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DOCUMENTO IMPORTANTE PARA BIOQUIMICA

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cidos Nuclicos

cidos Nuclicos

cidos nucleicos: Introduccin

Bases, nuclesidos y nucletidos Estudia la composicin qumica del pus: encuentra una fraccin precipitable por cido diludo que denomina Nuclena.

Encuentra un material parecido a la nuclena en la esperma de salmn, y lo fracciona en una componente proteico (protamina) y un componente que contiene P, de carcter cido, que Altmann denomina cido nucleico.

F. Miescher (1865)

Estudios posteriores a Miescher demuestran la existencia de dos tipos de cido nucleico: uno abundante en la levadura, que recibe el nombre de cido zimonucleico y otro, abundante en el timo, llamado cido timonucleico.

Posteriormente se comprueba que en la composicin del llamado zimonucleico entra la ribosa, y por eso pasa a llamarse cido ribonucleico (RNA, ARN), mientras que el timonucleico contiene desoxirribosa, por lo que pasa a llamarse cido desoxirribonucleico (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 transformacinse transmite a la descendencia.La hidrlisis qumica completa de un cido nucleico da lugar a una mezcla equimolar de:A. Una base nitrogenada heterocclica, purina o pirimidina

B. Una pentosa, ribosa o desoxirribosa

C. FosfatoLa hidrlisis enzimtica completa de un cido nucleico da lugar a una mezcla de nucletidos

Los cidos nucleicos son polmeros (de altsimo peso molecular) cuyos monmeros son los nucletidos.

Una sola molcula circular cuya circunferencia mide1 mmTiene un peso molecular deaproximadamente 109DNA de Escherichia coli

PolinucletidoEnlacefosfodisterEnlaceb-glicosdico9

PurinasPirimidinas

Adenina: 6-amino purinaGuanina: 2-amino 6-oxo purina

Citosina:2-oxo 4-aminopirimidinaUracilo:2,4-dioxopirimidinaTimina:2,4-dioxo5-metilpirimidina

Nuclesidos, 1 Unin de una base a una pentosa a travs de un enlace de tipo b-N-glicosdico:

Adenosina(pentosa es ribosa)Desoxiadenosina(pentosa es desoxirribosa)Enlaceb-N-glicosdicoPurinas: enlace entre carbono anomrico (1) y N9 de la base-D-ribofuranosil adenina (Adenosina)

CitidinaDesoxicitidina

Nuclesidos, 2Pirimidinas: enlace entre carbono anomrico (1) y N1 de la base

NumeracinBaseNuclesido

AdeninaAdenosinaGuaninaGuanosina

CitosinaCitidinaUraciloUridinaTiminaTimidinaNomenclaturaUridina

12345Numeracin de tomos en los nuclesidos

Adenosina (anti-)Adenosina (syn-)Conformacin de nuclesidos

Antibiticos nucleosdicosCordicepinaMedicamento contra el cncer; es un tipo de antibitico antitumoral.PuromicinaAntibitico inhibidorde la sntesis deprotenasCitosin arabinsido(Vidarabin)Activo contra herpes y varicelaAntivirales

Antirretrovirales, ej. VIHNucletidos(ribonucletidos)5-nucletido(5-CMP)3-nucletido(3-CMP)2-nucletido(2-CMP)

5-CMPNucletidos (desoxirribonucletidos)5-dTMP3-dCMP

Nucletidos cclicos3,5 Adenosin monofosfato cclico, cAMP

Adenosn monofosfato cclico (AMPc, cAMP, AMP cclico o adenosn monofosfato-3',5' cclico) es un nucletido que funciona como segundo mensajero en varios procesos biolgicos. Es un derivado del adenosn trifosfato (ATP), y se produce mediante la accin de la enzima adenilato ciclasa a partir del adenosn trifosfato. El AMPc es un segundo mensajero, empleado en las rutas de transduccin de la seal en las clulas como respuesta a un estmulo externo o interno, como puede ser una hormona como el glucagn o la adrenalina, o una respuesta de regulacin postraduccional.Mensajeros Qumicos, cAMP y cGMPEl guanosn monofosfato cclico, GMPc o GMP cclico es derivado cclico del nucletido trifosfato GTP, generado por mediacin de la enzima guanilato ciclasa tambin conocida como guanililciclasa e implicado como segundo mensajero en las rutas de transduccin de la seal celulares.cGMP

Nuclesido polifosfatos5-Adenosinamonofosfato, AMP5-Adenosinadifosfato, ADP5-Adenosinatrifosfato, ATP

El trifosfato de adenosina (adenosn trifosfato, del ingls Adenosine TriPhosphate) es un nucletido fundamental en la obtencin de energa celular.

Est formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato.

Se produce durante la fotorrespiracin y la respiracin celular, y es consumido por muchas enzimas en la catlisis de numerosos procesos qumicos. Su frmula molecular es C10H16N5O13P3.ATP El adenosn difosfato (ADP) es un nucletido difosfato, es decir, un compuesto qumico formado por un nuclesido y dos radicales fosfato unidos entre s. En este caso el nuclesido lo componen una base prica, la adenina, y un azcar del tipo pentosa que es la ribosa. Se produce ADP cuando hay alguna descarboxilacin en algunos de los compuestos de la gluclisis en el ciclo de Krebs. El ADP es almacenado en los densos grnulos de las plaquetas, y es movilizado por la activacin plaquetaria.ADPEl dinucletido de nicotinamida y adenina, ms conocido como nicotinamida adenina dinucletido (abreviado NAD+ en su forma oxidada y NADH en su forma reducida), es una coenzima encontrada en clulas vivas y compuesta por un dinucletido, ya que est formada por dos nucletidos unidos a travs de sus grupos fosfatos, siendo uno de ellos una base de adenina y el otro de nicotinamida. Su funcin principal es el intercambio de electrones e hidrogeniones en la produccin de energa de todas las clulas.

Transportadores de electrones: NAD+, FMN, FADNAD+El flavin mononucletido (FMN), o riboflavina-5'-fosfato, es un derivado de la riboflavina (vitamina B2) que acta como coenzima de diversas oxidoreductasas.

Transportadores de electrones: NAD+, FMN, FADFMN El flavn adenn dinucletido o dinucletido de flavina-adenina (abreviado FAD en su forma oxidada y FADH2 en su forma reducida) es una coenzima que interviene en las reacciones metablicas de oxidacin-reduccin. es una coenzima que interviene como dador o aceptor de electrones y protones (poder reductor) en reacciones metablicas redox

Transportadores de electrones: NAD+, FMN, FADFADPropiedades de los nucletidos1. Carcter cido debido al fosfato2. Solubilidad incrementada respecto al nuclesido3. Misma reactividad que bases y nuclesidosATP comodonador de energa

PolinucletidosPolinucletidoExtremo 5Extremo 3Enlacefosfodister

5- CpApTpTpGpCpGpGpApApTpGpCpCp -35-CATTGCGGAATGCC-33-GTAACGCCTTACGG-5Formas de representacin de polinucletidos5353

Polinucletidoen doble hliceDNA y RNA A G C T

Hombre, H.sapiens0.290.180.180.31

Bovino, Bos taurus0.260.240.230.27

Levadura, S.cerevisiae0.300.180.150.29

Mycobacterium sp.0.120.280.260.11Composicin en bases del DNA en algunas especiesCristalografa de rayos X del DNAFormas cristalinas:

DNA-A: baja hidratacin, peso molecularrelativamente bajo, reflexiones claras

DNA-B: alta hidratacin, peso molecularalto, reflexiones difusas DNA-Z: Molcula de DNA de doble hebra con giro hacia la izquierda. Se ha demostrado que existe en forma transitoria y localizada junto al DNA en conformacin B.Estudiada por: L.Pauling (Caltech),M.Wilkins y R.E.Franklin (Londres)J.D.Watson y F.H.C.Crick (Cambridge)1. Estructura helicoidal2. Periodicidad a 3.4 nm3. Periodicidad a 0.34 nm4. R.E.Franklin sugiere que el eje ribosa-fosfato est hacia fuera y las bases hacia dentro. Igualmente sugiere que se trata de una doble hlice, y no tripleCon estos datos, Watson y Crick elaboraron su modelo en doble hliceEl DNA-B

3.4 nm1. El DNA es una doble hliceplectonmica y dextrgira, con un paso de rosca de 3.4 nmModelo de Watson - Crick, A

Modelo de Watson-Crick, B2. Cada una de las dos hlices es un polinucletido entrelazado conel otro de manera que su polaridad es opuesta (es decir, corren ensentido antiparalelo)5353

3. El eje ribosa-fosfato se sitahacia el exterior de la doble hlice,en contacto con el solvente4. Mientras que las bases nitrogenadas (anillos planares) se sitan, apiladas, hacia el interior de la estructura, en un entorno hidrofbicoModelo de Watson-Crick, C

5. Las bases estn situadas en planos aproximadamenteperpendiculares al eje mayor de la doble hlice. La distanciaentre planos es de 0.34 nmModelo de Watson-Crick, D0.34 nmModelo de Watson-Crick, E

6. Cada base interaccionacon su opuesta a travs deenlaces de hidrgeno, y demanera que:

(a) Adenina (A) slo puede interaccionar con timina (T)(y viceversa), a travs de dos puentes de hidrgeno, y

(b) Guanina (G) slopuede interaccionar concitosina (C) (y viceversa),a travs de tres puentesde hidrgeno

321547. La base est situadaen posicin anti-8. La desoxirribosaen forma furansica9. El anillo furansico esten conformacin endo-2Modelo de Watson-Crick, F

10. El eje de la doble hliceno pasa por el centro geomtricodel par de bases. Esto determinaque la hlice presente un surcoancho y un surco estrechoSurco anchoSurcoestrechoModelo de Watson-Crick, G

Paso de rosca3.4 nm

Distancia entre 0.34 nmplanos de bases

Pares de bases/vuelta10

Anchura2.4 nmGeometra de la doble hlice (DNA-B)0.343.42.4ADN B53

DNA-A1.Doble hlice plectonmica y dextr- gira

2. Planos de bases oblicuos respecto al eje de la doble hlica

3. Propio de RNAs en doble hlice, o de hbridos DNA-RNA

4. Ms ancha y corta que DNA-B

DNA-Z1. Doble hlice plectonmica y levgira

2. Zonas de secuencia alternante -GCGC-

3. Conformacin de G es syn- en lugar de anti-

4. Ms estrecha y larga que DNA-B A B Z

Grosor2.62.41.8GiroDextroDextroLevoBases/vuelta1110.412P.de rosca2.53.44.5Inclinacin1919plano basesDistintas formas del DNA

bases algoinclinadas:9levgirasurco menor,profundo yestrechoel surco mayorno existe, es muypoco profundoADN-AADN-BADN-Z

surcomenorancho ysuperficiallos surcosson msparecidosen anchura:surcomayorestrecho yprofundo19dextrgiraMs cortaMs largaTipos de ADN57

Superhlices de DNAEl DNA se presenta habitualmente en forma de superhlices, cuando la doble hlice, a su vez, se enrolla sobre s misma. Estopermite el empaquetamiento de la molcula en el interior dela clula o del ncleo celular.

DNA circular, relajadoDNA circular, consuperhlice negativa

Superhlices en plsmidos(ADN extracromosmico)Niveles estructurales de los cidos nucleicosPolmero lineal formado por la unin de numerosos nucletidos mediante enlaces fosfodister. El orden de los nucletidos define la secuencia del cido nucleico. Estructura primariaFormada por la disposicin relativa espacial de los nucletidos que se encuentran prximos en la secuencia.

DNA estructura definida por la unin de las dos cadenas polinucletidicas a travs de las bases nitrogenadas.

RNA presente en determinadas regiones de la molcula Estructura secundariaTodas aquellas de orden superior a los niveles primario y secundario.

DNA resultantes del superenrollamiento y de la asociacin con protenas bsicas para formar la cromatina. No determinada por niveles inferiores.RNA (especialmente tRNA) plegamiento tridimensional definido, similar a la estructura terciaria de las protenas. Estructuras de orden superior61Niveles estructurales de los cidos nucleicos Estructura terciaria Estructura cuaternariaLa estructura cuaternaria se da en las clulas eucariotas en divisin

DNA se empaqueta an ms hasta formar los cromosomas.Formada por la disposicin relativa espacial de los nucletidos que se encuentran prximos en la secuencia.

DNA La estructura terciaria hace referencia al empaquetamiento que sufre la molcula de ADN con protenas h La estructura terciaria hace referencia al empaquetamiento que sufre la molcula de ADN con protenas histnicas para constituir la cromatina de las clulas eucariotas. istnicas para constituir la cromatina de las clulas eucariotas.62

La estructura primaria.

Estructura secundaria del ADN fue propuesta por Watson y Crick en 1953.

La estructura terciaria: empaquetamiento que sufre la molcula de ADN .La estructura cuaternaria: el ADN se empaqueta an ms hasta formar los cromosomas.

Uracilo en lugar de timina2-OH en la pentosa53RNAReactividad qumica:El RNA, al tener el grupo 2-OH, es mucho msreactivo qumicamente que el DNA. En concreto, puede ser completamente hidrolizado por lcali auna mezcla de 2- y 3-nucletidos.Estructura tridimensionalLas formas en doble hlice del RNA adoptan laconfiguracin A (en lugar de la B, propia del DNA), as como los hbridos DNA-RNA.

La pentosa aparece en forma endo-3 (y no endo-2)

DNARNA1234512345Anillo furansico en endo-2Anillo furansico en endo-3RNA como enzima

Algunos RNA son capacesde catalizar reacciones qumicasdel mismo modo que las enzimas:son las ribozimasRibozimahammerheadParticipan en el procesadodel RNA transcrito primarioy en la formacin de enlacepeptdico en la sntesis deprotenas.Funciones y tipos de RNA, 1Los distintos tipos de RNA permiten la expresin fenotpicadel DNA:

- Como mensaje gentico que determina la secuencia de amino-cidos en la sntesis de protena: RNA mensajero o mRNA

- Como molcula que activa a los aminocidos para poder ser incorporados en una nueva protena: RNA de transferencia otRNA

- Como elemento estructural bsico de las partculas encargadasde llevar a cabo la sntesis proteica, los ribosomas: RNA ribosmicoo rRNAFunciones 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 pequeos)

- Opera como enzima (ribozimas) en el procesado del HnRNA y enla formacin de enlace peptdico en las protenas.

- Es el material gentico de algunos virus.

Unin del aminocido alextremo 3 del tRNA

3Extremo aceptor5LazoanticodonLazo TYCLazovariableEstructura tridimensional del tRNA

Lazo anticodonIGA5353UCCmRNA

rRNA 23s