrogenadas, A, T, C, G) constituyen los genes, con la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas celulares.• Permite la HERENCIA BIOLÓGICA, pues se encarga de transmitir la información genética de generación en generación.• Además, controla el funcionamiento global de la célula.• Tiene la capacidad de MUTACIÓN (cambios en los genes), lo que ha posibilitado la EVOLUCIÓN BIOLÓGICA.
  28. 28. 3.- El ácido ribonucleico (ARN)• Nucleótidos de ribosa y cuatro bases nitrogenadas: A, U, C, G• Unidos entre sí mediante enlaces FOSFODIÉSTER, en sentido 5’ 3’• Monocatenario.• ¿Dónde? Células eucariotas, procariotas y algunos virus.• Clasificación: ARNm, ARNt, ARNr, ARNm.
  29. 29. 3.1. ARN mensajero (ARNm)• Monocatenario y lineal.• 200 000u-1000 000u  masa molecular.• Copia la información del ADN, sale por los poros nucleares y llega a los ribosomas. Síntesis de una proteína.• 2 tipos: – ARNm eucariótico: zonas con doble hélice y otras monocatenarias (“lazos de herradura”). MONOCISTRÓNICO (sintetizar una proteína). • Capucha y Cola de poli-A. • Tiene INTRONES (sin información) y EXONES (con información). – ARNm procariótico: carece de intrones, de capucha y de cola de poli-A. Puede ser POLICISTRÓNICO (información para varias proteínas).
  30. 30. 3.2. ARN de transferencia• Masa molecular de unos • 2 zonas muy distintas: 25 000 u. – Estructura secundaria en• Disperso en el citoplasma. doble hélice (complementariedad de• ¡¡Hasta 50 tipos de ARN!! bases entre diferentes• Función: transportar segmentos). aminoácidos hasta los – Estructura monocatenaria ribosomas. Según el (asas y bucles) ARNm los va añadiendo progresivamente  Nucleótidos: A, G, C y U. Otras bases nitrogenadas!!! Síntesis de proteínas.
  31. 31. Esquema del ARNt de alanina• Extremo 5’: ribonucleótido de guanina (G)• Brazo aceptor.• Brazo D y su asa• Brazo anticodón y su asa: contiene el ANTICODÓN (complementario al triplete del ARNm)• Brazo T y su asa.• Extremo 3’: donde se enlaza el aminoácido. Triplete aceptor.
  32. 32. 3.3. ARN ribosómico• Constituye el 60% de la masa de las subunidades de los ribosomas, combinado con proteínas.• Tiene tanto segmentos monocatenarios como en doble hélice.• El ARN más abundante de las células.• Monocatenario y lineal.• “Coeficiente de sedimentación de Svedberg”  unidades de Svedberg (S).• Ribosomas procariotas: 70S• Ribosomas eucariotas: 80S
  33. 33. 3.4. ARN nucleolar• (ARNn): componente principal del nucléolo.• ¿De dónde surge? Del ADN  “Región organizadora nucleolar”.• Un ARN 45 S  se escinde en tres, se une a proteínas y forma 2 SUBUNIDADES RIBOSÓMICAS  Sale por poros nucleares.
  34. 34. 3.5. ARN de interferencia• Reconoce a ARN mensajeros y los degrada.• Impide una “sobreproducción” de proteínas  Recibe el nombre de SILENCIADOR GENÉTICO.• Mecanismo de autocontrol del mensaje genético.• Tratamientos frente a virus, cáncer, enfermedades hereditarias.

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