Los ácidos nucleicos

El material genético:

5’

4’

P

3’ 2’

1’

O C

Los ácidos nucleicos son: ADN (ácido desoxirribonucleico)ARN (ácido ribonucleico)

Son polinucleótidos: polímeros formados por unión de monómeros llamados nucleótidos.

Los nucleótidos están formados por: base nitrogenada, pentosa y ácido fosfórico.

La pentosa puede ser Ribosa o  Desoxirribosa

El ácido fosfórico es ortofosfórico

Pirimidina

Púrica

Base nitrogenada es una molécula cíclica que puede ser

guanina (G)adenina (A)

A G

Representación esquemática de un nucleótido

citosina (C) uracilo (U) timina (T)

C U T

P

O

HO -P = O

OH

H

Están localizados en el núcleo de las células (de ahí el nombre) y en otros orgánulos.

La unión de varios nucleótidos forma un polinucleótido

O

AO

O

P

P

P

5’

3’

U

C G

C

U

C

Representación reducida

Representación esquemática

• La molécula es una cadena que presenta polaridad (dos extremos): extremo 5’ y extemo 3’.

• La molécula posee especificidad: la secuencia u orden de nucleótidos es específica de cada tipo de ácido nucleico, y éste es propio de cada especie.

En esto se basa su función como material genético: contiene información en el orden de las bases (del mismo modo que el orden de las letras contiene información en una lengua).

Dos características importantes de esta molécula son:

De las combinaciones entre estos componentes resultan distintos nucleótidos:•Cuatro ribonucleótidos (de adenina, guanina, citosina y uracilo) forman el ARN•Cuatro desoxirribonucleótidos (de adenina, guanina, citosina y timina) forman el ADN

COMPONENTES ARN ADN

Pentosa ribosa (r) desoxirribosa (dr)

Bases Púricasadenina (A)

guanina (G)

adenina (A)guanina (G)

Bases Pirimidínicas

citosina (C)uracilo (U)

citosina (C)Timina (T)

ácido fosfórico ácido fosfórico

TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOSTIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

G

C

P

Símbolos

El ADN

Cadenas complementarias:Frente a adenina, timina unidas por 2 puentes H.Frente a guanina, citosina unidas por 3 puentes HSon complementarias porque conocida la secuencia (orden) de bases de una se puede deducir el de la otra.

5’

5’3’

3’

A

G

GC

C

Cadenas antiparalelas:Son antiparalelas porque una cadena tiene un sentido y la otra el contrario.

5’

5’3’

3’

A

G

GC

C

5’

5’3’

3’

A

G

GC

C

Estructura secundaria(Forma B)

Estructura primaria

En realidad, el ADN está constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos que se enrollan helicoidalmente (de izquierda a derecha) sobre un mismo eje formando una doble hélice.

Parece una escalera de caracol en la que las barandillas son las cadenas de fosfórico desoxrribosa y los peldaños los pares de bases complementarias.

Este modelo molecular fue el propuesto por Watson y Crick en 1953

Diferentes representaciones o modelos moleculares de ADN

Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir

J. Watson

Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir

J. Watson

Diferentes representaciones o modelos moleculares de ADN

Recordemos que en todas las células eucarióticas el ADN se encuentra unido a proteínas en el núcleo formando su material genético.

En las células procarióticas (bacterias) se encuentra libre y suelto en el citoplasma.

También es el material genético de muchos virus

(video)

El ARN

O

O

O

O

O

•Composición Polirribunucleótido de: A, G, C, y U (en lugar de T)

•Estructura general Monocatenario lineal y de menor tamaño que el ADN

•Tipos de ARN, localización y funciónARNm: mensajero, en núcleo, citoplasma, mitocondrias y plastos

ARNt: transferente o soluble, en citoplasma

ARNr: ribosómico, en los ribosomas

Todos los tipos tienen función relacionada con la biosíntesis de proteínas

FUNCIÓN: copiar y transmitir el mensaje de la información contenida en el ADN hasta los ribosomas

FUNCIÓN: transportar aminoácidos hasta los ribosomas

FUNCIÓN: formar parte de los ribosomas

Se forma a partir del ADN por un proceso de copia o transcripción.

La función del ADN como material genético:la expresión de la información genética

Función del ADN: material genéticoEl ADN es el material genético de las células por almacenar información y transmitirla: Almacenar información en su secuencia de bases, de modo que: secuencia de bases =>determina secuencia de aa de proteínas =>determina caracteres (a través de la transcripción al ARNm y de la traducción del ARNm en proteínas) Transmitir información de generación en generación (a través de su duplicación)

caracteres

Un gen(ADN)

Una proteína

Un carácter

F U NC I ÓN A DN

MATERIAL GENÉTICO:

Almacena información (en los genes)

Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)

Transmite información de generación en generación (Mitosis)

VENTAJAS RESPECTO AL ARN:

Estructura bicatenaria más estable

Capacidad de REPARACIÓN

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

DUPLICACIÓN

ADN3’

5’

5’

3’

transcripción del ADN(síntesis de ARN)

ARN

síntesis de proteínas

proteínaCOOHH N2

codones

aminoácidos

traducción del ARN( )

duplicación

F U NC I ÓN ADN

MATERIAL GENÉTICO:

Almacena información (en los genes)

Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)

Transmite información de generación en generación (Mitosis)

VENTAJAS RESPECTO AL ARN:

Estructura bicatenaria más estable

Capacidad de REPARACIÓN

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

DUPLICACIÓN

ADN3’

5’

5’

3’

transcripción del ADN(síntesis de ARN)

ARN

síntesis de proteínas

proteínaCOOHH N

2

codones

aminoácidos

Dogma central de la biología molecular

Hay una corriente o flujo de información

F U NC I ÓN ADN

MATERIAL GENÉTICO:

Almacena información (en los genes)

Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)

Transmite información de generación en generación (Mitosis)

VENTAJAS RESPECTO AL ARN:

Estructura bicatenaria más estable

Capacidad de REPARACIÓN

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

DUPLICACIÓN

ADN3’

5’

5’

3’

transcripción del ADN(síntesis de ARN)

ARN

síntesis de proteínas

proteínaCOOHH N

2

codones

aminoácidos

F U NC I ÓN ADN

MATERIAL GENÉTICO:

Almacena información (en los genes)

Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)

Transmite información de generación en generación (Mitosis)

VENTAJAS RESPECTO AL ARN:

Estructura bicatenaria más estable

Capacidad de REPARACIÓN

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

DUPLICACIÓN

ADN3’

5’

5’

3’

transcripción del ADN(síntesis de ARN)

ARN

síntesis de proteínas

proteínaCOOHH N

2

codones

aminoácidos

Función del ADN: material genético

Flujo de información

Comparación entre expresión de la información de los genes y la de una biblioteca

Se dice que los genes se expresan a través de la síntesis de proteínas

Duplicación o replicación del ADN

Consiste en un proceso de autocopiado de la molécula

DUPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA: la doble cadena materna da lugar a dos dobles cadenas hijas, cada una conserva una cadena materna y la otra es de nueva síntesis, que es su complementaria y antiparalela.

.RESULTADO:2 dobles cadenas hijas iguales entre sí y a la molécula madre.

Una explicación simplificada de la duplicación:

La doble hélice se abre como una cremallera

Cada cadena materna sirve de molde

Se añaden desoxirribonucleótidos por complementariedad frente a la cadena materna y van formando una nueva cadena complementaria y antiparalela:Frente a A se incorpora TFrente a G se incorpora C

Al terminar quedarán dos dobles cadenas idénticas entre sí y a la materna original.

La transcripción consiste en la síntesis de ARN a partir de una de las dos cadenas del ADN

Una explicación simplificada:

La doble hélice del ADN se abre como una cremallera

Una cadena materna sirve de molde

Se añaden ribonucleótidos por complementariedad frente a la cadena materna y van formando una nueva cadena complementaria y antiparalela:Frente a G se incorpora CFrente a A se incorpora U (en lugar de T)

Cada fragmento de ADN transcrito a ARN es un gen

T

T

T

T

A

A

A

A

C

C

C

G

G

G

5 ’

5 ’

5 ’

5 ’

5 ’

5 ’

3 ’

3 ’

3 ’

3 ’

3 ’

3 ’

A D N

A D NARN5’

3’

Transcripción

Transcripción y traducción: biosíntesis de proteínas

Transcripción

Traducción

Un gen(ADN)

Una proteína

Corriente o flujo de información

Transcripción

ARNm

Traducción

El código genético es la correspondencia que existe entre las cuatro bases del ADN, sus complementarias en el ARN mensajero y los veinte aminoácidos de las proteínas

El código genético

El código cuenta con una especie de clave de 4 símbolos (A, G, C y T) con los que la célula tiene que poder representar o escribir distintas palabras que significan los 20 aminoácidos de las proteínas.

5’

5’3’

3’

A

G

GC

C

Glutamato Isoleucina

Glutamina Leucina

Prolina Lisina

Aspartato Fenilalanina

Asparagina Metionina

Alanina Treonina

Glicina Triptofano

Serina Valina

Tirosina Histidina

Cisteína Arginina

4 símbolos 20 aminoácidos

Símil del alfabeto:

En nuestro alfabeto con 28 letras de pueden escribir diferentes palabras que tienen cierto significado y escritas una a continuación de otra forman frases con sentido.

Con 4 letras (A, G, C y T) se pueden escribir diferentes palabras que tienen cierto significado (los aminoácidos) y escritas una tras otra forman frases (las proteínas)

•Si el código consistiera en palabras de una letra, sólo se podrían escribir 4 palabras

•Si el código consistiera en palabras de 2 letras, se podrían escribir 42 = 16 palabras

•Si el código consistiera en palabras de 3 letras, se podrían escribir 43 = 64 palabras

Sabemos que el código consiste en que cada tres letras del código significa una palabra, es decir hay 64 tripletas (palabras)

Las palabras o tripletas del código en el ADN se llaman codógenos y las complementarias en el ARN se llaman codones

El código que se maneja es el de los codones del ARNm

Con ellas sobran para codificar los 20 aminoácidos, (lo que ocurre es que varias palabras tienen el mismo significado)(también hay otras que no tienen significado).

El código genéticoEl código genéticoP

rimer

a ba

se

Segunda base

Tercera base

Otras formas de representar el código genéticoOtras formas de representar el código genético

Características del código genéticoEs altamente específico, presenta colinealidad: cada codón codifica un aminoácidoEs degenerado: varios codones pueden significar el mismo aminoácido

(Admite sinónimos pero no admite homónimos)

CÓDIGO ALFABÉTICO Con las letras A,T,L,I se hacen palabras de 3 letras de las que unas tienen un significado o varios y otras ninguno.No específico: Una palabra uno o varios significados (homónimos) ALA Extremidad de ave

Flanco de ejército Lado del sombrero

TIA Relación parentesco TAL Comparativo AAT Sin sentido

Degenerado: Varias palabras Igual significado

ATA Amarra algo LIA “ “

CÓDIGO GENÉTICOCon las letras A,G,C,U se hacen palabras de 3 letras de las que unas tienen significado y otras no.Especificidad: Una palabra Un sólo significado: codógeno (codón) (aminoácido) AGA UCUSerina GAG CUC Leucina CCC GGG Glicocola ATC UAG Sin sentidoDegeneración: Varias palabras Igual significado codógeno (codón) (aminoácido) AAT UUALeucina AAC UUGLeucina GAA CUULeucina GAG CUCLeucina

No presenta solapamientos ni discontinuidades: los codones se leen uno tras otroEs universal: los codones significan lo mismo en todas las células (con excepciones)

Ejemplo de correspondencia entre codógenos, codones y secuencia de aa

codógenos

codones

secuencia de aa

G T G G T A C C C G A G G T A G C C G C G T C G T T C G

C A C C A U G G G C U C C A U C G G C G C A G C A A G C

Met Gly Ser Isoleu Gly Ala Ala Ser

Proteína

Procariotas(traducción)¨

Hebra molde

Doble hélice

Eucariotas(maduracióny traducción)

5’

5’

5’

5’

3’

3’

3’

3’

ARN

EX

PR

ES

IÓN

DE

LO

S G

EN

ES

Ejemplo de correspondencia entre codógenos, codones y secuencia de aa

Esquema animado de biosíntesis de proteínas