adn y sintesis de adn

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ADN ADN

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Page 1: Adn y Sintesis de Adn

ADNADN

Page 2: Adn y Sintesis de Adn

DNADNA

Esta formado por dos cadenas de Esta formado por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas una alrededor de polinucleótidos enrolladas una alrededor de otra para formar una doble hélice. Cada otra para formar una doble hélice. Cada nucleótido monomomero del DNA esta nucleótido monomomero del DNA esta formado por:formado por:

1. Una base nitrogenada1. Una base nitrogenada 2. Un azúcar desoxirribosa2. Un azúcar desoxirribosa 3. Fosfato3. Fosfato

Page 3: Adn y Sintesis de Adn

La orientación de las dos cadenas de La orientación de las dos cadenas de polinucleótidos permite que se formen polinucleótidos permite que se formen enlaces de hidrogeno entre las bases enlaces de hidrogeno entre las bases nitrogenadas. nitrogenadas.

Hay dos clases de apareamientos de bases:Hay dos clases de apareamientos de bases: - La adenina se aparea con la timina- La adenina se aparea con la timina - La purina guanina se aparea con la - La purina guanina se aparea con la

pirimidina citosinapirimidina citosina

Page 4: Adn y Sintesis de Adn

Las dimensiones del DNA son:Las dimensiones del DNA son:

Una vuelta de la doble hélice ocupa 3.4 nm Una vuelta de la doble hélice ocupa 3.4 nm y esta formada por 10.4 pares de bases.y esta formada por 10.4 pares de bases.

El diámetro de la hélice es de 2.4 nm.El diámetro de la hélice es de 2.4 nm. La distancia entre los pases de bases La distancia entre los pases de bases

adyacentes es de 0.34 nm.adyacentes es de 0.34 nm.

Page 5: Adn y Sintesis de Adn

Enlaces no covalentes que contribuyen a la Enlaces no covalentes que contribuyen a la estabilidad de la estructura del DNA:estabilidad de la estructura del DNA:

1. 1. Interacciones HidrófobasInteracciones Hidrófobas Minimiza sus interacciones con el agua, Minimiza sus interacciones con el agua,

aumentado la entropía.aumentado la entropía.

2. 2. Enlaces de HidrogenoEnlaces de Hidrogeno El efecto acumulativo de estos enlaces mantiene El efecto acumulativo de estos enlaces mantiene

las cadenas en la orientación correcta.las cadenas en la orientación correcta.

Page 6: Adn y Sintesis de Adn

3. 3. Apilamiento de BasesApilamiento de Bases Estabiliza las moléculas por el efecto Estabiliza las moléculas por el efecto

acumulativo de las fuerzas débiles de van der acumulativo de las fuerzas débiles de van der Waals.Waals.

4. 4. Interacciones ElectrostáticasInteracciones Electrostáticas El El esqueleto azúcar- fosfato esqueleto azúcar- fosfato posee grupos posee grupos

fosfatos negativamente cargados. La repulsión fosfatos negativamente cargados. La repulsión entre los grupos fosfato se ve minimizada por los entre los grupos fosfato se ve minimizada por los efectos de pantalla de los cationes divalentes y efectos de pantalla de los cationes divalentes y las moléculas policatiónicas.las moléculas policatiónicas.

Page 7: Adn y Sintesis de Adn

Estructura del DNA: Naturaleza de la Estructura del DNA: Naturaleza de la mutaciónmutación

Su estructura es perfecta para almacenar Su estructura es perfecta para almacenar información pero es vulnerable a fuerzas información pero es vulnerable a fuerzas rompedoras. Por ejemplo:rompedoras. Por ejemplo:

Colisiones de disolvente y fluctuaciones Colisiones de disolvente y fluctuaciones térmicas.térmicas.

Estos y los xenobioticos pueden causar Estos y los xenobioticos pueden causar mutaciones y alterar la estructura del DNA.mutaciones y alterar la estructura del DNA.

Page 8: Adn y Sintesis de Adn

Las Las desviaciones tautomerasdesviaciones tautomeras son cambios son cambios espontáneos de la estructura de las bases espontáneos de la estructura de las bases de los nucleótidos que interconvierten los de los nucleótidos que interconvierten los grupos amino e imino y los grupos ceto y grupos amino e imino y los grupos ceto y enol.enol.

Page 9: Adn y Sintesis de Adn

Mutación de transiciónMutación de transición

Se sustituye una pirimidina por otra Se sustituye una pirimidina por otra pirimidina, o una purina por otra purina.pirimidina, o una purina por otra purina.

Algunos tipos de radiación ionizante (como Algunos tipos de radiación ionizante (como rayos UV y rayos X) pueden alterar la rayos UV y rayos X) pueden alterar la estructura del DNA. Los niveles bajos de estructura del DNA. Los niveles bajos de radiación pueden producir mutaciones, y los radiación pueden producir mutaciones, y los niveles altos pueden ser letales.niveles altos pueden ser letales.

Page 10: Adn y Sintesis de Adn

Xenobioticos que dañan el DNA:Xenobioticos que dañan el DNA:

1.1.Análogos de las basesAnálogos de las bases

Pueden incorporarse de forma inadvertida al Pueden incorporarse de forma inadvertida al DNA porque sus estructuras son DNA porque sus estructuras son semejantes a las bases de nucleótidos.semejantes a las bases de nucleótidos.

Page 11: Adn y Sintesis de Adn

ADN: Del jardín de Mendel a ADN: Del jardín de Mendel a Watson y Crick.Watson y Crick.

La estructura correcta La estructura correcta del ADN la del ADN la propusieron en 1953 propusieron en 1953 James Watson y James Watson y Francis Crick.Francis Crick.

Page 12: Adn y Sintesis de Adn

La investigación que condujo a este La investigación que condujo a este notable descubrimiento es instructiva por notable descubrimiento es instructiva por diversas razones :diversas razones :

1.1. En primer lugarEn primer lugar, , el camino fue largo, el camino fue largo, frustrante y tortuoso.frustrante y tortuoso.

2.2. Una segunda razón, el desarrollo de Una segunda razón, el desarrollo de nuevos conceptos con frecuencia requiere nuevos conceptos con frecuencia requiere la integración de la información de varias la integración de la información de varias disciplinas cientificas.disciplinas cientificas.

Page 13: Adn y Sintesis de Adn

La revolucion cientifica que finalmente La revolucion cientifica que finalmente condujo al modelo del ADN comenzo condujo al modelo del ADN comenzo tranquilamente en el jardin de la abadia de tranquilamente en el jardin de la abadia de un oscuro monje austriaco que se llamaba un oscuro monje austriaco que se llamaba Gregor Mendel. Mendel descubrio las reglas Gregor Mendel. Mendel descubrio las reglas basicas de la herencia cultivando guisantes.basicas de la herencia cultivando guisantes.

Page 14: Adn y Sintesis de Adn

En 1865 Mendel publico los resultados de En 1865 Mendel publico los resultados de sus experimentos de reproducción en el sus experimentos de reproducción en el Journal of the Brunn Natural History Society.Journal of the Brunn Natural History Society.

Su trabajo fue ignorado hasta 1900.Su trabajo fue ignorado hasta 1900. En ese año, varios botánicos de forma En ese año, varios botánicos de forma

independiente redescubrieron la publicación independiente redescubrieron la publicación de Mendel y se dieron cuenta de su de Mendel y se dieron cuenta de su significación. significación.

Page 15: Adn y Sintesis de Adn

El descubrimiento de la nucleína que El descubrimiento de la nucleína que posteriormente se denomino acido nucleico, posteriormente se denomino acido nucleico, lo realizo Friedrich Meischer, un patólogo lo realizo Friedrich Meischer, un patólogo suizo, en 1869.Trabajando con los núcleos suizo, en 1869.Trabajando con los núcleos de las células de pus, Miescher extrajo la de las células de pus, Miescher extrajo la nucleína y descubrió que era acida y que nucleína y descubrió que era acida y que contenía una gran cantidad de fosfato.contenía una gran cantidad de fosfato.

Meischer creyo ( erróneamente ) que la Meischer creyo ( erróneamente ) que la necleina era un compuesto de necleina era un compuesto de almacenamiento de fosfato.almacenamiento de fosfato.

Page 16: Adn y Sintesis de Adn

La composición química del ADN la La composición química del ADN la determino en gran medida Albrecht Kossel determino en gran medida Albrecht Kossel entre 1882 y 1897, y PA. Levene en los entre 1882 y 1897, y PA. Levene en los años 1920 cuando se descubrieron las años 1920 cuando se descubrieron las técnicas analíticas adecuadas.técnicas analíticas adecuadas.

Page 17: Adn y Sintesis de Adn

En 1928, mientras estaban investigando una En 1928, mientras estaban investigando una epidemia mortal de neumonía en Gran Bretaña, epidemia mortal de neumonía en Gran Bretaña, Fred Griffith realizo una serie notable de Fred Griffith realizo una serie notable de experimentos con dos cepas de neumococos. Una experimentos con dos cepas de neumococos. Una cepa bacteriana, que se denominaba la forma lisa cepa bacteriana, que se denominaba la forma lisa ( o el tipo L ) debido a que estaba recubierta con ( o el tipo L ) debido a que estaba recubierta con una capsula de polisacarido, es patogena. La una capsula de polisacarido, es patogena. La forma rugosa ( o tipo R) carece de la capsula y no forma rugosa ( o tipo R) carece de la capsula y no es patogena. es patogena.

Page 18: Adn y Sintesis de Adn

En 1944, Oswald Avery y sus colegas Colin En 1944, Oswald Avery y sus colegas Colin MacLeod y Maclyn McCarty comunicaron su MacLeod y Maclyn McCarty comunicaron su cuidadoso aislamiento e identificación del ADN cuidadoso aislamiento e identificación del ADN como el agente transformador de los como el agente transformador de los experimentos de Griffith. experimentos de Griffith.

No todo el mundo acepto esta conclusión debido a No todo el mundo acepto esta conclusión debido a que su muestra de ADN tenia trazas de impurezas que su muestra de ADN tenia trazas de impurezas proteicas. Avery y MacCarty demostraron proteicas. Avery y MacCarty demostraron posteriormente que la digestión del ADN por la posteriormente que la digestión del ADN por la desoxirribonucleasa ( DNasa) inactivaba al agente desoxirribonucleasa ( DNasa) inactivaba al agente transformador. transformador.

Page 19: Adn y Sintesis de Adn

A principios de los años 1950, estaba claro que el A principios de los años 1950, estaba claro que el ADN era el material genético. ADN era el material genético.

Linus Pauling, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin Linus Pauling, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin y Watson y Crick se pusieron todos a trabajar con y Watson y Crick se pusieron todos a trabajar con este objetivo. Considerando la forma en que la este objetivo. Considerando la forma en que la comunidad científica respondió a otros conceptos comunidad científica respondió a otros conceptos que señalaban al ADN como el material genético, que señalaban al ADN como el material genético, su aceptación de la estructura de Watson y Crick su aceptación de la estructura de Watson y Crick fue particularmente rápida. En 1962, se concedio fue particularmente rápida. En 1962, se concedio el Premio Novel de Química a Watson, Crick y el Premio Novel de Química a Watson, Crick y Wilkins.Wilkins.

Page 20: Adn y Sintesis de Adn

La información que se utilizo para construir este La información que se utilizo para construir este modelo a escala fue el siguiente:modelo a escala fue el siguiente:

1.1. Las bases quimicas y las dimensiones Las bases quimicas y las dimensiones moleculares de la desoxirribosa, las bases moleculares de la desoxirribosa, las bases nitrogenadas y el fosfato.nitrogenadas y el fosfato.

2.2. Los cocientes 1:1 de adenina: timina y guanina: Los cocientes 1:1 de adenina: timina y guanina: citosina del ADN aislado de una gran variedad citosina del ADN aislado de una gran variedad de especies que habia investigado Edwin de especies que habia investigado Edwin Chargaff entre 1948 y 1952. (Esta relacion se Chargaff entre 1948 y 1952. (Esta relacion se suele denominar reglas de Chargaff) suele denominar reglas de Chargaff)

Page 21: Adn y Sintesis de Adn

3.3. Los soberbios estudios de rayos X Los soberbios estudios de rayos X realizados por Rosalind Franklin que realizados por Rosalind Franklin que indicaban que el ADN es una molécula indicaban que el ADN es una molécula simétrica y probablemente una hélice.simétrica y probablemente una hélice.

44. El diámetro y el paso de la hélice . El diámetro y el paso de la hélice calculados por Wilkins y su colega Alex calculados por Wilkins y su colega Alex Stokes a partir de otros estudios de Stokes a partir de otros estudios de difracción de rayos X.difracción de rayos X.

Page 22: Adn y Sintesis de Adn

5.5. La demostración reciente hecha por Linus La demostración reciente hecha por Linus Pauling de que las proteinas, otra clase de Pauling de que las proteinas, otra clase de moléculas complejas, podrian encontrarse moléculas complejas, podrian encontrarse en una conformacion helicoidal. en una conformacion helicoidal.

Page 23: Adn y Sintesis de Adn

ADN : Variaciones sobre un tema.ADN : Variaciones sobre un tema.Propiedades estructurales seleccionadas de ADN B, A y Z:Propiedades estructurales seleccionadas de ADN B, A y Z:

ADN B ADN B (Estructura de (Estructura de Watson y CrickWatson y Crick

ADN AADN A ADN ZADN Z

Diámetro Diámetro de la Hélicede la Hélice

2.4 nm2.4 nm 2.6 nm2.6 nm 1.8 nm1.8 nm

Pb por Pb por vuelta de vuelta de HéliceHélice

10.4 nm10.4 nm 11 nm11 nm 12 nm12 nm

Rotación Rotación por pbpor pb

3.4 nm3.4 nm 2.5 nm2.5 nm 4.5 nm4.5 nm

Rotación de Rotación de la hélicela hélice

A derechasA derechas A derechasA derechas A izquierdaA izquierda

Page 24: Adn y Sintesis de Adn

La forma A del ADN se observa cuando se La forma A del ADN se observa cuando se extrae con disolventes como el etanol. El extrae con disolventes como el etanol. El significado del ADN A en las condiciones significado del ADN A en las condiciones celulares es que la estructura de los duplex celulares es que la estructura de los duplex de ARN y los duplex de ARN/ADN que se de ARN y los duplex de ARN/ADN que se forman durante la transcripción se forman durante la transcripción se asemejan a la estructura del ADN A.asemejan a la estructura del ADN A.

Page 25: Adn y Sintesis de Adn

REPLICACION DEL DNAREPLICACION DEL DNA

Se da antes de cada división celular.Se da antes de cada división celular. Tras separarse las dos cadenas, cada una Tras separarse las dos cadenas, cada una

de ellas se utiliza como molde para la de ellas se utiliza como molde para la síntesis de una cadena complementaria, síntesis de una cadena complementaria, este proceso se denomina este proceso se denomina replicación replicación semiconservadorasemiconservadora..

Sus replicones son bidireccionales.Sus replicones son bidireccionales.

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Page 27: Adn y Sintesis de Adn

SINTESIS DE DNASINTESIS DE DNA

Puede ser en células procariotas y eucariotas.Puede ser en células procariotas y eucariotas.

La La Síntesis del DNA en las células procariotas:Síntesis del DNA en las células procariotas:

1.1. Desenrollamiento: se lleva a cabo por las Desenrollamiento: se lleva a cabo por las enzimas helicasas que catalizan el DNA.enzimas helicasas que catalizan el DNA.

2.2. Síntesis del cebador: formación de segmentos Síntesis del cebador: formación de segmentos cortos de RNA necesarios para la replicación del cortos de RNA necesarios para la replicación del DNA catalizada por la primasa.DNA catalizada por la primasa.

Page 28: Adn y Sintesis de Adn

3.3. Síntesis de DNA: está catalizada por la Síntesis de DNA: está catalizada por la DNA polimerasa. La DNA polimerasa 3 es DNA polimerasa. La DNA polimerasa 3 es la principal enzima que sintetiza DNA en la principal enzima que sintetiza DNA en procariotas. La característica esencial de procariotas. La característica esencial de la síntesis del DNA es la formación de un la síntesis del DNA es la formación de un enlace fosfodiester 5-3 DNA y un dNTP.enlace fosfodiester 5-3 DNA y un dNTP.

44. Unión de los fragmentos del DNA: cuando . Unión de los fragmentos del DNA: cuando se complementa la replicación del DNA, se complementa la replicación del DNA, une los extremos del DNA recien une los extremos del DNA recien sintetizados.sintetizados.

Page 29: Adn y Sintesis de Adn

5.5. Control del superenrollamiento: la DNA Control del superenrollamiento: la DNA topoisomerasas evitan el enmarañamiento topoisomerasas evitan el enmarañamiento de las cadenas del DNA rompiéndolas y de las cadenas del DNA rompiéndolas y uniéndolas. uniéndolas.

Las topoisomerasas de tipo I producen Las topoisomerasas de tipo I producen roturas transitorias de cadenas sencillas del roturas transitorias de cadenas sencillas del DNA y las topoisomerasas de tipo II DNA y las topoisomerasas de tipo II producen roturas transitorias de cadena producen roturas transitorias de cadena dobledoble

Page 30: Adn y Sintesis de Adn

Síntesis de DNA en las células Síntesis de DNA en las células eucariotaseucariotas

1.1. Momento de la replicación: período específico Momento de la replicación: período específico que se denomina fase S. que se denomina fase S.

2.2. Velocidad de replicación: Es más lenta que las Velocidad de replicación: Es más lenta que las procariotas, debido al complejo de cromatina.procariotas, debido al complejo de cromatina.

3.3. Replicones: utilizan multiples replicones para Replicones: utilizan multiples replicones para comprimir la replicacion de grandes genomas en comprimir la replicacion de grandes genomas en periodos cortos .periodos cortos .

Page 31: Adn y Sintesis de Adn

Las enzimas de replicacion en las eucariotas Las enzimas de replicacion en las eucariotas son de 5 tipos DNA polimerasas. son de 5 tipos DNA polimerasas.

Page 32: Adn y Sintesis de Adn

Reparacion del DNAReparacion del DNA

Existen 3 tipos de reparacion :Existen 3 tipos de reparacion :

1.1. Reparacion por fotoreactivacion o reparacion inducida Reparacion por fotoreactivacion o reparacion inducida por la luz : en presencia de luz visible , la DNAfotoliasa por la luz : en presencia de luz visible , la DNAfotoliasa rompe el dimero dejando intacto el enlace fosfodiester.rompe el dimero dejando intacto el enlace fosfodiester.

2.2. Reparacion por escision : el proceso comienza con la Reparacion por escision : el proceso comienza con la deteccion de un segmento dañado por medio de la deteccion de un segmento dañado por medio de la enzima nucleasa de escision o escinucleasa , esta corta enzima nucleasa de escision o escinucleasa , esta corta el DNA dañado y elimina una secuencia de una cadena el DNA dañado y elimina una secuencia de una cadena de 12 o 13 nucleotidos.de 12 o 13 nucleotidos.

Page 33: Adn y Sintesis de Adn

33.Reparacion recombinatoria : elimina .Reparacion recombinatoria : elimina determinados tipos de secuencia dañadas determinados tipos de secuencia dañadas del DNA que no se eliminan antes de la del DNA que no se eliminan antes de la replicacion. replicacion.