Acidos nucleicos

Estructura y Función de los ácidos nucleicos
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Estructura de los Ácidos Nucleicos
2
Diferencias estructurales del ADN y el ARN
Por qué Timina en el ADN y Uracilo en el
ARN?
H20
La Citosina se deamina espontáneamente formando Uracilo.
Las enzimas reparadoras reconocen
estas "mutaciones" y reemplazan Us
por Cs.
NH3
Si no hubiera Timina (5-metil-U): Cómo
distinguir las U normales de las
resultantes de deaminación?
Por qué 2-dideoxi en el ADN ?
Dos grupos OH en el ARN lo hacen más
susceptible a hidrólisis.
El ADN sin OH en 2´ es más estable a
hidrólisis.
3
Estructura secundaria del ADN: Características Principales
Dos cadenas polinucleotídicas
enrolladas en una doble hélice
dextrógira.
Las hebras son antiparalelas.
Los esqueletos azúcar-fosfato en
el exterior de la doble hélice.
Pares de base planares a través
de puentes de hidrógeno, en el
centro de la estructura:
A T (2 H)
GC (3H)
Pares de base separados 3.4 A.
Una vuelta de hebra (3.4 nm)
tiene aprox. 10 pares de base.
La posición de los esqueletos
azúcar-fosfato definen surco
mayor y menor.
4
Odio ser una
molécula de
ADN!!
Hay tanta
información que
debo recordar!!
Flujo de información
en la célula
5
Reglas de Síntesis de Moléculas Informativas
Ácidos nucleicos y proteínas
Formados por un número
limitado de subunidades.
Las
unidades
son
agregadas
secuencialmente formando cadenas
lineales.
Cada cadena tiene un
punto de inicio, avanza en
una única dirección y tiene
un punto de finalización.
Los productos de la síntesis
primaria son modificados
previamente a cumplir su
función.
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Señales en el ADN
Señales
Dónde comienza y termina
un gen?
Dónde comienza y termina
una proteína?
Como leer estas señales?
Legibilidad
7
Reconocimiento de ADN por proteínas
8
Legibilidad de secuencias de ADN
Accesibilidad a la secuencia
(surcos mayor y menor)
Variación con movimientos de
pares de base
Formas alternativas del ADN
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La Estructura de los Ácidos Nucleicos no es rígida
Enlaces móviles
Enlace N-glicosídico
Enlace Fosfo-di-éster
Movilidad de las bases
dependiendo de la secuencia varía
el ángulo entre los pares de base
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Ladeado
Abertura
Giro
Propulsor
Formas alternativas del ADN
forma A
condiciones de baja humedad
híbridos
ADN-ARN
ARN-ARN
11pb/vta
bases inclinadas
surco mayor profundo
surco menor angosto, más
expuesto
11
forma Z
alternancia de purinas y
pirimidinas
(CGCGCG)
levógira
12 pb/vta
surco mayor muy profundo y
cerrado
surco menor muy expuesto
Propiedades Físico-químicas de los Ácidos Nucleicos
1. Desnaturalización de los ácidos
nucleicos
Desnaturalización Parcial del ADN necesaria
para procesos de copiado.
Experimental
Aumento de Temperatura
Regiones ricas en AT se disocian primero
Por temperatura
Se analiza mediante espectroscopía
Aumento de Temperatura
Disociación cooperativa de las hebras
Separación de hebras y
formación de ovillos
Tm : un reflejo de la composición promedio de un ADN
Depende del contenido de GC
Tm
12
Temperatura de disociación
T a la que la mitad del ADN está disociado
Desnaturalización de los Ácidos Nucleicos: Tm
Tm : un reflejo de la composición promedio
de un ADN
Se analiza mediante espectroscopía
Depende del contenido de GC
Tm
Temperatura de disociación
T a la que la mitad del ADN está disociado
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2. Renaturalización del ADN
Reacción Bimolecular
Encuentro de hebra complementaria
Zipping de complementarias
Depende del tiempo y de la concentración de reactantes
Aplicaciones
Complejidad del genoma
Búsqueda de secuencias específicas
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Reasociación de ADN: complejidad del genoma
Permite analizar complejidad
de un genoma:
Secuencias repetidas
reasocian rápidamente
Secuencias únicas
reasocian lentamente
% DNA reasociado
0
50
rápido(repetidos)
intermedio
(repetido)
Cot1/2
Cot1/2
log Cot
15
lento (copia única)
Cot1/2
100
Fracciones obtenidas:
- reasociación rápida
- reasociación intermedia
- reasociación lenta
Cinética de reasociación del ADN genómico humano
Cot1/2 = 1 / k2
k2 = constante de segundo orden
Co = concentración de ADN
t1/2 = tiempo medio de reacción
% DNA reasociado
0
rápido(repetidos)
- reasociación rápida
- reasociación intermedia
intermedio
(repetido)
50
100
- reasociación lenta
Cot1/2
Cot1/2
lento (copia única)
Cot1/2
I
I
I
I
I
log Cot
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Fracciones obtenidas:
I
I
I
I
3. Hibridación de ácidos nucleicos
Búsqueda de secuencias específicas
en mezclas complejas de ácidos
nucleicos
En solución
En soportes sólidos
Southern Blot
Northern Blot
Dot blot
Micro-arrays
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ADN
ARN
Hibridación de Ácidos Nucleicos
En soportes sólidos
Southern Blot
Northern Blot
Dot blot
Micro-arrays
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ADN
ARN
19
Estructura Terciaria de los Ácidos Nucleicos:
palíndromes, horquillas y cruciformes
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Acidos nucleicos monocatenarios:
Estructura secundaria y terciaria
Los ARN suelen adoptar distintas conformaciones, muchas de
ellas estables y mantenidas por regiones autocomplementarias.
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Estructuras complejas de ARN
22
Topología y función
23
•
Superenrollamiento necesario para la compactación del ADN y su función.
•
In vivo la mayoría del ADN está superenrollado negativamente.
•
Esto favorece la disociación local de las hebras, importantes durante la
duplicación y transcripción.
•
Enzimas topoisomerasas regulan los niveles de superenrollamiento celular.
•
Es posible que se formen estructuras alternativas debido a desenrollamientos
locales generados por superollamiento.
Torsión y superenrollamiento
Al superenrollar el ADN se genera tensión, que se expresa en un
desenrollamiento local del ADN (variando la torsión).
Al separar las hebras, se genera tensión que se resuelve enrollando sobre si
misma la molécula de ADN (variando el superenrollamiento).
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