áCidos nucleicos

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áCidos nucleicos

  1. 1. Capítulo 22.Metabolismo de Nucleótidos.Ribonucleótidos Desoxirribonucleótidos
  2. 2. NucleótidosUn nucleótido es un compuesto monomérico formado por:• una base nitrogenada,• un azúcar de cinco átomos de carbono (pentosa)• un grupo fosfato
  3. 3. Bases nitrogenadas Son compuestos heterocíclicos aromáticos que se sintetizan en el organismo, existen dos tipos de bases mayores:• Bases nitrogenadas púricas (purinas): adenina (A) y guanina (G). Ambas entran a formar parte del ADN y del ARN.• Bases nitrogenadas pirimídicas (pirimidinas): timina (T), citosina (C) y uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en la formación del ADN. En el ARN aparecen la citosina y el uracilo.
  4. 4. Azúcares• Pentosa: el azúcar de cinco átomos de carbono puede ser: ribosa (ARN) desoxirribosa (ADN).•
  5. 5. Fosfato• Fórmula H3PO4.• Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de ácido fosfórico.
  6. 6. NUCLEÓTIDO Y NUCLEÓSIDO• La base nitrogenada esta unida a la posición 1 del anillo de la pentosa por medio de un enlace glucosídico a la posición N1 de las pirimidinas o a la N9 de las purinas.• Una base unida a una azúcar se denomina nucleósido, cuando se une un fosfato, la base-azúcar-fosfato se denomina nucleotido.
  7. 7. Nucleótido
  8. 8. Funciones de los nucleótidos y d-nucleótidos• Unidades estructurales de los ácidos nucleicos.• Intermediarios en la síntesis de moléculas.• Componentes estructurales de coenzimas esenciales: CoA, FAD, NAD, NADP.• Segundos mensajeros en las vías de transducción de señales: cAMP, cGMP.• “Moneda energética” en la célula: ATP.• Compuestos reguladores importantes para muchas de las vías del metabolismo intermediario.
  9. 9. Síntesis de nucleótidos de purina
  10. 10. SINTESIS DE NUCLEÒTIDOS DE PURINA Los anillos de purina provienen del àcido àspartico, glicina y glutamina, CO2 y N 10-formiltetrahidrofolato, se agregan los carbonos y nitrogenos donados por una ribosa 5-fosfato ya formada.
  11. 11. Síntesis de nucleótidos de pirimidina
  12. 12. Sintesis de Desoxorribonucleòtidos.La sintesis del DNA (2’-desoxirribonucleòtidos) es apartir de difosfato de ribonucleòsido por acciòn de laenzima reductasa de ribonucleòsido.La degradaciòn de nucleòtidos de purina ocurre en elintestino delgado, por enzimas pancreaticas hidrolizalos nuclèotidos en nuclèosidos y bases libres.Dentro de la cèlula los nuclèotidos de purina se degradanpor enzimas especificas hasta àcido ùrico.
  13. 13. Sintesis y degradaciòn de pirimidina.A diferencia de la sintesis del anillode purina la estructura anular secontituye sobre un ribosa 5-fosfatopreexistente, el anillo de pirimidinase sintetiza antes de unirse con elribosa 5-fosfato, el cual dona elPRPP.las fuentes de los àtomos delanillo de pirimidina son la glutamina,àcido aspartico. de nucleòtidos de La degradaciòn pirimidinas es por que el anillo de pirimidina puede abrirse y degradarse a estructuras muy solubles, como alanina beta y aminoisobutirato beta precursores de aceti-CoA y succinil-CoA.
  14. 14. Estructura del ADN
  15. 15. Estructura del ADN
  16. 16. • Base Nucleosido Nucleotido Abreviatura• ARN ADN• Adenina adenosina ácido adenílico AMP dAMP• Guanina guanosina ácido guanilico GMP dGMP• Citosina citidina ácido citidilico CMP dCMP• Timina timidina ácido timidilico dTMP• Uracilo uridina ácido uridilico UMP
  17. 17. • Los nucleótidos son los bloques de construcción a partir de los cuales se construyen los ácidos nucleicos. Los nucleótidos están unidos en una cadena polinucleotídica con un esqueleto que consiste de series alternadas de residuos de azúcar y fosfato. La posición 5´ de un anillo de pentosa está conectada a la posición 3´ de la siguiente pentosa vía un grupo fosfato (ver Figura 1). Por lo tanto, se dice que el esqueleto de azúcar-fosfato consiste de un enlace fosfodiester en posición 5´-3´. Las bases nitrogenadas están por fuera del esqueleto.
  18. 18. • los enlaces fosfodiester. Dependiendo de las circunstancias, los nucleótidos tienen su grupo fosfato unido a cualquiera de las posiciones 5´ ó 3´ de la pentosa:
  19. 19. • Los segmentos de ADN que llevan esta información genética se llaman genes, pero otras secuencias de ADN tienen funciones estructurales, o están implicadas en la regulación del empleo de esta información genética.
  20. 20. • el ADN es un largo polímero de unidades simples llamadas nucleótidos, con un armazón hecho de azúcares y grupos de fosfato unidos alternativamente entre sí mediante enlaces de tipo éster.
  21. 21. • Conectado a cada azúcar está cada uno de los cuatro tipos de moléculas llamadas bases nitrogenadas. La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena es la que codifica la información
  22. 22. • Esta información es leída usando el código genético, que especifica la secuencia de los aminoácidos de las proteínas.
  23. 23. • El código es interpretado copiando los tramos de ADN en un ácido nucleico relacionado, el ácido ribonucleico (ARN), en un proceso llamado transcripción.• Dentro de las células, el ADN está organizado en estructuras llamadas cromosomas. Estos cromosomas se duplican antes de que las células se dividan, en un proceso llamado replicación de ADN.
  24. 24. • Los organismos Eukaryota (animales, plantas, y hongos) almacenan la inmensa mayoría de su ADN dentro del núcleo celular y una mínima parte en los ornánulos celulares mitocondrias, y en los cloroplastos en caso de tenerlos
  25. 25. • EN PROCARIOTES SE ENCUENTRA EN EL CITOPLASMA DE LA CELULA.• Las proteínas cromáticas como las histonas comprimen y organizan el ADN dentro de los cromosomas
  26. 26. • El ADN es un largo polímero formado por unidades repetitivas, los nucleótidos.2 3 Una doble cadena de ADN mide de 22 a 26 Ångströms (2,2 a 2,6 nanómetros) de ancho, y una unidad (un nucleótido) mide 3,3 Å (0,33 nm) de largo.4 Aunque cada unidad individual que se repite es muy pequeña, los polímeros de ADN pueden ser moléculas enormes que contienen millones de nucleótidos
  27. 27. • el cromosoma humano más largo, el cromosoma número 1, tiene aproximadamente 220 millones de pares de bases.5 Las dos cadenas de ADN se enroscan sobre sí mismas formando una especie de escalera de caracol, denominada doble hélice. El modelo de estructura en doble hélice fue propuesto en 1953 por James Watson y Francis Crick
  28. 28. • Cada unidad que se repite, el nucleótido, contiene un segmento de la estructura de soporte (azúcar + fosfato), que mantiene la cadena unida, y una base, que interacciona con la otra cadena de ADN en la hélice.
  29. 29. • En general, una base ligada a un azúcar se denomina nucleósido y una base ligada a un azúcar y a uno o más grupos fosfatos recibe el nombre de nucleótido. Cuando muchos nucleótidos se encuentran unidos, como ocurre en el ADN, el polímero resultante se denomina polinucleótido
  30. 30. • Componentes• Estructura de soporte: – La estructura de soporte de una hebra de ADN está formada por unidades alternas de grupos fosfato y azúcar.11 – Ácido fosfórico: Su fórmula química es H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de ácido fosfórico.• Enlace fosfodiéster. El grupo fosfato une el carbono 5 del azúcar de un nucleósido con el carbono 3 de otro
  31. 31. • Desoxirribosa: – Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa) derivado de la ribosa, que forma parte de la estructura de nucleótidos del ADN. Su fórmula es C5H10O4. Una de las principales diferencias entre el ADN y el ARN es el azúcar, pues en el ARN la desoxirribosa del ADN es reemplazada por una pentosa alternativa, la ribosa
  32. 32. • Las moléculas de azúcar se unen entre sí a través de grupos fosfato, que forman enlaces fosfodiéster entre los átomos de carbono tercero (3′, «tres prima») y quinto (5′, «cinco prima») de dos anillos adyacentes de azúcar. La formación de enlaces asimétricos implica que cada hebra de ADN tiene una dirección
  33. 33. • En una doble hélice, la dirección de los nucleótidos en una hebra (3′ → 5′) es opuesta a la dirección en la otra hebra (5′ → 3′). Esta organización de las hebras de ADN se denomina antiparalela; son cadenas paralelas, pero con direcciones opuestas
  34. 34. • De la misma manera, los extremos asimétricos de las hebras de ADN se denominan extremo 5′ («cinco prima») y extremo 3′ («tres prima») respectivamente.
  35. 35. • Bases nitrogenadas: – Las cuatro bases nitrogenadas esenciales que se encuentran en el ADN son la adenina (abreviado A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). Cada una de estas cuatro bases está unida al armazón de azúcar- fosfato a través del azúcar para formar el nucleótido completo (base-azúcar-fosfato). Las bases se clasifican en dos grupos: adenina y guanina son compuestos heterocíclicos de cinco y seis miembros unidos denominados purinas, mientras que citosina y timina son anillos de seis miembros denominados pirimidinas
  36. 36. • En los ácidos nucléicos existe una quinta base pirimidínica, denominada uracilo (U), que normalmente ocupa el lugar de la timina en el ARN y difiere de la timina porque le falta un grupo metilo en su anillo. El uracilo no se encuentra habitualmente en el ADN, sólo aparece raramente como un producto residual de la degradación de la citosina.
  37. 37. Purinas:• Adenina: C5H5N5. – Se representa con la letra A. – En el ADN siempre se empareja con la timina de la cadena complementaria: A=T. – Derivado de la purina en la que un hidrógeno ha sido sustituido por un grupo amino (-NH2). La adenina, junto con la timina, fue descubierta en 1885 por el médico alemán Albrecht Kossel.
  38. 38. Purinas:• Guanina: – Se representa con la letra G. – Siempre se empareja en el ADN con la citosina de la cadena complementaria mediante tres enlaces de hidrógeno: G≡C.
  39. 39. Pirimidinas:• Timina: C5H6N2O2 – Se representa con la letra T. – Forma el nucleósido timidina (dThd) y el nucleótido timidilato (dTMP). – Siempre se empareja con la adenina 2 puentes de hidrógeno: T=A.
  40. 40. Pirimidinas:• Citosina: C4H5N3O – Se representa con la letra C. – Tiene un grupo amino en posición 4 y un grupo cetónico en posición 2. – Siempre se empareja con la guanina de la cadena complementaria: C≡G. La citosina fue descubierta en 1894 cuando fue aislada en tejido del timo de carnero.
  41. 41. • Se estima que el genoma humano haploide tiene alrededor de 3.000 millones de pares de bases Apareamiento de bases• Un par de bases GC con tres puentes de hidrógeno.• Un par AT con dos puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno se muestran como líneas discontinuas.• La dóble hélice de ADN se mantiene estable mediante la formación de puentes de hidrógeno entre las bases asociadas a cada una de las dos hebras
  42. 42. • Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN establecen una asociación específica mediante puentes de hidrógeno con los correspondientes de la otra cadena. Cada tipo de base en una hebra forma un enlace únicamente con un tipo de base en la otra hebra, lo que se denomina "complementariedad de las bases".
  43. 43. • las purinas forman puentes de hidrógeno con las pirimidinas, de forma que A se enlaza sólo con T, y C sólo con G. Este emparejamiento corresponde a la observación ya realizada por Erwin Chargaff (1905-2002), que mostró que la cantidad de adenina era muy similar a la cantidad de timina, y que la cantidad de citosina era igual a la cantidad de guanina en el ADN
  44. 44. • los puentes de hidrógeno no son enlaces covalentes, pueden romperse y formarse de nuevo de forma relativamente sencilla. Por esta razón las dos hebras de la doble hélice pueden separarse como una cremallera, bien por fuerza mecánica o alta temperatura
  45. 45. • toda la información contenida en la secuencia de doble hebra de la hélice de ADN está duplicada en cada hebra, lo cual es fundamental durante el proceso de replicación del ADN.
  46. 46. • Los dos tipos de pares de bases forman un número diferente de pares de hidrógeno: AT forman dos puentes de hidrógeno, y GC forman tres puentes de hidrógeno.• El par de bases GC es por tanto más fuerte que el par de bases AT. Como consecuencia, tanto el porcentaje de pares de bases GC como la longitud total de la doble hélice de ADN determinan la fuerza de la asociación entre las dos hebras de ADN
  47. 47. Flujo de información genética en la células eucariotas
  48. 48. Flujo de información genética en la células eucariotas
  49. 49. REPLICACIÒN DEL DNA EUCARIOTAEl ciclo de la cèlula eucariota,la replicaciòn del DNA y diviciòncelular (mitosis) se coordinanpara formar el ciclo celular.El periodo previo a la replicaciònse llama fase G1 y la replicaciòndel DNA ocurre en la fase S(sìntesis). La fase G2 es antesde la mitosis
  50. 50. Las Polimerasas de DNA eucarioticas son cinco clases. Polimerasas alfa y polimerasas delta. La alfa es una enzima con multiples subunidades, una subunidad tiene actividad primasa, que inicia la sìntesis de la cadena lìder y al principio de cada fragmento de Okazaki en la cadena rezagada. Tambien sintetisa un cebador de RNA corto.La polimerasa èpsilon y gammaparicipan en la reparaciòn delDNA, la gamma replica el DNAmitocondrial.
  51. 51. Replicación del ADN
  52. 52. Replicación del ADN
  53. 53. REPLICACIÓN DEL ADN
  54. 54. ORGANIZACIÒN DEL DNA EUCARIOTA.La cèlula humana tìpica contiene 46 cromosomas cuyo DNAmide cerca de un metro de largo. El DNA se relaciona conproteinas basicas unidas con firmeza llamadas HISTONAS.Las histonas y la formaciòn de nucleosomas, hay cincoclases de histonas, H1, H2A, H2B,H3 y H4, tienen alto contenido delisina y arginina.Dos molèculas de H2A, H2B, H3 y H4 forman el centro estructural de las cuentas individuales del nucleosoma y alrededor de este centro, un segmento de DNA se enreda casi dos veces y forma una hèlice superenrrolada en sentido negativo. La histona H1 se encuentra en la cadena de enlace entre los nucleosomas.
  55. 55. REPARACIÒN DE DNA.Por el emparejaminto incorrecto de bases o la inserciònde unos cuantos nucleòtidos adiciònales y las agresiònesambientales que alteran o eliminan bases de nucleòtidos,como los agentes quimicos, el àcido nitroso o radiaciònesde luz ultravioleta que fusionan dos pirimidinas adyacentes,la radiacion de alta energia produce roturas en la cadena.si no se repara, puede inducir una mutaciòn permanenteoriginando el cancer.
  56. 56. La informaciòn genetica se encuentraen el DNA, pero el RNA hace las copiasfuncionales del DNA.La cadena de DNA sirve como moldedurante el proceso de copia, el cual sele llama TRANSCRIPCIÒN, la cual tieneuna caracteristica central, que es la altaselectividad, que por medio de señalesincluidas en la secuencia denucleòtidosdel DNA, instruyen a la POLIMERASAdel RNA acerca del lugar donde y conque frecuencia comenzar y dondeterminar la transcripciòn. Transcripción de un gen
  57. 57. ESTRUCTURA DEL RNAHay tres tipos principales de RNA que participan en elproceso de sintesis de proteinas:RNA ribosomal (rRNA)RNA de tranferencia (tRNA)RNA mensajero (mRNA)Son molèculas polimèricas no ramificadas formadas pormononucleòtidos unidos mediante enlaces fosfodiester.Son màs pequeños que el DNA, contienen ribosa y uraciloen lugar de timidina, tambien son de una sola cadenasencilla.
  58. 58. RNA ribosomal.Se encuentra relacionado con varias proteinas como componente de los ribosomas y sirven como sitios para la sintesis de proteinas. En las celulas eucariotas hay cuatro especies de tamaños de rRNA: 28S, 18S, 5.8S y 5S. La S va relacionada con el peso molecular y laforma del compuesto, los rRNA constituyen el 80% deltotal de RNA de la cèlula.
  59. 59. RNA de tranferencia.Es la màs pequeña de las tres especies de RNA, (4S),tienen entre 74 y 95 residuos de nucleòtidos. Existepor lo menos un tipo especifico de molècula de tRNApor cada uno de los 20 aminoàcidos de las proteinas,constituyen cerca del 15% del total del RNA celular. RNA mensajero.Representa sòlo cerca del 5% del RNA celular, es eltipo màs heterogèneo de RNA en cuanto a su tamaño500 a 6 000 nucleòtidos y secuencia de bases.El mRNA lleva la informaciòn genètica del DNA nuclearal citoplasma, donde se emplea como molde para lasintesis de proteinas.
  60. 60. Estructura del ARN de transferencia (ARNt)
  61. 61. Esquema de la Transcripción
  62. 62. TRANSCRIPCIÒN DE GENES EUCARIOTASEstructura de la cromatina y expresiòn de los genes.La relaciòn del DNA con las histonas para formarnucleosomas influye en la transcripciòn para teneracceso al DNA. Los genes que se transcriben en formamas activa se encuentran en una forma de cromatinarelativamente relajada llamada EUCROMATINA y lossegmentos màs inactivos del DNA se encuentran enla HETEROCROMATINA muy condensada.DNA inactivo es DNA metiladoDNA activo es DNA acetilado.
  63. 63. Polimerasas de RNA nucleares de la cèlulas eucariotas.Hay tres clases de polimerasas de RNA:Polimerasa I de RNA. Enzima que sintetiza el precursorde los RNA ribosomales grandes, 28S, 18S y 5.8S en elnucleo.Polimerasa II de RNA. Enzima que sintetiza los precursoresde los RNA mensajeros que luego se traducen para formarproteinas. Tambien sintetiza ciertos RNA nuclearespequeños (snRNA) y algunos virus la emplean para formarRNA viral. -Promotores para los genes de clase II. Es una secuencia de nucleòtidos de DNA casi identicos (25 nucleòtidos) para inicio de transcripciòn llamada caja TATA o de Hognes. A una distancia de 70 a 80 nucleotidos està otra secuencia de nucleòtidos llamada caja CAAT.
  64. 64. -Papel de los intensificadores en la regulaciòn de genes. Son secuencias de DNA con acciòn cis que aumentan la velocidad de inicio de la transcripciòn por la polimerasa II de RNA. -Inhibidores de la polimerasa II de RNA. La amantadina alfa que se encuentra en un hongo toxico, inhibe la sintesis de mRNA.Polimerasa III del RNA. Enzima que produce los RNA pequeños, incluidos los tRNA, el RNA ribosomal 5S y algunos snRNA.Polimerasa mitocondrial del RNA. Las mitocondriascontienen una sola polimerasa de RNA que se parecea la polimerasa de RNA bacteriana màs que a la enzimaeucariota.
  65. 65. MODIFICACIÒN DEL RNA DESPUÈS DE LA TRANSCRIPCIÒN.Un transcrito primario es una copia lineal de unaunidad de transcripciòn, el segmento de DNA entrelas secuencias especificas de iniciaciòn y terminaciòn.
  66. 66. • El transcrito primario es una copia lineal de una unidad de trascripción. Es el segmento de DNA entre las secuencias de iniciación y de terminación.• Los transcritos primarios de los RNA de Transferencia y ribosomal procariotes y eucariotes se modifican por acción de las ribonucleasas.
  67. 67. • A.RNA ribosomal: se sintetizan a partir de precursoras llamadas RNA prerribosomal. Los RNAr de los eucariotas 28S, 18 S y 5.8S se forman a partir de una molécula precursora de RNA por acción de la polimerasa III de RNA y se modifica por separado.
  68. 68. • RNA t: los RNAt eucariotas y procariotas se forman a partir de largas moleculas precursoras que se deben de modificar.Se debe retirar un intron del asa anticodón y recortarse las secuencias de los extremos 5 y 3’ de la molècula. Tambien la adiciòn de la secuencia CCA.
  69. 69. • RNA m eucariota: El transcrito primario està sintetizada por la polimeraza II de RNA.• RNAnh son las moleculas precursoras de el RNA mensajero.• 1ro. Es RNAnh luego se forma el transcrito primario en el nùcleo y luego se modifica y se convierte en el RNA m que va al citoplasma (reticulo endoplasmico rugoso)
  70. 70. • Modificaciòn del transcrito primario:• A) Colocación de tapa 5 este permite iniciar la traducción y ayuda a estabilizar el RNAm. Los RNAm eucariotes que carecen de esta tapa no se traducen eficientemente.• B) adición de una cola poli A la mayoria tienen 40 a 200 nucleotidos uniodos de adenina al extremo 3, esta cola de poli A no se transcribe del DNAsino que se agrega despues de la transcripciòn por la enzimanjclear polimerasa de poliadenilado.• Hay una secuencia de sonsenso llamada secuencia de señal de poliadenilato que se encuentra cerca del extremo 3 . Estas colas ayudan a estabilizar a los RNAm y facilitan su salido del nucleo.
  71. 71. [Detalle de la transcripción]
  72. 72. • Despues que el RNAm entra al citosol de la cola de poli A se acorta.• Remoción de Intrones; es remover secuencias de RNA del transcrito primario• Remoción de Intrones: esto generalmente ocurre cuando madura el RNAm eucariota. se remueven secuencias que no codifican llamadas intrones.
  73. 73. Exones: son secuencias que se pegaron despues de quitar los exones y que forman el RNAm maduro.Espliceosoma: Es la maquina molecular que corta los intrones y pega los exones.Solamente unos cuantos transcritos primarios eucariotas no contienen intrones. La colàgena tiene mas de 50 secuencias intermedias o intrones que deben retirarse.
  74. 74. • RNA np o snurps: Se les llama snurps cuando están unidos a sus proteínas, facilitan el corte y empalme de los segmentos exones formando pares de bases con las secuencias de consenso en cada extremo del intròn.Ej. lupus eritematoso sistémico, enfermedad auto inmune inflamatoria que se producen anticuerpos contra proteínas del huésped entre ellas los snurps
  75. 75. • Las mutaciones en los sitios de corte y empalme pueden ocasionar un corte y empalme inapropiado con producción de proteínas anormales. El 15% de todas las enfermedades genéticas es resultado de mutaciones que afectan el corte y empalme del RNA. Ej. mutaciones en el corte y empalme de la hemoglobina beta que causa una talasemia beta dando una hemoglobina beta defectuosa.
  76. 76. • Corte y empalme alternativos de las moléculas de RNAm.• Las moléculas precursoras del RNAm de algunos genes pueden cortarse y empalmarse en dos o mas formas alternativas en distintos tejidos. Esto origina múltiples variaciones de RNAm y por consiguiente también su producto proteínico.
  77. 77. Procesamiento del RNA después de su síntesis. [Uniones de exones en el ARN (Splicing)]
  78. 78. Procesos de transcripcióny traducción en la célula]
  79. 79. Flujo de información genética del ADN a proteínas
  80. 80. Traducción(Síntesis de proteínas)
  81. 81. Ensamble de un ribosoma funcionando
  82. 82. Código Genético

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