UNIDAD 2-2.1-QUIMICA Y ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS (ADN Y ARN)

Función del ADN:

Almacén de la información genetica

Donde se localiza el ADN en células eucariotas:

Cromosomas del núcleo, mitocondrias y cloroplastos

Donde se localiza el ADN en células procariotas:

Un único cromosoma y de manera extracromosómica en forma de plasmidos

Función del ARN:

Transferencia de la información contenida en el ADN hacia los compartimientos celulares

Unidad fundamental de los ácidos nucleicos:

Nucleotidos

Donde se localiza el ARN en células eucariotas:

Núcleo, citoplasma, matriz mitocondrial y estroma de cloroplastos

Componente ácido de los ácidos nucleicos:

Fosfato

Componente neutro de los ácidos nucleicos:

Azúcar (pentosa)

Ribosa o desoxiribosa

Componente básico de los ácidos nucleicos:

Bases nitrogenadas

Donde se localiza el ARN en células procariotas:

Citosol

Unidad basica de los acidos nucleicos es:

Nucleótidos

Componentes de los nucleótidos:

Base nitrogenada> Purina y pirimidina

Pentosa> Ribosa o desoxirribosa

Grupo fosfato

Componente de los nucleotidos causante de sus cargas negativas y le brinda características ácidas:

Grupo fosfato

Tipos de bases nitrogenadas:

Purina y pirimidina

Que son las bases nitrogenadas:

Son moléculas formadas de átomos de carbono y nitrógeno que crean anillos heterocíclicos

Cuantos anillos heterocíclicos están compuestas las purinas:

2 anillos condensados

Cuantos anillos heterocíclicos están compuestas las pirimidinas:

1 anillo condensado

Base que no posee átomos electronegativos de oxígeno:

Adenina

Las purinas se sintetizan:

De novo en el higado como mononucleotidos unidos con una molecula de ribosa 5-fosfato

Las pirimidinas se sintetizan:

Lo hacen como bases libres y despues se unen a la ribosa 5 fosfato

Que sucede con el recambio de ácidos nucleicos:

Liberación de bases nitrogenadas libres tanto de purinas como de pirimidinas se reciclan y se unen a una pentosa y un grupo fosfato

Cuales son las bases nitrogenadas purinas:

Adenina y guanina en ADN o ARN

Cuales son las bases nitrogenadas pirimidinas:

Citosina y Timina en ADN o Citosina y Uracilo en ARN

Se cambia la base nitrogenada (pirimidina) TIMINA a URACILO en el ARN:

Verdadero

Pentosa que compone el ADN:

D-desoxirribosa

Pentosa que compone el ARN:

D-ribosa

Los nucelotidos que contienen ribosa son llamados:

Ribonucleótidos

Los nucelotidos que contienen desoxiribosa son llamados:

Desoxirribonucleótidos

Diferencia entre ribosa y desoxirribosa:

Ribosa posee un grupo hidroxilo (OH) en el segundo carbono mientras que la desoxirribosa posee un hidrogeno (H) en el crabono 2

Estructura de un nucleosido:

Base nitrogenada

Pentosa

Tipo de enlace y en que carbono se forma entre una pentosa y su base nitogenada:

Enlace covalente- N-glucosídico

En el C1 de la pentosa y el N1 de las pirimidinas o N9 de las purinas

Con pérdida de agua

Nucleosidos purinicos:

Adenosina

Guanosina

Nucleosidos pirimidinicos:

Citidina

Uridina (Solo en ARN)

Timidina (Solo en ADN)

Como se le llaman a los nucleosidos con una ribosa:

Ribonucleosidos

Como se le llaman a los nucleosidos con una desoxiribosa:

Deoxiribonucleosido

Estructura de un nucleotido:

Grupo fosfato

Pentosa

Base nitrogenada

A los nucleotidos se les conoce dependiendo de el numero de fosfatos que contengan:

Nucleósido monofosfato o nucleotido> Un fosfato

Nucleósido bifosfato o nucleotido> Dos fosfatos

Nucleósido trifosfato o nucleotido> Tres fosfatos

La unión del primer grupo fosfato con el nucleosido se da mediante que tipo de enlace y en que carbono:

Enlace éster con el OH del carbono 5´ de la pentosa por lo que químicamente los nucleótidos pueden definirse como ésteres monofosfato

La unión del segundo y tercer grupo fosfato con el nucleótido se da mediante que tipo de enlace y requiere energía para su unión:

Enlace fosfoanhídrido

Requiere gasto de energía

Químicamente los nucleótidos se definen:

Esteres mono-di-trifosfato de nucleósidos

Mediante que enlace se unen los nucleótidos:

Enlace fosfodiéster

La unión entre dos nucleótidos se da por este enlace y entre estos C:

Enlace fosfodiéster

Carbono 3´ del nucleótido superior

Carbono 5´ del nucleótido inferior

Los nucleósidos que poseen 1 grupo fosfato pueden describirse con el nombre de nucleósidos monofosfato o nucleótidos ¿Para que sirve la adición de 1 o 2 grupos fosfato a dichos nucleósidos?

La adición de 1 o 2 grupos fosfato produce:

• Nucleósidos difosfato (NDP)

• Nucleósidos trifosfato

¿Para que son utilizados los nucleósidos trifosfato?

Sirven de molécula precursora durante la síntesis de los ácidos nucleicos

¿Cómo se clasifican los nucleótidos en base a la pentosa que los conforman?

-NUCLEÓTIDOS: Se clasifican en

• Ribonucleótidos: Ribonucleósido+ un grupo fosfato

• Desorribonucleótidos: Desoxirribonucleósido + un grupo fosfato

¿Mediante qué tipo de enlaces se unen los nucleótidos para dar lugar a cadenas de ácidos nucleicos o polinucleótidos?

-Mediante enlaces 3,5-Fosfodiester, es decir un enlace fosfodiester que tiene lugar entre el:

• C5’-fosfato de un nucleótido

• C3´-hidroxilo del siguiente nucleótido

La unión sucesiva de nucleótidos genera un polinucleótido polarizado ¿Cuáles son los 2 extremos que posee la doble cadena de ADN?

-Por un lado de la cadena se encuentra un extremo 5’ fosfato

-Por el otro lado un extremo 3’ hidroxilo

Por lo tanto la secuencia de nucleótidos se escribe en dirección 5’ a 3’

¿Cuántos y cuáles tipos de estructura posee el ADN?

El ADN tiene 2 tipos de estructura:

• Estructura primaria o lineal

• Estructura secundaria o en hélice

Nombre que recibe el enlace que se da entre 2 nucleotidos:

3,5-fosfodiéster

Dirección de la secuencia de nucleótidos en una cadena de polinucleótidos:

5´ > 3´

Enzima capaz de escindir el enlace fosfodiester que permite la unión de 2 nucleotidos:

Nucleasas

En el caso de ADN es DNasas

En el caso de ARN es RNasas

En que consiste la estructura primaria del ADN:

Secuencia de nucleótidos del polinucleótido linearizado

¿Cuáles son los 3 tipos de enlaces que forman los nucleótidos entre sus diversos componentes?

-GLUCOSÍDICO (COVALENTE): Une una pentosa con la base nitrogenada. Surge del C1 con N1 o N9 y provoca la liberación de una molécula de H2O.

-FOSFODIESTER (COVALENTE): Une un nucleótido con otro, porque une el grupo C5’-fosfato con el C3’-OH del azúcar.

-PUENTE DE HIDRÓGENO: Une a las bases nitrogenadas entre si

¿Qué es un nucleósido?

Molécula compuesta por:

• Una base nitrogenada

• Unida al azúcar de 5 carbonos (pentosa)

Unidos mediante un enlace N-glicosídico que se forma entre el C1´de la pentosa y el:

• N-1 de las pirimidinas

• N-9 de las purinas

¿Cómo se clasifican los nucleósidos en base a la pentosa que los conforman?

-NUCLEÓSIDOS: Se clasifican en

• Ribonucleósidos: Base nitrogenada + ribosa

• Desorribonucleósidos: Base nitrogenada + desoxirribosa

¿Qué es un nucleótido?

Es la unidad básica de los ácidos nucleicos formada por:

• Una base nitrogenada: Purina o pirimidina

• Un azucar de 5 carbonos: Ribosa o Desoxirribosa

• Un grupo fosfato (ácido

En que consiste la estructura secundaria del ADN:

En células eucariotas el ADN se encuentra como una doble cadena de polidesoxirribonucleótidos (dsADN) es decir formando una estructura helicoidal o doble helice

-Por el giro generado entre ambas cadenas se crea un surco mayor (ancho) y uno menor (estrecho)

Quienes describieron al ADN como una “doble helice”:

Watson y Crick 1953

¿Cuáles son las 3 formas estructurales principales del ADN que se han descrito?

-LA FORMA B: descrita por Watson y Crick y es la que adopta el ADN en condiciones fisiológicas

• Por lo que es predominante en el ADN cromosómico

• Es dextrógira

-LA FORMA A: se produce in vitro con la deshidratación moderada de la forma B

• Es dextrogira

-LA FORMA Z: fue descrita por Rich-Dickerson y es característica de regiones donde se encuentra una secuencia de purinas y pirimidinas alternadas

• Esta forma puede estar relacionada con la regulación de la expresión génica

• Es levógira

¿Cuáles son las características de las 3 formas estructurales principales del ADN que se han descrito?

¿Qué características poseía el modelo de Watson y Crick?

El modelo del ADN de Watson y Crick describía la forma B del ADN, por lo tanto, su modelo representaba:

• Una doble hélice formada por 2 cadenas de nucleotidos

• La doble hélice giraba hacia la derecha por lo que era dextrógira

• Las 2 cadenas de la doble hélice eran complementarias entre sí; es decir los pares de bases de una cadena eran complementarios a los de la otra (Ley de Chargaff)

• Esas 2 cadenas que formaban la doble hélice también eran antiparalelas, es decir que corren el direcciones opuestas

• Las 2 cadenas se mantenían juntas por puentes de hidrógeno entre cada base:

  • La G-C se unen mediante 3 puentes de hidrógeno

  • A y T mediante 2.

• El esqueleto de desoxirribosa-fosfato de cada cadena se encuentra en el exterior de la molécula y las bases nitrogenadas hacia el interior

• La distancia desde el átomo del fósforo del esqueleto al centro del eje es de 1nm por lo tanto el ancho de la doble hélice es de 2nm

• Las bases ocupaban planos que son perpendiculares al largo eje de la molécula y por tanto estan apilados uno encima de otro

• Los espacios entre giros adyacentes de la hélice forman 2 surcos de diferente ancho, un surco mayor más ancho y un surco menor más extrecho

Parte hidrofilica de la cadena de ADN y donde se ubica:

Desoxirribosa-fosfato

Grupo fosfato y pentosa (desoxirribosa)

-Ubicada en la parte externa

A que se refiere el caracter anfipatico del ADN:

Se refiere a que la molécula posee una parte hidrofílica la cual esta constituida por el grupo fosfato y pentosa en la parte externa de la molécula y la parte hidrofóbica la cual esta constituida por las bases nitrogenadas en la parte interna de la molécula

Parte hidrofobica del ADN y donde se ubica:

Bases nitrogenadas

-Ubicada en la parte interna

Características principales de la doble cadena de ADN:

1. Antiparalelismo

2. Complementaria

3. Formación de un giro helicoidal dextrógiro o levógiro

¿Cada cuántos residuos la doble hélice hace un giro completo?

Cada 10 residuos o 150 vueltas por millón de daltons de masa molecular

En que consiste el antiparalelismo de la cadena de ADN:

Una cadena ira de 5´a 3´

Otra cadena ira de 3´ a 5´

¿Además de los puentes de hidrógeno que otro tipo de enlace se forma entre las bases nitrógenadas?

Entre cada par de bases se forma una fuerza de Van der Waals, la cual no necesita la interacción de bases específicas para formarse.

En que consiste la complementariedad de la cadena de ADN:

Las bases nitrogenadas de ambas cadenas se unen por medio de puentes de hidrogeno de la siguiente manera:

Adenina con Timina (2 puentes de hidrogeno)

Citosina con Guanina (3 puentes de hidrogeno)

-Una cadena de ADN es complemento de la otra

Nemotecnia> Rectas con rectas o curvas con curvas

¿Cuáles son las reglas de Chargaff acerca de la complementariedad de bases de los ácidos nucleicos?

En 1950 Erwin Chargaff fundamentó el principio de complementariedad de las bases de los ácidos nucleicos y el apareamiento específico entre las bases del ADN, estableciendo que:

• La cantidad de A es proporcional a la cantidad de T

• La cantidad de G es proporcional a la cantidad de C

• La suma de purinas es igual a la de pirimidinas

• El porcentaje de (G+C) no es necesariamente igual al porcentaje de (A+T) la relación entre los valores varia de un organismo a otro

• Se puede predecir la secuencia de una hebra basado en la secuencia de la otra

Que es un puente de hidrogeno:

Es un enlace no covalente basado en las fuerzas electroestáticas

Quien acuño las reglas de complementariedad:

También conocidas como “Reglas o leyes de Chargaff”

Erwin Chargaff en 1950

A que se refieren las leyes de complementariedad:

Se refiere a que la cantidad de A y T es igual asi como la cantidad de G y C

Relación entre purinas y pirimidinas:

La relación es de 1:1

Variantes del ADN:

Forma A,B y Z

En que consiste la variante B del ADN:

Es la descrita por Watson y Crick

Variante o forma que adopta el ADN en condiciones fisiológicas y es la estructura predominante en el ADN cromosómico:

Forma B

En que consiste la variante o forma A del ADN:

Es aquella que se produce in vitro con la deshidratación moderada de la forma B

En que consiste la variante o forma Z del ADN:

Es característica de regiones donde se encuentra una secuencia de purinas y pirimidinas alternadas por ejemplo zonas de repetición de GC

El ADN mitocondrial y el de celulas procariotas se encuentra en forma:

Circular es decir ADN circular

ADN circular que causa su estructura:

Se encuentra como una estructura superenrollada y más compacta la cual posee una superhélice

-El superenrollamiento es producido por las topoisomerasas al cortar transitoriamente de una o ambas hebras provocan un aumento o una disminución en el número de vueltas de hélice

Quien compone al nucleosoma:

1-Histonas (son proteinas)

H1,H2A,H2B,H3 y H4 las últimas 4 asociadas para formar un octámero de histonas

2-Un segmento de ADN de doble cadena de aprox. 146 pb se enrolla dando 1.6 vueltas al octámero

formando el nucleosoma

Que moleculas de histonas se asocian para formar un octamero de histonas:

H2A, H2B, H3 y H4

Como se forma la estructura conocida como “cuentas de rosario” o “cuentas de collar”:

Diversos fragmentos de ADN presentes en el núcleo se asocian a diversos octámeros y forman una cadena de nucleosomas

Entre cada nucleosoma hay una estructura:

ADN de enlace o linker de aprox. 55 pb

Función del nucleosoma:

Condensar el ADN en una fibra de 11 nm de ancho

Quien forma el solenoide:

6 unidades de nucleosomas con su histona H1 en relación al ADN de enlace

Nivel en el cual el ADN se encuentra compactado 100 veces:

Cromatina

El solenoide forma una hebra de 30 nm conocida como:

Cromatina

La cromatina que se encuentra activa transcripcionalmente y por lo tanto descompacta se conoce como:

Eucromatina

La cromatina que se encuentra inactiva transcripcionalmente y por lo tanto compacta se conoce como:

Heterocromatina

Que son las asas cromatínicas:

Las fibras de 30 nm plegadas y condensadas aun más formando estructuras de asas amplias superenrolladas las cuales se anclan sobre proteinas de andamiaje formando hebras de 300 nm de grosor

Qué es el cromosoma condensado:

Asas cromatínicas se compactan y forman un cromosoma condensado de 700 nm de espesor

En que fase del ciclo celular es visible el cromosoma condensado:

Interfase

Que son los cromosomas mitóticos:

Son las cromátides hermanas visibles en la mitosis las cuales poseen un grosor de 1400 nm

Que ocasiona la desnaturalización del ADN:

Rompimiento de los puentes de hidrogeno entre las bases nitrogenadas perdiendo la estructura secundaria característica de la molécula de ADN

Que enlaces no son afectados en la desnaturalización del ADN:

Enlace fosfodiéster

-Por eso se conserva la estructura primaria del ADN

Agentes desnaturalizantes del ADN:

Agentes quimicos o físicos (temperatura hasta 100°)

Cambios en pH o muy alcalino o muy ácido

Enzimas como topoisomerasas, girasas y helicasas

Que agente desnaturalizante si puede romper los enlaces fosfodiester y por lo tanto la estructura primaria:

pH muy ácido o alcalino

Como se renaturaliza el ADN:

Retirando el agente desnaturalizante