Tema 14 – acidos nucleicos farmacia

Temas 14. Estructura y función de los ácidos nucleicos
 Composición química: azúcares, fosfato y bases nitrogenadas
 Estructura y propiedades de las bases púricas y pirimidínicas
 Nucleósidos y nucleótidos
 Estructura de los ácidos nucleicos. DNA y RNA
Ácidos Nucleicos
 El DNA es el constituyente primario de los cromosomas de las células y es
el portador del mensaje genético.
 La función del RNA es transcribir el mensaje genético presente en el DNA
y traducirlo a proteínas.
 Las proteínas son las moléculas que finalmente ejecutarán las
"instrucciones" codificadas en los ácidos nucleicos.
Dogma central de la Biología Molecular
Componentes de los ácidos nucleicos
Fosfato(s)
Nucleótido
+
Nucleósido
ácido
Azúcar
+
Base Nitrogenada
Componente ácido: Fosfatos
Ácido ortofosfórico
neutro
básico
Componentes de los nucleótidos
Componente neutro: Azúcares
Ribosa
Desoxirribosa
Componentes de los nucleótidos
Componente básico: Bases Nitrogenadas
pirimidina
Pirimidina
imidazol
Purina
Componentes de los ácidos nucleicos
Componente básico: Bases Nitrogenadas
• Bases Purínicas (o Púricas)
pirimidina
imidazol
NH2
O
NH2
• Bases Pirimidínicas
O
O
NH2
CH3
O
O
O
Propiedades fisicoquímicas de las bases nitrogenadas
 Existencia de dipolos
 Hidrofobicidad
 Disposición coplanar de los enlaces de cada anillo (C-N y C-C)
 Tautomería o isomería dinámica
H
N
H
O
4
 Carácter básico
3N
1 2
C
N
O
H
6
2
N
N
9
N
G
N
H
O
1’
 Absorción de la luz en el ultravioleta
HN1
O
1’
Propiedades fisicoquímicas de las bases nitrogenadas
 Absorción de la luz en el ultravioleta
 Debido a su carácter aromático
 Máximo absorción cerca de 260 nm
Bases nitrogenadas
Proteínas
DNA
A260
= 1,8
A280
Absorción máxima 260 nm
Absorción máxima 280 nm
RNA
A260
= 2,0
A280
Otras bases de interés biológico y clínico
Las bases nitrogenadas tienen poco interés bioquímico como sustancias libres, salvo en
las vías biosintéticas y degradativas de los ácidos nucleicos.
El ácido úrico es un derivado púrico que
constituye el producto final de la degradación
de purinas.
Análogos sintéticos, terapia antiviral
Cafeína
• Aciclovir (9-(2-hidroximetil)guanina
• Ganciclovir (9-(1,3-dihidroxi-2-proposimetil)guanina
Antitumorales sintéticos
Teofilina
• 5-fluorouracilo
Nucleósidos
Fosfato(s)
Nucleótido
+
Nucleósido
ácido
Azúcar
+
Base Nitrogenada
neutro
básico
ribosa
ribonucleósidos
desoxirribosa
desoxirribonucleósidos
purínica
nucleósidos purínicos
pirimidínica
nucleósidos pirimidínicos
Azúcar
Nucleósido
enlace N-glicosídico
Base Nitrogenada
Nucleósidos
Nucleósidos
 Nucleósidos purínicos
adenosina
guanosina
Ribonucleósidos
desoxiadenosina
desoxiguanosina
Desoxirribonucleósidos
 Nucleósidos pirimidínicos
citidina
desoxicitidina
uridina
Timidina
(desoxitimidina)
Ribonucleósidos
Desoxirribonucleósidos
Nucleósidos
citidina
desoxicitidina
Otros nucleósidos de interés biológico y clínico
puromicina (antibiótico)
arabinosiladenina (antiviral y anticancerígeno)
AZT - derivado de timina (antirretroviral)
uridina
Timidina
(desoxitimidina)
Nucleótidos
Nucleótido = nucleósido + fosfato(s) = base nitrogenada + azúcar + fosfato(s)
purínica
nucleótidos purínicos
pirimidínica
nucleótidos pirimidínicos
ribosa
ribonucleótidos
desoxirribosa
desoxirribonucleótidos
Base Nitrogenada
enlace N-glicosídico
Fosfato(s)
enlace(s)
fosfato
Azúcar
nucleósido
Fosfato
desoxiadenosina monofosfato (dAMP)
ácido desoxiadenílico
Nucleótidos
Nucleósidos-monofosfato componentes del ARN (ribonucleótidos)
Purínicos
Pirimidínicos
Nucleósidos-monofosfato componentes del ADN (desoxirribonucleótidos)
Purínicos
Pirimidínicos
Nucleótidos
Nucleósidos-Monofosfato: NMP
Nucleósidos-Difosfato: NDP
dAMP
AMP
dADP
ADP
Nucleósidos-Trifosfato: NTP
dATP
ATP
Funciones de los nucleótidos
 Compuestos ricos en energía que participan en intercambios energéticos
ATP
 Actúan como señales químicas
ADP
 Componentes estructurales de cofactores
e intermediarios metabólicos
AMPc
NAD+
 Constituyentes de los ácidos nucleicos
Niveles estructurales de los ácidos nucleicos
 Estructura primaria
Polímero lineal formado por la unión de numerosos nucleótidos mediante
enlaces fosfodiéster.
 Estructura secundaria
Disposición espacial relativa de los nucleótidos que se encuentran próximos en
la secuencia.
DNA – Doble cadena polinucleotídicas
RNA – Protuberancias, bucles y horquillas en determinadas regiones
de la molécula
 Estructuras de orden superior
Todas aquellas de orden superior a los niveles primario y secundario.
DNA – Resultantes del superenrollamiento y de la asociación con
proteínas básicas (cromatina, cromosomas).
RNA – Plegamiento tridimensional definido (tRNA).
Estructura primaria
 Polímeros de nucleótidos unidos mediante
5´
enlaces covalentes 3´- 5´fosfodiéster.
– base
– base
– base
– base
 Secuencia en dirección 5´→ 3´
5’...-P-osa-P-osa-P-osa-P-osa-... 3’
5´
ARN
ADN
Ribonucleótidos
Fosfato
Azúcar
Desoxirribonucleótidos
3´
enlazando los monómeros (enlace fosfodiéster)
2’-Desoxirribosa
Ribosa
Adenina, A
Purinas
Guanina, G
Citosina, C
Pirimidinas
Uracilo, U
Timina, T
3´
OH
Estructura primaria
RNA
O
-
DNA
A
O
Extremo 5’
O P O CH2 O
O
O
OH
G
A
O P O CH2 O
O
G
O
O P O CH2 O
O
O P O CH2 O
O
O
-
OH
U
O P O CH2 O
O
O P O CH2 O
O
O
T
O
OH
C
O P O CH2 O
O
O P O CH2 O
O
OH
C
O
OH
Extremo 3’
OH
Estructura secundaria
 Cristalografía de rayos X del DNA (1951-1953)
Estudiada por:
• L.Pauling (Caltech)
• M.Wilkins y R.E.Franklin (Londres)
• J.D.Watson y F.H.C.Crick (Cambridge)
Periodicidad a 0,34 nm
Estructura helicoidal
(forma en X)
Periodicidad
a 3,4 nm
Watson y Crick elaboraron el modelo de doble hélice
DNA-B: Doble hélice
3´
 Cada una de las hebras es un polinucleótido entrelazado
con el otro en sentido antiparalelo
5´
3,4 Å
36 Å
20 Å
5´
3´
 El eje ribosa-fosfato se sitúa hacia el exterior de la doble
hélice, en contacto con el solvente
 Las bases nitrogenadas se sitúan, apiladas, en planos
aproximadamente perpendiculares al eje de la doble hélice,
hacia el interior de la estructura, en un entorno hidrofóbico.
ADN-B: Complementaridad de las bases nitrogenadas
H
O
(H3C)
4
T/U
N1
3N H
1
N
N
6
H
N
O
N
O
1’
N
1’
3N
1 2
N
O
HN1
O
H
6
2
N
1’
G
N
9
N
G
N
H
O
T/U
H
4
C
A
N
O
H
A
9
O
1’
C
DNA-B: Antiparalelismo de las hebras
5´
O
O
- P
O
O
CH2 O
O
O
- P
O
O
CH2 O
O
O
- P
O
O
CH2 O
O
O
O P
GUANINA
CITOSINA
TIMINA
ADENINA
O
CH2 O
GUANINA
O
TIMINA
CH2
O
CH2
O
CH2
O
3’
T
A
C
G
G
C
G
C
T
A
C
G
A
T
G
C
T
A
A
T
-
-
P O
O
O
O
ADENINA
-
P O
O
O
O
CITOSINA
CH2
O
5’
P O
O
O
O
-
3´
3´
O
-
P O
O
5´
3’
5’
DNA-B: Polianión
Residuos
de
pentosa
(hidrofílicos) en la superficie
de
la
doble
hélice
perpendiculares a las bases
Fuerza de unión
por enlace de H
Grupos fosfato (ionizados),
en la superficie de la doble
hélice: a pH fisiológico
el DNA es un polianión
Interacciones
con el agua
Fuerzas
hidrofóbicas
de apilamiento de
bases
Distintos tipos DNA
DNA-A
DNA-B
DNA-Z
los surcos
son más
parecidos
en anchura
Más
corta
19º
surco
mayor
estrecho y
profundo
Más
larga
el surco mayor
no existe, es muy
poco profundo
surco
menor
ancho y
superficial
bases algo
inclinadas:
9º
dextrógira
surco menor,
profundo y
estrecho
levógira
Estructuras superiores: cromatina y cromosomas
Estructura del RNA
 Mensajero
 Transferencia
 Ribosómico
Estructura del RNA
RNA de transferencia
RNA ribosómico
DNA bacteriano