Acidos Nucleicos: Estructura y Función Universidad Interamericanade PR Recintode Bayamón Bioquímica, CHEM 4220 Prof. J. Roberto Ramirez Vivoni, Ph.D. Prof. Alberto L. Vivoni Alosno, Ph.D.

Bases Nitrogenadas - Purinas

Bases Nitrogenadas - Pirimidinas

2-Desoxiribosa

Nucleósidos (enlace glicosídico N)

Nucleósidos Base nitrogenada Nucleosido Adenina adenosina Guanina guanosina Timina timidina Citosina citidina Uracil uracilina

Nucleótidos Se componen de: •Una base nitrogenada (de 5 alternativas: adenina, guanina, timina, citosinay uracil •Una pentosa (ribosa: ribonucleótidoso 2- desoxiribosa: desoxiribonucleótidos) •De 1 a 3 grupos fosfatos en carbono 2’, 3’ o 5’ del azúcar.

Ejemplos de nucleótidos

Nombre y abreviaturas de nucleótidos Nucleótido Abreviatura Adenosinamonofosfato AMP Guanosinatrifosfato GTP Desoxicitidinadifosfatod dCDP Desoxiadenosinatrifosfato dATP Timidinamonofosfato TMP Uracilinadifosfato UDP

AMP cíclico

Estructura de ácidos nucleicos •En ADN, monómeros de Adenina, Guanina, Timina y Cistosina y el azúcar 2-desoxiribosa. •En ARN, los mismos monómeros que en ADN excepto que Uracil reemplaza a Timina, y el azúcar es ribosa.

Estructura de ácidos nucleicos: Una hebra de ADN

Puentes de hidrógeno: G-C

Puentes de hidrógeno: A-T

Hebras complementarias Notación taquigráfica 5’-TTCAGT-3’ 3’-AAGTCA-5’ o 5’-TTCAGT-3’ 5’-ACTGAA-3’

Estructura tridimensional de DNA

Doble hélice de DNA

Algunas funciones de nucleótidos •Cuando unidos (via3’-5’) forman la unidad estructural de los ácidos nucléicos ARN y ADN •Sirven como fuente de energía química en procesos metabólicos: ATP y GTP •Participan en señales celulares: guanosinamonofosfatocíclica y AMP cíclica •Se encuentran incorporados en coenzimas como CoA-SH, FAD/FADH2, NAD+ /NADH

Relación AND-ARN El dogma central de bioquímica/biología/genética describe la relación entre ADN, ARN y síntesis de proteínas:

Mecanismos de ácidos nucleicos Replicación–proceso por el cual moléculas de ADN se copian a sí mismas en el núcleo de la células. Transcripción-proceso por el cual una hebra de ADN sirve de patrón para la síntesis de una molécula de ARN. Traducción–proceso por el cual el mensaje genético se convierte a una proteína.

Modelo de replicación semiconservativa

Pasos en replicación semiconservativa •Separación de las hebras: proteínas interfieren con los puentes de hidrógeno de los pares de bases. •Síntesis: DNA polimerasa copia la hebra patrón en dirección de 3’ a 5’ formando una hebra de 5’ a 3’. •Separación de fosfatos: Dos de los fosfatos se desprenden proveyendo la energía para la polimerización.

Proceso de replicación

Proceso de transcripción •Crea una copia de ARN equivalente de una secuencia de ADN •Catalizado por ARN polimerasa •Tres etapas: –Iniciación (uso del promotor) –Alargamiento –Terminación • Produce 3 tipos de RNA: mRNA, rRNA, y tRNA

Transcripción: Iniciación-alargamiento-terminación

Síntesis de proteínas

Código genético

Traducción: Iniciación

Traducción: Alargamiento

Traducción: Terminación

Tipos de moléculas de RNA •mRNA–Transporta la información genética para la síntesis de una proteína de DNA a los ribosomas que es donde ocurre la síntesis. Su tamaño depende de la proteína que sintetisará. •tRNA–Transporta los aminoácidos que van a formar la proteína. Es el mas pequeño RNA (aprox100 nucleótidos). •rRNA–Componente estructural y funcional de los ribosomas (~60%). Se combina con proteínas (~40%)para formar los ribosomas. Es el mas abundante y de mayor tamaño. Aproximadamente 60 a 80% de RNA total en las células es rRNA. Los pesos molecular estan en varios millones Da.

Modificaciones post-transcripción •La transcripción produce un mRNA primario, al cual se le hacen 3 modificaciones antes de salir del núcleo celular: 1.Un derivado de guanosina es enzimáticamente añadido al terminal 5’ via un puente trifosfato. 2.Se añade una“cola” al terminal 3’. Esta consistede 100 a 200 nucleótidos de adenosina. Esto protégé el terminal y alarga la vida de RNA. 3.Se eliminan (“splicing”) secciones que no codifican aminoácidos(“introns”). •Estas modificaciones son para proteger el RNA y hacerlo más eficiente en el proceso de traducción.