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La diferencia entre ARN y ADN radica en un hidroxilo de la ribosa. ARN. ADN .... La estructura secundaria del ARN es la intermediaria ... ARN de transferencia.
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Ácidos Nucleicos

Pruebas químicas de la función de los ácidos nucleicos

La transformación de pneumococos se debe al ADN

El material que permite la transformación es un ácido nucleico

El 32P demostró que el ADN es el material genético

ADN marcado con 32P

Proteínas marcadas con 35S

El material necesario para producir nuevos virus es ácido nucleico

Composición química de los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos tienen tres componentes principales

Las bases nitrogenadas pueden ser purinas o pirimidinas

Los nucleótidos incluyen fosfato, los nucleósidos, no

Adenosina 5´-monofosfato

Guanosina 5´-monofosfato

La diferencia entre ARN y ADN radica en un hidroxilo de la ribosa

ARN

ADN

La secuencia es la estructura primaria del ADN

La cadena de ADN tiene dirección y secuencia única

Enlace fosfodiester

La secuencia de bases de la cadena es su estructura primaria

En la síntesis de ADN se utilizan nucleótidos trifosfato Cada nucleótido aporta la energía para la síntesis La síntesis es un proceso energéticamente costoso

La estructura secundaria del ADN: la doble hélice

Watson y Crick propusieron la estructura de doble hélice del ADN Qué se sabía? La naturaleza química El ADN se dispone en moléculas muy largas La cantidades de las bases (G=C y A=T) La imagen de difracción del ADN

La complementariedad de bases es clave en la función del ADN

Surco mayor

Surco menor

El modelo explica: dirección, secuencia y transmisión de información.

Existen otras estructuras de doble hélice, cada una con una función

A-ADN

B-ADN

Z-ADN (Levogiro)

Hebras ADN-ARN y ARN-ARN

Estructura normal

Relajación del súperenrollamiento

El ADN tiene una estructura terciaria

El súperenrollamiento es común en las cadenas de ADN

Trascripción - Replicación ADN circular

Las cadenas super-enrolladas tienen propiedades particulares •El súper-enrollamiento puede ser positivo o negativo. •A nivel local, aumenta o disminuye la cantidad de energía necesaria para separar las hebras. •A nivel general, afecta la forma de las moléculas, alterando, por ejemplo, su motilidad electroforética.

Empaquetamiento

El ARN: Estructura secundaria y terciaria

ARN • Los ARNs tienen varias funciones: estructurales o funcionales: – Traducción – Maduración (splicing) – Localización celular – Catálisis celular

El ARN participa en la traducción entre ADN y Proteínas

• El ARN puede formar estructuras como las del ADN • Por lo general aparece como hebras simples • Su principal papel es mediar entre ADN y proteínas

Tipos de ARN •

ARNm: MENSAJERO → nucleótidos que codifican la secuencia de aminoácidos para la formación de las proteínas.



ARNt: DE TRANSFERENCIA → “intérprete”, una parte de la molécula lee la secuencia nucleotídica codificada en el ARNm y la otra parte, transfiere el aminoácido apropiado a la cadena polipeptídica durante la síntesis de proteínas.



ARNr: RIBOSÓMICO → son moléculas asociadas con proteínas que forman una intrincada maquinaria de síntesis: ribosoma.

Tipos de ARN Tipo de ARN ARNt

# apróx. de clases diferentes en las cél.

Tamaño apróx. en nucleótidos

Distribución

80 - 100

75 -90

P,E

ARNr (5S)

1-2

120

P,E

ARNr (18S)

1

1900

E

ARNm

miles

variable

P,E

ARNhn (heterogéneo nuc.)

miles

variable

E

ARNsc (peq citoplasmático)

decenas

90 - 330

P,E

ARNsn (pequeño nuclear)

decenas

58 - 220

E

El ARN puede formar estructuras secundarias muy variadas • Las estructuras del ARN se pliegan y se aparean para formar estructuras secundarias. • En el ARN lo más importante no es necesariamente la secuencia, sino la conservación de la estructura.

Estructura del ARNt

Estructura Secundaria del ARN • La estructura secundaria del ARN está compuesta principalmente por regiones de doble cadena originadas por plegamiento de la molécula lineal sobre si misma. • Al combinarse regiones de simple y doble cadena, la energía acumulada en las bases apareadas incrementa la estabilidad energética de la molécula mientras que las bases libres la desestabilizan. • La estructura secundaria del ARN es la intermediaria entre la molécula lineal y la estructura tridimensional.

Estructura Secundaria del ARN • • • •

Stem Loops (Hairpins) Bulge Loops (Encorvado) Interior Loops Junctions (Multiloops)

El ARN puede formar estructuras terciarias muy complejas • Kissing Hairpins • Pseudoknots • Interacciones Hairpin-Bulge

El ARN puede formar estructuras terciarias muy complejas

ARN de transferencia

Ribosoma

El ARN también puede tener funciones catalíticas

RNAsa P

Estabilidad de la estructura terciaria: La Tm

La desnaturalización del ADN depende de la temperatura

La desnaturalización es una transición cooperativa

A mayor Tm, mayor es la energía necesaria para desnaturalizar una secuencia.

La temperatura de fusión depende de la secuencia de ADN

Tm= 4 (G+C) + 2 (A+T)

La Tm es de gran importancia biotecnológica. Permite, entre otras cosas, el diseño de cebadores para PCR y de diseño de sondas para hibridación.

Resumen: Como el modelo de doble hélice explica las funciones de los ácidos nucleicos

Conservación de la información

Las secuencias de nucleótidos son las encargadas de almacenar la información

Transmisión de la información: La replicación

Los apareamientos entre pares de bases (G y C) o (A y T) explican la replicación

Expresión de la información: La interacción con proteínas Surco mayor

Surco menor

Los surcos de la hélice permiten el reconocimiento de la secuencia desde el exterior de la hélice

Metabolismo de ácidos nucleicos Parte 1: Replicación, transcripción y traducción

Replicación del ADN

La doble hélice permite tres modelos de replicación del ADN ADN Parental

Conservativa

Semiconservativa

Dispersiva

El modelo de replicación es semiconservativo El modelo semiconservativo indica que cada hebra parental sirve de molde a una nueva cadena, a la que queda unida formando una nueva doble hélice.

El modelo predice la aparición de horquillas de replicación

Las horquillas de replicación son la solución más simple al problema de la separación de hebras

En la horquilla se encuentra muchas enzimas con funciones diferentes ADN polimerasa: Sintetiza ADN Helicasa: Separa las hebras Topoisomerasa: impide el super-enrollamiento Cadena retrasada

Primasa: Sintetiza cebadores de ARN Primasa

ADN ligasa

ADN ligasa: Une los fragmentos Proteinas de unión a simple cadena (SSB): estabilizan las cadenas simples

Las polimerasas de ADN necesitan un extremo libre para elongar las cadenas. Esta es la explicación del uso de cebadores en la PCR

La ADN polimerasa III de E. coli es la encargada de la replicación Funciones de las ADN polimerasas Síntesis de ADN 5´-3´ Exonucleasa 3´-5´ (corrección de errores) Sólo hay unas 10 por célula

Las otras polimerasas intervienen principalmente en la reparación de daños.

La replicación siempre tiene la misma dirección 3´ -5´

La replicación siempre tiene la misma dirección 3´ -5´

La cadena retrasada se sintetiza en fragmentos pequeños. Los huecos son llenados por la ADN polimerasa I y los fragmentos son ligados entre si por la ligasa.

La replicación siempre tiene la misma dirección 3´ -5´

La Transcripción El paso de ADN a ARN

ADN y ARN son muy similares pero tienen diferencias

ARN

ADN

Uracilo

Timina

Simple cadena

Doble cadena

Funcionalmente, la diferencia más importante con el ADN es la tendencia del ARN a presentarse como hebras simples

La transmisión de la información genética se da en un solo sentido

En condiciones reales, el flujo de información es mucho más fluido

El sentido de transmisión de la información es llamado “dogma central” de la biología molecular

Se transcribe sólo una hebra del ADN, pero no siempre es la misma

En un genoma, se aprovechan ambas hebras de ADN, no hay hebras inútiles

Iniciación, elongación y terminación Los tres pasos de la transcripción

En procariotas, la transcripción comienza en los promotores

La elongación es siempre 5´-3´ y no incluye helicasas ni topoisomerasa

La ARN polimerasa recorre el ADN hasta los promotores y se activa

La mayoria de las transcripciones son abortadas. Existen diferentes factores sigma y son importantes en el reconocimiento de los promotores.

La terminación puede ser directa o mediada por el factor Rho

El proceso de terminación es complejo, debido a la estabilidad del complejo de transcripción

La traducción El paso de ARN a proteínas. El verdadero papel del ARN.

El código genético es degenerado y casi universal Stop trp

Inicio (Se usa formilmetionina)

La estructura de los ARNt es lo que les permite traducir el código

Amino ácido ARN transferencia

Anticodón

El anticodon, no el ribosoma ni el a.a., reconoce el triplete del ARNm

El ribosoma es un complejo de ARN y proteínas

El ARN es el principal encargado de la traducción: Forma el ARNm, el ARNt y la mayor parte del ribosoma

Iniciación, elongación y terminación Los tres pasos de la traducción

La secuencia Shine-Dalgarno indica donde comienza la traducción La secuencia se encuentra a una distancia corta pero variable del primer a.a.

La secuencia es reconocida por el extremo del ARNr 16S

La unión del ribosoma la ARNm se da en tres pasos (procariotas)

3º Unión de la subunidad grande

1º Unión de la subunidad pequeña 2º Unión de la formil-metionina

El ribosoma no recorre el ARNm

La elongación es un proceso cíclico impulsado principalmente por GTP

Los codones de terminación son reconocidos por proteínas, no por ARNt

Repaso • ADN y ARN tienen estructuras similares • Las diferencias químicas son el azúcar y la base uracilo • La diferencia estructural más importante es que el ARN generalmente es de una hebra • El ADN es el encargado de coservar y transmitir la información • El ARN es el principal responsable de la traducción de la información a proteínas

Repaso • El modelo de doble hélice explica gran parte de las funciones del ADN • La replicación del ADN es semiconservativa • La replicación ocurre en las horquillas • El proceso de replicación es unidireccional y las polimerasas necesitan un extremo libre para extender las cadenas • Las polimerasas suelen tener otras actividades como la corrección de errores

Repaso • La transcripción es la síntesis de ARN teniendo ADN como molde • En procariotas, las ARN polimerasas recorren el ADN buscando promotores • Existen varios factores sigma que reconocen diferentes promotores • La finalización de la transcripción puede o no ser dependiente de Rho

Repaso • La traducción es la síntesis de proteínas a partir de ADN y es mediada por el ARN • En procariotas,el ribosoma no recorre el ARNm buscando un punto de inicio • La subunidad ribosomal pequeña reconoce una secuencia (Shine- Dalgarno) y se une al ARNm • La mayoría de las proteínas de procariotas comienza con una formil-metionina • Los anticodones de los ARNt son los verdaderos encargados de traducir el código genético

Repaso • La traducción tiene lugar en el ribosoma y requiere tanto ATP como GTP • Los codones de terminación no son reconocidos por ARNt • El código genético es universal y degenerado • El flujo de la información en la célula (ADNARN-Proteína) se conoce como dogma central de la biología • En condiciones reales el flujo de información es mucho más complejo