Ácidos nucleicos y enzimas asociadas, presentación de Biología

Unidad 5

Ácidos nucleicos y enzimas asociadas

Profesor: Rubén Moreno Díaz

Índice

Unidad 5. Ácidos nucleicos y enzimas asociadas

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

1. Procariotas y eucariotas
2. Ácidos nucleicos

Estructura y composición química

2.2 El ADN 2.2.1 Estructura del ADN 2.3 El ARN 2.3.1 Estructura del ARN 2.3.2 Tipos y organización de ARN 2.4 Propiedades fisicoquímicas

1. Flujo de información genética

Replicación de ADN

3.1.1 Enzimas del proceso de replicación 3.1.2 Fases de la replicación

Transcripción ADN a ARN

3.2.1 Maduración

Traducción

1. Enzimas empleadas en Biología Molecular

Nucleasas

Endonucleasas de restricción

4.2.1 Aplicaciones en Biología Molecular

ADN polimerasas

Otros enzimas

4.1.1 Retrotranscriptasa o transcroptasa inversa 4.1.2 Ligasas

Introducción

Unidad 5. Ácidos nucleicos y enzimas asociadas

¿Qué son los ÁCIDOS NUCLEICOS?

Unidad 5. Ácidos nucleicos y enzimas asociadas

Introducción a los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas poliméricas encargadas de almacenar, transmitir y expresar la información genética de los seres vivos. Se encuentran en los seres vivos bajo dos formas:

• Ácido desoxirribonucleico (ADN): que constituye el depósito de almacenamiento de información hereditaria. Además, controla su transmisión a la descendencia. Está formado por nucleótidos (precursores de los ácidos nucleicos).
• Ácido ribonucleico (ARN): encargado de la expresión de esta información mediante la síntesis de proteínas, en la que copia el orden genético contenido en el ADN para emplearlo de patrón en la fabricación de proteínas, enzimas y sustancias necesarias para la célula y el organismo.

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1. Procariotas y eucariotas

Pilus Cromosomas (región nucleoide) Citoplasma Plásmidos Flagelo Cápsula Ribosomas Pared celular Membrana plasmática Retículo endoplasmático rugoso Ribosoma Poro nuclear Nucléolo - Núcleo Membrana nuclear Aparato de Golgi Centriolo Lisosoma Retículo endoplasmático- liso - Citoplasma Mitocondria Membrana plasmática

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2. Los ácidos nucleicos

2.1 Estructura y composición química

Los nucleótidos son las unidades estructurales que se repiten en los ácidos nucleicos y que hacen posible el mecanismo de transmisión de Base nitrogenada · Timina · Citosina · Uracilo Pentosa información genética. Ácido fosfórico · Adenina · Guanina

2. Los ácidos nucleicos

Unidad 1. Ácidos nucleicos y enzimas asociadas

2.1 Estructura y composición química de nucleótidos

Los nucleótidos son las unidades estructurales que se repiten en los ácidos nucleicos y que hacen posible el mecanismo de transmisión de información genética. Bases nitrogenadas · Bases púricas: Adenina y Guanina · Bases pirimidínicas: Citosina y Timina Thymine Adenine 5' end NH2 3' end OH O .H2N Phosphate- deoxyribose® backbone O.H2N O 12N N O NH2 OH 3' end Cytosine Guanine 5' end . En el ADN Guanina, Citosina, Adenina, Timina · En el ARN Guanina, Citosina, Adenina y Uracilo NH2-Q

2. Los ácidos nucleicos

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2.1 Estructura y composición química de la pentosa

Los nucleótidos son las unidades estructurales que se repiten en los ácidos nucleicos y que hacen posible el mecanismo de transmisión de información genética. Pentosa: Glúcido de 5 átomos de carbono · 2-desoxi-D-ribosa: en los nucleótidos de ADN · D-ribosa: en los nucleótidos de ARN IO H=C H H-C H OH OH I H - H I H CH OH DESOXIRRIBOSA RIBOSA

2. Los ácidos nucleicos

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2.1 Estructura y composición química del ácido fosfórico

Los nucleótidos son las unidades estructurales que se repiten en los ácidos nucleicos y que hacen posible el mecanismo de transmisión £ de información genética. Ácido fosfórico · Anión fosfato PO 3- · Su carga negativa es responsable del carácter ácido de los nucleótidos O 0- P -O" -O H2N N N O II EN "0-P-O- N O OH OH

2. Los ácidos nucleicos

2.1 Estructura y composición química de nucleósidos y nucleótidos

Nucleósido: esta constituido por la unión de una base nitrogenada y una pentosa Nucleótido: se forma por la unión de un nucleósido con una molécula de ácido fosfórico en forma de anión fosfato mediante un enlace éster. Este enlace se realiza entre el carbono 5 de la pentosa y el ácido fosfórico. Los nucleótidos se unen entre sí por el grupo fosfato mediante un enlace fosfodiéster entre el carbono C5' de un nucleotido y el carbono C3' del siguiente nucleótido ESQUEMA OH OH N HO-P-O H++O -- P-O U N 0 CH Adorosin - 5 - fosfato CH 0 H H H H I H H OH) OH O OH + 0 OH OH H + 0 -P=O U o H o P + o o + + H H H H H OH OH OH OH Fragmento de ácido nucleico NH2 NUCLEÓSIDO (Adenosina) N N H ION FOSFATO H N O 5.CH2OH Enlace N-glucosídico N. H H P= H H OH OH NH2 H2O Enlace éster N H N H N CH 5º N. H H H H OH OH Composición de un nucleótido: Nucleósido + ión fosfato NUCLEÓSIDO Ion fosfato (1*) Pentosa (2*) Base nitrogenada (3*) HO-P=0 - C 0 0 O 5CH Uridin - 5' - fosfato H H H H THE OH NH NH -HO OH HO-P-O -/ Enlace loufodi untat 0 C 0 CH ICH Otidn -5' - fosfato H OH 0 OH OH P C H+ + 0- - P-O -O- .0 Enlace éster-fosfórico Enlace N-glucosídico N O NUCLEÓTIDO (Adenosin 5'-monofosfato) 0 0 H O P A

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N2. Los ácidos nucleicos

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2.1 Estructura y composición química de nucleósidos

Los nucleótidos son las unidades estructurales que se repiten en los ácidos nucleicos y que hacen posible el mecanismo de transmisión £ de información genética. AGA 3 A G A 3 3' 3 P OH 5 B. BASE NITROGENADA + PENTOSA NUCLEÓSIDO 1 -Osina: en el caso de las bases púricas Enlace N-glucosídico -Idina: en el caso de las bases pirimidínicas Si la pentosa es desoxirribosa: desoxi- NUCLEÓSIDO NUCLEÓTIDO NUCLEÓSIDO + FOSFATO Enlace éster HO-HỌC 0 OH HO-HỌC 0 OH H H H H H H OH OH OH H D - Ribosa 2 Desoxi D - Ribosa H H 1

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2. Los ácidos nucleicos

2.2 Propiedades fisicoquímicas

• En solución acuosa, presentan carácter ácido debido al grupo fosfato.
• Presentan elevada viscosidad.
• Tienen un pico de absorción característico de luz ultravioleta a 260nm, que es utilizado para determinar su concentración
• A temperaturas o pH elevados, se rompen los enlaces de hidrógeno y la molécula de ADN se separa en dos cadenas de nucleótidos (desnaturalización). Este proceso es reversible si se devuelve a una temperatura normal o a pH óptimo
• Dos cadenas de acidos nucleicos con una secuencia de bases complementarias, en condiciones de temperatura, pH y fuerza ionica se unen mediante puentes de hidrógeno entre las bases complementarias en un proceso denominado hibridación https://www.youtube.com/watch?v=B4RAE7ZP2Qw&ab channel=HiddenNature N C

3. El ADN

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3.1 Introducción al ADN

El ADN almacena información genética de un individuo, la transmite a los descendientes y dirige la síntesis de las proteínas. ¿Eucariotas? ¿Procariotas?

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3. El ADN

3.2 Estructura del ADN

El ADN es un polímero formado por largas cadenas de desoxirribonucleicos. Estructura primaria: La secuencia de bases nitrogenadas en el esqueleto de su cadena de desoxinucleotidos 5'-> 3' CARACTERÍSTICAS DE UNA MOLÉCULA DE ADN · El tamaño, determinado por el número de desoxinucleótidos que contiene. Los cromosomas son de gran tamaño, en cambio los plasmidos tienen un tamaño menor. · La composición, la proporción de cada desoxinucleótido variara en función de la especie de donde se haya extraído · La secuencia de bases nitrogenadas, en los ADN aislados de diferentes especies varia el orden o la secuencia en que se sitúan las bases nitrogenadas Complementariedad de bases NH2 8 o C Po-P-O O C 0 -NH N G O -NH2 80-P-O N 0. HẸN O 2 N A Po-P-0 N O H.,C. NH T eo-P-0 Q-Q=0 0 OH 0-4=0 N

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3. El ADN

3.2 Estructura secundaria del ADN

El ADN es un polimero formado por largas cadenas de desoxirribonucleicos. Estructura secundaria: La configuración en doble hélice del ADN constituye su estructura secundaria y sostiene que el ADN está formado por dos cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice alrededor de un eje central. Todas las moléculas de ADN bicatenario tienen una característica común; la cantidad de adenina es igual a la de timina y la cantidad de citosina es igual a la de guanina > esto se debe al Principio de complementariedad de bases y a la estructura secundaria del ADN Complementariedad entre las bases H P H. N-HO CH N CH2 HH OH H H I H H M Adenina 0 H Ȟ OH Ȟ CH 2 Enlaces de hidrógeno P P H. N. H H OH O N H $ H H H V-HO H I Guanina Citosina 0 „CH El número de enlaces de hidrógeno depende de la complementariedad de las bases. 3 Enlaces de hidrógeno Complementariedad de bases Bases nitrogenadas: 3ª Adenina - T Timina Guanina Z Citosina Surco = mayor Par de bases Esqueleto azúcar-fosfato Surco menor 3" 5' CH, -HI N= -I H OH H H P EL principio de complementariedad: Las bases de ambas cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. Timina 0

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3. El ADN

3.2 Estructura del ADN y complementariedad de bases

Complementariedad de bases El ADN es un polímero formado por largas cadenas de desoxirribonucleicos. 5' Par de bases 3 nitrogenadas P T A P P T A 34 nm 3,4 nm P P C G Linea del eje central P T A P C G P 3' 5' Puentes de hidrógeno Dos puentes de hidrógeno P N-H-O CH, CH H- HH OH ·H H OH H H 0 H A OH H Guanina Citosina „CH P Watson y Crick proponen un modelo tridimensional para la molécula de ADN basándose en los estudios de cristalografía y difracción de rayos X de Rosalind Franklin. Condiciones que cumplen las cadenas bicatenarias de ADN · Las dos cadenas son antiparalelas. · Ambas cadenas son complementarias, si sabemos la secuencia de una sabremos la de la otra · Se mantienen unidas por puentes de hidrógeno. · Forman una doble hélice . Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior. Y en el exterior de la doble hélice se sitúan las cadenas de fosfatos y desoxirribosa. · Un giro de la doble hélice equivale a 10 nucleótidos OH H Adenina Timina CH, P Tres puentes de hidrógeno H. H Armazón de unidades azúcar-fósforo 3

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3. El ADN

3.2 Estructura terciaria del ADN

El ADN es un polímero formado por largas cadenas de desoxirribonucleicos. Estructura terciaria: Es la configuración tridimensional de la molécula de ADN formando fibras de cromatina. Las estructuras terciaria parte de un ADN formado por largas cadenas lineales bicatenarias de ácidos nucleicos asociados a proteínas básicas. · Histonas, proteínas con función estructural · No Histonas, proteínas muy heterogéneas con funciones estructurales, enzimáticas y reguladoras 10 nm fibre de cromatina 30 nm fibra de cromatina 300 nm lazos de cromatina 700 nm brazo de cromosoma 2 nm ADN Histona centrómero Solenoide Nucleosoma 2 0 cromatidas