El material genético: Los ácidos nucleicos

citosina (C) uracilo (U) timina (T) adenina (A) guanina (G) Los ácidos nucleicos son: ADN (ácido desoxirribonucleico) ARN (ácido ribonucleico) Son polinucleótidos: polímeros formados por unión de monómeros llamados nucleótidos. Están localizados en el núcleo de las células (de ahí el nombre) y en otros orgánulos. Los nucleótidos están formados por: base nitrogenada, pentosa y ácido fosfórico. H El ácido fosfórico es ortofosfórico La pentosa puede ser Ribosa o  Desoxirribosa Base nitrogenada es una molécula cíclica que puede ser Púrica adenina (A) guanina (G) Representación esquemática de un nucleótido A G Pirimidina citosina (C) uracilo (U) timina (T) C U T

La unión de varios nucleótidos forma un polinucleótido Representación esquemática Representación reducida G C U Dos características importantes de esta molécula son: La molécula es una cadena que presenta polaridad (dos extremos): extremo 5’ y extemo 3’. La molécula posee especificidad: la secuencia u orden de nucleótidos es específica de cada tipo de ácido nucleico, y éste es propio de cada especie. En esto se basa su función como material genético: contiene información en el orden de las bases (del mismo modo que el orden de las letras contiene información en una lengua).

TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS De las combinaciones entre estos componentes resultan distintos nucleótidos: Cuatro ribonucleótidos (de adenina, guanina, citosina y uracilo) forman el ARN Cuatro desoxirribonucleótidos (de adenina, guanina, citosina y timina) forman el ADN COMPONENTES ARN ADN Pentosa ribosa (r) desoxirribosa (dr) Bases Púricas adenina (A) guanina (G) Bases Pirimidínicas citosina (C) uracilo (U) Timina (T) ácido fosfórico Símbolos G C

El ADN

Cadenas complementarias: Frente a adenina, timina unidas por 2 puentes H. Frente a guanina, citosina unidas por 3 puentes H Son complementarias porque conocida la secuencia (orden) de bases de una se puede deducir el de la otra. Cadenas antiparalelas: Son antiparalelas porque una cadena tiene un sentido y la otra el contrario.

Este modelo molecular fue el propuesto por Watson y Crick en 1953 En realidad, el ADN está constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos que se enrollan helicoidalmente (de izquierda a derecha) sobre un mismo eje formando una doble hélice. Este modelo molecular fue el propuesto por Watson y Crick en 1953 Estructura secundaria (Forma B) Estructura primaria Parece una escalera de caracol en la que las barandillas son las cadenas de fosfórico desoxrribosa y los peldaños los pares de bases complementarias.

Diferentes representaciones o modelos moleculares de ADN

Diferentes representaciones o modelos moleculares de ADN Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir J. Watson

Recordemos que en todas las células eucarióticas el ADN se encuentra unido a proteínas en el núcleo formando su material genético. En las células procarióticas (bacterias) se encuentra libre y suelto en el citoplasma. También es el material genético de muchos virus (video)

El ARN

Tipos de ARN, localización y función Composición Polirribunucleótido de: A, G, C, y U (en lugar de T) Estructura general Monocatenario lineal y de menor tamaño que el ADN Se forma a partir del ADN por un proceso de copia o transcripción. Tipos de ARN, localización y función ARNm: mensajero, en núcleo, citoplasma, mitocondrias y plastos FUNCIÓN: copiar y transmitir el mensaje de la información contenida en el ADN hasta los ribosomas ARNt: transferente o soluble, en citoplasma FUNCIÓN: transportar aminoácidos hasta los ribosomas ARNr: ribosómico, en los ribosomas FUNCIÓN: formar parte de los ribosomas Todos los tipos tienen función relacionada con la biosíntesis de proteínas

La función del ADN como material genético: la expresión de la información genética

Hay una corriente o flujo Función del ADN: material genético El ADN es el material genético de las células por almacenar información y transmitirla: Almacenar información en su secuencia de bases, de modo que: secuencia de bases =>determina secuencia de aa de proteínas =>determina caracteres (a través de la transcripción al ARNm y de la traducción del ARNm en proteínas) Transmitir información de generación en generación (a través de su duplicación) Hay una corriente o flujo de información Un gen (ADN) duplicación traducción del ARN ( ) Dogma central de la biología molecular Una proteína Un carácter caracteres

Función del ADN: material genético Flujo de información

Se dice que los genes se expresan a través de la síntesis de proteínas Comparación entre expresión de la información de los genes y la de una biblioteca

Duplicación o replicación del ADN ! Consiste en un proceso de autocopiado de la molécula ! DUPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA: la doble cadena materna da lugar a dos dobles cadenas hijas, cada una conserva una cadena materna y la otra es de nueva síntesis, que es su complementaria y antiparalela. ! RESULTADO: . 2 dobles cadenas hijas iguales entre sí y a la molécula madre.

Una explicación simplificada de la duplicación: La doble hélice se abre como una cremallera Cada cadena materna sirve de molde Se añaden desoxirribonucleótidos por complementariedad frente a la cadena materna y van formando una nueva cadena complementaria y antiparalela: Frente a A se incorpora T Frente a G se incorpora C Al terminar quedarán dos dobles cadenas idénticas entre sí y a la materna original.

Transcripción Una explicación simplificada: La transcripción consiste en la síntesis de ARN a partir de una de las dos cadenas del ADN ARN Una explicación simplificada: La doble hélice del ADN se abre como una cremallera Una cadena materna sirve de molde Se añaden ribonucleótidos por complementariedad frente a la cadena materna y van formando una nueva cadena complementaria y antiparalela: Frente a G se incorpora C Frente a A se incorpora U (en lugar de T) 5’ 3’ Cada fragmento de ADN transcrito a ARN es un gen

Transcripción y traducción: biosíntesis de proteínas Corriente o flujo de información Un gen (ADN) Transcripción Transcripción ARNm Traducción Una proteína Traducción

El código genético El código genético es la correspondencia que existe entre las cuatro bases del ADN, sus complementarias en el ARN mensajero y los veinte aminoácidos de las proteínas El código cuenta con una especie de clave de 4 símbolos (A, G, C y T) con los que la célula tiene que poder representar o escribir distintas palabras que significan los 20 aminoácidos de las proteínas. 20 aminoácidos 4 símbolos Glutamato Isoleucina Glutamina Leucina Prolina Lisina Aspartato Fenilalanina Asparagina Metionina Alanina Treonina Glicina Triptofano Serina Valina Tirosina Histidina Cisteína Arginina

Símil del alfabeto: En nuestro alfabeto con 28 letras de pueden escribir diferentes palabras que tienen cierto significado y escritas una a continuación de otra forman frases con sentido. Con 4 letras (A, G, C y T) se pueden escribir diferentes palabras que tienen cierto significado (los aminoácidos) y escritas una tras otra forman frases (las proteínas) Si el código consistiera en palabras de una letra, sólo se podrían escribir 4 palabras Si el código consistiera en palabras de 2 letras, se podrían escribir 42 = 16 palabras Si el código consistiera en palabras de 3 letras, se podrían escribir 43 = 64 palabras Sabemos que el código consiste en que cada tres letras del código significa una palabra, es decir hay 64 tripletas (palabras) Con ellas sobran para codificar los 20 aminoácidos, (lo que ocurre es que varias palabras tienen el mismo significado) (también hay otras que no tienen significado). Las palabras o tripletas del código en el ADN se llaman codógenos y las complementarias en el ARN se llaman codones El código que se maneja es el de los codones del ARNm

El código genético Segunda base Primera base Tercera base

Otras formas de representar el código genético

Características del código genético Es altamente específico, presenta colinealidad: cada codón codifica un aminoácido Es degenerado: varios codones pueden significar el mismo aminoácido (Admite sinónimos pero no admite homónimos) CÓDIGO ALFABÉTICO Con las letras A,T,L,I se hacen palabras de 3 letras de las que unas tienen un significado o varios y otras ninguno. No específico: Una palabra uno o varios significados (homónimos) ALA Extremidad de ave Flanco de ejército Lado del sombrero TIA Relación parentesco TAL Comparativo AAT Sin sentido Degenerado: Varias palabras  Igual significado ATA Amarra algo LIA “ “ CÓDIGO GENÉTICO Con las letras A,G,C,U se hacen palabras de 3 letras de las que unas tienen significado y otras no. Especificidad: Una palabra  Un sólo significado: codógeno (codón) (aminoácido) AGA UCU Serina GAG CUC Leucina CCC GGG Glicocola ATC UAG Sin sentido Degeneración: Varias palabras  Igual significado codógeno (codón) (aminoácido) AAT UUA Leucina AAC UUG Leucina GAA CUU Leucina GAG CUC Leucina No presenta solapamientos ni discontinuidades: los codones se leen uno tras otro Es universal: los codones significan lo mismo en todas las células (con excepciones)

Ejemplo de correspondencia entre codógenos, codones y secuencia de aa

Ejemplo de correspondencia entre codógenos, codones y secuencia de aa

Esquema animado de biosíntesis de proteínas