Clase 5 mier 23-3-11

ACIDOS NUCLEICOS
Generalidades
- Polímeros lineales (no ramificados) de nucleótidos - - - azúcar-grupo fosfato-base - - -
-Almacenan la información genética
- Las bases de dos cadenas se complementan dando lugar a una doble hélice
- Esta estructura es la base de los mecanismos de copia y transferencia de información
-Transferencia genética (en mayoría de organismos): ADN
-Síntesis de proteínas: ARN
-Flujo de información genética:
ADN…………...ARN.………….Proteínas
transcripción
traducción
- Información: código genético (UNIVERSAL)
ACIDOS NUCLEICOS
Formados por 4 tipos de bases
unidas por un eje de azúcar fosfato
N
N
N
N
N
N
N
Enlace β-glicosídico
NUCLEOSIDO
N-9 de purina o N-1 de pirimidina se une al C-1’
del azucar
NUCLEOTIDO
C-5’ del azúcar se une al fosfato
(típico de nucleótidos que forman ácidos nucleicos)
C-3’ del azúcar se une al fosfato
Nomenclaturas
Base
Ácido Nucleico
Nucleósidos
Nucleótidos
Adenina
ARN
ADN
Adenosina
d-Adenosina
Adenilato
d-Adenilato
Guanina
ARN
ADN
Guanosina
d-Guanosina
Guanilato
d-Guanilato
Citosina
ARN
ADN
Citidina
d-Citidina
Citidilato
d-Citidilato
Uracilo
ARN
ADN
Uridina
-
Uridilato
-
Timina
ARN
ADN
Timidina
Timidilato
Con azúcar
Con azúcar y P
(mono, di o trifosfato)
Estructura de una cadena de ácido nucleico
nucleótidos unidos por unión fosfodiéster
Polaridad
5’
3’
Nucleótidos unidos por unión fosfodiéster
pApCpG o pACG
p:fosfato
En esta secuencia adenilato tiene grupo P libre en 5’
y Guanilato tiene OH libre en 3’.
Por convenio la secuencia de bases se escribe de 5’ a 3’.
ADN
E.Coli
Genoma humano
1 molécula única doble cadena de 4,6x106 nucleót.
24 clases de moléculas (22 autosómicos, 1 X, 1 Y
ADN doble cadena, 23 pares de molec 3.000 x106 nuclet.
Moléculas de DNA
Cromosoma humano (verde)
Cromosomas de un juntjak indio (naranja)
Difracción de Rayos X de hebra de DNA
hidratada
Forma de cruz: estructura helicoidal
DNA: doble hélice
Modelo de Watson y Crick
-2 cadenas helicoidales
-Eje azucar fosfato en el
exterior y bases en el
interior ⊥ al eje
-Separación entre bases:
3,4 Å
10 nucleót – 1 vuelta
hélice = 34 Å
- Ancho doble hélice: 20 Å
Vista axial
(apilamiento
de bases)
Apareamiento de bases
Estabilidad de la doble hélice:
Por apareamiento de pares de bases entre hebras diferentes mediante puentes H y por la
posición, apiladas e interna, de las bases de cada hebra :
-Permite interacciones tipo van der Waalls entre muchos pares de átomos
-Establece un efecto hidrofóbico (interior hidrofóbico con bases y exterior hidrofílico con
grupos P)
Replicación semiconservativa (experimento de Meselson y Stahl, 1958)
En cada replicación una hebra se sintetizará de nuevo y la otra se conserva intacta
Equilibrio de sedimentación en gradiente
de densidad por centrifugación
Hebra parental de E.coli crecida en 15NH4Cl como
única fuente de N sintetiza nucleótidos con 15N,
luego, al trasladarse a medio con 14N (más liviano)
sintetiza nucleótidos híhridos (15N y 14N).
Fusión de la doble hélice
-Fusión: separación de
ambas hebras
-Se puede separar por Tº
(rompe puentes H) o con
ácidos o bases (ionizan
bases –rompen ptes H). En
célula: actúan helicasas.
-Tm: Tº donde se separa la
mitad de la doble hebra
-Al descender la
temperatura la estructura se
renaturaliza (annealing o
templado)
Hipocromismo: las bases apiladas absorben menos luz UV
DNA circular
(x ej. mitocondria; plásmidos)
Nucleótidos de hebra simple
(estructura en hoquilla)
Replicación del DNA (Duplicación DNA a DNA)
Cebador
(DNA)n + dNTP
(DNA)n+1 + PPi
(Enzima= DNA polimerasa)
5’
Se requieren los desoxinucleót.
activados (trifosfato) además de
Mg2+
La cadena se sintetiza en la
dirección 5’--- 3’
La hebra molde se lee en la
dirección 3’---5’
Ataque nucleofílico
3’
Replicación de Genes de RNA de algunos virus
Por ej. virus HIV-1 (Retrovirus)
RNA a DNA
DNA doble cadena del virus se puede incorporar al genoma de la célula huésped
y usa la maquinaria de la célula para replicarse.
EXPRESIÓN GÉNICA: DNA →RNA→PROTEÍNAS
Transcripción: de DNA a RNA
(DNA)n + n NTP
(RNA)n + n PPi
(Enzima= RNA polimerasa)
Precursores activados son NTP: A-U-C-G, en presencia de Mg2+ o Mn2+
RNA Polimerasa: no necesita iniciador o cebador, carece de actividad nucleásica para corregir bases mal apareadas.
5’
3’
Tipos de RNA
Complementariedad entre RNAm y DNA,
/Molde
/Codificante
Centros promotores de la transcripción:
Donde comienza del proceso, son detectados por la RNA polimerasa,
(un error en una sola posición de la 1º base produciría un código totalmente diferente).
Secuencias consenso: secuencias específicas de bases que pueden cambiar 1 o 2 bases entre ellas según
la especie.
Señales de terminación de la transcripción
Horquilla :señal de terminación en E.coli, se
codifican bases complementarias (ricas en C
y G) en la misma hebra que se aparean y
forman un loop u horquilla, seguida de
secuencia poliU
Modificaciones postrascripcionales en eucariotas
(cofia o casquete: estructura
polinucleotídica)
tRNA: posee un sitio de unión de aa formando un aminoacil-ARNt
Codones (en el mRNA) Secuencia complementaria a la del anticodón del tRNA
CODIGO GENÉTICO
Propiedades del Código Genético
1- Secuencia de 3 nucleotidos (CODONES) codifican para un aminoácido.
2- Universal (no absoluto)
3- Degenerado (hay sinónimos, que difieren en la 3ra base del triplete). Degeneración reduce
efectos deletéreos de mutaciones. (Solo Trp y Met están codificados por 1 triplete único).
4- Se lee de manera no solapada
5-. Hay codones de terminación
Traducción de mRNA a proteínas
Participan: mRNA, tRNA con su carga de aa, rRNA y Enzimas:
Señales de iniciación de la
traducción
Señales de finalización: UAA-UGA-UAG, secuencias no leídas por ARNt pero
reconocidas por factores de liberación
En eucariotas hay secuencias no codificantes de proteínas (intrones)
Intrón: secuencia intercalada
Exón: secuencia expresada
Splicing o entrecortado
(en espliceosoma):
Secuencias intercaladas (intrones) del
transcripto primario se eliminan y los
exones se empalman para dar el
transcipto maduro
Sitios de “splicing”
Reconocimiento de secuencias intercaladas (intrones).
(Hibridación de una hebra de mRNA maduro con su DNA genómico que contiene el gen correspondiente.
técnica: microscopía electrónica).
Resultados:
A) no hay intrones.
B) Hay intrones. Se aprecian bucles que indican que el mRNA maduro es más corto que DNA genómico.
Ventajas de la presencia de intrones en los
organismos
-El mecanismo de splicing puede dar lugar a un
reordenamiento de exones que diversifica las
características de las proteínas expresadas (ver ej.
Anticuerpos: generación de anticuerpos
emparentados)
- Los intrones constituyen una importante parte del
genoma que al sufrir alteraciones no generan
mutaciones.
Ejemplo: empalme (splicing) alternativo para dar moléculas de anticuerpo anclado a membrana o soluble.
PROBLEMA: Estructura de Ácidos Nucleicos
1) Suponer que se desea marcar DNA con radiactividad sin marcar
el RNA, en células bacterianas en división y crecimiento. ¿Qué
molécula con un átomo radiactivo se deberá añadir al medio de
cultivo?
2) Supongamos que se desea preparar un DNA con sus átomos de
fósforo estructurales marcados uniformemente con 32P.
a-¿Qué precursores habría que añadir a una disolución que
contuviera DNA polimerasa I y DNA molde cebador?
b- Señalar la posición de los átomos radiactivos en estos precursores.