07_ADNestructura_17-1

El ADN como material genético
Estructura de los ácidos nucleicos
Bibliografía:
Lehninger “Principles of Biochemistry” 4ª, 5ª o 6ª Ed. (2004, 2008, 2012).
Griffiths “Introduction to Genetic Analysis” 8a Ed. (2005).
Lodish “Molecular Cell Biology” 5ª, 6ª o 7ª Ed. (2000, 2007, 2014).
Watson “Molecular Biology of the Gene” 6ª o 7ª Ed. (2008, 2014).
http://www.dnai.org
http://learn.genetics.utah.edu/
http://genome.pfizer.com/genoma/learn_more.cfm
Un poco de historia
1833 Brown describe el núcleo celular.
1866 Mendel publica su trabajo.
1878 Kossel determina que el ácido
nucleico contiene bases nitrogenadas.
1839 Schleiden y Schwann proponen
la teoría celular.
1869 Friedrich Miescher descubre la
“nucleína” (ADN y proteínas).
1900 Se descubre el trabajo de Mendel.
1902 Sutton propone que los
cromosomas son la base física de la
herencia.
1928 Griffith descubre el “principio
transformante”.
1947 Ashbury inicia estudios de
difracción de rayos X del ADN.
1952 Hershey y Chase demuestran
que el ADN es el material hereditario
en los bacteriófagos.
1956 Fraenkel-Conrat y Singer
demuestran que algunos virus usan
ARN como material genético.
1919 Levene descubre que el ADN
está compuesto por nucleótidos.
1944 Avery, MacLeod y McCarty
demuestran que el principio
transformante es el ADN.
1948 Chargaff descubre cierta
regularidad en la proporción de las
bases nitrogenadas del ADN.
1953 James Watson, Francis Crick,
Maurice Wilkins y Rosalind Franklin
describen la estructura tridimensional
del ADN.
 Los cromosomas son los
portadores de los elementos
hereditarios
 Los cromosomas están
compuestos de ADN y proteínas
 Cada cromosoma está formado
por una molécula de ADN
Friedrich Miescher, 1869
A partir de pus de vendajes, aisla
ADN y lo llama nucleína.
Frederick Griffith, 1928
Trabajando en una vacuna
contra Streptococcus
pneumoniae, descubre el
“principio transformante”.
Oswald Avery, Colin MacLeod, and Maclyn McCarty, 1943.
Solo cuando se destruye el ADN, se
pierde la virulencia de Streptococcus
pneumoniae. El principio
transformante es el ADN.
P32
S35
Demuestran que durante la
infección de la bacteria por fago
T4, solo el ADN entra a la célula.
DNA:
P32
proteínas:
S35
Alfred Hershey & Martha
Chase, 1952.
El ADN es la molécula de la
herencia
Características del material genético:

Contener información compleja.

Ser replicado fielmente.


Tener la capacidad de ser traducido a un
fenotipo.
Ser una molécula estable en la vida del
organismo y a la vez ser capaz de cambiar
ocasionalmente (mutaciones) generando
variabilidad genética (base de la evolución).
Estructura del ADN
Ácido desoxiribonucleico:

Estructura primaria:
Secuencia de desoxiribonucleótidos

Estructura secundaria:
Arreglo tridimensional en el espacio
Los núcleotidos son las subunidades de los
ácidos nucleícos
Nucleósido vs nucleótido
Bases nitrogenadas
Pirimidinas y purinas
ARN
ADN
Desoxiribonucleótidos (ADN)
Fosfato + 2’-Desoxi-D-ribosa + Base nitrogenada
Ribonucleótidos (ARN)
Reglas de Chargaff
•La cantidad de adenina es la misma que la de timina: A=T
•La cantidad de guanina equivale a la de citosina: G=C
•La cantidad de bases púricas es la misma que las bases pirimídicas:
A+G=T+C
Pero la cantidad de A+T  G+C
Las bases nitrogenadas pueden formar puentes
de hidrógeno entre ellas
Los nucleótidos están unidos en una cadena por
enlaces fosfodiéster
Como consecuencia se
genera una cadena con:

Un extremo 5’ con un
grupo fosfato

Un extremo 3’ con un
grupo hidroxilo.
¿Cuál es el sentido de la vida?
5’ (PO4)
3’ (OH)
Estructura del ADN
Formado por dos cadenas de
polinucleótidos (desoxiribonucleótidos)
unidos por enlaces fosfodiéster.
La distancia entre las
cadenas se mantiene por
los puentes de hidrógeno
entre bases nitrogenadas.
Las cadenas son
complementarias, por el
apareamiento entre A-T, G-C.
Las cadenas son antiparalelas:
van en sentidos opuestos
5’ → 3’
3’ ← 5’
Estructura del ADN
Watson y Crick basados en el trabajo de
difracción de rayos X de Rosalind Franklin, así
como en las reglas de Chargaff.
http://goo.gl/zWhJq1
http://goo.gl/AfljTQ
Doble hélice dextrógira.
Al interior de la hélice los puentes de
hidrógeno entre bases nitrogenadas
complementarias mantienen unidas a
las dos hebras de manera
no covalente.
En el exterior de la hélice se
encuentra el esqueleto de los grupos
fosfato y desoxiribosa unidos por
enlaces fosfodiéster, confiriéndole
carga negativa.
Se forma un surco menor y un surco
mayor.
Forma B
Formas alternativas del ADN
El ADN se encuentra en forma de doble cadena (excepciones: algunos virus)
Complementariedad:
A
T
G
C
Bases nitrogenadas: interior
Fosfatos: exterior
Los nucleótidos en cada una de las cadenas se
encuentran unidos covalentemente entre sí por
un enlace fosfodiester
Las dos cadenas se encuentan asociadas de
forma NO covalente por puentes de hidrógeno
entre las bases nitrogenadas
Las dos cadenas son anti-paralelas y cada una
cuenta con dos extremos conformados por:
Extremo 5’: PO4
Extremo 3’: OH
El ADN es la molécula de la
herencia
Características del material genético:
Contener información compleja.
Múltiples combinaciones de la secuencia de nucleótidos
(A, T, G, C).
Próximamente

Ser replicado fielmente.
Dos cadenas complementarias.

Tener la capacidad de ser traducido a un fenotipo.
ADN
ARN
Proteína


Ser una molécula estable en la vida del organismo y a
la vez ser capaz de cambiar ocasionalmente
(mutaciones) generando variabilidad genética (base
de la evolución).
Tipos de secuencias de ADN
Cromosoma
Genes y relacionados
Genes
Pseudogenes
Exones
Fragmentos de genes
Función
Promotores
Regiones intergénicas
Secuencias repetidas
dispersas
Otras
Centrómero
LINES
Telómeros
Intrones
Regiones no traducibles
(UTR)
SINES
Microsatélites
TRANSPOSONES
Propiedades fisicoquímicas del ADN

Absorbción de luz UV (bases nitrógenadas,
máximo a 260 nm).

Desnaturalización por altas temperaturas (90° C).

Insoluble en alcohol.

Soluble en agua.


Moléculas muy largas (aumento de viscosidad en
solución). Se miden en pares de bases (pb).
Carga negativa.
Desnaturalización del ADN
La desnaturalización es la separación de las hebras de ADN.
Es un proceso reversible (renaturalización).
La temperatura de desnaturalización depende del contenido de G-C.
Separación y visualización de fragmentos de ADN
Gel de Agarosa 0.8% - 2.5%
Bromuro de etidio:
Agente intercalante entre las bases nitrogenadas que fluoresce a la luz UV
Concentración y calidad del ADN
A260 / A280
Calidad
< 1.8
Contaminación con
proteínas
1.8 - 1.9
No hay contaminación
>2
La muestra
probablemente contiene
RNA
Pico de absorbancia a
270 nm
Conatminación con fenol
Forma del ácido nucléico
Concentración a A260nm = 1
DNA de doble cadena (dsDNA)
50 µg/ml
DNA de cadena sencilla (ssDNA)
37 µg/ml
RNA
40 µg/ml