Estructura y Función de Acidos Nucleicos 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. Estos grupos fosfatos pueden estar unidos al hidroxilo del carbono 2’, 3’ o 5’ del azúcar, siendo el 5’ el mas común. •Nucleótidos cíclicos se forman cuando el grupo fosfato se une a dos de los hidroxilos del azúcar (ej. AMP cíclico [carbonos 3’ y 5’]).

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

AMP cíclico

Ejemplos de nucleótidos

Estructura de ácidos nucléicos •Acidos nucléicos son macromoléculas poliméricas construidas de nucleótidos como monómeros. •En DNA las bases nitrogenadas son Adenina, Guanina, Timina y Cistosina y el azúcar 2-desoxiribosa. •En RNA las bases nitrogenadas son las mismas excepto que timina se reemplaza por uracil, y el azúcar es ribosa.

Hebra de DNA

Algunas funciones de nucleótidos •Cuando unidos (via3’-5’) forman la unidad estructural de los ácidos nucléicosRNA y DNA •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

Estructura tridimensional de DNA

Puentes de hidrógeno: G-C

Puentes de hidrógeno: A-T

Doble hélice de DNA

Estructura de RNA Hay tres (3) diferencias básicas con DNA: RNA es usualmente una sola hebra El espinazo consiste de ribonucleótidos (con Ribosa y no desoxiribosa) La base Uracil reemplaza Timina (cuando hay apareamiento de bases, Uracil se parea con adenina)

Relación DNA-RNA El dogma central de bioquímica/biología/genetica describe la relación entre DNA, RNA y síntesis de proteínas:

Resumen •Dos tipos de nucleobases: basadas en pirimidina y en purina •5 nucleobases participan en estructuras de DNA y RNA •Nucleósidos combinan nucleobase con azúcar •Nucleótidos incluyen fosfatos •Hebras de DNA y RNA basadas en nucleótidos combinados y unidos por puentes de hidrógeno entre T-A y C-G

Síntesis de proteínas

Definiciones Replicación–proceso por el cual moléculas de DNA se copian a si mismas en el núcleo de la células. Transcripción-proceso por el cual una hebra de DNA sirve de patrón para la síntesis de una molécula de RNA. (Latíntranscribere= hacerunacopia) Traducción–proceso por el cual el mensaje genético se convierte a una proteína. Este proceso conlleva convertir la información de un lenguage a otro: de uno basado en nucleótidos a uno basado en aminoácidos.

Posibles tipos de replicación de ADN •Modeloconservativo: La doble hélice original se conserva igual y se produce una nueva de nucleótidos diferentes. •Modelo semiconservativo: El DNA nuevo consiste de una hebra del DNA original y un nueva.

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 y usando moléculas de desoxiribosa nuecleótido trifosfato (ej: dGTP, dTTP, etc) que se encuentran en el fluido que rodea las moléculas de DNA. •Separación de fosfatos: Dos de los fosfatos se desprenden proveyendo la energía para la polimerización.

Modelo de replicación semiconservativa

Proceso de transcripción •Transcripción es el proceso de crear una copia de RNA equivalente de una secuencia de DNA •Catalizado por RNA polimerasa •Proceso ocurre en 3 etapas: –Iniciación (uso del promotor) –Elongación –Terminación • Se producen tres tipos de RNA por transcripción: mRNA, rRNA, y tRNA

Iniciación-elongación-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.

tRNA y traducción •tRNA transfiere un aminoácido específico a la cadena polipeptídica que se está formando en el ribosoma durante el proceso de traducción). •El tRNA tiene un terminal 3’ donde se pega el aminoácido. •El tRNA contiene una región de tres bases (tripleta) llamado anticodón. Este se asocia con el codón del mRNA.