ÁCIDOS NUCLEICOS: polímeros de nucleótidos

ARN

ácido ribonucleico

ADN

ácido desoxiribonucleico

Nucleótido: ARN ADN

Un hidrato de carbono: pentosa

Acido fosfórico

Base nitrogenada

HO – P – OH =

O

O

=

Estructura de los nucleótidos

Nucleósido: azúcar + base nitrogenada

Estructura primaria del ADN

Polímero de nucleótidos enlazados mediante el grupo fosfatoENLACE FOSFODIESTER

Unión entre el fosfato 3´de una base y el OH 5´ de la base siguiente

Estructura secundaria del ADN: Doble hebra alfa hélice

La doble hélice: Esqueleto: cadena de uniones azúcar-fosfato

Direccionalidad:Las hebras son antiparalelas : una de ellas es 5'- 3' y la complementaria 3'- 5'.

Complementariedad:

Regla de Chargaff A=TG=C

¿Qué interacciones estabilizan la doble hebra?

Uniones puente hidrógeno purina - pirimidina

Interacciones hidrofóbicas entre los anillo de las bases nitrogenadasInteracciones fosfato – agua

Conformaciones del ADN: Relacionadas con la conformación del azúcar y la orientación de la base respecto al azúcarCada conformación tiene parámetros característicos:

Numero de bases por vueltaDiámetro de la héliceDistancia entre el plano de las bases

Z-ADN = 102 nmPerpendicular al eje de la hélice

Z-ADNSurco mayor y surco menor: Las uniones azúcar- base no están directamente opuetas entre una cadena y la otra

ADN: empaquetado en el núcleo → cromatina: interaccion ADN – proteínas

Nucleosoma: estructura fundamental de la cromatina

Complejo ADN enrollado alrededor de proteínas básicas llamadas histonas

Octámero

“collar de perlas”: 20- 200 nucleótidos separan a los nucleosomas

+

Solenoide: cola regular que contiene 6- 8 nucleosomas por vuelta → fibras de 30nmSe reduce la longitud 50 veces

.

Cromosoma: molécula de ADN empaquetada con histonasFormado por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero,

Genoma Humano: 3 x 109 pares de nucleótidos

Elementos de un cromosoma: CentrómeroDosTelómerosOrígenes de replicación

ADN repetitivo

Genoma: información genética de un organismo almacenada en los cromosomas

Los organismos diploides contienen un par de cada cromosoma

Las células humanas tienen 46 cromosomas (23 pares), uno heredado de cada padre22 autosomas y 2 posibles cromosomas sexuales: X e Y

Acrocéntrico telocéntrico submetacéntrico metacéntrico

Entre las funciones y propiedades del ADN:

Lleva la información genética de la célula: los genes son responsables de las características estructurales y de la transmisión de estas características de una célula a otra.

Se duplica durante la división celular para formar dos moléculas idénticas, para lo cual necesita que en el núcleo existan nucleótidos, energía y enzimas.

Controla la actividad de la célula.

Capacidad de mutación importante para los cambios evolutivos

ESTRUCTURA DE UN GEN

Promotores

Exones

Sitio de inicio de la Transcripción

Sitio de terminaciónde la Transcripción

Realzadores

Intrones

Dogma central de la biología

ARN: polímero de nucleótidos de hebra simple

ARNm (ARN mensajero)

ARNr (ARN ribosomal)

ARNt (ARN de transferencia)

CLASES DE ARN

ÁCIDOS NUCLEICOS: polímeros de nucleótidos

ARN

ácido ribonucleico

ADN

ácido desoxiribonucleico

Duplicación Precisa

Rápida Complejo multienzimático

Síntesis Complementaria

Semiconservativa

DUPLICACION DEL ADN

Reacción: adición de un nucleótido al extremo 3´de una hebra de ADN catalizada por la enzima ADN polimerasa

complementariedad del nucleótido adicionado con el del molde

Nucleótidos: ATP GTP TTP CTP

Energía para la reacción: hidrólisis del fosfato

Formación del enlace fosfodiéster : transferencia de un grupo fosfato al extremo 3′ de la cadena que está en crecimiento → se libera pirofosfato inorgánico (PPi) y se alarga la cadena. .

La replicación es asimétrica

Solo la síntesis 5´→3´ es posible

¿Como se copia la hebra 5´→3´ ?

Fragmentos de OKASAKI: 100-200 nucleótidos en eucariotasSe sintetizan en sentido 5´→3´ y luego se unen por la enzima ADN ligasa

Horquilla de replicación de ADN: forma en Y

Origen de replicación: puntos fijos a partir de los cuales comienza la duplicación

Avanza en ambos sentidos

ElongaciónSintesis bidireccional de nuevas cadenas por las ADN polimerasas, añadiendo nucleótidos basados en el molde. En la hebra rezagada, cuando la ADN polimerasas contacta otro Fragmento de Okasaki, se elimina el cebador de ARN y unión por la enzima ligasa.Terminación Una vez se han juntado todos los fragmentos de Okasaki se completa la doble hélice de ADN

Fases de la replicación: Iniciación: Reconocimiento del Origen de replicación por proteínas iniciadoras Desnaturalización del ADN y Reclutamiento del resto de las proteínas: REPLISOMA Formación de la horquilla de replicación, síntesis del cebador

ADN helicasa: desenrolla o separa las dos hebras. Topoisomerasa: induce superenrrollamientos negativosProteínas que se unen al ADN de simple hebraADN polimerasa: se une al ADN, cataliza la elongación de la hebra líder y la

retrasada, y chequea la seguridad de la copiaARN primasa: sintetiza primers ARN para copias la hebra retardada para

sintetizar los fragmentos de Okazaki. ADN ligasa une los fragmentos de Okasaki ADN polimerasa I: remueve los primers de ARN y completa la hebra

Proteínas que participan de la horquilla de replicación

ADN primasa

Proteinas que se unen a

ADN simple hebra

ADN polimerasa, durante el proceso de replicación: Elongación de la cadena → polimerasaCorrección y reparación de errores → exonucleasa

Impide que se acumulen errores → mutaciones.

Fidelidad de la síntesis: ocurre un error cada 3 x 109 bases incorporadas

Apareamiento: 1 error cada 10.000 pares de bases

Fidelidad de la síntesis: ocurre un error cada 3 x 109 bases incorporadas

Reparación de las bases mal apareadas a medida que las va polimerizando

Monitorea el ADN buscando alteraciones ambientales (UV, Rayos-X, carcinogenos, mutagenos).

Ej: TT, producidos radiación UV

DUPLICACION DEL ADN

Todos los organismos duplican su material genético antes de cada división celular

¿En que momento?

Ciclo celular

→ cada célula hija igual informacion genética

El proceso llevaría 1mes ¿Cómo logra replicarse en la fase S?→ varios orígenes de replicación

Burbuja de replicacion: progresa en ambas direcciones

ARN polimerasa: sintetiza una cadena de RNA en dirección 5´→ 3´a partir de los precursores ribonucleósidos trisfosfatos

Unidad de transcripción: Un promotor: hacia el extremo 5´ La secuencia codificadoraLa secuencia terminadora.

Producto: ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) o transcripto primario (inestable)→ contiene la secuencia codificadora y el terminador y no ha sufrido modificaciones.

TRANSCRIPCION

ADN → ARN

Antiparalela - complementaria

Reconocimiento del promotor:ARN polimerasa únicamente: promotores fuertes → promotores procariotasCon participación de proteínas adicionales: promotores débiles

→ promotores eucariotas: factores de trascripción→ promotores procariotas: activadores

                                                            

Etapas de la transcripción:

Síntesis de los primeros nueve enlaces.(luego la enzima abandona el promotor)

Reconocimiento: Unión de la enzima y factores de transcripción al promotor y exposición de la cadena molde. Unión de proteínas.

La enzima se desplaza, desenrolla la doble hélice y extiende la cadena de RNAHíbrido ADN-ARN : ~25 nucleótidos.

Reconocimiento de la secuencia terminadora. Se añade la última base y colapsa la burbuja de transcripción al desaparecer el híbrido DNA-RNA.

Lugar de síntesis: burbuja de transcripción → se desplaza por el ADN junto con la ARN polimerasa a medida que va sintetizándose el ARN

ARN polimerasa

Carácterísticas individuales:Lugares específicos del núcleoReconocimiento de promotores con características específicasRequerimiento en número y tipo de factor de trascripción

Factores de transcripción: Factores generales: son los requeridos para los mecanismos de inicio de la síntesis del RNA en todos los promotores.

Factores 5´ o corriente arriba: reconocen secuencias cortas específicas situados en dirección 5´ del inicio. Actúan sobre cualquier promotor que contenga el sitio de unión apropiado. Aumentan la eficiencia de la iniciación y se requieren para que un promotor funcione a un nivel adecuado.

Genes constitutivos: promotores reconocibles por factores generales y factores 5´

Factores inducibles: papel regulador → se sintetizan o activan en momentos específicos → controlan la transcripción

PromotoresPromotor basal o mínimo: determinan el punto de inicio de la transcripción. Son reconocidos por factores generales Inr y la caja TATA (posicionamiento de la RNA polimerasa II).

Secuencias reconocidas por los factores corriente arriba: caja CAAT, caja GC y el octámero. Su función es aumentar la eficiencia del evento de iniciación. El número y posición de estos elementos es variable entre los promotores.

Los enhancers (potenciadores). Estos elementos aunque no forman parte del promotor propiamente dicho regulan la función del mismo y son reconocidos también por los factores corriente arriba. Pueden estar muy distantes del promotor, tener varias ubicaciones con respecto al mismo, incluso pueden estar dentro de la unidad de transcripción.

MODIFICACIONES EN EL EXTREMO 5’ TERMINAL

Adición de residuo G después de iniciada la trascripciónMetilación                                                      

MODIFICACIONES EN EL EXTREMO 3’ TERMINAL

Adición de cola poli A: señal de poliadenilación AAUAAA                                                      Funciones de la cola de PoliAconfiere estabilidad al RNAm. relacionada con el proceso de traducción.

Splicing: eliminacion de intrones + unión de exones

Límites intrón-exón: puntos de rutura y reunión o puntos de splicing.Los extremos de los intrones tienen cortas secuencias conservadas: Intrón genérico: 5´GT……AG3´ → direccionalidad

Spliceosoma: complejo de ribonucleoproteínas nucleares (snRNP)reconocen los sitios 3´ y 5´ y la secuencia ramificadora

Procesamiento del tRNA

TRADUCCION

ARN → PROTEINA

INICIACION: la subunidad menor se une al ARNm y a ARNt iniciador. Luego se une la subunidad mayor. Factores de iniciación: proteínas que mantienen juntos estos componentes

ELONGACION: ARNt se ubica en sitio A por complementariedad (anticodon)Uniones tipo Puente de H estabilizan la interaccion.

Formación del enlace peptídico y clivaje de la unión ARNt – péptido en el sitio P

TRANSLOCACION

El ciclo se repite hasta encontrar un codón de terminación

TERMINACION: se unen factores de liberación al codón, se une agua en vez de AA

Se libera la cadena polipeptídica

¿Qué sucede con el ARNm? Finalmente se degrada en el citoplasma

Un ARNm une varios complejos ribosomales, formando varias proteínas nacientes

El complejo se desensambla

Unidad codificadora: grupo de tres nucleótidos (triplete).Cuando están en el ARN mensajero se les llama codones Unión codón - anticodón → unión triplete del ARNm – triplete del ARNt complementaria

Cada ARNt porta el aminoácido correspondiente al codón de acuerdo con el código genético→ el ribosoma une AA para formar una nueva proteína de acuerdo con las “instrucciones” de la secuencia del ARNm.

Existen 64 codones posibles: más de uno para cada aminoácidoCodones de terminación o sin sentido: fin de la secuencia codificante: son UAA, UGA y UAG

Código genético: relación entre la secuencia de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos de la proteína.

Código Genético 64 codones o tripletes de bases61 codones codifican aminoácidos. 3 codones funcionan como señales de terminación. No es ambiguo: cada codón especifica a un solo aminoácido. Es degenerado: un aminoácido puede estar codificado por diferentes codones. Es universal: interpretado de la misma forma por todos los organismos. Utiliza un marco de lectura establecido al inicio de la traducción y no lo modifica. No se produce solapamiento de codones.

AUG: codón de iniciación → Met → primer aminoácido, frecuentemente se elimina al final del proceso.

Secuencias de ADN no codificantes:

Centromeros y telómeros: estabilizan la estructura de los cromosomas.

Secuencias para ARN:

Pseudogenes que tienen valor evolutivo ya que permiten la creación de nuevos genes con nuevas funciones

Otros proceden de la duplicación de pequeñas regiones del ADN. El rastreo de estas secuencias repetitivas permite estudios sobre el linaje humano.

La estructura de intrones y exones de algunos genes (como los de inmunoglobulinas y protocadherinas) son importantes por permitir cortes y empalmes alternativos del pre-ARN mensajero que hacen posible la síntesis de diferentes proteínas a partir de un mismo gen (sin esta capacidad no existiría el sistema inmunológico).

Regulación de la expresión

Mutaciones:Es cualquier cambio o alteración en el material cromosómico de las células. en los gametos: generará enfermedades hereditarias.en células somáticas: causan enfermedades no hereditarias.

Pueden ser:Mutaciones silenciosas: no se altera el AAMutaciones sin sentido: causa terminación de la transcripción Mutaciones con cambio de sentido: cambia un AA por otroMutaciones que causan cambio de marco de lectura: deleciones / inserciones

TIPOS DE ABERRACIONES CROMOSÓMICAS Cambio en la estructura del cromosoma Delecciones: se pierde un segmento delcromosoma.

                                                                                         Duplicaciones: se duplica un segmento del cromosoma.                                                                                                  

Inversiones: Se produce una inversión o giro de 180° en varios segmentos del cromosoma,.                                                                                                 Translocaciones : ocurren cuando hay cambios de segmentos entre dos cromosomas,   

Cambio en el número de Cromosomas Aneuploidía: disminuye o aumenta el número de cromosomasMonosómico: falta 1 cromosomaTrisómico: un cromosoma de mas