Bloque 2: Ácidos Nucleicos BIOLOGÍA SUPERIOR Bloque 2: Ácidos Nucleicos Destreza: Explicar la estructura y función del ADN como material de la herencia

Ácidos nucléicos Los ácidos nucleicos fueron descubiertos por Freidrich Miescher en 1869  nucleina. Se descubrió su carácter ácido  ácido nucleico.

La información genética o genoma, está contenida en unas moléculas llamadas ácidos nucleicos. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN. El ADN guarda la información genética en todos los organismos celulares, el ARN es necesario para que se exprese la información contenida en el ADN

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucléicos resultan de la polimerización de monómeros complejos denominados nucleótidos. Un nucleótido está formado por: Un azúcar  (5 carbonos o pentosa) Un grupo fosfato Una base nitrogenada

Pentosa y fosfatos: esqueleto molecular Componentes Pentosa y fosfatos: esqueleto molecular

Bases nitrogenadas: portadoras de la información Componentes Bases nitrogenadas: portadoras de la información

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Un nucleótido está formado por la unión de un grupo fosfato al carbono 5’ de una pentosa. A su vez la pentosa lleva unida al carbono 1’ una base nitrogenada.

NUCLEÓTIDO

Nucleósidos y nucleótidos

Nucleósidos

Bases Nitrogenadas en los Nucleótidos Bases presentes en el ADN: Adenina Guanina Citosina Timina Bases presentes en el ARN: Adenina Guanina Citosina Uracil

POLINUCLEÓTIDOS Existen dos clases de nucleótidos, los ribonucleótidos en cuya composición encontramos la pentosa ribosa y los desoxirribonucleótidos, en donde participa la desoxirribosa. Los nucleótidos pueden unirse entre sí, mediante enlaces covalentes, para formar polímeros, es decir los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN. Dichas uniones covalentes se denominan uniones fosfodiéster. El grupo fosfato de un nucleótido se une con el hidroxilo del carbono 5’ de otro nucleótido, de este modo en la cadena quedan dos extremos libres, de un lado el carbono 5’ de la pentosa unido al fosfato y del otro el carbono 3’ de la pentosa.

Polinucleótidos Los ácidos nucleicos son polinucleótidos, cuya información deriva de su secuencia de bases nitrogenadas

Composición del ADN y ARN El ADN, junto con el ARN, componen las moléculas orgánicas que llamamos los ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son moléculas largas compuestas por la repetición de unidades básicas llamadas nucleótidos. Un nucleotido consiste de un fosfato, un azúcar de cinco carbonos, y una base nitrogenada.

ADN vs. ARN

Estructura de un Polirribonucleótido

Estructura ADN: Doble Hélice 1953: Watson (izquierda) y Francis Crick (derecha) describieron la estructura en doble hélice de la molécula de ADN como una especie de escalera de caracol con muchos escalones.

Fosfatos y Azúcares en el Exterior. Bases nitrogenadas en el Interior. Molécula del ADN Fosfatos y Azúcares en el Exterior. Bases nitrogenadas en el Interior.

Apareamiento de las Bases: Complementaridad de las Bases Apareamiento de las Bases: Purina con Pirimidina Ancho del ADN

Complementaridad de las Bases

Puentes de Hidrógeno entre las Bases Nitrogenadas

Estructura del ADN

una cadena tiene el carbono-5’ del azúcar apuntando hacia un extremo, Antiparalelismo en el ADN carbono-5’ carbono-5’ Las cadenas en el ADN son antiparalelas. Es decir, una cadena tiene el carbono-5’ del azúcar apuntando hacia un extremo, y la otra cadena tiene el carbono-5’ del azúcar apuntando hacia el extremo opuesto.

ADN – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO En 1953 Watson y Crick propusieron el modelo de doble hélice, para esto se valieron de los patrones obtenidos por difracción de rayos X de fibras de ADN. Este modelo describe a la molécula del ADN como una doble hélice, enrollada sobre un eje, como si fuera una escalera de caracol y cada diez pares de nucleótidos alcanza para dar un giro completo.

Modelo de la doble hélice de ADN Representación abreviada de un segmento de ADN

El modelo de la doble hélice establece que las bases nitrogenadas de las cadenas se enfrentan y establecen entre ellas uniones del tipo puente de hidrógeno. Este enfrentamiento se realiza siempre entre una base púrica con una pirimídica, lo que permite el mantenimiento de la distancia entre las dos hebras. La Adenina se une con la timina formando dos puentes de hidrógeno y la citosina con la guanina a través de tres puentes de hidrógeno. Las hebras son antiparalelas, pues una de ellas tiene sentido 5’ ® 3’, y la otra sentido 3’ ® 5’.

Pares de bases del ADN: La formación específica de enlaces de hidrógeno entre G y C y entre A y T genera los pares de bases complementarias

Una corta sección de la doble hélice de ADN Las hebras son antiparalelas, pues una de ellas tiene sentido 5’ ® 3’, y la otra sentido 3’ ® 5’.

Estructura del ADN

Watson, a la derecha, y Crick pasean por la Universidad de Cambridge en esta imagen tomada en el año 1950

Lab rats ... James Watson, above left, and Francis Crick weren't going to let Rosalind Franklin get in the way of scientific glory. Photo-illustration: Harry Afentoglou

Rosalind Franklin Durante 50 años, la historia de la ciencia ha sostenido que los descubridores de la doble hélice del ADN fueron Crick y Watson. En los últimos años, las investigaciones han sacado a la luz la labor de Rosalind Franklin, sin cuyas radiografías sus colegas no hubieran llegado tan rápido a la meta. Hoy se puede decir que si éstos son los «padres» del hallazgo de la estructura helicoidal de la molécula, Franklin merece ser considerada la «madre».

El ADN de los cromosomas se compone de dos cadenas enrolladas una a la otra en una doble hélice. Los azúcares y fosfatos que unen un nucleótido al siguiente forman el esqueleto en cada lado de la doble hélice. En tanto que las bases de cada cadena se aparean en el centro de la hélice.

Solo pares específicos de bases, llamados pares de bases complementarias, se pueden unir en la hélice mediante enlaces de hidrógeno: adenina con timina y guanina con citosina.

COMPOSICIÓN DEL ADN La molécula de ADN está compuesta de subunidades, llamadas nucleótidos, unidos en cadenas largas. Cada nucleótido consta de un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos, la desoxirribosa y, una base nitrogenada.

Bases Nitrogenadas En el ADN se presentan cuatro bases diferentes: Adenina Guanina Timina Citosina

Ácido Deoxirribonucleico (ADN) En todos los sistemas biológicos el ADN es la molécula que lleva la información hereditaria. Lo hace mediante porciones de ADN denominadas genes.

Ácido Deoxirribonucleico (ADN) En todos los sistemas biológicos el ADN es la molécula que lleva la información hereditaria. Lo hace mediante porciones de ADN denominadas genes. Figura B15.6 Silberberg 4ta Ed.

Funciones del ADN Llevar información en código. Duplicarse para pasar la información a las células hijas. Expresar la información para la cual codifica. Cambiar la información (mutar).

Composición del ADN y ARN El ADN, junto con el ARN, componen las moléculas orgánicas que llamamos los ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son moléculas largas compuestas por la repetición de unidades básicas llamadas nucleótidos. Un nucleotido consiste de un fosfato, un azúcar de cinco carbonos, y una base nitrogenada.

Bases Nitrogenadas en los Nucleótidos Bases presentes en el ADN: Adenina Guanina Citosina Timina Bases presentes en el ARN: Adenina Guanina Citosina Uracil

Azúcares en los Nucleótidos Azúcar de cinco carbonos presente en el ARN Azúcar de cinco carbonos presente en el ADN

Estructura de Hélice para ADN 1952: Rosalind Franklin, trabajando en el laboratorio de Maurice Wilkins, utilizando la técnica de difracción de rayos X tomó impresiones de distintas moléculas de ADN. Estas impresiones demostraban que la molécula de ADN era una hélice.

Erwin Chargaff analizó las base nitrogenadas del ADN en diferentes formas de vida, concluyendo que, la cantidad de purinas no siempre se encontraban en proporciones iguales a las de las pirimidinas, la proporción era igual en todas las células de los individuos de una especie dada, pero variaba de una especie a otra. A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma especie.

Purinas La purina es una base nitrogenada, un compuesto orgánico heterocíclico aromático. La estructura de la purina está compuesta por dos anillos fusionados, uno de seis átomos y el otro de cinco. En total estos anillos presentan cuatro nitrógenos, tres de estos son básicos, ya que tienen el par de electrones sin compartir en orbitales sp2 en el plano del anillo

Pirimidina La pirimidina es un compuesto orgánico, similar al benceno, y a la piridina pero con un anillo heterocíclico: dos átomos de nitrógeno sustituyen al carbono en las posiciones 1 y 3.

En 1953,Watson y Crick que integraron todos los datos disponibles en su intento de desarrollar un modelo de la estructura del ADN: que el ADN era una molécula grande también muy larga y delgada. A=T y C=G; purinas/pirimidinas=k para una misma especie). los datos de la difracción de los rayos-x de Franklin y Wilkins (King's College de Londres). Los trabajos de Linus Pauling sobre proteínas (forma de hélice mantenida por puentes hidrógeno), quién sugirió para el ADN una estructura semejante.

El ADN es una doble hélice, con las bases dirigidas hacia el centro, perpendiculares al eje de la molécula (como los peldaños de una escalera caracol) y las unidades azúcar-fosfato a lo largo de los lados de la hélice (como las barandas de una escalera caracol). 

Las hebras que la conforman son complementarias (deducción realizada por Watson y Crick a partir de los datos de Chargaff, A se aparea con T y C con G, el apareamiento se mantiene debido a la acción de los puentes hidrogeno entre ambas bases). Tome nota que una purina con doble anillo siempre se aparea con una pirimidina con un solo anillo en su molécula

Unión de puentes de hidrogeno Un enlace por puente de hidrógeno es la fuerza atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo. Resulta de la formación de una fuerza dipolo-dipolo con un átomo de hidrógeno unido a un átomo de nitrógeno, oxígeno o flúor (de ahí el nombre de "enlace de hidrógeno", que no debe confundirse con un enlace covalente a átomos de hidrógeno)

Molécula del ADN

Funciones del ADN Llevar información en código. Duplicarse para pasar la información a las células hijas. Expresar la información para la cual codifica. Cambiar la información (mutar).