01adn y arn

ADN Y ARN

Edison Suarez BuitronMedico Anatomo-patologo

genoma

Célula cromosomas

genes los genes

contienen instrucciones para hacer proteínas ADN

proteínas

las proteínas actúan solas o en complejos para realizar las funciones celulares

ADN ADN

ARN

PROTEÍNAS

BASES MOLECULARESDE LA VIDA

ÁcidosNucleicos

ARN

ADN

Enlacefosfodiéster

Nucleótidos

Nucleósido

Ac. fosfórico

Enlace ésterAzúcar

(pentosa)

Basenitrogenada

Enlace. N.glucosidico

Ribosa

Desoxirribosa

Púricas

Pirimidinicas

Timina

Citosina

Adenina

Guanina

Uracilo

Mensajegenético

Primaria Secundaria Terciaria

Leyes de laHerencia G. Mendel

GenesTeoría

cromosómica de la

Herencia

Cromosomas

Modelodoble hélice

Watson yCrick

Chargaff Franklin yWilkins

A = TG = C

Estruct.fibrilar

Niveles deempaquetamiento

Proteínas

Histónicas

NoHistónicas

Eucariotas

Procariotas

Cromatina

Cromosomabacteriano

Cadenas antiparalelas

complementarias

HéliceDextrógira

formados

unidos

forman

unidos por

formados por unidos

puede ser

exclusivos de

exclusivos de

pueden ser

son

son

presenta estructura es el portador del

transmitido por

formuladas por

confirmado por

localizados en los

al condensarseforma

formando

formando

en

en

en

pueden ser

uniéndose a

adoptadistintos

proporcionaproporciona

indi

ca

adopta

propuesto por

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observó que observaron

son

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ia

de

Contenidoen los

EL ADN, PORTADOR DEL MENSAJE GENÉTICOEL ADN, PORTADOR DEL MENSAJE GENÉTICO

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS• Están formados por C, H, O, N y P.• Son polímeros cuyas subunidades se denominan

nucleótidos.

Nucleótidos• Son moléculas

formadas por:– Un grupo fosfato.– Una pentosa.– Una base nitrogenada.

BASES PIRIMIDÍNICAS

BASES PURÍNICAS

Ácidos nucleicos y polinucleótidos

Los ácidos nucleicos son polinucleótidos, formados por la unión

de nucleótidos mediante enlaces covalentes de tipo fosfodiéster entre sus

grupos fosfato (3´C-O-P-O-C5´). Cada polinucleótido se caracteriza por una

secuencia particular de bases nitrogenadas, mientras que el eje básico

de pentosa y fosfato es constante.

Clasificación de los Ácidos Nucleicos

• Ácido Desoxirribonucleico (ADN o DNA)

Constituida por dos cadenas de desoxirribonucleótidos (polinucleotidas) antiparaleos (unidas por puentes de hidrogeno) y enrolladas en espiral.

A + G = T + C (Ley de Chargaaf)

ADN de células eucariota + diversas proteínas = cromatina

ADN + proteínas histonas = nucleosoma (sirve para hacer compacto al ADN)

Cristalografía de rayos X del DNA

Formas cristalinas:

DNA-A: baja hidratación, peso molecularrelativamente bajo, reflexiones claras

DNA-B: alta hidratación, peso molecularalto, reflexiones difusas

Estudiada por: L.Pauling (Caltech),M.Wilkins y R.E.Franklin (Londres)J.D.Watson y F.H.C.Crick (Cambridge)

DNA-A

1.Doble hélice plectonémica y dextró- gira

2. Planos de bases oblicuos respecto al eje de la doble hélica

3. Propio de RNAs en doble hélice, o de híbridos DNA-RNA

4. Más ancha y corta que DNA-B

1. Estructura helicoidal2. Periodicidad a 3.4 nm3. Periodicidad a 0.34 nm4. R.E.Franklin sugiere que el eje ribosa-fosfato está hacia fuera y las bases hacia dentro. Igualmente sugiere que se trata de una doble hélice, y no triple

Con estos datos, y teniendo en cuenta las reglas de Chargaff, Watson y Crick elaboraron su modelo en doble hélice

El DNA-B

Tipos de ácidos nucleicos

• Ácido desoxirribonucleico (ADN): compuesto por grupos fosfatos, desoxirribosas y citosina, timina, adenina, guanina.

• Ácido ribonucleico (ARN): compuesto por grupos fosfato, ribosas y citosina, uracilo, adenina, guanina.

Estructura y función del ADN• El ADN forma parte de los

cromosomas en el núcleo celular, aunque también se encuentra en pequeñas cantidades en algunos orgánulos celulares.

• El ADN es el portador de la información hereditaria:- Esta información está codificada.

- El ADN tiene capacidad para duplicarse.- La célula usa la información contenida en el ADN para sintetizar proteínas.

Interacciones débiles que mantienen la estructura del DNA

1. Enlaces de hidrógeno entre bases complementarias

2. Interacciones hidrofóbicas entre planos de bases contiguos (int. de apilamiento, stacking)

3. Interacciones iónicas del fosfato con moléculas electropositivas (histonas, poliaminas, etc.)

El ADN: Propiedades

• Entre las funciones y propiedades del ADN podemos resaltar que– 1.- El ADN controla la actividad de la célula. – 2.- Es el que lleva la información genética de la célula, ya que las

unidades de ADN, llamadas genes, son las responsables de las características estructurales y de la transmisión de estas características de una célula a otra en la división celular. Los genes se localizan a lo largo del cromosoma.

– 3.- El ADN tiene la propiedad de duplicarse durante la división celular para formar dos moléculas idénticas, para lo que necesita que en el núcleo celular existan nucleótidos, energía y enzimas.

– 4.- Capacidad de mutación: justificando los cambios evolutivos.

CARACTERÍSTICA DE LA REPLICACIÓN

DIFERENTES ENZIMAS INVOLUCRADASCOMPLEJO DE TRANSCRIPCIÓN

PROCESO DE LA REPLICACIÓN

• Ácido Ribonucleico (ARN o RNA)

Un solo filamento polinucleotidico.

Es sintetizado por una plantilla o molde de DNA por acción de la RNA polimerasa.

Existen 3 tipos de RNA polimerasa:

Tipo I: transcribe ARN ribosómico (ARNr)

Tipo II: transcribe ARN mensajero (ARNm)

Tipo III: transcribe ARNt transferencia (ARNt)

. Tamaño molecular

Aun con ser grande, es de bastante menor tamaño queel DNA. Está presente en todas las células, sean del tipoque sean.

. RNA como material genético

Algunos virus tienen como material genético el RNA.Entre éstos, los hay que a partir de su RNA sintetizanun DNA complementario mediante una enzima conoci-da como transcriptasa inversa. Son los retrovirus.

. RNA como enzima

Algunos RNA son capacesde catalizar reacciones químicasdel mismo modo que las enzimas:son las ribozimas

Ribozimahammerhead

Participan en el procesadodel RNA transcrito primarioy en la formación de enlacepeptídico en la síntesis deproteínas.

. Funciones y tipos de RNA,

Los distintos tipos de RNA permiten la expresión fenotípicadel DNA:

- Como mensaje genético que determina la secuencia de amino-ácidos en la síntesis de proteína: RNA mensajero o mRNA

- Como molécula que activa a los aminoácidos para poder ser incorporados en una nueva proteína: RNA de transferencia otRNA

- Como elemento estructural básico de las partículas encargadasde llevar a cabo la síntesis proteica, los ribosomas: RNA ribosómicoo rRNA

- Participa en el procesado del transcrito primario (HnRNA)para dar lugar al RNA mensajero o mRNA, mediante los snRNA(RNAs nucleares pequeños)

- Opera como enzima (ribozimas) en el procesado del HnRNA y enla formación de enlace peptídico en las proteínas.

- Es el material genético de algunos virus.

Cuadro comparativo entre el ADN y ARN

Caracteres pentosa DNA Desoxirribosa RNA Ribosa

Bases nitrogenadas Adenina, GuaninaCitosina, Timina

Adenina, GuaninaCitosina, Uracilo

Numero de polinucleotidos 2 1

Función Almacena la información biológica de los seres vivos

Permite la expresión de la información biológica

Ubicación Núcleo, mitocondrias, cromatina, cloroplastos, cromosoma

Núcleo, ribosomas.

Estructura Doble hélice Lineal, globular y trébol

RNA

Estructura, tipos y función del ARN

• El ARN se localiza tanto en el núcleo como en el citoplasma celular. Suele estar formado por una sola cadena nucleotídica.

• Existen diferentes tipos de ARN que funcionan en forma coordinada:– ARN mensajero

(ARNm).– ARN ribosómico

(ARNr).– ARN de

transferencia (ARNt).

GENOMA• Totalidad de la información genética depositada

en las moléculas de ADN• El 75% del ADN se halla representado por

secuencias singulares (copias únicas) de nucleótidos y secuencias que se hallan una o pocas veces repetidas.En este sector del ADN se encuentran las secuencias de nucleótidos funcionalmente activas, los genes.

• Los genes representan una pequeña parte del ADN lo que equivale al 10% de todo el genoma.

• El 25% del ADN se halla representado por secuencias de nucleótidos altamente repetidas.

ADN satelite• Estan compuestos por tandas de secuencias repetidas de

nucleotidos.• El ADN satelite mas conspicuo se localizan en la cromatina

de los centromeros• En dicha cromatina se acaba de descubrir una secuencia

repetida de 171 pares de bases, a la que se le ha dado el nombre de secuencia alfoide;existe cierta variabilidad , de un cromosoma a otro.

• Otros ADN satelites se hallan en el brazo largo del cromosoma Y y en la cromatina aledaña a los centromeros de los cromosomas 1,3, 9, 16 y 19

• Otro grupo de secuencias repetidas de nucleotidosw comprenden a los llamados minisatelites ; son mas cortas q la de los satelites y se hallan dispersan en todos los cromosomas.

HISTONAS• Proteínas que participan en el enrollamiento de la

cromatina y que poseen una alta proporcion de lisina y arginina.

• Existen 5 clases: H1,H2A,H2b,H3 y H4• Nucleosomas: Estructura formada por histonas tipo H1 y

que constituye la unidad básica del enrollamiento cromatinico

• En cada nucleosoma, las histonas nucleosomicas se asocian para formar una estructura octamerica formada por 2 H2A,2 H2B,2 H3 y 2 H4.

• El octamero posee una estructura de cilindro.• Los nucleosomas se hallan separados entre si por

tramos de ADN espaciadores, cuya longitud es variable, dándole un aspecto de collar de cuentas a la cromatina.

NIVELES DE EMPAQUETAMIENTO

• PRIMARIO: * Collar de perlas: nucleosomas * Cristalina: ADN+ Protaminas en el espermio• SECUNDARIA: * Bucles *Solenoide *Roseta• TERCIARIA: ADN superenrrollado, propio de las Bacterias y

es circular, favorece la replicación y la transcripción

1. ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL MATERIAL GENETICO

En interfase el ADN y proteínas se desenrollan y dispersan por el núcleo cuando empieza la mitosis se condensa enormemente.

Nucleosoma

Pequeña región del ADN doble hélice

Cromatina como cuentas de collar compuestas por los nucleosomas

Fibra de cromatina de 30 nM compuesta por los nucleosomas empaquetados

Sección de cromosoma en forma extendida

Sección condensada de cromosoma

Cromosoma metafásico entero

centrómero

Histona 1ADN

Octamero de Histonas Nucleosoma (8

moleculas de histonas + 146 bases de ADN)

ADN puente

ADN

Nucleosoma: Enrollamiento de primer orden

H2A, H2B, H3 y H4 forman el cuerpo donde se enrolla 200 pb de ADN

H1 es la histona ligante

Nucleosoma

Pequeña región del ADN doble hélice

Cromatina como cuentas de collar compuestas por los nucleosomas

Fibra de cromatina de 30 nM compuesta por los nucleosomas empaquetados

Sección de cromosoma en forma extendida

Sección condensada de cromosoma

Cromosoma metafásico entero

centrómero

Solenoide

30 nM

H1

ADN 30 nM

H1

Solenoide

Nucleosoma

Solenoide: Enrollamiento de segundo orden

Nucleosoma

Pequeña región del ADN doble hélice

Cromatina como cuentas de collar compuestas por los nucleosomas

Fibra de cromatina de 30 nM compuesta por los nucleosomas empaquetados

Sección de cromosoma en forma extendida

Sección condensada de cromosoma

Cromosoma metafásico entero

centrómero

ADN Nucleosoma Scaffold

ADN Nucleosoma

EsqueletoSolenoide de 30 nM Scaffold o

esqueleto

Proteínas ligantes no histónicas: Andamiaje o scaffold

Nucleosoma

Pequeña región del ADN doble hélice

Cromatina como cuentas de collar compuestas por los nucleosomas

Fibra de cromatina de 30 nM compuesta por los nucleosomas empaquetados

Sección de cromosoma en forma extendida

Sección condensada de cromosoma

Cromosoma metafásico entero

centrómero

Solenoidemayor

700 nM

Sección de cromosoma condensadoSolenoide

mayor