1 UNIDAD 7 ÁCIDOS NUCLEICOS

2 ÁCIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucleicos son los encargados de proporcionar la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos aparecen en todas las formas celulares y en los virus (acelulares) codificando las proteínas necesarias para completar el ciclo vital. Cuando se introducen moléculas de ácidos nucleicos exógenos a la célula, esta fabrica las proteínas correspondientes aunque pertenezcan a otra especie muy distinta.

3 ÁCIDOS NUCLEICOS DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA

4 ÁCIDOS NUCLEICOS FORMADOS POR LA UNIÓN DE NUCLEÓTIDOSNUCLEÓTIDO = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICO NUCLEÓSIDO = PENTOSA + BASE NITROGENADA

5 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOSLos nucleótidos son las moléculas o unidades básicas (monómeros) que forman las macromoléculas llamadas ácidos nucleicos (polímeros). NUCLEÓSIDO = AZÚCAR + BASE NITROGENADA NUCLEÓTIDO = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICO

6 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS

7 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS Pentosas Ribosa  ribonucleótidosβ-D-ribofuranosa β-D-2- desoxiribofuranosa Ribosa  ribonucleótidos Pentosas Desoxiribosa  desoxirribonucleótidos

8 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS Bases nitrogenadas pirimidínícas4 6 7 5 3 5 1 8 2 6 2 4 1 3 9 Bases nitrogenadas pirimidínícas Bases nitrogenadas púricas

9 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS PÚRICAS

10 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS (ADN) PIRIMIDÍNICAS (ARN)

11 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS (T) (A) (C) (G) (U)

12 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓSIDOSCONSTITUIDOS POR LA UNIÓN DE UNA BASE NITROGENADA Y UN AZÚCAR. - LAS PENTOSAS PUEDE SER TANTO RIBOSA (RIBONUCLEÓSIDOS) COMO DESOXIRIBOSA (DESOXIRRIBONUCLEÓSIDOS). - EL C1´ DE LA PENTOSA SE UNE MEDIANTE ENLACE N-GLICOSÍDICO AL: N9 EN BASES PÚRICAS (TERMINACIÓN “–OSINA”) N1 EN BASES PIRIMIDÍNICAS (TERMINACIÓN “–IDINA”)

13 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓSIDOS

14 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓSIDOS EN BASES PÚRICAS: TERMINACIÓN “–OSINA” 91´ 1´

15 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓSIDOSBASES PIRIMIDÍNICAS (TERMINACIÓN “–IDINA”) 1 1´

16 ÁCIDOS NUCLEICOS RIBONUCLEÓSIDOS adenosina citidina guanosina uridina

17 ÁCIDOS NUCLEICOS DEXORIBONUCLEÓSIDOS desoxiadenosina desoxicitidinadesoxiguanosina desoxitimidina

18 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS (5´) 1 1´ 5´

19 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS

20 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS Los grupos -OH unidosal P se representan como O- ya que se encuentran ionizados a pH biológico.

21 ÁCIDOS NUCLEICOS RIBONUCLEÓTIDOS adenosinaadenosin-5´-monofosfato (AMP) guanosina guanosin-5´-monofosfato (GMP) citidina citidin-5´-monofosfato (CMP) uridina uridin-5´-monofosfato (UMP)

22 ÁCIDOS NUCLEICOS DESOXIRIBONUCLEÓTIDOSdesoxiadenosin-5´-monofosfato (dAMP) desoxiadenosina desoxiguanosin-5´-monofosfato (dGMP) desoxiguanosina desoxicitidin-5´-monofosfato (dCMP) desoxicitidina desoxiuridin-5´-monofosfato (dUMP) desoxiuridina

23 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS

24 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS

25 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS - IMPORTANCIALos ácidos nucleicos son los encargados de proporcionar la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos llevan a cabo además otras funciones básicas para los seres vivos: - Moléculas acumuladoras y donantes de energía: AMP, ADP y ATP - Moléculas mensajeras que transmiten informaciones del medio externo desencadenando respuestas celulares internas: AMPc. - Moléculas con función coenzimática en el metabolismo celular: NAD+, NADP+ y FAD.

26 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS – MOLÉCULAS ENERGÉTICASadenosin- 5´- trifosfato (ATP) y adenosin- 5´- difosfato (ADP)

27 ÁCIDOS NUCLEICOS ~ ~ NUCLEÓTIDOS – MOLÉCULAS ENERGÉTICASenlaces de alta energía

28 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS – MOLÉCULAS ENERGÉTICAS

29 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS – METABOLISMO DESECHOS NUTRIENTESCATABOLISMO ANABOLISMO MACROMOLÉCULAS PRECURSORES

30 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS – ENLACE FOSFODIÉSTER

31 ÁCIDOS NUCLEICOS NUCLEÓTIDOS – ENLACE FOSFODIÉSTER

32 ÁCIDOS NUCLEICOS POLINUCLEÓTIDOS 5´ T C G A 3´

33 ÁCIDOS NUCLEICOS POLINUCLEÓTIDOS OH

34 ÁCIDOS NUCLEICOS POLINUCLEÓTIDOS A G C T A G C U

35 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN

36 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN CASI SIEMPRE FORMADO POR DOS CADENAS POLINUCLEÓTIDICAS UNIDAS ENTRE SÍ TANTO CON FORMA LINEAL (EUCARIOTAS) COMO CIRCULAR (PROCARIOTAS). SÓLO ALGUNOS VIRUS TIENEN ADN CON UNA ÚNICA CADENA. SE ENCUENTRA GENERALMENTE ASOCIADO A PROTEÍNAS, LO QUE DA LUGAR A DISTINTOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA TERCIARIA

37 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA PRIMARIASE REFIERE A LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS UNIDOS MEDIANTE ENLACE FOSFODIÉSTER CON LOS EXTREMOS 5´ (GRUPO FOSFATO) Y 3´ (PENTOSA) CON GRUPOS OH LIBRES. LA DIFERENCIA DE UN ORGANISMO A OTRO SE BASA EN LA DISTINTA COMBINACIÓN DE LAS SECUENCIAS DE NUCLEÓTIDOS. 5´- C A C A A T A C A G A T A T A T A C A C A A C A T A G G C C C A C A - 3´

38 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN A + G = C + T A = T G = C ESTRUCTURA SECUNDARIA ∑Ley de apareamiento de bases (Chargaff, 1950) “En la totalidad de los organismos estudiados se encuentran siempre las mismas cantidades de bases nitrogenadas púricas y pirimidínicas. Además, el número de bases adeninas es siempre igual al de timinas, y el de guaninas igual al de citosinas” A + G = C + T ∑ A = T ∑ ∑ G = C ∑

39 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA Rosalind Franklin

40 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA

41 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA

42

43 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA 2 puentes de hidrógeno

44 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA 3 puentes de hidrógeno

45 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA

46 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIAADN= dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas unidas en toda su longitud con el extremo 3´de una enfrentado al extremo 5´de la otra. La unión se establece mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias (A=T y G C)

47 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA

48 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA

49 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA

50 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA LA DOBLE HÉLICE DEL ADN

51 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIAModelo molecular de la doble hélice Modelo molecular de la doble hélice

52 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIA

53 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIALas dos cadenas están enrolladas en espiral en sentido de las agujas del reloj (dextrogira) formando una doble hélice alrededor de un eje imaginario, dejando las bases nitrogenadas en el interior y los esqueletos de pentosa-fosfato en el exterior. Los planos de las bases nitrogenadas son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice. La anchura (diámetro) de la hélice es de 2 nm con una longitud de 3,4 nm por vuelta y una separación entre bases de 0,34 nm (10 pares de bases por vuelta).

54 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA SECUNDARIAADN= dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas unidas en toda su longitud con el extremo 3´de una enfrentado al extremo 5´de la otra. La unión se establece mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias (A=T y G C). Las dos cadenas están enrolladas en espiral en sentido de las agujas del reloj (dextrogira) formando una doble hélice alrededor de un eje imaginario, dejando las bases nitrogenadas en el interior y los esqueletos de pentosa-fosfato en el exterior. Los planos de las bases nitrogenadas son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice. La anchura (diámetro) de la hélice es de 2 nm con una longitud de 3,4 nm por vuelta y una separación entre bases de 0,34 nm (10 pares de bases por vuelta).

55 nº de nucleotidos por vueltaEstructuras secundarias del ADN En el ADN podemos encontrar tres tipos de estructura secundaria, que responden a las siguientes características: TIPO DE ADN GIRO DE HELICE nm por Vuelta Plano entre bases nº de nucleotidos por vuelta A Dextrógiro 2.8 inclinado 11 B 3.4 perpendicular 10 Z Levogiro 4.5 zig-zag 12 TIPO DE ADN GIRO DE HELICE nm por Vuelta Plano entre bases nº de nucleotidos por vuelta A Dextrógiro 2.8 inclinado 11 B 3.4 perpendicular 10 Z Levogiro 4.5 zig-zag 12

56 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN DESNATURALIZACION y RENATURALIZACION DEL ADNEl enrollamiento del ADN es plectonémico, es decir, las cadenas no se pueden separar sin desenrollarlas.

57 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIAEl ADN sufre plegamientos para poder acoplarse al reducido espacio disponible en el interior celular. En el caso de eucariotas, este plegamiento es mayor, debido a la enorme longitud de las cadenas de ADN y su confinamiento en el núcleo. En eucariotas, la estructura terciaria de ADN supone su combinación con proteínas, la cual da lugar a cromosomas (empaquetada) o cromatina (desenrollada). Estas proteínas se denominan histonas.

58 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA

59 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA

60 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA

61 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA

62 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA

63 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA

64 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA

65 ÁCIDOS NUCLEICOS ADN ESTRUCTURA TERCIARIA Cromatina y collar de perlas

66 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN

67 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN - Tipos 3 – 5 % 10 – 15 % 80 – 85 %

68 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN - Tipos

69 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN - Tipos

70 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN - MensajeroEs una copia complementaria de una cadena de ADN, sustituyendo la T por U. Se produce mediante el proceso de transcripción. Determina la secuencia concreta de aminoácidos a enlazar durante el proceso de traducción. Tiene una vida muy corta debido a que de esta manera se evita la sobreexpresión de genes y la producción excesiva de proteínas innecesarias. ESQUEMA DE “HOJA DE TREBOL” DE ARN TRANFERENTE ESQUEMA DE “HOJA DE TREBOL” DE ARN TRANFERENTE

71 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN - RibosómicoForma parte de los ribosomas. No tiene especificidad para los aminoácidos que se van a unir durante la síntesis de proteínas. Forma parte de las dos subunidades de los ribosomas, aunque hay diferencias en procariotas y eucariotas. En los procariotas el ARNr es de 16 S en la subunidad menor y de 23 S y 5S en la mayor. En los eucariotas el ARNr es de 18 S en la subunidad menor y de 28 S, 5,8 S y 5S en la mayor. ESQUEMA DE “HOJA DE TREBOL” DE ARN TRANFERENTE

72 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN - TransferenteSe encarga del transporte de aminoácidos en el citoplasma. Existe un ARNt específico para cada aa´. El anticodón es la secuencia de bases nitrogenadas que varía de un ARNt a otro. Contiene un 10% de bases minoritarias o bases diferentes a las mayoritarias. Estas bases pueden ser metilguanina (mG), dimetilguanina (m2G) o dihidrouracilo (UH2). El extremo 3´ SIEMPRE tiene una secuencia CCA, y en el extremo 5´ aparece SIEMPRE una G. ESQUEMA DE “HOJA DE TREBOL” DE ARN TRANFERENTE ESQUEMA DE “HOJA DE TREBOL” DE ARN TRANFERENTE

73 ÁCIDOS NUCLEICOS ARN - Tipos

74 BLOQUE I ORIENTACIONES – 23Definir los ácidos nucleicos y destacar su importancia Los ácidos nucleicos son los encargados de proporcionar la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos llevan a cabo además otras funciones básicas para los seres vivos: - Moléculas acumuladoras y donantes de energía: AMP, ADP y ATP - Moléculas mensajeras que transmiten informaciones del medio externo desencadenando respuestas celulares internas: AMPc. - Moléculas con función coenzimática en el metabolismo celular: NAD+, NADP+ y FAD.

75 BLOQUE I ORIENTACIONES – 24 NUCLEÓTIDO = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICOConocer la composición y estructura general de los nucleótidos NUCLEÓTIDO = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICO NUCLEÓSIDO = PENTOSA + BASE NITROGENADA

76 BLOQUE I NUCLEÓSIDOS ORIENTACIONES – 24Conocer la composición y estructura general de los nucleótidos NUCLEÓSIDOS

77 BLOQUE I ORIENTACIONES – 24Conocer la composición y estructura general de los nucleótidos

78 BLOQUE I ORIENTACIONES – 24Conocer la composición y estructura general de los nucleótidos Las pentosas pueden ser Ribosa, que forma nucleótidos libres y los nucleótidos componentes del ARN, y  Desoxirribosa, que forma los nucleótidos componentes del ADN. Los carbonos que constituyen las pentosas se renumeran, denominándolos con números prima (5' por ejemplo), para no confundirlos en nomenclatura con los carbonos de la base nitrogenada. La nomenclatura de los nucleótidos es compleja, pero sigue una estructuración. Los nucleótidos de bases púricas se denominan: Adenosin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada Adenina. Guanosin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada Guanina. Llevan el prefijo desoxi-, en el caso de estar formadas por la pentosa desoxirribosa. Los nucleótidos de bases pirimidínicas se llaman: Citidin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada Citosina. Timidin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada Timina. Uridin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada Uracilo. Llevan el prefijo desoxi-, en el caso de estar formadas por la pentosa desoxirribosa.

79 BLOQUE I ORIENTACIONES – 24Conocer la composición y estructura general de los nucleótidos

80 BLOQUE I ORIENTACIONES – 24Conocer la composición y estructura general de los nucleótidos

81 BLOQUE I ORIENTACIONES – 25Reconocer a los nucleótidos como moléculas de gran versatilidad funcional y describir las funciones más importantes: estructural, energética y coenzimática. Los ácidos nucleicos son los encargados de proporcionar la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos llevan a cabo además otras funciones básicas para los seres vivos: - Moléculas acumuladoras y donantes de energía: AMP, ADP y ATP - Moléculas mensajeras que transmiten informaciones del medio externo desencadenando respuestas celulares internas: AMPc. - Moléculas con función coenzimática en el metabolismo celular: NAD+, NADP+ y FAD.

82 BLOQUE I ORIENTACIONES – 25 ENERGÉTICASReconocer a los nucleótidos como moléculas de gran versatilidad funcional y describir las funciones más importantes: estructural, energética y coenzimática. ENERGÉTICAS adenosin- 5´- trifosfato (ATP) y adenosin- 5´- difosfato (ADP)

83 BLOQUE I ORIENTACIONES – 25 COENZIMÁTICASReconocer a los nucleótidos como moléculas de gran versatilidad funcional y describir las funciones más importantes: estructural, energética y coenzimática. COENZIMÁTICAS Nucleótido de nicotinamida AMP Intemedio de reacción en el catabolismo celular como dador y aceptor de hidrógeno en reacciones de hidrogenación y deshidrogenación respectivamente.

84 BLOQUE I ORIENTACIONES – 25Reconocer a los nucleótidos como moléculas de gran versatilidad funcional y describir las funciones más importantes: estructural, energética y coenzimática. NUTRIENTES DESECHOS CATABOLISMO ANABOLISMO MACROMOLÉCULAS PRECURSORES

85 BLOQUE I ORIENTACIONES – 26Describir el enlace fosfodiéster como característico de los polinucleótidos

86 BLOQUE I ORIENTACIONES – 27Diferenciar y analizar los diferentes tipos de ácidos nucleicos de acuerdo con su composición, estructura, localización y función.