Tema 5. Ácidos nucleicos
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ÁCIDOS NUCLEICOS
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Ácidos nucleicos• Concepto, clasificación y funciones biológicas. • Estructura de los nucleósidos y nucleótidos. • Nucleótidos libres (ATP, GTP, ADP, GDP,
AMP). Polinucleótidos y enlace fosfodiéster. • Funciones biológicas de los nucleótidos.
• El ADN. La estructura primaria del ADN: el modelo de Watson y Crick. Aspectos estructurales y biológicos de la doble hélice. Desnaturalización y renaturalización.
• Los ARNs. Estructura, tipos, funciones y localizaciones de los distintos tipos de ARN.
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CARACTERÍSTICAS
• Compuestos por: C, O, H, N, P.
• Se comportan como ácidos en disolución
• Polímeros de nucleótidos
• ADN (DNA) y ARN (RNA)
• Forman derivados de nucleótidos (ATP,..etc.)
• Localización
• Importancia
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Localización
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NÚCLEO
CROMATINA
CROMOSOMAS
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MITOCONDRIAS
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CLOROPLASTOS
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BACTERIAS
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VIRUS
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VIRUS
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TEORIA ENDOSIMBIÓTICA
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IMPORTANCIA BIOLÓGICAÁCIDOS NUCLEICOS
• Portadores de la información genética
• Responsables de la síntesis de proteinas
• Intervienen en el crecimiento celular
• Intervienen en la diferenciación celular
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Autoduplicación
Transcripción
Traducción
Polipéptido
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DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÌA MOLECULARDOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÌA MOLECULAR
Hebra moldeHebra molde
TranscripciónTranscripción
TraducciónTraducción
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Helper T cell (small cell) and B cell (large cell). Both cells are specialized immune response cells (lymphocytes).
Neurons from the central nervous system growing on a glial / fibroblast matrix
Human sperm (spermatozoa). Human red blood cells.
Diferenciación celular
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Tracheal epithelium surface Photocomposite of human egg (oocyte)
and sperm (spermatozoon).
Human skin (epidermis) with hair emerging from hair follicle Cortical neurons (nerve cells) growing in culture
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NUCLEÓTIDOS MONÓMEROS DE LOS A. NUCLEICOS
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Ribosa
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Bases nitrogenadas
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PIRIMIDÍNICAS
PÚRICAS
Citosina Timina(exclusiva del ADN)
Uracilo(exclusiva del ARN)
Adenina Guanina
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Nucleósido
http://bifi.unizar.es/jsancho/estructuramacromoleculas/11nucleotidos/11nucleotidos.htm
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Ácido ortofosfórico
http://www.textoscientificos.com/quimica/fosforo/oxoacidos-oxosales
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Nucleótido
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ADP y ATPSon moléculas transportadoras de energía.
La energía que se necesita para las reacciones endergónicas se obtiene de la hidrólisis del
ATP.
Cuando las reacciones son exergónicas, la energía se emplea en la formación de ATP.
ATP ADP
Desfosforilación
Fosforilación
Además del ATP y el ADP también existen los nucleótidos de guanina GTP y GDP con función similar.
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Es un nucleótido de adenina cuyo ácido fosfórico está esterificado con los carbonos 3’ y 5’ de la ribosa.
ATP
Proteína G
Sitio de unión
Enzima inactiva
Proteína receptora
Hormona(1er mensajero)
Adenilato ciclasa (inactiva)
Activa AMPc(2ºmensajero)
SíntesisEnzima activa
ATP
Hormona +Proteína receptora Proteína G
ActivaciónAdenilato ciclasaProteína G
Activación
FORMACIÓN DEL AMPc
AMPcíclico
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NUCLEÓTIDOS COENZIMÁTICOS
NUCLEÓTIDOS DE FLAVINA
NUCLEÓTIDOS DE PIRIDINA
FLAVINA (base nitrogenada)
(pentosa)+RIBOFLAVINA
Vit. B2
(nucleósido)
FMN( flavín-mononucleótido)
FOSFATO+
FAD( flavín-adenín-dinucleótido)
AMP+
NUCLEÓTIDO DE NICOTINAMIDA
Vit. B3
+NUCLEÓTIDO DE ADENINA
NAD+ ( nicotín-adenín-dinucleótido)
+ FOSFATO
NADP+ ( nicotín-adenín
-dinucleótido fosfato)
COENZIMA A
β-mercaptoetilamina Ácido pantoténico
Vit. B5
ADP
NAD+ + 2(H+e) ----> NADH + H+
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FADVIT B2 Riboflavina
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Vit B2 Riboflavina
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Vitamina B5: Ácido Pantoténico
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NAD+ + 2e- + 2H+ NADH + H⇔ +
Vit B3 Ácido Nicotínico (Niacina)
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• Es la secuencia de nucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster.
Adenina
Citosina
Timina
Guanina
Extremo 3’
• La cadena presenta dos extremos libres: el 5’ unido al grupo fosfato y el 3’ unido a un hidroxilo.
• Cada cadena se diferencia de otra por:
> Su tamaño
> Su composición.
> Su secuencia de bases.
• La secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido:
Extremo 5’
ACGT
ADN
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The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1959
"for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid"
Severo Ochoa
New York University, College of Medicine New York, NY, USA
b. 1905(in Luarca, Spain)d. 1993
Arthur Kornberg
Stanford University
Stanford, CA, USA b. 1918
he found the enzyme that assembles the building
blocks into DNA, named DNA polymerase he work with systems that produced ribonucleic acids
Por sus descubrimientos de los mecanismos en la síntesis biológica del ARN y ADN
Trabajó con sistemas de síntesis de ARNaislando ARN polimerasa
Trabajó con enzimas de síntesis de ADN aislando la enzima ADN polimerasa
d. 2007
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1959/index.html
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Complementariedad entre las bases
Las bases de ambas cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno.
Adenina Timina
Guanina Citosina
3 Enlaces de hidrógeno
2 Enlaces de hidrógeno
El número de enlaces de hidrógeno depende de la complementariedad de las bases.
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Estructura del ADN
Extremo 3’
Extremo 5’
Extremo 3’
Extremo 5’
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La molécula de ADN es una doble hélice antiparalela (Watson y Crick 1953)
La molécula de ADN es una doble hélice antiparalela (Watson y Crick 1953)
PARALELAS ANTIPARALELAS
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Fosfatos van unidos al azúcar en el C-5’ y el C-3’
Fosfatos van unidos al azúcar en el C-5’ y el C-3’
Hebras antiparalelas
Hebras antiparalelas
Punta 3’ librePunta 3’ libre Punta 5’ librePunta 5’ libre
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![Page 48: Tema 5. Ácidos nucleicos](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022060123/559677e11a28ab44498b470d/html5/thumbnails/48.jpg)
http://www.ucm.es/info/antilia/asignatura/practicas/trabajos_ciencia/adn.html
http://academy.d20.co.edu/kadets/lundberg/dnapaper.html
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The Nobel Stamps of 1989
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Francis Harry Compton CrickMRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge, United Kingdom b. 1916 d. 2004
James Dewey WatsonHarvard University
Cambridge, MA, USA b. 1928
Maurice HughFrederick Wilkins London University
London, United Kingdom b. 1916 (New Zealand)d. 2004
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/index.html
Por su descubrimientos sobre la estructura molecular de los ácidos nucleicosy su significado para transferir información en los seres vivos
http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf
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RADIOFOTOGRAFIA DEL ADN
http://www.pbs.org/wgbh/nova/photo51/elkin.html
Fotografía 51. Difracción de rayos X del ADN
Rosalind Franklin
(1920-1958)
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www.dnaftb.org/dnaftb/22/concept/index.html DNA From The Beginning.url
http://www.dnaftb.org/dnaftb/19/concept/index.html
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Tipos de ARN
el ARN mensajero, ARNmel ARN ribosómico, ARNrel ARN transferente y ARNtel ARN heteronuclear. ARNhn
ARN heteronuclear (ARNhn)El ARN heteronuclear, o heterogéneo nuclear, agrupa a todos los tipos de ARN que acaban de ser transcritos (pre-ARN). Son moléculas de diversos tamaños. Este ARN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. En células procariotas no aparece.Su función consiste en ser el precursor de los distintos tipos de ARN.
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Hibridación
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El ADN se encuentra compactado en el núcleo. Un primer nivel de condensación se forma gracias a la unión de cierto tipo de proteínas, denominadas histonas, a manera de un collar de cuentas: el ADN rodea un núcleo compuesto por ocho histonas. Este núcleo rodeado por ADN, más el ADN espaciador entre las cuentas, se denomina nucleosoma y fue descubierto en 1975 por Roger Kornberg, Dean Hewish y Leigh Burgoyne. Cada nucleosoma contiene un fragmento de ADN de 146 nucleótidos más ocho histonas.
A Roger Kornberg, profesor de la Universidad de Stanford, en la ciudad californiana de Palo Alto le concedieron el premio Nobel de Química 2006 por resolver la estructura tridimensional de la polimerasa de ARN y elucidar el mecanismo de síntesis de ARN a partir de ADN, o sea, por describir con un detalle asombroso la trascripción de eucariotas
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http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos18.htm
![Page 57: Tema 5. Ácidos nucleicos](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022060123/559677e11a28ab44498b470d/html5/thumbnails/57.jpg)
ADN HISTONAS NO HISTONAS ARN
1 1 0,5 - 1,5 0,05
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HISTONAS
Las proteínas asociadas al ADN se clasifican en dos grupos: •histonas: tienen baja masa molecular y son muy básicas, y se distribuyen en paquetes de 8 moléculas (octámero de histonas) constituidos por cuatro tipos diferentes de histonas (H2A, H2B H3 y H4). El filamento de DNA envuelve los octámeros de histonas, y el conjunto de un octámero con el filamento de DNA se llama nucleosoma. Entre cada dos nucleosomas hay un fragmento de DNA llamado DNA espaciador. Además, hay otro tipo de histona (H1) que se fija al DNA espaciador y a la parte externa del DNA de los nucleosomas. Todo el conjunto forma un filamento con aspecto de rosario.
•proteínas no histonas: son un grupo heterogéneo de proteínas, algunas de las cuales contribuyen a dar forma a la estructura de los cromosomas, mientras que otras se relacionan de un modo u otro con la transcripción y la replicación
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![Page 61: Tema 5. Ácidos nucleicos](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022060123/559677e11a28ab44498b470d/html5/thumbnails/61.jpg)
Para dividirse y distribuir el material genético en las células hijas,el ADN se organiza en cromosomas.
El número y la morfologíade los cromosomas es constante para cada especie.
El ser humano normal tiene 46 cromosomas.
Alteraciones en el númeroy/o estructura de los cromosomas producensíndromes o enfermedades.
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![Page 63: Tema 5. Ácidos nucleicos](https://reader033.fdocumento.com/reader033/viewer/2022060123/559677e11a28ab44498b470d/html5/thumbnails/63.jpg)
La cromatina se pueden encontrar de dos formas:
1. heterocromatina, es una forma inactiva condensada localizada sobre todo en la
periferia del núcleo, que se tiñe fuertemente con los colorantes. La heterocromatina puede ser de dos tipos diferentes: la constitutiva, idéntica para todas las células del organismo y que carece de información genética, y la facultativa, diferente en los distintos tipos celulares y que contiene información sobre todos aquellos genes que no se expresan.
1. eucromatina, diseminada por el resto del núcleo y no visible con el microscopio
óptico. Representa la forma activa de la cromatina en la que se está transcribiendo el material genético de las moléculas de DNA a moléculas de RNAm.
http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/ampliaciones/8-cromosomas.phphttp://www2.uah.es/biologia_celular/LaCelula/Cel4Nuc.html
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http://learn.genetics.utah.edu/units/biotech/gel/
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20 años de trabajo para dilucidar una estructura biológica
PREMIO NOBEL DE QUÍMICA 2006 Roger Kornberg
"for his studies of the molecular basis of eukaryotic transcription"
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Roger Kornberg, profesor de la Universidad de Stanford, en la ciudad californiana de Palo Alto, premio Nobel de Química 2006 por resolver la estructura tridimensional de la polimerasa de ARN y elucidar el mecanismo de síntesis de ARN a partir de ADN, o sea, por describir con un detalle asombroso la trascripción eucariota
El transcriptor de ADN
ARN polimerasa