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Ácidos nucleicos: Introducción
Bases, nucleósidos y nucleótidos
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F. Miescher (1865)
- Estudia la composición química del pus: encuentrauna fracción precipitable por ácido diluído que denominanucleína
- Encuentra un material parecido a la nucleína en laesperma de salmón, y lo fracciona en una componenteproteico (protamina) y un componente que contiene P, de carácter ácido, que Altmann denomina ácido nucleico
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- Estudios posteriores a Miescher demuestran la existenciade dos tipos de ácido nucleico: uno abundante en la levadura,que recibe el nombre de ácido zimonucleico y otro, abundanteen el timo, llamado ácido timonucleico.
- Posteriormente se comprueba que en la composición del llamado zimonucleico entra la ribosa, y por eso pasa a llamarseácido ribonucleico (RNA, ARN), mientras que el timonucleicocontiene desoxirribosa, por lo que pasa a llamarse ácidodesoxirribonucleico (DNA, ADN)
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Experimento de Avery (1944)
El neumococo tipo R (rough, rugoso) (colonias a la izda.) puedeser transformado en neumococo tipo S (smooth, liso) (coloniasa la dcha.) por el DNA del neumococo S. Esta transformaciónse transmite a la descendencia.
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La hidrólisis química completa de un ácido nucleico da lugar auna mezcla equimolar de:
A. Una base nitrogenada heterocíclica, purina o pirimidina
B. Una pentosa, ribosa o desoxirribosa
C. Ortofosfato
La hidrólisis enzimática completa de un ácido nucleico da lugara una mezcla de nucleótidos
Los ácidos nucleicos son polímeros (de altísimo peso molecular)cuyos monómeros son los nucleótidos.
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DNA de Escherichia coli
Una sola molécula circularcuya circunferencia mide1 mm
Tiene un peso molecular deaproximadamente 109
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O N
NN
N
NH2
OHOH
CH2OP-O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido
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O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O
O
O
O
O
O
Polinucleótido
Enlacefosfodiéster
Enlace-glicosídico
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N
N
N
NH
1
2
3
4
56 7
8
9
N
N1
2
3
4
5
6
Purinas Pirimidinas
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N
N N
NH
NH2
N
HN N
NH
O
H2N
Adenina: 6-amino purina
Guanina: 2-amino 6-oxo purina
![Page 11: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/11.jpg)
N
HN N
NH
O
NH
HN N
NH
O
O
N
N N
NH
OH
HO
OH
Hipoxantina:6-oxo purina
Xantina:2,6 dioxo purina
Ácido úrico:2,6,8 trioxo purina
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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
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Propiedades de las bases
1. Carácter levemente básico2. Solubilidad escasa en agua3. Espectro de absorción con máximo a 260 nm4. Posibilidad de formas tautoméricas5. Todos los reactivos de las bases son potencialmente mutagénicos
![Page 14: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/14.jpg)
HN
NHO
O
N
N
HO
OH
Formaceto
Formaenol
Formas tautoméricasdel uracilo
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N
N N
NH
NH2
N
HN N
NH
O
+ NH3
HNO2
Reacción de desaminación por ácido nitroso:
Adenina se desamina a hipoxantina; por ello todos losnitrosocompuestos son mutágenos químicos potentes.
![Page 16: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/16.jpg)
N
N N
NH
NH2
H3C
N
HN N
NH
O
NH3C
CH3
N
N N
NH
NCH2H
CH2C CH2 CH3
N
HN
S
O N
HN
O
S
1-Metiladenina 2-Dimetilaminoguanina
Isopenteniladenina 4-Tiouracilo 2-Tiouracilo
Basesmodificadas
![Page 17: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/17.jpg)
N
N N
NH
O
O
H3C
CH3
CH3
N
N N
NH
O
O
H3C
CH3
N
N N
NH
OH
O
CH3
CH3
Cafeína Teofilina Teobromina
Productos naturales: metilxantinas
Inhibidores de la cAMP fosfodiesterasa
![Page 18: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/18.jpg)
N
N N
NH
SH
N
HN
O
O
Br
N
N N
NHH2N N
HN NN
NH
O
H2N
6-Mercaptopurina 5-Bromouracilo
2-Aminopurina 8-Azaguanina
Análogos sintéticos de bases: antimetabolitos
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Nucleósidos, 1 Unión de una base a una pentosa a través de un enlace de tipo-N-glicosídico:
OHOCH2
OHOH
N
N N
N
H2N
OHOCH2
OH
N
N N
N
H2N
HAdenosina
(pentosa es ribosa)Desoxiadenosina
(pentosa es desoxirribosa)
Enlace-N-glicosídico
Purinas: enlace entre carbono anomérico (1’) y N9 de la base
![Page 20: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/20.jpg)
Citidina Desoxicitidina
OHOCH2
OHOH
N
N
O
NH2
OHOCH2
OH H
N
N
O
NH2
Nucleósidos, 2
Pirimidinas: enlace entre carbono anomérico (1’) y N1 de la base
![Page 21: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/21.jpg)
OHOCH2
OHOH
N
N N
N
H2N
1
2
3
45
67
8
91'2'3'4'
5'
Numeración
Base Nucleósido
Adenina AdenosinaGuanina GuanosinaHipoxantina Inosina
Citosina CitidinaUracilo UridinaTimina Timidina
Nomenclatura
![Page 22: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/22.jpg)
Uridina
1’
2’3’
4’5’
OHOCH2
OHOH
N
HN
O
O
1'
2'3'
4'
5'
Numeración de átomos en los nucleósidos
![Page 23: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/23.jpg)
Propiedades químicas de los nucleósidos
1. Incremento marcado en solubilidad con respecto a la de la base
2. Reacciones propias de la pentosa: Reacción del orcinol (ribo-) y de la difenilamina (desoxirribo-)
3. Absorción a 260 nm como las bases aisladas
![Page 24: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/24.jpg)
Adenosina (anti-) Adenosina (syn-)
Conformación de nucleósidos
![Page 25: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/25.jpg)
OHOCH2
OHOH
NH
HN
O
O
Pseudouridina
Enlace C-C en lugardel C-N habitual
![Page 26: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/26.jpg)
O N
N
N
N
NH2
OHHOCH2
O N
N
N
N
NH2
OH
HOCH2
NH
C OCH
NH2
CH2OH3C
Antibióticos nucleosídicos
Cordicepina
Puromicina
![Page 27: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/27.jpg)
Citosin arabinósido(Vidarabin)
Antivirales
OHOCH2
OH
N
N
O
NH2
OH
![Page 28: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/28.jpg)
ON
HN
O
O
CH3
HOCH2
N3
AZT, Zidovudina D4T, Estavudina
C
ON
HN
O
O
CH3
HOCH2
C
Antirretrovirales
![Page 29: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/29.jpg)
OHOCH2
OH
N
N
O
NH2
O
PO
O-
O-
OHOCH2
O
N
N
O
NH2
OH
PO O-
O-
OCH2
OH
N
N
O
NH2
OH
OP
O-O
O-
Nucleótidos(ribonucleótidos)
5’-nucleótido(5’-CMP)
3’-nucleótido(3’-CMP)
2’-nucleótido(2’-CMP)
![Page 30: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/30.jpg)
OHOCH2
O
N
HN
O
PO O-
O-
O
H
OCH2
OH
N
HN
O
OP
O-O
O-
H
O
CH3
Nucleótidos (desoxirribonucleótidos)
5’-dTMP
3’-dCMP
![Page 31: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/31.jpg)
O N
N
N
N
NH2
OHO
P OO
-O
Nucleótidos cíclicos
3’,5’ Adenosin monofosfato cíclico, cAMP
![Page 32: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/32.jpg)
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
![Page 33: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/33.jpg)
Propiedades de los nucleótidos
1. Carácter ácido debido al fosfato2. Solubilidad incrementada respecto al nucleósido3. Máximo de absorbancia UV a 260 nm4. Misma reactividad que bases y nucleósidos
![Page 34: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/34.jpg)
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
![Page 35: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/35.jpg)
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)
![Page 36: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/36.jpg)
O
OHOH
N
HN
O
O
CH2OPOPO
OO
O-O-
O
HOCH2
OH
OH
OH
O
OHOH
N
N
O
CH2OPOPO
OO
O-O-
NH2
CH2CH2N+
CH3
CH3
H3C
Uridindifosfato glucosa (UDPG)
Citidindifosfato colina (CDP-colina)
![Page 37: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/37.jpg)
OCH2 N
N
N
N
NH2
OH
OPO
O
O-
S
O
O
-O
O
P O-O
O-
OCH2 N
N
N
N
NH2
OH
S+
CH3
CH2CH2CH
NH3+
-OOC
OH
3’-Fosfoadenosina5’-fosfosulfato, PAPS
S-adenosilmetionina, SAM
![Page 38: Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos](https://reader031.vdocuments.mx/reader031/viewer/2022012317/550003cf4a7959ca428b6145/html5/thumbnails/38.jpg)
OCH2 N
N
N
N
NH2
OHOH
OPOP
O O
O-O-
OCH2
HCOH
HCOH
HCOH
CH2
N
NNH
N O
H3C
H3C
O
OCH2 N
N
N
N
NH2
OHOH
OPOP
O O
O-O-
OCH2
O
N+
OH OH
Nicotinamidoadenin dinucleótido,
NAD+
Flavin adenindinucleótido,
FAD
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O
HH
OH
H
OH
CH2
H
N
N
N
N
NH2
OP
O
O-
OP
O
O-
OH3C CH3
HO H
CN
CN
HS
O
H
O
H
ADPPanteteína
Coenzima A