Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Copyrigth José Reig 2004 La evidencia de que los factores hereditarios eran los ácidos nucleicos comenzó a gestarse en 1928 en el célebre experimento de Griffith Como comentario, más propio de salsa rosa, cabe decir que es mucho más conocida su nieta Melanie, que un español, el metrosexual Banderas, entretiene últimamente Pero, en fin, vamos a lo nuestro, contemplemos el experimento de Griffith

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Copyrigth José Reig 2004 El experimento de Griffith podría haber pasado desapercibido, pero algunas mentes conspicuas se plantearon aislar el “factor transformante”. La sustancia capaz de conferir a la cepa descapsulada la capacidad de sintetizar una cápsula, es decir información genética. “Pero, al fin, quizá lo tenemos. La sustancia activa no se digiere por tripsina quimiotripsina cristalizadas; no pierde actividad cuando se trata con ribonucleasa cristalizada (…). Pueden eliminarse los polisacáridos (…) los lípidos pueden extraerse sin que se pierda la actividad biológica (…) El material fibroso (…) se comporta en el análisis elemental muy cerca de los valores teóricos del ácido desoxirribonucleico (…). Si tenemos razón y, desde luego, todavía no lo hemos demostrado, eso significaría que los ácidos nucleicos no son importantes sólo desde un punto de vista estructural, sino que son sustancias funcionalmente activas para determinar las actividades bioquímicas y las características bioquímicas de las células (…). Pero se necesitaría un monton de evidencias bien documentadas para convencer a cualquiera de que la sal sódica del ácido desoxirribonucleico, sin proteínas, pueda estar dotada de tales propiedades específicas y biológicamente activas, y esta es la evidencia que ahora estamos intentando obtener. Resulta muy divertido hacer pompas de jabón, pero es sensato pincharla uno mismo antes de que otro intente hacerlo”. Carta de O.T. Avery a su hermano, 13 de mayo de 1943 Pero no cabía duda, al purificar el ADN de la forma S, y tras agregar el ADN de la forma S purificado a un cultivo de formas R, al poco tiempo, estas formas R, no patógenas, se habían transformado en infectivas formas S. En esta tarea fue clave Avery, joven bioquímico inglés Cabe citar también los trabajos llevados a cabo por Macleod y por MacCarthy Los estudios de Avery, MacLeod y McCarthy demostraron en 1944 que el principio transformante era el ADN. Este resultado entraba en contradicción con las teorías que se admitían en esa época sobre los mecanismos de transmisión de los caracteres en los seres vivos, ya que se pensaba que las responsables eran las proteínas. En un principio, los grandes bioquímicos de la época, los trataron de herejes y llegaron casi a la burla… Mal lo pasaron… Prueba de ello es el fragmento de la carta que le mandó Avery a su hermano………………. Ante esto, un montón de jóvenes bioquímicos de todo el mundo, dejaron de buscar en las proteínas el material genético y se volcaron en el estudio de los, hasta entonces, perfectos desconocidos ácidos nucleicos. Que como vemos en la foto fue envejeciendo, gracias a Dios MacCarthy no nos ha remitido su foto, por lo que pondremos la de Manolete

Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Copyrigth José Reig 2004 Su estructura molecular (estructura del tertranucleótido) se concibió de manera errónea hasta 1930, cuando Kossel y Phoebus determinaron que era un polinucleótido, aunque no pudieron interpretar su estructura molecular. El DNA fue descubierto en 1868 por el médico suizo Friedrich Meischer, que lo bautizó como nucleina, aunque debido a su carácter ácido se denominó, más tarde, ácido nucleico. A P G T C

Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Copyrigth José Reig 2004 Polímeros de nucleótidos de adenina guanina citosina timina y uracilo

ADN Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS ADN Copyrigth José Reig 2004 Es un polímero de cuatro tipos de nucleótidos de desoxiribosa con ADENINA, GUANINA, CITOSINA y TIMINA, que se unen entre si mediante enlaces fosfodiester entre el carbono 3 y el 5 de dos desoxiribodas contiguas H2O

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS ADN, estructura Copyrigth José Reig 2004 La evidencia de que el DNA era la molécula responsable de la transmisión de los caracteres hereditarios propició que numerosos equipos de investigadores en biología molecular trataran de determinar con precisión la estructura molecular del mismo. Aunque la publicación de la estructura la llevaron a cabo Watson y Crick en 1953, los datos en los que se basaron (claves para el evento) fueron el fruto de la investigación de numerosos autores, que, en algunos casos, no han tenido el reconocimiento merecido. Cabe citar primeramente a Chargaff que en 1949 determinó que las bases nitrogenadas en el ADN, tenían equivalencia equimolecular entre Adenina – Timina Guanina – Citosina Y se podían enlazar entre sí mediante dos enlaces por puentes de hidrógeno las dos primeras, y tres las segundas EMPAREJAMIENTOS DE CHARGAFF

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Copyrigth José Reig 2004 ADN, estructura Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS. El año 2003, estuvo el famoso modelo de Watson y Crick expuesto por unos días en el Jardín Botánico de Valencia, formando parte de una interesante exposición sobre manipulación genética EN 1950, LOS ESTUDIOS DE DIFRACCIÓN RAYOS X, DE R. FRNAKLIN Y DE M. WILKINS, DIERON PAUTAS CLAVE PARA DETERMINAR LA ESTRUCTURA SECUNDARIA Y TERCIARIA DEL DNA, PERO NO ACABARON DE DAR CON ELLA, SI BIEN HABLARON DE UNA ESTRUCTURA HELICOIDAL POR LA EVIDENCIA DE LAS IMÁGENES DE DIFRACCIÓN Maurice Wilkins Franklin, murió de cáncer de mama a una temprana edad y no pudo completar sus investigaciones; Wilkins sustrajo los datos que había obtenido Franklin, y los utilizó de manera un tanto fraudulenta, ya que no citó las fuentes... Dos jóvenes investigadores tuvieron la “virtud” de recoger las investigaciones habidas hasta la fecha y mediante laboriosos cálculos matemáticos, dar con un modelo tridimensional que explicase favorablemente todas las propiedades que debería tener una molécula que albergara los caracteres hereditarios, a saber: Cifrar una información, y tener capacidad de dar réplicas de ella misma. Estos investigadores no son otros que Watson y Crick, que en 1953 publicaron en la revista Nature uno de los artículos más importantes del siglo XX en el que mostraban un modelo estructural de la molécula de DNA que cumplia todas estas propiedades. F. CRICK J.D. WATSON Fuente rayos X Imagen de difracción en placa fotográfica Haz de rayos X Cristal de DNA Colimador

ADN, estructura Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS ADN, estructura Copyrigth José Reig 2004 EL MODELO PROPUESTO POR WATSON Y CRICK TENÍA LOS SIGUIENTES VALORES ESTRUCTURALES. CONCLUYENDO: Una doble hélice dextrógira de hebras antiparalelas, y de arrollamiento plectonémico, con un surco mayor y otro menor, con un salto de vuelta de 34 Å y 10 pares de bases por vuelta. El diámetro de la hélice es de 20 Å.

ADN, estructura Biología 2º Bachillerato ÁCIDOS NUCLEICOS. Bioelementos y biomoléculas ADN, estructura Copyrigth José Reig 2004 ÁCIDOS NUCLEICOS. Posteriormente se han descubierto otras estructuras terciarias del DNA, que también se dan en la naturaleza aunque de forma minoritaria B- DNA A- DNA Z- DNA

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Copyrigth José Reig 2004 ÁCIDOS NUCLEICOS. La cromatina Cromosoma metafásico DNA con los nucleosomas Filamento de 30 nm Fragmento de cromosoma Fragmento de DNA Cromosoma metafásico DNA con los nucleosomas Filamento de 30 nm Fragmento de cromosoma Fragmento de DNA DISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS POSITIVAS Y NEGATIVAS DE LOS AMINOÁCIDOS EN LA CADENA DE LAS HISTONAS En el núcleo de las células eucariotas el DNA se encuentra unido a una serie de proteínas, y el conjunto DNA + proteínas recibe el nombre de CROMATINA ¿Por qué se empaqueta de esa forma?: 1.- La elevada densidad de empaquetamiento (Ej. La sp. humana 2 m de DNA en una esfera de 5 micras de diámetro) 2.- Los fosfatos de la cadena, en medio acuoso, tienen cargas negativas y, en tan reducido espacio, se repelen. 2.- Las proteínas de la croma- tina tienen mucha histidina y lisina por lo que son ricas en cargas positivas y así neutra- lizan las negativas del DNA

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Copyrigth José Reig 2004 Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS RNA Diferencias con el DNA: La pentosa es la RIBOSA Se sustituye la TIMINA por el URACILO Generalmente no forma cadenas dobles EXISTEN VARIOS TIPOS DE RNA. LOS MÁS IMPORTANTES SON: ARNm (mensajero) ARNt (de transferencia o transferente) ARNr (ribosómico).

Transcripción Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS RNA Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Copyrigth José Reig 2004 RNA Transcripción mRNA RNA-DNA Híbridos RNA polimerasa Hebra molde Hebra codificadora

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS RNA El RNA de transferencia tRNA es una pequeña cadena de RNA que transporta los aminoácidos al ribosoma durante la síntesis de proteínas

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Copyrigth José Reig 2004 Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS: RNA El RNA ribosómico rRNA es un conjunto de pequeños fragmentos de RNA que unidos a una serie de proteínas forman las dos partículas del ribosoma

REPLICACIÓN Función de los ácidos nucleicos Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Función de los ácidos nucleicos REPLICACIÓN CAPACIDAD DEL DNA DE DAR COPIAS DE SI MISMO En teoría, la replicación podía llevarse a cabo según tres formas o modelos: Semiconservativo Conservativo Dispersivo. Copyrigth José Reig 2004

REPLICACIÓN Función de los ácidos nucleicos Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Función de los ácidos nucleicos ÁCIDOS NUCLEICOS: Meselson Stahl REPLICACIÓN Meselson y Stahl en el año 1957 llevaron a cabo un elegante experimento en el que demostraron que de las tres hipótesis propuestas la semiconservativa era la que se llevaba a cabo en realidad Copyrigth José Reig 2004

Biología 2º Bachillerato Algunos componentes de la horquilla de replicación Topoisomerasa Tipo I Helicasa Primasa Proteinas SSB Unión de Proteinas SSB Primer DNA pol I DNA ligasa Fragmento de Okazaki Dímero de DNA pol III Hebra conduct. Bioelementos y biomoléculas Copyrigth José Reig 2004 ÁCIDOS NUCLEICOS: Función de los ácidos nucleicos, replicación

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Diferencias entre la replicación de Procariotas y Eucariotas Procariotas Eucariotas Un solo cromosoma con un solo origen de replicación Varios cromosomas y en cada uno de ellos varios orígenes de replicación Fragmentos de Okazaki de 1000 a 2000 nucleótidos Fragmentos de Okazaki de 150 a 200 nucleótidos No existen nucleosomas Los nucleosomas suponen un obstáculo para el avance de la replicación. Hay que desensamblarlos y sintetizar nuevos para insertarlos en el DNA nuevo DNA polimerasas sencillos y bien conocidos DNA polimerasas complejos y no muy bien conocidos Copyrigth José Reig 2004

Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Transcripción Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Transcripción Consiste en la copia de un fragmento de DNA a RNA; es un proceso llevado a cabo por un enzima denominado ARN polimerasa, y la formación de la copia complementaria de ARNm (ARN mensajero).

EXONES E INTRONES Biología 2º Bachillerato Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS Bioelementos y biomoléculas Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS MADURACIÓN DEL RNAm Tras eliminar los intrones, se añade una cola de poli A y una “caperuza” protectora de polifosfato 1.- Eliminación de los intrones: Son fragmentos de DNA que no tienen sentido y hay que eliminar del RNAm 2.- Maduración del DNA EXONES E INTRONES De esta manera, el RNAm ya maduro, abandona el núcleo por los poros nucleares para se traducido

Biología 2º Bachillerato Bioelementos y biomoléculas Copyrigth José Reig 2004 Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS TRADUCCIÓN Proceso por el que el mensaje contenido en la secuencia de bases del ARNm de un gen determinado se convierte en la proteína correspondiente. Este fenómeno lo lleva a cabo un ribosoma que recorriendo la hebra de ARNm, con la ayuda del ARNt, interpreta el código genético y se sintetiza la proteína de acuerdo a su secuencia de aminoácidos característica.