biomoléculas Ácidos nucleicos prof: ana vallejo g
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Biomoléculas
Ácidos nucleicos Prof: Ana Vallejo G.
Características generales Los ácidos nucleicos fueron descubiertos
por Freidrich Miescher en 1869. .
Hay 2 tipos de ácidos nucleicos (AN): el ácido desoxirribonucleico (DNA) ácido ribonucleico (RNA) están presentes en todas las células.
Estructura química Los AN son polímeros lineales en los que la
unidad repetitiva, llamada nucleótido
nucleótidos Cada nucleótido está constituído por: (1) una pentosa (la ribosa o la desoxirribosa), (2) ácido fosfórico y (3) una base nitrogenada (purina o pirimidina).
La unión de la pentosa con una base constituye un nucleósido . La unión mediante un enlace éster entre el nucleósido y el ácido fosfórico da lugar al nucleótido.
O N
NN
N
NH2
OHOH
CH2OP-O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido
Estructura del nucleótido
N
N
N
NH
1
2
3
4
56 7
8
9
N
N1
2
3
4
5
6
Purinas Pirimidinas
N
N N
NH
NH2
N
HN N
NH
O
H2N
Adenina: 6-amino purina
Guanina: 2-amino 6-oxo purina
N
N
O
NH2
N
HN
O
O
N
HN
O
O
CH3
Citosina:2-oxo 4-amino
pirimidina
Uracilo:2,4-dioxopirimidina
Timina:2,4-dioxo5-metil
pirimidina
El DNA y el RNA se diferencian porque: el peso molecular del DNA es generalmente
mayor que el del RNA el azúcar del RNA es ribosa, y el del DNA es
desoxirribosa el RNA contiene la base nitrogenada uracilo,
mientras que el DNA presenta timina la configuración espacial del DNA es la de un
doble helicoide, mientras que el RNA es un polinucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos intracatenarios
O N
N
N
N
NH2
OHO
P OO
-O
Nucleótidos cíclicos
3’,5’ Adenosin monofosfato cíclico, cAMP
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
P
O-O
O-
H2O
Pi
G = -7.6 kcal/mol
ATP
ADP ATP comodonador de energía
OCH2 N
N
N
N
NH2
OHOH
OPOPOP-O
O O O
O-O-O-
ATP
O P O P O
OO
O- O-
O P O
O
O-
CH2
Configuración de alta energía (anhídrido)
Configuración de baja energía (éster)
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O-O
O-
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
P
O-O
O-
Nucleósido polifosfatos
5’-Adenosinamonofosfato, AMP
5’-Adenosinadifosfato, ADP
5’-Adenosinatrifosfato, ATP
Polinucleótidos
O
-O
H2C
O
P
-O
ON
NH3C
O
H
O
ON
N
O
NHH
ON
N
N
N
O
NH
H
ON
N
N
N
NH
H
O
-O
H2C
O
P
-O
O
-O
H2C
O
P
-O
O
-O
H2C
O
P
-O
ON
N
N
N
OH
NH
H
H
HOCH2
OH
Polinucleótido
Extremo 5’
Extremo 3’
Enlacefosfodiéster
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O-
CH2
O
PO-
O
ON
NH3C
O
H
O
NN
NNN
H
O
ON
N
O
NHH
NN
NN
NH H
O
H
O
ON
N
N
N
OH
NH
H
NN
O
NH
H
O
O-
CH2
O
PO-
O
O-
CH2
O
PO-
O
O
N
N
N
N
NH
H NN
O
O
H3C
H
O
-O
H2C
O
P
-O
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O
-O
H2C
O
P
-O O
ON
N
N
N
OH
NH
H
NN
O
NH
H O
O-
CH2
O
PO-
H
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O-
CH2
O
PO-
O
DNA de Escherichia coli
Una sola molécula circularcuya circunferencia mide1 mm
Tiene un peso molecular deaproximadamente 109
A G C T
Hombre, H.sapiens 0.29 0.18 0.18 0.31
Bovino, Bos taurus 0.26 0.24 0.23 0.27
Levadura, S.cerevisiae 0.30 0.18 0.15 0.29
Mycobacterium sp. 0.12 0.28 0.26 0.11
Composición en bases del DNA en algunas especies
1. La relación purinas/pirimidinas es igual a 1 Es decir, A+G = C+T
2. En todos los DNA estudiados, la proporción molar de A es igual a la de T, y la de G igual a la de C. Es decir, A = T y G = C
Reglas de Chargaff
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
1. El DNA es una doble héliceplectonémica y dextrógira, con un paso de rosca de 3.4 nm
3.4 nm
Modelo de Watson - Crick, A
Modelo de Watson-Crick, B
2. Cada una de las dos hélices es un polinucleótido entrelazado conel otro de manera que su polaridad es opuesta (es decir, corren ensentido antiparalelo)
5’
3’ 5’
3’
3. El eje ribosa-fosfato se sitúahacia el exterior de la doble hélice,en contacto con el solvente
4. Mientras que las bases nitrogenadas (anillos planares) se sitúan, apiladas,hacia el interior de la estructura, en unentorno hidrofóbico
Modelo de Watson-Crick, C
5. Las bases están situadas en planos aproximadamenteperpendiculares al eje mayor de la doble hélice. La distanciaentre planos es de 0.34 nm
Modelo de Watson-Crick, D
0.34 nm
Modelo de Watson-Crick, E
N
N
N
N
NHH
N N
O
O
CH3
H
A
T
6. Cada base interaccionacon su opuesta a través deenlaces de hidrógeno, y demanera que:
(a) Adenina (A) sólo puede interaccionar con timina (T)(y viceversa), a través de dos puentes de hidrógeno, y
N
N
N
N
O
H
NH
H
N N
O
NH
H
G
C
(b) Guanina (G) sólopuede interaccionar concitosina (C) (y viceversa),a través de tres puentesde hidrógeno
3’2’
1’5’
4’
7. La base está situadaen posición anti-8. La desoxirribosa
en forma furanósica
9. El anillo furanósico estáen conformación endo-2’
Modelo de Watson-Crick, F
10. El eje de la doble héliceno pasa por el centro geométricodel par de bases. Esto determinaque la hélice presente un surcoancho y un surco estrechoSurco
ancho
Surcoestrecho
Modelo de Watson-Crick, G
Paso de rosca 3.4 nm
Distancia entre 0.34 nmplanos de bases
Pares de bases/vuelta 10
Anchura 2.4 nm
Geometría de la doble hélice (DNA-B)
0.34
3.4
2.4
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.)
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O-
CH2
O
PO-
O
ON
NH3C
O
H
O
NN
NNN
H
O
ON
N
O
NHH
NN
NN
NH H
O
H
O
ON
N
N
N
OH
NH
H
NN
O
NH
H
O
O-
CH2
O
PO-
O
O-
CH2
O
PO-
O
O
N
N
N
N
NH
H NN
O
O
H3C
H
O
-O
H2C
O
P
-O
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O
-O
H2C
O
P
-O O
ON
N
N
N
OH
NH
H
NN
O
NH
H O
O-
CH2
O
PO-
H
O
-O
H2C
O
P
-O
O
O-
CH2
O
PO-
O
Desnaturalización del DNA
T, ºC
% IncrementoAbsorbancia a260 nm
La desnaturalizacióntérmica del DNA sigueuna curva sigmoide. Elpunto medio, Tm, está relacionado con el conte-nido en G+C. Así, la muestraB tiene un mayor contenidoen G+C que A.
Superhélices de DNA
El DNA se presenta habitualmente en forma de superhélices, cuando la doble hélice, a su vez, se enrolla sobre sí misma. Estopermite el empaquetamiento de la molécula en el interior dela célula o del núcleo celular.
DNA circular, relajado
DNA circular, consuperhélice negativa
Se produce superhelicidad negativa cuando desenrollamosunas cuantas vueltas de doble hélice en un DNA circular.
Principales características del DNA eucariótico
1. Cromatina en el núcleo celular2. Nucleosomas e histonas3. Secuencias repetidas4. Genes repetidos y seudogenes5. Discontinuidad en genes
7. Funciones y tipos de RNA, 1
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
7. Funciones y tipos de RNA, 2
- 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.
3’
5’
Extremo aceptor
Lazo DHU
Lazo anticodon
Lazo T--C
Lazo variable
tRNA
