Acidos Nucleicos

Los científicos Watson y Crick, fueron acredores del premio Nobel en 1953, por establecer el módelo del ADN, proponiendo la estructura helicoidal de doble cadena de DNA, como se conoce hoy en día. “Cada molécula de DNA está formada por dos largas cadenas de polinucleótidos que corren en direcciones opuestas formando una hélice doble alrededor de un eje imaginario central. De esta forma la polaridad de cada cadena es opuesta” Estructura del ADN

La doble cadena de DNA se forma por la unión de nucleótidos (fosfato, azúcar y base nitrogenada) que se atraen fuertemente mediante puentes de H.

LOS NUCLEÓTIDOS Están formados por: Una base nitrogenada BN Un azúcar (pentosa) A Ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) P Unidos en el siguiente orden: P A BN

Acido Ortofosfórico

Azúcares de RNA y DNA

PirimidinasPurinas DNARNA Bases Nitrogenadas

FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS Son fundamentales para la vida de las células, pues al unirse con otras moléculas cumplen tres funciones cruciales: 1.TRANSPORTE DE ENERGÍA 2.TRANSMITEN MENSAJES CELULARES 3.TRANSMITEN LOS CARACTERES HEREDITARIOS

1.TRANSPORTE DE ENERGÍA Cada nucleótido puede contener de 1 A 3 grupos de acido fosfórico. Monofosfato: AMP, CMP, GMP, UMP, dAMP, dCMP, dGMP, dTMP Difosfato: ADP, CDP, GDP, UDP, dADP, dCDP, dGDP, dTDP Ttrifosfato: ATP, CTP, GTP, UTP, dATP, dCTP, dGTP, dTTP 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 (enlaces del fosfato) 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 es el predilecto en las reacciones celulares para la transferencia de la energía demandada. UTP y GTP también complacen las demandas de energía de la célula en reacciones con azúcares y cambios de estructuras protéicas, respectivamente.

El ATP

Hidrólisis del ATP + 7,3 Kcal.

2. TRANSMITEN MENSAJES CELULARES

3. TRANSMITIR CARACTERES HEREDITARIOS Para cumplir esta función, los nucléotidos se polimerizan formando polinucleótidos en forma de cadena, llamados ácidos nucleicos.

Formación de dinucleótidos 3’-hidroxilo 5’-fosfato

RNA (estructura de cadena sencilla) El RNA es monocatenario

Los mas importantes Ribosómico r RNA Mensajero m RNA Transferencia t RNA EXISTEN VARIOS TIPOS DE RNA RNA heterogéneo nuclear ( hn RNA) RNA pequeño nuclear ( sn RNA)

Está presente en el núcleo, y es de pequeño tamaño. Está implicado en los procesos de maduración del RNAhn. En este proceso, el RNAsn se asocia a proteínas formando las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn) que se encargan de eliminar los intrones.

RNA de transferencia (tRNA) Tienen entre 75 y 90 nucleótidos, y su peso molecular es de unos dalton. Se conocen unos 60 distintos, y se encuentran en todas las células. Intervienen en la síntesis de proteínas, ya que van unidos a un aminoácido. Su estructura secundaria presenta un plegamiento complejo en donde alternan zonas apareadas y zonas no apareadas, y en donde se pueden distinguir zonas críticas, como la zona de unión a aminoácidos y la zona que reconoce los codones del RNAm

Figure 10.11A Hydrogen bond Amino acid attachment site RNA polynucleotide chain Anticodon

RNA ribosómico (rRNA) Se conocen varios tipos distintos y están presentes en los ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas. Su estructura secundaria y terciaria presenta un plegamiento complejo que le permite asociarse tanto a las proteínas integrantes de los ribosomas como a otros RNA y participar en el proceso de síntesis proteica. 5S y 16S

RNA mensajero (mRNA) El RNA mensajero (RNA m ) se sintetiza sobre un molde de DNA y sirve de pauta para la síntesis de proteínas (traducción). Su peso molecular es alto y contiene únicamente los nucléotidos A, U, G y C. Además de contener codificada la secuencia de una proteína, contiene señales para la iniciación (codón AUG, que codifica al aminoácido metionina) y terminación de la síntesis (codones UAA, UAG o UGA).

En eucariotas, el RNA m maduro presenta unas características especiales, ya que además de los codones de iniciación (AUG) y de terminación (UAG) presenta en su extremo 5' una estructura compleja llamada "capucha" (cap), y en su extremo 3' una cadena de poliA de longitud variable. Estas modificaciones tienen por objeto aumentar la vida media de estas moléculas en el citoplasma UAA AUG UGA AUG

Modificaciones en los extremos del mRNA

DNA (estructura de doble hélice) Las dos cadenas complementarias se encuentran entrelazadas en forma de doble hélice.

A = T G ≡ C Leyes de Chargaf

Puentes de H

El DNA puede presentar diversas formas de acuerdo a la estructura de plegamiento que adopta Forma A: Diametro ~ 26 Å 11 bases por vuelta Forma B: Diametro ~ 20 Å 10,5 bases por vuelta Forma Z: Diametro ~ 18 Å 12 bases por vuelta

Diferencias entre DNA y RNA DNARNA Doble cadena helicoidalCadena Simple Tiene las bases A, T, G y CTiene las bases A, U, G y C Es una gran macromoléculaEs más pequeña que el DNA Esta en el Núcleo*También está en el citoplasma Constituye los Genes (se Replica o se trascribe a RNA) Es una molécula involucrada en la síntesis de proteínas * También se encuantra en mitocondrias y cloroplastos

FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS 1.SÍNTESIS DE PROTÉINAS ESPECÍFICAS DE LA CÉLULA. 2.ALMACENAMIENTO, REPLICACIÓN Y TRANSMISIÓN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA. “La función principal del RNA es servir como intermediario de la información que lleva el DNA en forma de genes y la proteína final codificada por esos genes” “Son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas”

DNA RNA Protein TRANSCRIPTION TRANSLATION Flujo de información genética

DNA molecule Gene 1 Gene 2 Gene 3 DNA strand TRANSCRIPTION RNA Polypeptide TRANSLATION Codon Amino acid

Trascripción

Codons mRNA mRNA binding site P siteA site PA Growing polypeptide tRNA Next amino acid to be added to polypeptide Traducción

El código génético Virtualmente todos los organismos comparten el mismo código genético

Escherichia coli Homo sapiens Size of genome4.6 Mbp3.3 Gbp Size of typical gene1 kbp10 kbp (4 exons : 1350 bp) Size of typical polypeptide350 aa450 aa Number of genes4 377c

En un mamifero una célula cualquiera puede expresar unas 5000 proteinas diferentes a partir de ~35000 genes. La mayor parte de estas proteínas son necesarias para cualquier tipo celular y normalmente se expresan en forma constitutiva (housekeeping proteins).

Empaquetamiento del DNA en Eucariotas