Tema 1. Biología molecular -...

Tema 1. Biologa molecular7.1 Estructura del ADN y el ARNDP/PAU

Idea Fundamental: La estructuradel ADN permite un almacenamientoeficiente de la informacin gentica.

Germn Tenorio

Biologa NS-Diploma BI

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/veterinaria/2003897/index.htmlhttp://www.virtual.unal.edu.co/cursos/veterinaria/2003897/index.html

cidos nucleicosDP/PAU

Concepto: Biopolmeros no ramificadosformados por la unin de subunidades omonmeros denominados nucletidos.

Importancia biolgica: Contienen lainformacin gentica, es decir, informacincodificada que permite a los organismosdisponer de todo lo necesario paradesarrollar sus ciclos biolgicos, y no sloportando el mensaje (genes), sino tambincon las instrucciones precisas para su lectura.

Los cidos nucleicos dirigen y controlan lasntesis de protenas, proporcionando lainformacin que determinan su especificidady caractersticas biolgicas.

Existen dos tipos de cidos nucleicos, elcido desoxirribonucleico (ADN) y elcido ribonucleico (ARN).

NucletidosDP/PAU

Unidades bsicas (monmeros) que forman a los cidos nucleicos, esdecir, los cidos nucleicos ADN y ARN son polmeros denucletidos.

Ellos mismos son molculas complejas que resultan de la combinacinde:

- Una molcula de cido fosfrico en forma de grupo fosfato (enalgunos nucletidos puede haber ms de un grupo fosfato) con cargasnegativas.

- Un azcar (pentosa).

- Una base nitrogenada.

IMAGEN: Biologa 2Bachillerato Ed. SM

Estructura de los nucletidosDP/PAU

Se denomina nuclesido a la molcula resultante de la unin medianteenlace covalente N-glucosdico entre la pentosa (C1) y la basenitrogenada.

La unin del fosfato,mediante enlace covalentefosfodister, a la pentosa(C5) del nuclesido originael nucletido.


Estructura de los nucletidos: PentosaDP/PAU

La pentosa es siempre una aldopentosa, pudiendo ser de dos tipos:

+ beta-D-ribofuranosa (ribosa), y en en este caso el nucletido sedenomina ribonucletido.

+ beta-D-desoxirribofuranosa (desoxirribosa), constituyente de losdesoxirribonucletidos.

Estructura de los nucletidos: Base nitrogenadaDP/PAU

La base nitrogenada tambin puede ser de dos tipos:

- Pricas, derivadas de la purina (2 anillos en su estructura): Adenina(A) y Guanina (G).

- Pirimidnicas, derivadas de la pirimidina (1 anillo en su estructura):Citosina (C), Timina (T) y Uracilo (U).


Estructura de los nucletidos: NuclesidosPAU

Los nuclesidos estn formados por la unin de la pentosa y la basenitrogenada.

Los ribonuclesidos estn todos formados por la pentosa ribosa y labase nitrogenada Adenina, Guanina, Citosina o Uracilo, denominndoseadenosina, guanosina, citidina y uridina, respectivamente.

Los desoxirribonuclesidos estn todos formados por la pentosa ribosay la base nitrogenada Adenina, Guanina, Citosina o Timina,denominndose desoxiadenosina, desoxiguanosina, desoxicitidina ydesoxitimidina, respectivamente.


Estructura de los nucletidosDP/PAU

Los nucletidos formados con la ribosa se llaman ribonucletidos y subase nitrogenada puede ser Adenina, Guanina, Citosina o Uracilo,denominndose adenosina-5-monofosfato (AMP), guanosina-5-monofosfato (GMP), citidina-5-monofosfato (CMP) y uridina-5-monofosfato (UMP), respectivamente.

Los nucletidos formados con la desoxirribosa se llamandesoxirribonucletidos y su base nitrogenada puede ser Adenina,Guanina, Citosina o Timina, denominndose desoxiadenosina-5-monofosfato (dAMP), desoxiguanosina-5-monofosfato (dGMP),desoxicitidina-5-monofosfato (dCMP) y desoxitimidina-5-monofosfato(dTMP), respectivamente.


HABILIDAD: Diagrama estructura nucletidosDP/PAU

C2

C5

C4

C3

C1Enlace covalente

fosfodister Enlace covalente N-glucosdico

OH OH/H

Fosfato Base nitrogenada

(prica/pirimidnica)

-D-pentosa

(ribosa/desoxirribosa)P

AzcarBase

Representacin simplificada de un nucletido

Dibujo de diagramas simples de la estructurade nucletidos individuales de ADN y ARNusando crculos, pentgonos y rectngulospara representar fosfatos, pentosas y bases.

Funciones de los nucletidosDP/PAU

Los nucletidos son molculas de gran versatilidad funcional:

1. Funcin estructural. Son lasmolculas constituyentes de loscidos nucleicos (ADN y ARN), y portanto responsables de la particularestructura de dichas molculas.

Web1

IMAGEN: mhhe.comIMAGEN: Sophia.org

Funciones de los nucletidosDP/PAU

2. Funcin energtica. Hay muchas reacciones qumicas propias de los seresvivos que tienen como finalidad la produccin de energa (respiracin celular).Algunos nucletidos con ms de un grupo fosfato son capaces de acumularesta energa liberada, de manera que pueda ser utilizada con posterioridad enla cantidad y el momento precisos (intermediario energtico).

Adenosn difosfato

El ATP es considerada la monedaenergtica de los seres vivos, ya que elenlace originado para unir el tercer fosfatoes altamente energtico (7kcal/mol).

CATABOLISMO

ANABOLISMO

Adenosn trifosfato

(adenosina 5-trifosfato)


Funciones de los nucletidosPAU3. Funcin coenzimtica. Ciertos dinucletidos intervienen comocoenzimas (parte no proteica de un holoenzima) en algunas reacciones redoximportantes: NAD+, derivado de la vitamina nicotinamida; NADP+, que escomo el anterior pero con un fosfato ms; FAD, que deriva de la vitamina B2o rivoflavina.


Funciones de los nucletidosPAU4. Mensajeros qumicos intracelulares. El AMPc (adenosn monofosfato cclico) oel GMPc, son nucletidos donde el fosfato unido a la ribosa en el carbono 5establece, con otro de sus OH, un segundo enlace ster en posicin 3. El AMPcdesempea un papel clave en el desencadenamiento de las respuestas de la clulaante las informaciones que recibe del exterior.

La unin de molculasmensajeras, como hormonaso neurotransmisores, aciertos receptores especficosde la membrana plasmticaprovocan la activacin delenzima adenilato-ciclasa,que cataliza la formacin deAMPc a partir de ATP.

Este AMPc acta comomediador entre lainformacin externa yla respuesta final, porlo que se le denominasegundo mensajero.

Web2


Unin entre nucletidos: Enlace fosfodisterDP/PAU

Los nucletidos pueden unirse mediante un enlace covalente sterfosfrico (fosfodister), entre el grupo fosfato situado en posicin 5 deun nucletido y el grupo OH que se encuentra en el carbono 3 del otronucletido.

Se trata de una reaccin de condensacin, en la que se libera unamolcula de agua. La hidrlisis del dinucletido libera los dosmononucletidos.


Se pueden unir ms nucletidos, formndose trinucletidos, etc. La uninde muchos de ellos forman largas cadenas denominadas cidos nucleicos(polinucletidos).

Los cidos nucleicos ADN y ARN sonpolmeros de nucltidos. Si los nucletidosque se unen son ribonucletidos, se llamacido ribonucleico (ARN), y si sondesoxirribonucletidos se llama cidodesoxirribonucleico (ADN).

En todos los polinucletidos existe unextremo, denominado 3, con una pentosacon el grupo OH del carbono 3 libre, y otroextremo, denominado 5, con una pentosacuyo grupo fosfato del carbono 5 seencuentra libre.

5 ACGT 3

Unin entre nucletidos: Enlace fosfodisterDP/PAU


cido desoxirribonucleico (ADN)DP/PAU

Est constitudo por macromolculas lineales formadas por lapolimerizacin de desoxirribonucletidos-5 monofosfato de adenina(A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). No existendesoxirribonucletidos de uracilo en el ADN.

En medio acuoso, los largosfilamentos de ADN adoptan unaestructura tridimensional quepresenta estructuras primaria ysecundaria.

No obstante, cuando el ADN seasocia a determinadas protenaspara su empaquetamiento,puede alcanzar niveles de grancomplejidad, que se podranconsiderar estructura terciaria.

Web3IMAGEN: the-scorpion-and-the-frog.blogspot.com

Estructura primaria del ADNDP/PAU

Consiste en la formacin de largas cadenas de polinucletidos por la uninde desoxirribonucletidos-5 monofosfato mediante enlace fosfodister.

Por tanto, la estructura primaria del ADN es la secuencia de losnucletidos que lo forman.

La secuencia en que aparecen los cuatro tipos de bases de las molculas deADN determina las caractersticas biolgicas de la clula o del individuoque la contiene.

En esta secuenciareside la informacinnecesaria para lasntesis de protenas.

Estructura secundaria del ADNDP/PAU Existen dos formas de ADN denominadas A y B. La forma A aparece por

deshidratacin de la forma B, que es biolgicamente ms importante.

Su estructura secundaria fue propuesta por Watson y Crick en 1953, yconsite en una doble hlice de ADN dextrgira (ADN-B) formada pordos cadenas de nucletidos (unidos por enlaces covalentes) enfrentadas yunidas mediante enlaces de hidrgeno entre sus bases nitrogenadas.Esta estructura tiene las siguientes caractersticas:

Web3

IMAGEN: http://all-len-all.com

Estructura secundaria del ADNDP/PAU

1. Las dos cadenas polinucleotdicas son antiparalelascon direcciones opuestas. Una presenta la direccin 5-3 y la otra cadena la direccin 3-5.

2. Su configuracin ms establees la de una doble hlice cuyoarmazn es el esqueleto depolidesoxirribosa-fosfato con lasbases nitrogenadas hacia elinterior estableciendo enlaces dehidrgeno entre ellas paramantener la estructura.

Extremo 3

Extremo 5

IMAGEN: legacy.hopkinsville.kctcs.edu


3. Las secuencias de bases de ambas cadenas son complementarias, puesexiste una correspondencia entre las bases de ambas cadenas, de forma quela A solo forma enlaces de hidrgeno con la T (y viceversa) y la G frente a laC (y viceversa).



4. El enrollamiento entre las dos hebrasde la doble hlice es dextrgiro (existeuna tercera forma de ADN denominadaZ que es levgira) y de tipoplectonmico, como si estuvierantrenzadas y no se pueden separar sindesenrrollarlas.

5. La anchura de la hlice es de 2 nm,la longitud de cada vuelta completa esde 3.4 nm y cada 0.34 nm se encuentrauna pareja de bases complementaria,por lo que cada vuelta existen 10 paresde nucletidos (La forma A tiene 11pares por vuelta).

6. Los planos de las bases nitrogenadasenfrentadas son paralelos entre s yperpendiculares al eje de la hlice.

Animacin1


HABILIDAD: Diagrama estructura del ADNDP/PAU

Dibuje un diagrama rotulado para mostrar cuatro nucletidos de ADN,cada uno con una base nitrogenada diferente, unidos en dos cadenas.

P

GUANINA

p

TIMINA

H

H

5

3

Enlace covalente

fosfodister

Fosfato

Base nitrogenada

-D-desoxirribosaP

ADENINA

P

CITOSINA

H

H3

5

Enlaces de hidrgeno

IMAGEN: mind42.com


Ley de equivalencia de bases de Chargaff: nmero de bases pricases igual al de bases pirimidnicas. A+G = C+T A:T = G:C = 1

Video1

Complementariedad del ADNPAUPREGUNTA PAU: El ADN bicatenario presente en una determinadaespecie bacteriana posee, sobre el total de bases nitrogenadas, un 19 %de citosina. Indique cul es el porcentaje de las restantes basesnitrogenadas presentes en ese ADN [0,6]. Cul sera el porcentaje decada base si el ADN fuera monocatenario? [0,4]. Razone las respuestas

NATURALEZA CIENCIAS: Uso de modelos como

representacin del mundo realDP

Al igual que los arquitectos usan maquetas para mostrar cual sera elresultado final de una futura construccin, los cientficos usan modelosmoleculares tridimensionales, con objeto de predecir la estructura real deuna molcula.

Los modelos cientficos no son siempre tridimensionales (modelo de laestructura del ADN) y no siempre proponen estructuras (modelo atmicode Rutherford), sino que tambin pueden ser conceptos tericos y puedenrepresentar sistemas (modelo geocntrico de Ptolomeo) o procesos.

IMAGEN: http://demiguelasanti.blogspot.com.es/

IMAGEN: lasteorias.weebly.com

Video2

NATURALEZA CIENCIAS: Uso de modelos como

representacin del mundo realDP Sin embargo, la caracterstica comn de todos los modelos, es que son

propuestos para ser comprobados, por lo que los modelos cientficos sonfrecuentemente rechazados y remplazados por otros (cambian con eltiempo).

El uso de modelos jug unpapel crtico en eldescubrimiento de la estructuradel ADN, dado que Watson yCrick usaron la elaboracinde modelos para descubrirla estructura del ADN.

IMAGEN: http://www.madrimasd.org

APLICACIN: Explicacin de Watson y Crick de la

estructura del ADN mediante la elaboracin de modelosDP

El xito de Watson y Crick en el descubrimiento de la estructura del ADNse bas en el uso de evidencias que les permiti desarrollar posiblesestructuras del ADN, comprobando su viabilidad mediante laconstruccin de modelos.

Las evidencias en las que sebasaron fueron dos, la composicinqumica del ADN y la imagenmediante rayos X del ADN.

Respecto a la composicin delADN, Watson y Crick tuvieron quetener en cuenta para la elaboracinde su modelo los descubrimientosde Chargaff en 1952, en los que elnmero de bases pricas essiempre igual al de basespirimidnicas (Ley de Chargaff).

IMAGEN: es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Chargaff

APLICACIN: Explicacin de Watson y Crick de la

estructura del ADN mediante la elaboracin de modelosDP

Y por otro lado, el anlisis deimgenes de difraccin de rayos Xsobre cristales de ADN obtenidas porlos Rosalind Franklin y MauriceWilkins estableci los patrones desimetra de la molcula, lo quepermiti desarrollar un modelo conuna estructura en forma de hlice conlas bases enfrentadas hacia el interior.

IMAGEN: es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Chargaff

IMAGEN: sciencemuseum.org.uk/images/I045/10313925.aspx

IMAGEN: http://www.bio1100.nicerweb.com/

Si bien el descubrimiento del ADN se asocia a Watson y Crick, una figuraclave en el descubrimiento de dicha estructura fue Rosalind Franklin,que trabajaba en el Kings College de Londres estudiando la estructuradel ADN mediante difraccin de rayos X.

Franklin mejor la resolucin de lacmara, lo que permiti hacermedidas de patrones de difraccin derayos X con un nivel de detalle nuncaantes realizado, adems de obtenermuestras de ADN de alta calidad.

Franklin no quiso publicar lasimgenes que obtuvo del ADNmediante difraccin de rayos X, hastaque no tuviera ms slidasevidencias, y comenz a calcular lasdimensiones de la hlice de ADN apartir del anlisis de los patrones dedifraccin.

IMAGEN: http://undsci.berkeley.edu/article/dna_01

NATURALEZA CIENCIAS: Realizacin atenta de observacionesDP

Sin el permiso de Franklin, la mejor de las imgenes as como losclculos asociados a ella, le fueron enseados a Watson.

Antes de que Franklin pudiera publicar susresultados, Watson y Crick los haban usado paraconstruir su modelo de la estructura del ADN, loque confirma que la difraccin de rayos X deRosalind Franklin proporcion pruebascruciales de que el ADN es una doble hlice.

Est ampliamente aceptado que Rosalind Franklinera merecedora del Premio Nobel por suinvestigacin, cosa que nunca ocurri, dado quefalleci en 1958 y Watson y Crick lo obtuvieronen 1962.

Lo que puede destacarse de su vida es que sibien a veces los descubrimientos cientficos sedeben a la serendipia, los verdaderosfundamentos de la ciencia se basan en el uso detcnicas experimentales rigurosas y unaobservacin diligente.


Video3

NATURALEZA CIENCIAS: Realizacin atenta de observacionesDP

Estructura del ADN y TdCDP

Tres grupos de investigacin, Watson y Crick en Cambridge, Franklin yWilkins en el Kings College de Londres y Linus Pauling en USA, intentabandelucidar la estructura del ADN.

En que grado es anticientfica una investigacin llevada en secreto?Cul es la relacin entre el conocimiento compartido y el conocimientopersonal en las ciencias naturales?

La historia de la dilucidacin de laestructura del ADN ilustra que lacooperacin y la colaboracinentre cientficos coexiste con lacompeticin entre grupos deinvestigacin. En qu medida eldescubrimiento por parte deWatson y Crick de la estructuratridimensional del ADN dependi deluso de los datos generados porRosalind Franklin, que fueroncompartidos sin el conocimiento ni elconsentimiento de la cientfica?

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GE

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03

Web5

APLICACIN: Investigacin de la estructura del ADN

mediante el uso de difraccin con rayos XDP

A esta dispersin se denomina difraccin, y puede registrarse en unapelcula fotogrfica, donde si la muestra tiene un ordenamiento repetidode tomos, permite dejar un patrn claro y ntido de puntos.

Maurice Wilkins comenz a investigar en 1950 la estructura del ADNen el Kings College de Londres mediante difraccin de rayos X, unatcnica novedosa por aquel entonces, usada con molculas cristalinas,las cuales poseen una estructura regular y repetitiva

Cuando una fuente de rayos X es aplicada a unamuestra, la mayora lo atraviesa, pero parte esdispersado en varias direcciones dependiendo dela localizacin de los tomos en la muestra.

IMA

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IMAGEN: www.xtal.iqfr.csic.es



Rosalind Franklin se uni a Wilkins en su bsqueda de la estructura delADN en el Kings College de Londres, mejorando la tcnica con unacmara de mayor resolucin, lo que le permiti obtener mejoresimgenes.


Diferentes estructuras presentan patrones caractersticos de difraccinde los rayos X (la imagen muestra el patrn de un cristal de blenda decinc), por lo que a partir de ellos puede reconstruirse la estructuratridimensional de la estructura que lo origin.

IMAGEN: https://flagellum.wordpress.com

Los cientficoscomparan el patrnde difraccin derayos X arrojadospor un cristal paradeterminar ladispocisin de sustomos.

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La ms conocida de todas es la famosa imagen B 51, apartir de la que Franklin puedo deducir que:

- La cruz en el centro del patrn indicaba que lamolcula tena una morfologa helicoidal.

- El ngulo de la cruz mostraba la amplitud de la hlice.

- El giro completo de la hlice ocurre cada 3.4 nm.

IMAGEN: undsci.berkeley.edu

La investigacin de RosalindFranklin y Maurice Wilkins de laestructura del ADN mediante el usode difraccin con rayos X tuvo unpeso importante a la hora de delucidarque el ADN es una doble hlice.

Maurice Wilkins obtuvo el Premio Nobelen 1962 conjuntamente con Watson yCrick por el descubrimiento de laestructura del ADN.

IMAGEN: http://sandwalk.blogspot.com.esWeb6

Desnaturalizacin del ADNDP/PAU El plegamiento y la estabilidad de la doble hlice se consigue

fundamentalmente por los numerosos enlaces de hidrgeno entrediferentes regiones de las largas cadenas polinucleotdicas.

Sin embargo, hay otrasfuerzas que se oponeny desestabilizan laestructura, como lascargas negativas quese repelen entre losgrupos fosfatoprximos o la agitacintrmica de lasmolculas por efectode la temperatura.

IMAGEN: www.biogeo.iespedrojimenezmontoya.es

Desnaturalizacin del ADNDP/PAU Cuando la temperatura (tambin cambios de pH o elevadas concentraciones

salinas) alcanza un determinado valor (punto de fusin del ADN), laagitacin trmica de las molculas es capaz de separar las dos hebras (alromper los enlaces de hidrgeno) y producir la desnaturalizacin del ADN.

Este fenmeno esreversible siempreque no haya sidodrstico, es decir, sicalentamos el ADNligeramente porencima del punto defusin y lo dejamosenfriar lentamente yen reposo, es capaz derecuperar su estructurasecundaria inicial dedoble hlice(renaturalizacin).


Desnaturalizacin del ADNDP/PAU

Este proceso se utiliza para estudiar el grado de semejanza evolutivo entredistintas especies o detectar enfermedades genticas, ya que ambos sebasan en la hibridacin de los mismos, adems de constituir la base de laPCR.

Animacin2


Estructura terciaria del ADNDP/PAU

Consiste en el plegamiento de la molcula de ADN por dos razonesfundamentales:

1.- Las largas cadenas de ADN deben acoplarse en el reducido espaciodisponible en el interior de la clula ( 1m de ADN en un ncleo de 10 m).

2.- La regulacin de la actividad del ADN depende en gran medida delgrado de plegamiento que posea la molcula.

En el ncleo celular el ADN siempre seencuentra combinado con las histonas,formando la cromatina. Se distinguendiferentes niveles de organizacin:nucleosoma y collar de perlas, fibra de 30nm, dominios estructurales y cromosoma.

Este plegamiento seconsigue por su asociacina las protenas histonas.

Los procariotas presentanADN desnudo, es decir,no asociado a histonas.

Estructura terciaria del ADN: nucleosoma y fibra de 10 nmDP/PAU

La doble hlice de ADN se enrolla peridicamente alrededor de unoctmero de protenas histonas, dando el ADN bicatenario casi 2 vueltasalrededor del mismo (multiplica por siete el grado de empaquetamiento).

Esta estructura consistenteen ADN enrollado alrededorde un octmero deprotenas (histonas), que semantiene unido por otrahistona (H1), se denominanucleosoma, y ayuda alsuperenrollamiento delADN.

Web7

IMAGEN:datuopinion.com/

adn-espaciador

IMAGEN: es.wikipedia.org

Los diferentes nucleosomas estnseparados por fragmentos de ADNbicatenario denominado ADNespaciador (54 pb), constituyendolo que se denomina el collar deperlas, con un dimetro de 10 nm.

IMAGEN: fbio.uh.cu

IMAGEN: www.mun.ca

Estructura terciaria del ADN: nucleosoma y fibra de 10 nmDP/PAU

IMAGEN: utdallas.edu

Estructura terciaria del ADN: Fibra de 30 nmDP/PAU

Ahora el collar de perlas se enrolla sobresi mismo y forma un solenoide (unos 6nucleosomas por vuelta de solenoide),aumentando unas 100 veces lacompactacin respecto al ADN desnudo.

Las histonas H1 se disponen en el ncleode los solenoides a modo de grapa, y seforma una fibra cuyo dimetro es de 30nm.

IMAGEN: pendientedemigracion.ucm.es

IMAGEN: utdallas.edu

Estructura terciaria del ADN: Fibra de 30 nmDP/PAU

Este es el nivel deempaquetamiento quepresenta el ADN enestado de cromatina,estando los geneslocalizables y accesiblesa los enzimas que losreplican y transcriben.

IMAGEN: http://cdn3.grupos.emagister.com

Estructura terciaria del ADN: Bucles radialesDP/PAU

Cuando la clula entra en mitosis, lacromatina se empaqueta an ms, demanera que la fibra de 30 nm se pliegaen forma de bucles, que a su vez seempaquetan extraordinariamente hastaformar, sucesivamente, rosetones,espirales de rosetones (300 nm),hasta llegar a las cromtidas de cadacromosoma.

En forma de cromtida de 700 nm elADN se encuentra ms de 10 000veces ms compactado que la fibra deADN desnuda (2 nm), ocupando menosespacio.

El cromosoma mittico presenta elmayor estado de condensacin, con undimetro de 1400 nm, dado que estformado por dos cromtidas.

Animacin3IMAGEN: utdallas.edu

Estructura terciaria del ADNDP/PAU Los cromosomas se compactan por superenrollamiento durante la

mitosis. En estas secciones superespiralizadas (enrolladas) los genesno son accesibles a los enzimas que transcriben y replican el ADN, por loque no se expresan (transcriben).

La espiralizacin ejerce un control sobre la expresin gnica: para quese exprese un gen, la regin del cromosoma donde se localiza,debe desenrollarse.

l ncleo humano tiene un diametro inferior a 5 m, pero las molculasde ADN que contiene tienen una longitud de ms de 50 000 m.

Video4IMAGEN: es.wikipedia.org

HABILIDAD: Uso de software de visualizacin

molecular para el anlisis de nucleosomasDP

a) Identifica los 4 dmeros de protenas histonas.

b) Observa cuntas vueltas da el ADN alrededor del octmero de histonas.

c) Observa las colas amino-terminales que salen hacia el exterior decada protena.

d) Visualiza los aminocidos con carga positiva que aparecen en lasprotenas y determina cmo mantienen la estructura mediante suinteraccin con la molcula de ADN.

Entra en el siguiente link del banco dedatos de protenas, donde aparece elcomplejo formado por el ADN y eloctmero de histonas en un nucleosoma:

http://www.rcsb.org/pdb/explore/jmol.do?structureId=1aoi&bionumber=1

Clases de ADNDP/PAU No siempre el ADN se presenta de la misma forma en todos los

organismos. Se pueden distinguir cuatro clases de ADN:

1. Lineal monocatenario. Lo poseen algunosvirus, como el fago MS2.

2. Lineal bicatenario. Lo poseen algunos virus(fago T2 o T4) y el ncleo de clulas eucariotasasociado de protenas. Tambin alguna bacteria.

3. Circular monocatenario. Propio de algunosvirus como el -X-174.

4. Circular bicatenario. Presente en casi todaslas bacterias, en ciertos virus (SV 40) y en lasmitocondrias y cloroplastos de clulas vegetales.


Localizacin del ADNDP/PAU

El ADN se encuentra en:

1. El interior de la cpsida de los virus de ADN formando lanucleocpsida.

2. La regin del nucleoide del citoplasma de las clulas procariotas,formando el cromosoma de las mismas.

3. En el citoplasma de algunas bacterias en forma de plsmidos.

4. En el ncleo, mitocondrias y cloroplastos de las clulas eucariotas.

http://www.biologia.edu.ar/bacterias/figbac/14_1.jpg

Funcin del ADNDP/PAU El ADN desempea dos funciones de transcendental importancia para los

seres vivos:

1. El ADN de los cromosomas es el material del que estn formados losgenes y contiene la informacin necesaria que permite la sntesisde todas las protenas de un organismo. Esta informacin genticaheredara de los progenitores debe descodificarse para poder ser utilizadapor la clula, y este proceso se realiza en dos fases:

- Transcripcin de la informacin gentica contenida en un gen, pasandode ADN a ARN mensajero.

- Traduccin del mensaje contenido en la secuencia de bases del ARNmcorrespondiente a un gen, a la secuencia de aminocidos de la protenaque codifica.

IMAGEN: maximo-blog-narutto2010.blogspot.com

Funcin del ADNDP/PAU

2. Replicacin. Cada clula antes de dividirse hace una copia de susgenes para que cada clula hija contenga la misma dotacin gentica quela clula madre. As se transmite la informacin gentica de generacinen generacin.

IMAGEN: https://bio1151b.nicerweb.com


cido ribonucleico (ARN) DP/PAU

Est constitudo por macromolculaslineales formadas por la polimerizacin deribonucletidos-5 monofosfato deadenina (A), guanina (G), citosina (C)y uracilo (U). No existen ribonucletidosde timina en el ARN.

Las caractersticas qumicas que lodiferencian del ADN son:

1. Los nucletidos del ARN poseen ribosacomo pentosa, lo que hace que los gruposOH en posicin 2 queden libres cuando seencadenan para formar el ARN. Estoorigina tensiones en la estructuraprimaria que hace que el ARN seaqumicamente menos estable que el ADN.

2. Est formado por un solo polmero denucletidos (monocadaena) a diferenciadel ADN (bicatenario).

IMAGEN: https:biologiacampmorvedre.blogspot.com


3. El ARN en disolucin acuosa se hidroliza con mayorfacilidad.

4. Las bases A, G y C son compartidas por los dos cidosnucleicos, sin embargo, se diferencian en la cuarta base(Timina en el ADN y Uracilo en el ARN).

5. Existen determinados tipos de ARN que manifiestanactividad cataltica, es decir, se comportan comoenzimas. Se llaman ribozimas e intervienen en procesosrelacionados con la hidrlisis o ruptura de las cadenas deARN.

IMAGEN: Sophia.org


6. Las molculas de ARN suelen tenernicamente estructura primaria. Slo enalgunos casos forman estructurassecundarias (doble hlice) y terciarias.

7. Excepto en los reovirus (que poseenmolculas de ARN bicatenario), el ARN esmonocatenario, aunque en ciertos casos(ARNt) puede formar estructura de doblehlice.

En todos los tipos de ARN la estructuraprimaria es similar a la del ADN, esdecir, queda definida por la secuencia denucletidos (de bases) de la cadena.

Los tipos de ARN son mensajero(ARNm), transferente (ARNt) yribosmico (ARNr) principalmente,aunque tambin existen el ARN cebadory el ARN-U. IMAGEN: profesores.elo.utfsm.cl

HABILIDAD: Diagrama estructura del ARNDP/PAU

Dibuje un diagrama rotulado para mostrar cuatro nucletidos de ARN,cada uno con una base nitrogenada diferente.

P

ADENINA

P

CITOSINA

OH

3

5

Enlace covalente

fosfodister

Fosfato Base nitrogenada

-D-ribosa

OH

P

GUANINA

P

URACILO

OH

OH

IMAGEN: mind42.com

Tipos de ARNDP/PAU

Existen varios tipos de ARN:

1. ARNm, ARNr y ARNt implicados en la sntesis de protenas.

2. ARN reguladores que regulan la expression de los genes, y puedenser ARN de interferencia o antisentido.

3. ARN con actividad cataltica, conocidos como ribozimas.

4. ARN mitocondrial propio y distintos al ARN del ncleo.

5. ARN cloroplastdico propio y distintos al ARN del ncleo.

6. Genoma de ARN de los virus de ARN.

7. ARN cebador, necesario para e comienzo de la replicacin del ADN.

ARN mensajero (ARNm)DP/PAU

Sus molculas son largas cadenas de polinucletidos de tamao variable,que slo presentan estructura primaria, por lo que tiene aspectofilamentoso. Su funcin es transportar la informacin desde el ADNpara que se sinteticen protenas. Cada cadena de ARNm lleva lainformacin necesaria para la sntesis de una protena determinada.

Se sintetiza en el ncleo durante elproceso de transcripcin y pasa alcitoplasma, donde se asociar alos ribosomas, donde se lleva acabo el proceso de traduccin.IMAGEN: Biologa 2Bachillerato Ed. SM

ARN mensajero (ARNm)PAU

En procariotas, los ARNmposeen en el extremo 5 ungrupo trifosfato, mientrasque en los eucariotas elmismo extremo 5 presentaun capuchn de metil-guanosina unida al grupotrifosfato y en el extremo 3una cola de poli-A.

En eucariotas contienensecuencias de bases que scodifican para la sntesis deprotenas (exones)intercaladas con otrassecuencias que no contienendicha informacin (intrones).Por tanto, dichos ARNm pasanpor un proceso de maduracinantes de ser utilizados.

(policistrnico)

(monocistrnico)

ARN ribosmico (ARNr)DP/PAU

Es el tipo de ARN ms abundante (80% de todo el ARN de la clula).Son molculas de diferentes tamaos, con estructura secundaria yterciaria en ciertas zonas de la molcula, cuya misin es formar partede las dos subunidades que forman los ribosomas, orgnulosencargados de leer los ARNm y fabricar protenas.

80S 70S

En la clula eucariota hay, atendiendo a su tamao, 4 tipos de ARNr: 18 s,5.8 s, 28 s y 5 s. La sntesis de los tres primeros est dirigida por la ARNpolimerasa I y tiene lugar en el nucleolo, mientras que el ARNr 5s essintetizado en el nucleoplasma por la accin de la ARN polimerasa III.

IMAGEN: Biologa

2Bachillerato Ed. SM

ARN transferente (ARNt)DP/PAU

Son pequeas molculas con algunas regiones de estructura secundaria, yaque contienen secuencias de bases complementarias que permiten elapareamiento y la fomacin de doble hlice. La estructura terciaria quemanifiestan tiene forma de L (bumern), que si se dispone en un solo plano,se denomina hoja de trbol.

Se encargan de llevar los aminocidos al ribosomadurante la sntesis proteica. Tiene 4 brazos. En uno deellos se une al aminocido y en el opuesto est elanticodn, que se aparear con el codn del mensajero.


Diferencias entre ADN y ARNDP/PAU

ADN ARN

Composicin Pentosa: DesoxirribosaBases: A, T, G y C

Pentosa: RibosaBases: A, U, G y C

Estructura Generalmente bicatenaria. Monocatenaria.

Longitud Largas cadenas de varios millones de nucletidos.

Relativamente cortas cadenas de 100 a varios miles de nucletidos.

Localizacin Eucariotas: Ncleo, interior de mitocondrias y cloroplastos.Procariotas: Citoplasma.

Eucariota: Ncleo y citoplasma.Procariota: Citoplasma.

Tipos ADN de copia nica y ADN altamente repetitivo.

Varias formas funcionales: ARNm, ARNt y ARNr

Funcin Portar la informacin gentica.

Intervenir en la sntesis de protenas.

El ADN difiere del ARN en el nmero de cadenas presentes, en lacomposicin de las bases y en el tipo de pentosa.

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