BQ. - TEMA 3
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LOS ÁCIDOS NUCLEICOS EXPERIMENTO DE GRIFFITH EXPERIMENTO DE GRIFFITH EXPERIMENTO DE GRIFFITH EXPERIMENTO DE GRIFFITH EXPERIMENTO DE GRIFFITH NH2 Enlace Fosfodiéster N N O - O P O CH2 O- N O H H OH OH N Enlace ß-N-glucosídico H Pentosa Fosfato Base Nucleósido Nucleótido Ribonucleósido -5’- monofosfato BASES NITROGENADAS Citosina y timina Uracilo (RNA) Adenina y guanina (6-amino purina) (4-amino-2-oxopirimidina) (2-amino-6-oxo-purina) (5-metil-2,4-dioxopirimidina) (2,4 dioxopirimidina) FORMAS TAUTOMÉRICAS DEL URACILO Formas tautoméricas dependiendo del pH. FORMA CETO. A pH 7 la forma lactama del uracilo es la predominante FORMA ENOL Existe otro tipo de tautomería que es la amino-imino. La predominante a pH 7 es la amino. AZÚCAR LA PENTOSA PUEDE SER: LA RIBOSA (ARN) LA DESOXIRRIBOSA (ADN) H2N Enlace N β-N-glicosídico N HOCH2 OH O N OH H2N N HOCH2 OH N N N O N H Desoxiadenosina Adenosina (pentosa es ribosa)(pentosa es desoxirribosa) Proyección de Haworth 1 2 3 4 5 FURANOSAS: Los anillos que se forman son heterociclos de 5 átomos. Derivadas del anillo de furano. Se forman 2 estereoisómeros o isómeros espaciales α y ß (se denominan anómeros) PIRANOSAS: Los anillos que se forman son heterociclos de 6 átomos. Derivadas del anillo de pirano. Purinas ENLACE ß-NGLUCOSÍDICO Pirimidinas Enlace con N1 Enlace con Ν 9 • • Bases tienen resonancia absorben luz UV cercanas a 260 nm Hidrofóbicas que favorecen el apilamiento en la estructura del DNA Formación del enlace fosfodiester • OH de ribosa forma puentes de H con agua • Grupos fosfato están ionizados y cargados negativamente a pH 7.0, las cargas negativas son neutralizadas por interacciones iónicas con proteínas, metales o poliaminas FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS Son fundamentales para la vida de las células, pues al unirse con otras moléculas cumplen tres funciones cruciales: 9TRANSPORTAN ENERGÍA 9TRANSPORTAN ÁTOMOS 9TRANSMITEN LOS HEREDITARIOS CARACTERES TRANSPORTAN ENERGÍA •Cada nucleótido puede contener •uno (monofosfato: AMP), •dos (difosfato:ADP) o • tres (trifosfato: ATP) grupos de acido fosfórico Los nucleótidos, por razón de sus grupos de fosfato, son fuentes preferidas en las células para la transferencia de energía. Los nucleótidos se encuentran en un estado estable cuando poseen un solo grupo de acido fosfórico. Cada grupo de fosfato adicional que posea un nucleótido se encuentra en un estado más inestable y el enlace del fosfato tiende a romperse por hidrólisis y liberar la energía que lo une al nucleótido. Las células poseen enzimas cuya función es precisamente hidrolizar nucleótidos para extraer el potencial energético almacenado en sus enlaces. Por tal razón un nucleótido de trifosfato es la fuente preferida de energía en la célula. De ellos, el ATP (un nucleótido de adenina con tres grupos de fosfato), es el predilecto en las reacciones celulares para la transferencia de la energía demandada. UTP (uracilo + tres fosfatos) y GTP (Guanina y tres fosfatos) también complacen las demandas de energía de la célula en reacciones con azúcares y cambios de estructuras protéicas, respectivamente. TRANSPORTE DE ÁTOMOS O MOLÉCULAS En algunas reacciones metabólicas un grupo de átomos se separa de un compuesto y es transportado a otro compuesto. Dicho grupo de átomos se une temporariamente a una coenzima (molécula transportadora de sustancias) Muchas vitaminas tienen esta función •vitamina B1o tiamina •vitamina B2 o riboflavina: sus derivados son nucleótidos enzimáticos el [FAD+](Flavin-adenín dinucleótido)o el [FMN+] (Flavín mononucleótido) •vitamina B3 o niacina: sus derivados son nucleótidos enzimáticos con gran poder reductorcomo el [NAD+](Nicotin-adenín dinucleótido)o el [NADP+] (Nicotin-adenín dinucleótido fosfato) •vitamina B5 o ácido pantoténico: su principal derivado es la coenzima A (CoA) con gran importancia en procesos metabólicos. •vitamina B6o piridoxina •vitamina B12o cobalamina OTROS NUCLEÓTIDOS OTROS NUCLEÓTIDOS OTROS NUCLEÓTIDOS OTROS NUCLEÓTIDOS TRANSMITIR CARACTERES HEREDITARIOS Para cumplir esta función, los nucléotidos se polimerizan formando polinucleótidos en forma de cadena, llamados ácidos nucleicos. NOMENCLATURA PIRIMIDINAS MENORES BASES RARAS I PURINAS MENORES Algunos DNA`s de virus BASES RARAS II ESTRUCTURA GENERAL DE LOS ACIDOS NUCLEICOS 5`-ACGTA-3´ Niveles estructurales de los ácidos nucleicos Estructura primaria Polímero lineal formado por la unión de numerosos nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster. El orden de los nucleótidos define la secuencia del ácido nucleico. Estructura secundaria Formada por la disposición relativa espacial de los nucleótidos que se encuentran próximos en la secuencia. DNA – estructura definida por la unión de las dos cadenas polinucleótidicas a través de las bases nitrogenadas. RNA – presente 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 para formar la cromatina. No determinada por niveles inferiores. RNA – (especialmente tRNA) plegamiento tridimensional definido, similar a la estructura terciaria de las proteínas. ESTRUCTURA RAYOS X DEL ADN DNA-A 1.Doble hélice plectonémica y dextrógira 2. Planos de bases oblicuos respecto al eje de la doble hélica 3. Propio de RNAs en doble hélice, o de híbridos DNA-RNA 4. Más ancha y corta que DNA-B El DNA-B 1. Estructura helicoidal 2. Periodicidad a 3.4 nm 3. Periodicidad a 0.34 nm 4. R.E.Franklin sugiere que el eje ribosa-fosfato está hacia fuera y las bases hacia dentro. Igualmente sugiere que se trata de una doble hélice, y no triple Con estos datos, y teniendo en cuenta las reglas de Chargaff, Watson y Crick elaboraron su modelo en doble hélice 3.4 nm 1. El DNA es una doble hélice plectonémica y dextrógira, con un paso de rosca de 3.4 nm 3’ 5’ 3’ Modelo de Watson-Crick, 5’ 2. Cada una de las dos hélices es un polinucleótido entrelazado con el otro de manera que su polaridad es opuesta (es decir, corren en sentido antiparalelo) 3. El eje ribosa-fosfato se sitúa hacia el exterior de la doble hélice, en contacto con el solvente 4. Mientras que las bases nitrogenadas (anillos planares) se sitúan, apiladas, hacia el interior de la estructura, en un entorno hidrofóbico 0.34 nm 5. Las bases están situadas en planos aproximadamente perpendiculares al eje mayor de la doble hélice. La distancia entre planos es de 0.34 nm 6. Cada base interacciona con su opuesta a través de enlaces de hidrógeno, y de manera que: CH3 H A N N H N O H N N O N N (a) Adenina (A) sólo puede interaccionar con timina (T) T (y viceversa), a través de dos puentes de hidrógeno, y H G O N N H N N (b) Guanina (G) sólo puede interaccionar con citosina (C) (y viceversa), a través de tres puentes de hidrógeno C N H N H N H N O Surco estrecho Surco ancho 7. El eje de la doble hélice no pasa por el centro geométrico del par de bases. Esto determina que la hélice presente un surco ancho y un surco estrecho Interacciones débiles que mantienen la estructura del DNA 1. Enlaces de hidrógeno entre bases complementarias 2. Interacciones hidrofóbicas entre planos de bases contiguos (int. de apilamiento, stacking) 3. Interacciones iónicas del fosfato con moléculas electropositivas (histonas, poliaminas, etc.) DNA-Z 1. Doble hélice plectonémica y levógira 2. Zonas de secuencia alternante -GCGC3. Conformación de G es syn- en lugar de anti4. Más estrecha y larga que DNA-B CARACTERÍSTICAS DE LOS ADN ARN ¾DNA se localiza núcleo ¾RNA se sintetiza en el núcleo y tiene que ser transportado al citosol ¾RNA ribosomal (rRNA) componentes estructurales de ribosomas ¾RNAs mensajeros (mRNA) ¾RNAs de transferencia (tRNA) moléculas adaptadoras para traducir la información del mRNA en proteínas. • Ácido Ribonucleico (ARN o RNA) 9 Un solo filamento polinucleotidico. 9 Es sintetizado por una plantilla o molde de DNA por acción de la RNA polimerasa. 9 Existen 3 tipos de RNA polimerasa: Tipo I: transcribe ARN ribosómico (ARNr) Tipo II: transcribe ARN mensajero (ARNm) Tipo III: transcribe ARNt transferencia (ARNt) 3’ Extremo aceptor 5’ Lazo T-Ψ-C Lazo DHU Lazo variable tRNA Lazo anticodon Estructura tridimensional del tRNA 3’ 5’ Extremo aceptor Lazo TΨC Lazo variable Lazo anticodon RNA transferencia (tRNA) RNA transferencia (tRNA) Tipos de rRNAs • Ribozimas ( RNAs catalíticos) – Intrones grupo 1 que se autoprocesan – Rnasa P de E coli. • RNAs pequeños – Small nuclear RNA (snRNA) involucrado en el procesamiento de los intrones en RNAs eucariontes (splicing) – Small nucleolar RNA (snoRNA) dirige la modificación de RNAs ribosomales, síntesis de telómeros. – Micro-RNA (miRNA) regula la expresión génica • 20-25 nucleótidos • small interfering RNA (siRNA) interviene en el fenómeno del la interferencia por RNA (RNAi) • small temporally regulated RNA (stRNA)
