ÁCIDOS NUCLEICOS

Universidad de Córdoba

Universidad de Córdoba

Facultad de Ciencias Básicas

Departamento de Química

Área de Bioquímica.

Contenido• 1. Bases nitrogenadas • 2. Pentosas de nucleótidos• 3. Nucleósidos. Base nitrogenada unida a

un azúcar • 4. Nucleótidos. Nucleósido fosfatos • 5. Ácidos nucleicos. Polinucleótidos. Clases• 6. Replicación del ADN• 7. Transcripción genética

Transferencia de información en células

Observe la siguiente figura

• La información codificada en la molécula de DNA es transcrita en la síntesis de una molécula de RNA

• La secuencia de la molécula de RNA es “leída" y traducida en la secuencia de aminoácidos de una proteína.

Procesos básicos de transferencia de información genética: Replicación y Traducción.

1. Bases nitrogenadas

Estructuras básicas

• Pirimidinas – Citosina (DNA, RNA)

– Uracilo (RNA)

– Timina (DNA)

• Purinas – Adenina (DNA, RNA)

– Guanina (DNA, RNA)

El anillo pirimidínico (a) y el sistema anular purínico (b)

2. Pentosas de nucleótidos

Estructuras básicas

• D-ribosa (en el RNA)

• 2-desoxi-D-ribosa (en el DNA)

• La diferencia esta en 2'-OH vs 2'-H

• La diferencia afecta la estructura secundaria y la estabilidad

3. NucleósidosBase nitrogenada unida a un azúcar

• La base esta enlazada al azúcar vía enlace glicosídico

• El carbono del enlace glicosídico es anomérico

• Son llamados adicionando -idina al nombre raíz de una pirimidina o -osina al nombre raíz de una purina

• Los azucares hacen que los nucleósidos sean mas solubles en agua que las bases libres

4. Nucleótidos

Nucleósido fosfatos

• Nomenclatura

• "Nucleótido fosfato" es redundante!

• La mayoría de los nucleótidos son ribonucleótidos

• Los Nucleótidos son ácidos polipróticos

Funciones de los Nucleótidos• Los nucleósido 5'-trifosfatos son portadores

de energía

• Las bases sirven como unidades de reconocimiento

• Los nucleótidos cíclicos son moléculas señal y reguladores del metabolismo celular y la reproducción

• ATP (energía metabólica), GTP (síntesis de proteínas), CTP (síntesis de lípidos), UTP (metabolismo de carbohidratos)

El AMP cíclico y el GMP cíclico son señales intracelulares.

Trifosfonucleósidos (NTP) como el ATP son biomoléculas de alta energía debido a los enlaces fosfoester. Ver la clase BIOENERGÉTICA Y GENERALIDADES DEL METABOLISMO

5. Ácidos Nucleicos. Polinucleótidos

• Polímeros enlazados 3' a 5' por puentes fosfodiéster

• Ácido Ribonucleico y ácido desoxirribonucleico

• Ojo con las notaciones cortas usuales! • La secuencia siempre se lee de 5' a 3'

• En términos de la información genética, esto corresponde a "N a C" en proteínas

Clases de ácidos nucleicos

• DNA – un tipo, un propósito

• RNA – 3 tipos, 3 propósitos – RNA ribosomal – la base de la estructura y

función de los ribosomas

– RNA mensajero – portadores del mensaje genético

– RNA de transferencia – portadores de aminoácidos

Notaciones cortas para representar ácidos nucleicos La secuencia de bases nitrogenadas (T, G, C, A, U) siempre se escribe en la dirección 5´ - 3´

La estructura del DNA

Una doble hélice antiparalela • Diámetro de 2 nm • Longitud de 1.6 millones nm (E. coli) • Compacta y plegada (en la célula de E.

coli tiene solo 2000 nm de longitud) • El DNA eucariótico se ajusta alrededor

de las histonas para formar nucleosomas

• Pares de Bases: A-T, G-C

Ocho proteínas histónicas se agrupan con un segmento de DNA de doble hélice y forman el nucleosoma. Estos últimos, agrupados, empaquetados y superenrrollados dan lugar a los cromosomas que se forman justo antes de la mitosis

RNA mensajero

Producto de la transcripción del DNA • En procariotes, un mRNA sencillo

contiene la información para la síntesis de muchas proteínas

• En eucariotes, un mRNA sencillo codifica solo para una proteína, pero su estructura esta compuesta por intrones y exones

mRNA eucariótico• El DNA es transcrito para producir RNA

nuclear heterogéneo– intrones y exones mezclados con poly A

– intron - interviniendo la secuencia

– exon – codificando la secuencia

– La cola AAAA, al parecer proporciona estabilidad

• Se produce mRNA final sin intrones (empalme)

RNA ribosomal

• Ribosomas son cerca de 2/3 RNA, 1/3 proteína

• rRNA sirve como soporte para las proteínas ribosomales

RNA de transferencia

• Pequeñas cadenas de polinucleótidos - 73 a 94 residuos

• Varias bases usualmente metiladas• Cada a.a. tiene al menos un único tRNA

el cual conduce el a.a. hasta el ribosoma • La secuencia 3'-terminal es siempre

CCA-a.a. • Las moléculas aminoacil-tRNA son los

substratos en la síntesis de proteínas

Diferencias entre DNA & RNA?Por que el DNA contiene timina?

• Citosina cambia espontáneamente a la forma uracilo

• Enzimas reparadoras reconocen estas "mutaciones" y remplazan estos Us con Cs

• Y las enzimas reparadoras como distinguen un U natural de uno mutante?

• La naturaleza resuelve este dilema usando timina (5-metil-U) en lugar de uracilo

Diferencias entre DNA & RNA?

Por que el DNA es 2'-desoxi y el RNA no? • Grupos -OH cercanos (2' y 3') en el RNA

lo hacen mas susceptible a la hidrólisis • El DNA, careciendo de 2'-OH es mas

estable • Esto tiene sentido – el material genético

debe ser mas estable • El RNA esta diseñado para usarse y

dañarse

6. Replicación del DNASe produce una copia completa del genoma antes de

cada mitosis• Catalizada por ADN-polimerasas dependientes de

ADN (se requiere una cadena molde de ADN). Se sintetiza una cadena complementaria sobre la cadena molde

• La replicación es semiconservadora • Se inicia con una secuencia corta de ARN (primer).

La formacion de esta es catalizada por una ARN polimerasa (primasa)

• Los substratos son desoxiribonucleósidos trifosfato (dATP, dGTP, dTTP, dCTP)

• Se da en la dirección 5´ - 3´