Propiedades del DNA
Afinidad al agua
Propiedades ácido-básicas
• Las cadenas polinucleótidas de DNA y RNA son hidrófilas, debido a la posibilidad de formar enlaces de hidrogeno con el agua, por los grupos fosfatos y OH del azúcar.
• pH fisiológico los grupos fosfatos se ionizan casi por completo:
- Acidez
- Cargas negativas
• Presentan resonancia en los átomos de sus anillos, y en consecuencia son moléculas planas y absorben la luz UV.
Viscosidad
Los ácidos nucleicos tiene longitudes considerables, lo que le confiere una gran viscosidad.
Propiedades poliméricas - H20
Desnaturalización - re naturalización
Absorción longitud de onda (Afinidad de la luz UV en las bases nitrogenadas)
El ADN tiene su máxima absorbancia a una longitud de onda de 260 nm ( dentro del rango de luz UV); las principales responsables de dicha absorción son las bases nitrogenadas. A mayor concentración mayor absorbancia.
- Efecto hipercrómico: Cuando la tempratura aumenta hasta cerca de 100°C ( y el DNA se desnaturaliza), la absorbancia aumenta.
[ADN] =
exposición bases nitrogenadas
- Efecto hicrómico: El ADN bicatenario absorbe alrededor de un 40% menos de luz UV que la cadena monocatenaria.
Estructuras de ARN
• Al no existir un emparejamiento sistemático de las dos hebras, las formas de los RNA es mas variada y pueden no cumplir las leyes de Chargaff.
• Procariotas y Eucariotas
ARN mensajero (Estructura primaria)
Contiene la información para la síntesis de una proteína. Solo tienen estructura primaria.
Es una copia de la información contenida en la secuencia del DNA.
Actúa posteriormente como molde en el ribosoma para la síntesis de proteínas.
Características:
Se encuentra en el citoplasma de todas la células, con una vida media corta, dada su rápida degradación.
Es el tipo de RNA mas sencilla de cadena lineal, se mantiene extendida, sin adoptar estructuras secundarias.
ARN ribosomal
Es el soporte estructural y componente principal de los ribosomas.
El ribosoma contiene 40% proteínas y 60% por ARNr.
Todas las células tienen varios tipos de RNAr.
Tienen estructuras primarias, secundarias y terciarias.
Siguen siendo de una sola hebra, pero tienen muchos pliegues entre si.
16S, 23S, 5S ( procariote) y 1S, 28S, 5.8Sy 5S (eucariote)
Los ARNr 23S de procariontes y el 28S de eucariontes y tienen función catalítica, es decir, son ribozimas que catalizan la formación de enlaces peptídicos entre los aminoácidos.
50s + 30s = 70s Ribosoma procariotico
40s + 60s = 80s Ribosoma eucariotico
ARN de transferencia (Existe uno para cada aminoácido)
Es una molécula adaptadora, su función es acarear aminoácidos del citoplasma al ribosoma.
Es el mediador entre el mensaje del mRNA y la secuencia de aminoácidos del polipéptido que se esta sintetizando.
Los ARNt presentan bases inusuales como el dihidrouridina (D), pseudouridina (4) que participan en la formación de estructura secundaria en forma de trebol.
Esta estructura secundaria se pliega sobre si misma para formar una estructur terciaria en forma de 7 invertido.
Estructura de ADN viral, bacteriano y cromosómico
Los procariontes presentan un solo cromosoma de ADN de doble cadena. (lo necesario para sobrevivir)
Además pueden presentar plásmidos. (Los ayudan a adaptarse a nueva informacion)
El ADN bicatenario circular forman superhélices, debido a que se enrollan sobre sí mismas:
- Tamaño más compacto.
- Facilita o dificulta la interacción del ADN con otras moléculas.
Empaquetamiento del DNA en células eucariotas
Longitud 2 m o 3 - 10 um
Cromatina
Se denomina cromatina al ADN en conjunto con las proteínas que ayudan a su empaquetamiento, y hay de dos tipos:
•Eucromatina. La mayor parte de la cromatina es de este tipo. Poco condensada
-En ella se encuentran la inmensa mayoría de los genes funcionales.
•Heterocromatina. Se trata de cromatina permanentemente condensada.
Se observa principalmente en centrómeros y telómeros.
La mayor parte de la heterocromatina está conformada por regiones no codificantes y genes no funcionales, aunque se ha comprobado que algunos genes funcionales se encuentran en ella.
Niveles de empaquetamiento de DNA
Histonas y nucleosoma
Las histonas son proteínas básicas Quicas en Luisiana y arginine que se encuentran asociadas al ADN eucarionte
Hay cinco tipos de histonas: H1, H2A, H2B, H3 y H4
Un nucleosoma está constituido por ocho proteínas histonas (dos H2A, dos H2B, dos H3 y dos H4) y 146 pb de ADN.
Las histonas forman el núcleo de la estructura, con un diámetro de 10nm, y el ADN se enrolla dos veces alrededor de este núcleo.
Entre dos nucleosomas consecutivos hay 15-60 pb, llamado ADN ligador; la longitud del ADN ligador es característico de cada especie.
Fibra de 10 nm
En conjunto, los nucleosomas aparecen como una estructura conocida como fibra de 10nm o “cuentas de rosario”.
Fibra de 30 nm
El segundo nivel de organización :
• Consiste en nucleosomas enrollados que forman una superhélice con un diámetro de 30 nm, y presenta seis nucleosomas por vuelta.
• Para que los nucleosomas puedan ensamblarse, es necesaria la participación de una histona H1 por cada nucleosoma.
• En el ensamblaje del nucleosoma también intervienen las colas N-terminales de las histonas H2A, H2B, H3 y H4.
Solenoide: Enrollado con circunferencia de 6 nucleosomas unidos por H1
Lazos o dominios y andamios
El siguiente nivel de organización son estructuras llamadas lazos (loops ) o dominos ; en estas estructuras participan proteínas no-histonas que forman un andamio nuclear (scaffold ) sobre elcual se acomoda el ADN.
• Los dominios son bucles de ADN de unas 40-90 kb. A menudo, un dominio contiene grupos de genes con funciones relacionadas.
Cromosomas
El último nivel de organización de la cromatina son los cromosomas; de hecho, estos solo se aprecian durante la mitosis o meiosis (fase M del ciclo celular).
Cada especie tiene un número característico de cromosomas; los humanos, por ejemplo, tenemos 23 pares de cromosomas en cada célula diploide.
El cromosoma eucarionte presentan varios elementos estructurales:
Centrómero. Segmentos de secuencias ricas en A/T; es necesario para la correcta segregación del cromosoma.
Telómeros. Son las secuencias localizadas en los extremos del cromosoma, y una de sus funciones es estabilizarlo.
Brazos. Un cromosoma individual presenta dos brazos, pero usualmente se representa a los cromosomas duplicados, mostrando cuatro brazos.
Gen
Un gen es “la secuencia completa de un ácido nucleico que es necesaria para la síntesis de un polipéptido funcional” (Lodish et al., 1999).
Según esta definición, un gen no es solamente la secuencia de nucleótidos que codifican la secuencia de aminoácidos de una proteína (región codificante) . Además existen otros elementos, conocidos en conjunto como regiones no codificantes.
Además de dicha región existen otros elementos, conocidos en conjunto como regiones no codificantes, entre las que se incluyen promotores, regiones de terminación e intrones.
La mayoría de los genes son transcritos y traducidos, es decir, finalmente se forman proteínas como producto final; sin embargo, hay algunos segmentos de ADN que codifican para ARNt y ARNr, y aunque no encajan con la definición arriba enunciada, también se les llama genes.
Genes monocistrónicos y policistrónicos
• Un cistrón es una unidad genética que codifica para un solo polipéptido.
• Existen genes monocistrónicos y policistrónicos.
• La gran mayoría de los genes eucariontes son monocistrónicos.
• En procariontes, la regla general son los genes policistrónicos.
El ADN puede ser
1. Codificante: El ADN codificante son las porciones del genoma que finalmente se traducen para sintetizar proteínas.
2. No codificante. Son secuencias que no se utilizan para la síntesis de proteínas; sin embargo, se ha encontrado que muchas de ellas tienen funciones importantes.
• Por ejemplo, algunas regiones no codificantes regulan el nivel de expresión de genes; otras tienen función estructural, y constituyen a los centrómeros y telómeros de los cromosomas.
Estructura de los genes eucariontes
La inmensa mayoría de los genes eucariontes son monocistrónicos. Cada gen individual está bajo el control de regiones no codificantes que determinan su expresión y participan activamente en el proceso de transcripción y también presentan intrones.
Promotores. Se encuentran antes del codón de inicio (AUG); esta región puede interactuar con moléculas reguladoras llamadas inductores o represores, y de la interacción del promotor y estas moléculas reguladoras va a depender si el gen se encuentra “encendido” o “apagado”.
Región de terminación . Después del codón paro (UAA, UGA o UAG) hay una región que participa en la terminación de la transcripción.
Exones. las porciones del gen que finalmente serán utilizadas para la síntesis de un polipéptido.
Intrones . Son secuencias de bases nitrogenadas no codificantes que se presentan en medio de genes eucariontes; cuando se hace una copia de ARN mensajero, los intrones también se copian, pero son removidos antes de que el ARNm salga al citoplasma.
Las secuencias que sí forman parte del ARNm maduro y participan en la síntesis de proteínas son denominadas exones. Los genes procariontes no presentan intrones (aunque hay excepciones a esta regla).
1 triplete = 1 aminoácido
Estructura de los genes procariontes
• Muchos genes procariontes son policistrónicos.
• Debido a lo anterior, la síntesis de varias proteínas (contenidas en el multipéptido) está bajo el control de un solo promotor y una sola región de terminación.
• Los genes procariontes no presentan intrones.