Universidad Privada Antenor OrregoEscuela Profesional de Medicina Humana Curso de Biología Celular y Molecular

UNIDAD N° 3:

Tema 2: ACIDOS NUCLEICOS

Blgo. Mg. Pablo Chuna MogollónProfesor Auxilar T.C.

Area Biología

Departamento Académico de Ciencias - UPAO

ACIDOS NUCLEICOS

• Los ác. nucleicos son las moléculas que contienen la información que prescribe la secuencia de aminoácidos en las proteínas

• Todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos en forma de ácido dexosirribonucleico (DNA) y ácido ribonucleico (RNA).

• Algunos virus sólo contienen DNA, mientras que otros sólo poseen RNA.

• EL DNA y el RNA tienen grandes semejanzas químicas. Por sus estructuras primarias ambos son polímeros lineales compuestos por monómeros denominados nucleótidos

Pentosa

Base nitrogenada

Fósforo• La hidrólisis química completa de

un ác. nucleico da lugar a una

mezcla equimolar de: una base

nitrogenada, una pentosa y

ortofosfato

Tres componentes:

1. Pentosa:DNA = deoxirribosaRNA = ribosa

2. Base Nitrogenada

PurinaAdeninaGuanina

PirimidinasCytosinaUracilo (RNA)Timina (DNA)

3. Grupo fosfato

Enlaces Fosfodiéster

• Cuando los nucleótidos se polimerizan para formar ácidos nucleicos, el grupo hidroxilo fijado al carbono 3’ del azúcar de un nucleótido forma un enlace éster con el fosfato de otro nucleótido, con eliminación de una molécula de agua .

• En consecuencia, una hebra aislada de ác. nucleico es un polímero de fosfatos y pentosas (un poliéster), con bases púricas y pirimídicas como grupos laterales.

• Las uniones entre nucleótidos se denomina enlaces fosfodiéster

• La secuencia lineal de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster constituye la estructura primaria.

Función de los Nucleótidos

• Pueden ser utilizados para depositar y transferir energía química, como el adenosin trifosfato (ATP). Cuando se produce la hidrólisis de las uniones fosfato terminales, la energía liberada puede ser usada por la célula para realizar sus actividades.

• Los nucleótidos cíclicos juegan un papel importante en la mediación de los efectos hormonales y en la regulación de varios aspectos de la función celular . Ejm. AMPc.

• El dinucleótido de adenina y nicotinamida (NAD) es muy importante como receptor y donador de hidrógeno y electrones en funciones biológicas de oxidación y reducción en las células.

Modelo de doble hélice

(James Watson y Francis Crick –1953)

Dos fuentes de información:

1. Estudio de composición de bases de

Erwin Chargaff• El DNA es una doble cadena que consiste de ~50% purinas

(A,G) y ~50% pirimidinas (C, T)• La cantidad de A=T y la cantidad de G=C (regla de Chargaff)• % GC varía de organismo a organismo.

Ejemplos: %A %T %G %C %GC

Homo sapiens 31.0 31.5 19.1 18.4 37.5

Zea mays 25.6 25.3 24.5 24.6 49.1

Drosophila 27.3 27.6 22.5 22.5 45.0

Mycobacterium sp. 12.0 11.0 28.0 26.0

ACIDO DESOXIRRIBONULEICO

2. Estudio de difracción de rayos X de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins

Conclusión: El DNA es una estructura helicoidal, en donde las bases apiladas están separadas por un espacio regular de 0.34 nm, y la hélice completa un giro cada 3.4 nm.

Estructura del DNA - Watson y Crick

El modelo original del DNA de James Watson y Francis Crick (1953)

1. Dos cadenas polinucleótidas asociadas que se entrelazan entre sí en el espacio, que gira hacia la derecha.

2. Las cadenas de nucleótidos son antiparalelas: 5’ 3’ y 3’ 5’

3. El eje pentosa-fosfato se ubica en la parte externa de la doble hélice, y las bases se proyectan hacia el eje central.

4. Pares de bases complementarias de cadenas opuestas están unidas por enlaces de hidrógeno.

A se aparea con T (2 enlaces de H), y

G se aparea con C (3 enlaces de H).

ej., 5’-TATTCCGA-3’

3’-ATAAGGCT-3’

5. Los pares de bases están separados por un espacio de 0.34 nm. Un giro completo de la hélice requiere 3.4 nm (10 bases/giro).

6. El eje pentosa-fosfato no está espaciado igualmente, formando dos hendiduras, descritas como hendidura mayor y menor.

Modelo de doble hélice del DNA

Enlace de hidrógeno

3

3

5

5

La organización del DNA en genomas

La totalidad de la información génica contenida en la cromatina se denomina genoma.

El tamaño del genoma de eucariotas superiores, varia. Algunos organismos, tales como Trilium, tiene un genoma de 20 veces del genoma de la arveja y 30 veces del genoma humano.

Tamaño del genoma: bp = pares de bases (E. coli, 4,639,221 pb, hombre: 6 x 109 pares de bases); kb = kilobases; Mb = megabases; Gb = gigabases

El tamaño del genoma generalmente

se incrementa con la complejidad

del organismo.

PROPIEDADES DEL DNA

• El contenido de DNA en las células coincide con la demanda de la ploídia. El espermatozoide y el óvulo poseen 50% (haploidía) de la cantidad de DNA que contienen las células somáticas.

• El DNA es extraordinariamente estable, sus uniones covalentes resisten la temperatura de ebullición y la exposición a los álcalis fuertes.

• El DNA tiene una gran capacidad de almacenamiento de información debido a que ésta se guarda en el orden de las bases a través de la cadena, de tal forma que la dirección para construir una característica específica de la célula reside en la secuencia de nucleótidos del DNA.

• La doble cadena de DNA puede autorreplicarse, se puede desenrollar y separar para que una nueva hebra se copie de la cadena original incorporando las bases apareadas apropiadamente. Por lo tanto, las dos cadenas hijas serán idénticas y tendrán la misma secuencia de bases que la hebra original.

ACIDO RIBONUCLEICO

• Es una simple cadena

• Tiene ribosa

• Tiene Uracilo en lugar de Timina

• No se cumple la regla de Chargaff.

Estructura secundaria:

Estructura terciaria:

FUNCIONES Y TIPOS DE RNA

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

- Como mensajero genético que determina la secuencia de aminoácidos en la síntesis de proteína: RNA mensajero o RNAm

- Como molécula que activa a los aminoácidos para poder ser

incorporados en una nueva proteína: RNA de transferencia o RNAt

- Como elemento estructural básico de los organelos encargados de

la síntesis proteica, los ribosomas: RNA ribosómico o RNAr

- Participa en el procesado del transcrito primario (RNAhn) para dar lugar al RNAm, mediante los RNAsn (RNAs nucleares pequeños)

• Opera como enzima (ribozimas) en el procesado del RNAhn y en la formación de enlace peptídico en las proteínas.

• Es el material genético de algunos virus

El DNA desempeña 2 funciones: la replicación y la expresión.

• El DNA tiene que ser capaz de autorreplicarse de tal manera que la información que se encuentre codificada en su estructura primaria se transmita de forma fidedigna a la descendencia.

• Esta información tiene que ser expresada de forma que resulte útil. La expresión genética implica la transferencia de información mediante los procesos de transcripción y traducción

• Como suele suceder, existen excepciones a la regla anterior, que se presentan sólo en ciertos virus.

a. Para algunos virus, el RNA viral se copia en RNA viral

(replicación de RNA).

b. Para otros virus, el RNA viral es copiado en DNA viral (síntesis

de DNA dependiente de RNA o transcripción inversa.

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR

Molécula de DNA

Gen 1

Gen 2

Gen 3

Cadena deDNA

TRANSCRIPCION

RNA

Polipéptido

TRADUCCIONCodon

Aminoácido

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGIA MOLECULAR