BASES QUIMICAS DE LA HERENCIA

Materia genética

NÚCLEO

MACROMOLÉCULAS

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL DNA

Cromátida: 600 nm de diámetro

Fibra de cromatina: 30 nm diámetro

Fibra de 10 nm de diámetro: nucleosomas

COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Friedrich Miescher en 1871 aisló del núcleo de las células de pus una sustancia ácida rica en fósforo que llamó "nucleína". Un año más tarde, en 1872, aisló de la cabeza de los espermas del salmón un compuesto que denominó "protamina" y que resultó ser una sustancia ácida y otra básica. El nombre de ácido nucleico procede del de "nucleína" propuesto por Miescher.

Los cromosomas como principales portadores del material genético

1) Se duplica con precisión y se dividen con exactitud en la mitosis, proporcionando a cada célula un complemento completo de cromosomas.

2) Su comportamiento durante la meiosis concuerda con lo que se espera de la herencia, que se debe a las contribuciones de ambos progenitores.

3) La combinación de los cromosomas al azar y el entrecruzamiento que sufren durante la meiosis suministran una fuente importante para la variabilidad que se observa entre los individuos.

MATERIAL GENÉTICO

Replicación Almacena informaciónExpresión de informaciónVariación por mutación

DUPLICACIÓN

FLUJO DE INFORMACIÓN

DNA: Replication and Expression of Triplet Information

BASES NITROGENADAS PIRIMIDINAS

BASES NITROGENADAS PURINAS

La unión de la base nitrogenada a la pentosa se llama nucleósido y se realiza a través del carbono 1’ de la pentosa y los nitrógenos de las posiciones 3 (pirimidinas) o 9 (purinas) de las bases nitrogenadas con un enlace N-glucosídico.

La unión del nucleósido con el ácido fosfórico se realiza con un enlace tipo éster entre el grupo OH del carbono 5’ de la pentosa y el ácido fosfórico, originando un nucleótido.

Los nucleótidos son las unidades estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos.

Nucleósido = Pentosa + Base nitrogenada. Nucleótido = Pentosa + Base nitrogenada + Ácido fosfórico. Polinucleótido = Cadena de nucleótidos (Nucleótido + Nucleótido + Nucleótido + .... )

NUCLEÓTIDO

NUCLEÓTIDO

Enlace N-glicosídico

La terminología empleada para referirse a los nucleósidos y nucleótidos es la siguiente:

Base Nitrogenada Nucleósido Nucleótido

Adenina Adenosina Ácido Adenílico

Guanina Guanidina Ácido Guanílico

Citosina Citidina Ácido Citidílico

Timina Timidina Ácido Timidílico

Uracilo Uridina Ácido Uridílico

ENLACES FOSFODIÉSTER Los nucleótidos se unen entre si para formar largas cadenas de polinuclóetidos, esta unión entre monómeros nucleótidos se realiza mediante enlaces fosfodiéster entre los carbonos de las posiciones 3’ de un nucleótido con la 5’ del siguiente.

ENLACE FOSFODIÉSTER

REGLAS DE CHARGAFF PARA ADN DE DOBLE HÉLICE

La proporción de Adenina es igual a la de Timina: A = T La relación entre Adenina y Timina es igual a la unidad (A/T = 1) La proporción de Guanina es igual a la de Citosina: G = C La relación entre Guanina y Citosina es igual a la unidad ( G/C=1) La proporción de bases púricas es igual a la de las bases pirimídicas (A+G) : (T+C) La relación entre (A+G) y (T+C) es igual a la unidad (A+G)/(T+C)=1 La proporción de C + G no es necesariamente igual al porcentaje de A+T. La relación entre los valores varía entre especies.

COMPOSICIÓN DE BASES DEL DNA EN ALGUNAS ESPECIES

COMPOSICIÓN DE BASES

PROPRCIONES DE BASES PROPORCIÓNA+T/G+C

1 2 3 4 5 6 7 8

FUENTE A T G C A/T G/C (A+G)/(C+T) (A+T)/(C+G)

HUMANO 30,9 29,4 19,9 19,8 1,05 1,00 1,04 1,52

ERISO DE MAR 32,8 32,1 17,7 17,3 1,02 1,02 1,02 1,58

E. COLI 24,7 23,6 26,0 25,7 1,04 1,01 1,03 0,93

SARDINA LUTEA 13,4 12,4 37,1 37,1 1,08 1,00 1,04 0,35

ROSALIND FRANKLIN (1920-1952)

Esta inglesa, de ascendencia Anglojudía, es realmente quien con su demostración de la estructura del ADN obtenida por su método de los rayos X consiguió fotografiar esta molécula por primera vez en 1951. Aunque murió antes de que Watson y Crick establecieran el modelo de doble hélice del ADN tal y como hoy se conoce y gracias a la ayuda de sus fotos.

MODELO DE LA DOBLE HÉLICE

1. Dos largas cadenas polinucleotídicas enrolladas alrededor de un eje central, formando una doble hélice enrollada hacia la derecha (dextrogira).

2. Cadenas antiparalelas, la orientación va en sentidos contrarios.

3. Las bases de las dos cadenas yacen formando estructuras planas y perpendiculares al eje; están apiladas unas sobre otras, separadas 3,4 A (0.34nm).

4. Las bases nitrogenadas de las cadenas opuestas están apareadas como resultado de la formación de puentes de hidrogeno. A-T y G-C.

5. Cada vuelta completa de la hélice tiene una longitud de 34 A (3,4 nm). Cada vuelta de la cadena contienen 10 bases.

6. En cualquier segmento de la molécula, se observan un surco mayor y un surco menor alternados a lo largo del eje.

7. La doble hélice mide 20 A (2,0 nm) de diámetro.

DIFERENCIAS

CONCEPTO DNA RNA

Localización Núcleo Núcleo y citoplasma

Azúcar Desoxirribosa Ribosa

Bases nitrogenadas A, G, C, T A,G,C, U

Número de cadena Dos cadenas Una cadena

Tamaño Moléculas muy largas con millones de nucleótidos

Son más cortas 50 a 1000 nucleótidos

Función Almacena información genética en todos los organismos

Síntesis de proteínas

ETAPAS DE LA SINTESIS DE DNA

1ª ETAPA: DESENRROLLAMIENTO Y APERTURA DE LA DOBLE HÉLICE.

Primero: intervienen las helicasas que facilitan el desenrrollamiento. Segundo: actuan las girasas y topoisomerasas que eliminan la tensión generada por la torsión en el desenrrollamiento. Tercero: Actuan las proteinas SSBP que se unen a las hebras molde para que no vuelva a enrollarse.

2ª etapa. síntesis de dos nuevas hebras de ADN

Actúan las ADN polimerasas para sintetizar las nuevas hebras en sentido 5´-3´, ya que la lectura se hace en el sentido 3´-5´. Intervienen las ADN polimerass I y III, que se encargan de la replicación y corrección de errores. La que lleva la mayor parte del trabajo es la ADN polimerasa III Actúa la ADN polimerasa II, corrigiendo daños causados por agentes físicos.La cadena 3´-5´es leída por la ADN polimerasa III sin ningún tipo de problemas ( cadena conductora). En la cadena 5´-3´ no puede ser leída directamente, esto se soluciona leyendo pequeños fragmentos ( fragmentos de Okazaki ) que crecen en el sentido 5´-3´y que más tarde se unen . Esta es la hebra retardada, llamada de esta forma porque su síntesis es más lenta.

3ª etapa: corrección de errores.La enzima principal que actúa como comadrona es la ADN polimerasa III, que corrige todos los errores cometidos en la replicación o duplicación. Intervienen otros enzimas como: Endonucleasas que cortan el segmento erróneo. ADN polimerasas I que rellenan correctamente el hueco. ADN ligasas que unen los extremos corregidos.

MECANISMO BIOQUIMICO

En eucariontes, se han identificado al menos cuatro ADN polimerasa, todas con la capacidad de alargar cebadores en dirección 5´-3´.

• La ADN polimerasa alfa (α): lleva a cabo la replicación del ADN en el núcleo.

• La ADN polimerasa beta (β) y delta (δ) pueden participar en el llenado de huecos y en la reparación.

• La ADN polimerasa gamma (γ)se encuentra sólo en mitocondrias y se requiere para la replicación del ADN mitocondrial.