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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
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presenta estructura es el portador del
transmitido por
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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