Ácidos Nucléicos

ÁCIDOS NUCLÉICOS

Martínez Cruz Rosa MaríaSánchez Rodríguez María VerónicaGómez García DanielaSander Moller Sibir

Equipo 4

Biología Molecular

http://biogenomica.com/ADN.htm

Freidrich Miescher

Su función biológica no quedó plenamente confirmada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la información genética.

Los ácidos nucleicos (AN)  fueron descubiertos por Freidrich Miescher en 1869.

Hay 2 tipos (AN): * ácido desoxirribonucleico (DNA) * ácido ribonucleico (RNA) están presentes en todas las células.

www.nature.com

http://biogenomica.com/ADN.htm

Diferencias Entre DNA y el RNAel peso molecular del DNA es generalmente mayor que el del RNA

el azúcar del RNA es ribosa, y el del DNA es desoxirribosa

el RNA contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el DNA presenta timina

la configuración espacial del DNA es la de un doble helicoide, mientras que el RNA es un polinucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos intracatenarios

Composición química de los ácidos nucleídos

Biologia molecular de Luque ,jose y Bioquimica , Academia de bioquimica UDG

Ácido NucléicoPolímero de nucleótidos.

RNA DNA

Molécula larga filamentosa, estable y con capacidad de autorreplicación.

DNA

A

G

C

T

Los nucleótidos están formados por:Una base nitrogenada (BN), Un azúcar (A), Un acido fosfórico (P)

Unidos en el siguiente orden: P ---- A ----- BN

Aspectos generales

BASES NITROGENADAS

DESCRIPCION *Son sustancias derivadas de los compuestos químicos: purina la la pirimida.*Bases nitrogenadas heterocíclicas que pertenecen a dos tipos fundamentales:

PURINAS PIRIMIDINAS

N

N

N

NH

1

2

3

4

56 7

8

9

N

N1

2

3

4

5

6

Bases NitrogenadasPurinas: (A, G)

Formadas por dos anillos

Pirimidinas: (T, C, U) Formadas por un

anillo básico que contiene dos moléculas de nitrógeno.

Bases NitrogenadasSe unen entre si mediante puentes de hidrógeno Sólo una purina con una pirimidina, produciendo una doble hélice simétrica.

Adenina = Timina (DNA) Adenina = Uracilo (RNA) Guanina = Citocina

Base Nucleósido Nucleótido Acido nucleico

Purinas

Adenina (A) Adenosina (Ado)Desoxiadenosina

Adenilato (AMP)Desoxiadenilato (dAMP)

RNADNA

Guanina (G) GuanosinaDesoxitidina

Guanilato (GMP)Desoxiguanilato (dCMP)

RNADNA

Pirimidas

Citocina (C) Citidina Desoxicitidina

Citidilato (CMP)Desoxiguanilato (dMCP)

RNADNA

Timina (T) Timidina o desoxitimidina

Timidilato o desoxitimidilato(TMP o dTMP)

DNA

Uracilo (U) Uridina Uridilato (ump) RNA

Nomenclatura

O N

NN

N

NH2

OHOH

CH2OP-O

O

O-

H

H H

Pentosa Base

NucleósidoFosfato

Nucleótido

Nucleósidos

Nucleósidos

Estructura a) Base nitrogenada + pentosa ------- N-glicósido (Nucleósido) b) Enlaces en beta entre: C1 de la pentosa y N1 de las pirimidinas ó el N9 de las purinas. c) La pentosa es invariablemente en forma furanósica y la conformación del enlace glicosídico puede ser tanto syn- como anti- (se refiere a la situación relativa de los anillos de base y pentosa; siendo syn- del mismo lado y anti del lado contrario).

Nucleósidos, 1 Unión de una base a una pentosa a través de un enlace de tipo b-N-glicosídico:

OHOCH2

OHOH

N

N N

N

H2N

OHOCH2

OH

N

N N

N

H2N

H

Adenosina(pentosa es ribosa)

Desoxiadenosina(pentosa es desoxirribosa)

Enlaceb-N-glicosídico

Purinas: enlace entre carbono anomérico (1’) y N9 de la base

OHOCH2

OHOH

N

N N

N

H2N

1

2

3

45

67

8

91'2'3'4'

5'

Numeración

Base Nucleósido

Adenina AdenosinaGuanina Guanosina

Citosina CitidinaUracilo UridinaTimina Timidina

Nomenclatura

NUCLEÓTIDOS

Son las unidades monoméricas de los ácidos nucleicos

Cuando la molécula no tiene el grupo fosfato se denomina nucleósido

NUCLEÓTIDO = NUCLEÓSIDO + GRUPO FOSFATO

Unidad estructural básica de DNA y RNA.– Azúcar – Pentosa (5

C). DNA – Desoxiribosa RNA – Ribosa

• Una base nitrogenada• Un azúcar (pentosa)• Un fosfato

Generalidades

1.- La esterificación de grupos –OH presentes en la pentosa de un nucleósido con ortofosfato, pirofosfato o polifosfatos da lugar a las estructuras llamadas nucleótidos.

Los ribósidos : tienen tres posibilidades; los carbonos 2’, 3’ y 5’ dando lugar a 2’, 3’, y 5’ nucleótidos respectivamente.

Los desoxirribósidos : tienen dos posibilidades; los carbonos 3’ y 5’ dando lugar a los 3’ y 5’ desoxirribonucleótidos.

Nucleótidos

Propiedades de los nucleótidos

1. Carácter ácido debido al fosfato

2. Solubilidad incrementada respecto al nucleósido

3. Misma reactividad que bases y nucleósidos

POLINUCLEÓTIDOS

Son moléculas orgánicas, polímeros lineales formados por monómeros de nucleótidos covalentes enlazados en una cadena.

El ADN y el ARN son ejemplos de polinucleótidos con una función biológica distinta.

Los polinucleótidos se presentan en forma natural en todos los organismos vivos.

El genoma de un organismo consiste de pares complementarios de polinucleótidos enormemente largos, enrollados entre sí en forma de hélice doble.

Los polinucleótidos tienen una diversidad de otros papeles en los organismos.

Tienen tres componentes característicos :

•Una base nitrogenada•Una pentosa•Un fosfato

La Nomenclatura Internacional para el anillo de las pentosas propuso que los carbonos se enumeren con números primos (´) para diferenciarlos de los átomos numerados en las bases nitrogenadas.

La base se une de manera covalente por medio de un enlace N-glucosídico al carbono 1 de la pentosa, y el fosfato se esterifica en el carbono 5´.

Todas las uniones fosfodiéster en las tiras de DNA y RNA tienen la misma orientación a lo largo de la tira, lo cual otorga a cada tira lineal una polaridad específica y distinta en los extremos 5´ y 3´. Por definición el extremo 5´ carece de un nucleótido en ésa posición y el 3´ de una base en la posición correspondiente a ésta.

El oxhidrilo de la posición 5´ de un nucleótido se une al oxhidrilo 3´ del siguiente nucleótido mediante un enlace covalente con un fosfato.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS

Absorción de luz ultravioleta

La energía luminosa, al incidir sobre una molécula, puede excitar los electrones hasta que éstos pasan a un orbital mayor de energía.Es una propiedad característica de las bases purínicas y pirimidínicas, debida a su carácter aromático. En los espectros de absorción, a pH=7, se observa una fuerte absorción de la luz UV, con un máximo cerca de 260 nm para todas ellas.

El valor que relaciona la cantidad absorbida con la concentración es una constante que depende de la estructura molecular, y que se denomina coeficiente de extinción.En el caso de los AN, el pico máximo de absorción se encuentra en la región UV (260nm).En el caso del ADN se requeriría menor energía.

DesnaturalizaciónPor estar estabilizadas por interacciones no covalentes, pueden romperse simplemente con el aumento de temperatura. En éstas condiciones, las moléculas adquieren una estructura al azar y se dice que están desnaturalizadas. En el caso de los AN, la desnaturalización ocurre por ruptura de puentes de hidrógeno.

RenaturalizaciónProceso por el cual dos cadenas simples complementarias vuelven a unirse, formando de nuevo la doble hélice. Las cadenas en solución colisionan entre ellas, y si las secuencias son complementarias se aparearán, formando una región corta de doble hélice, a lo que sigue el efecto de “cierre relámpago”.

Existencia de dipolosTodas las bases poseen átomos electronegativos de O (excepto adenina), en posición exocíclica o extranuclear, y de N, tanto exocíclicos como en el anillo, nucleares. Como consecuencia, son abundantes los enlaces polares, lo que le permite interaccionar entre sí mediante puentes de hidrógeno, que poseen una importancia capital en la estructura secundaria de los ácidos nucléicos, en especial del ADN.

HidrofobicidadLa naturaleza aromática de los anillos hace que las bases tengan un marcado carácter apolar, sean hidrofóbicas y poco solubles en agua al pH celular, cercano a la neutralidad. A pH ácido o alcalino adquieren carga y se hacen más solubles en agua. Las interacciones hidrofóbicas de apilamiento son esenciales para estabilizar la estructura tridimensional de los AN.

Tautomería o isomería dinámica

Consiste, con carácter general, en la migración del átomo de hidrógeno unido a un átomo de C, O o N hacia otro átomo adyacente. El tipo más frecuente es la tautomería ceto-enólica.

Tipos de daño al ADN

Mecanismos endógenos:1. Pérdida de bases tipo purinas por ruptura

espontánea del enlace con el azúcar 5000/día/célula humana

2. Desaminación espontánea de citosinas y adeninas produce uracilo e hipoxantina

3. Moléculas con oxígenos reactivos atacan los anillos de las bases nitrogenadas

4. La ADN polimerasa puede incorporar bases equivocadas en la replicación

5. Errores en la replicación o recombinación provocan fracturas en el ADN

Agentes extracelulares

1. Radiaciones ionizantes: rayos gamma y rayos X causan rupturas en la doble hélice

2. Luz UV causa la formación de los dímeros de timina

3. Químicos ambientales como agentes alquilantes y otras sustancias químicas forman aductos con las bases del ADN: hidrocarburos, productos naturales como las aflatoxinas.

TOPOLOGÍA DE LOS ACIDOS NUCLÉICOS

TOPOLOGIA DEL ADN

Se llama topología del ADN a la forma tridimensional que adquiere esta molécula en el espacio.

La cadena de ADN es mas que una secuencia de bases orde-nadas, posee ciertas características fisiológicas que son de crucial importancia para su actividad

El número de pares de bases por cada vuelta en la molécula de ADN no es necesariamente fijo, sino que puede variar según las circunstancias.La doble hélice no existe de forma estirada y recta sino que se enrolla para ocupar un espacio menor

Para que el ADN se replique o se exprese, las bandas de doble hélice deben separarseEste ultimo punto es de mucha importancia, desde la perspectiva de su función en la replicación y expresión como proteína, para lo cual no se rompen los enlaces covalentes

Todos los procesos de actividad génica se acompañan de alteraciones en la tensión helicoidal del ADN. Como consecuencia, la doble hélice del ADN se retuerce sobre sí misma, o superenrolla

Esta tensión llega a ser muy elevada durante los procesos de transcripción y replicación del ADN, ya que las dos hebras -siempre enlazadas en la doble hélice- se ven forzadas a separarse parcial o totalmente

Dada la enorme longitud y la gran condensación de las moléculas de ADN en los cromosomas, la tensión helicoidal no puede disiparse espontáneamente, por lo que se requiere de la acción de las topoisomerasas. Estas enzimas producen cortes transitorios en las hebras del ADN para relajar su tensión helicoidal.

Todas nuestras células poseen dos tipos de topoisomerasas capaces de relajar la tensión helicoidal del ADN. Sin embargo lo hacen mediante mecanismos muy distintos:

TOPOISOMERASAS TIPO I

TOPOISOMERASAS TIPO II

Se dice que las topoisomerasas pueden actuar "como ángeles o diablos", "Ángeles, porque facilitan la proliferación celular cuando cortan y reparan el ADN; diablos, porque a veces, cortan el ADN y no lo reparan, lo que da lugar a lesiones en el ADN y alteraciones genéticas".

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T402_ACIDNUCLE/informacion.htmLosick, Richard; Levine, Michael; Gann, Alexander; Bell, Stephen P.; Baker, Tania A.; Watson, James D. (Editorial Médica Panamericana S.A.)762 páginas.5ª ediciónJose luque Editorial ELSevierINTRODUCCION A LA BIOLOGIA CELULARALBERTS, BRAY, HOPKIN, JOHNSON, LEWIS, RAFF, ROBERTS, WALTER740 PAG2A EDICIONwww.investigacionyciencia.es/.../Topoisomerasas_de_ADN.htmwww.ibt.unam.m/pdfs/bquimica/ANucleicosbvs.sld.cu/revistas/sint/vol8_2_02/sint5202.htm

Bibliografía Fuentes de Información