tema 3 bases quimicas 2014

BASES QUIMICAS DE LA

HERENCIA

Ing. GARCIA DIAZ

CONSIDERACIONES

GENERALES

Son moléculas complejas mayores que las de casi todas las proteínas.

Poseen C, H,O,N y P.

Fueron aislados por Miescher en 1870, a partir de los núcleos de células del pus.

Deben su nombre al hecho de ser ácidos y de haberse encontrado por primera vez en los núcleos.

CONSIDERACIONES GENERALES

Por su composición química, los ácidos nucleicos se clasifican en:

Acidos desoxiribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos, y

Acidos ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma.

Se conoce con considerable detalle la estructura y

función de los dos tipos de ácidos.


El conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos permitió:

La elucidación del código genético,

La determinación del mecanismo y control de la síntesis de las proteínas y

El mecanismo de transmisión de la información genética de la célula madre a las células hijas.


A las unidades químicas que se unen para formar los ácidos nucleicos se les denomina nucleótidos, y;

Al polímero poli nucleótido o ácido nucleico.

Los nucleótidos están formados por:

una base nitrogenada,

un grupo fosfato y,

un azúcar; ribosa en caso de ARN y desoxirribosa en el caso de ADN.


Las bases nitrogenadas contienen la información

genética, los azúcares y los fosfatos tienen una función

estructural.


En el caso del ADN las bases son dos purinas y dos

pirimidinas. Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina).

Las pirimidinas son T (Timina) y C (Citosina) .

En el caso del ARN también son cuatro bases, dos

purinas y dos pirimidinas.

Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina).

Las pirimidinas son C (Citosina) y U (Uracilo).


Las bases se unen al carbono 1' del azúcar y el fosfato en el

carbón 5' para formar el nucleótido.


Los nucleótidos se unen para formar el polinucleótido por uniones fosfodiester entre el carbono 5' de un nucleótido y el carbono 3' del siguiente.


Un dinucleótido, donde se unieron un nucleótido con la base A con un nucleótido con la base G y el enlace fosfodiester se formó entre el carbono 3‘ del nucleótido con base A y el 5‘ del nucleótido con base G, se representa simplemente como AG.

Si a este dinucleótido se le

agrega otro nucleótido en el carbono 3' y este nucleótido tiene una base T, el trinucleótido resultante se representará por AGT.

Ésta es la forma simplificada en que se acostumbra representar los polinucleótidos.

http://genemol.org/biomolespa/la-molecula-de-adn/molecula-03.jpg

ESTRUCTURA DE LOS

POLINUCLEOTIDOS

El ADN está formado por dos cadenas muy largas de polinucleótidos unidas entre sí por puentes de hidrógeno específicos entre las bases de las dos cadenas.

La base de una cadena que se une por

los puentes de hidrógeno con la base de la otra cadena se dice que forman un par de bases. A se parea con T y G con C

Las dos cadenas se encuentran

arregladas en una estructura helicoidal alrededor de un eje común por lo que recibe el nombre de doble hélice.

Las bases se encuentran acomodadas

hacia el eje de la doble hélice, mientras que el azúcar y los fosfatos se encuentran orientados hacia el exterior de la molécula.

http://molecularstation.com/images/chemical-structure-dna.gif

ESTRUCTURA DE LOS

POLINUCLEOTIDOS

Las dimensiones de la hélice, son las siguientes: diámetro 20 Angstrom y la longitud del paso 34 Angstrom el cual está constituido por 10 residuos de nucleótidos.

El tamaño de la molécula de ADN de doble hélice se expresa en miles de bases o kb. La longitud de 1kb es entonces 0.34 micras.

Una molécula de ADN de un milímetro de longitud estará formado de 3 mil kb o sea tres millones de bases.

ESTRUCTURA DE LOS

POLINUCLEOTIDOS

En los cromosomas estas

moléculas se arreglan en

estructuras más compactas en

las que la doble hélice se

enrolla sobre sí misma.

En el caso de las bacterias, la

molécula de ADN de más de

un milímetro de longitud se

arregla dentro de la bacteria

que sólo tiene una longitud de

una micra.

EL CONTEXTO HISTORICO PREVIO A LA DOBLE HELICE

La contribución de Müller, por el que ganó el Premio Nóbel, fue que

los genes podían mutarse artificialmente.

Bombardeando moscas de la fruta con rayos X, provocó mutaciones

en sus genes y su descendencia era portadora de estas

deformidades.

Al igual que los átomos, las partículas de Mendel deben tener

también una cierta estructura interna y podrían alterarse por medio de

rayos X.

La mutación artificial dio inicio a la genética moderna.


Usando los rayos X, Beadle y Tatum crearon versiones mutantes del moho del pan llamado Neurospora.

Resultó que los mutantes no podían fabricar una determinada sustancia, porque carecía de la enzima para hacerlo.

Los genetistas empezaron a corearlo a media voz: un gen...una enzima.

Después llegó la deducción de Linus Pauling, que una forma grave de anemia era provocada por un gen modificado.

Los glóbulos rojos tomaban forma de hoz, causada por un defecto en el gen que produce la hemoglobina.


Esto tenía sentido poco a poco.

Los genes eran recetas de proteínas.

Y las mutaciones eran proteínas modificadas por genes alterados.

Pero el gen seguía siendo algo inaccesible y misterioso.

Su capacidad para especificar recetas de proteínas, inducía a pensar que él mismo debía estar hecho de proteína.

Cierto, había algo más en los cromosomas: ADN.

ESTRUCTURA DEL ADN: LA LARGA BUSQUEDA

En 1869, Friedrih Miescher había aislado ADN, a partir de vendajes con pus de los soldados heridos.

Miescher supuso que el ADN era la clave de la herencia y escribió que podría transportar el mensaje hereditario:

“del mismo modo que las palabras y los conceptos de todas las lenguas encuentran expresión en veinticuatro o treinta letras del alfabeto”.

¿Cómo podría transportar un mensaje en sólo cuatro variedades?


Más tarde, Watson desarrollo la convicción que los genes estaban hechos de ADN, y no de proteína.

Para reivindicar su idea viajó a Dinamarca y después, a Inglaterra.

Llegó a Cambridge en Octubre de 1951.

Encontró la misma convicción sobre la importancia del ADN, en otro socio: Francis Crick.

Crick se encontraba concentrado en medir la viscosidad de las células y se dedicaba a aprender cristalografía en el Cavendish.


Crick estaba también insatisfecho por la obsesión imperante por las proteínas.

La estructura del gen era la gran incógnita y sospechaba que el ADN era parte de la respuesta.

En un inicio las cosas no eran así, muchos pensaban que el principio hereditario estaba en la proteína y no en el AND.

Oswald Avery, M. Mc. Carthy y C. Mac Leod en 1944 abordaron el dilema de aquellos tiempos.

¿Es el ADN o las proteínas las que llevan la información genética en los cromosomas?


Colocaron neumococos infecciosos y no infecciosos, estudiaron el rol de las sustancias y su influencia sobre la transformación.

Actuando primero con enzimas (para desactivar las proteínas), con alcohol, cloroformo y éter (para desactivar lípidos), con ribonucleasa (para desactivas al ARN).

Observaron que los neumococos no infecciosos terminaban transformándose en neumococos infecciosos.

Cuando atacaron el extracto con desoxiribonucleasa, éste perdió su capacidad de transformar bacterias no infecciosas en infecciosas.

Esta enzima hidroliza solo el ADN.

Era la demostración que el ADN y los genes son lo mismo.

ESTRUCTURA DEL ADN:

LA LARGA BUSQUEDA


El interés del ADN, como transmisor de la información genética, despertó con los trabajos de A. Hershey y M. Chase en 1952 con bacteriófagos.

Los bacteriófagos fueron descubiertos por Deherelle, y el ciclo de vida fue descrito por Max Delbrük.

Hershey y Chase marcaron su cápsula con un isótopo radioactivo de azufre y el ADN con un isótopo radioactivo de fósforo.

Luego infectaron una bacteria para determinar qué parte es infecciosa.


Se encontró fósforo radioactivo en las bacterias, mientras que el azufre se quedó fuera de las células bacterianas.

Por lo tanto, el ADN y los genes son lo mismo, que constituyó una ratificación al hallazgo de Avery.

ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO GENERALIDADES

En los años 20, el bioquímico Phoebus Levene determinó que el ADN estaba formado por 4 tipos distintos de nucleótidos.

Cada nucleótido estaba formado por desoxirribosa, fosfato y una base nitrogenada (A, C, T o G).

El ADN está formado por dos cadenas muy largas de polinucleótidos unidas entre sí por puentes de hidrógeno específicos entre las bases de las dos cadenas.

La base de una cadena que se une por los puentes de hidrógeno con la base de la otra cadena se dice que forman un par de bases. A se parea con T y G con C

Las dos cadenas se encuentran arregladas en una estructura helicoidal alrededor de un eje común por lo que recibe el nombre de doble hélice.

Las bases se encuentran acomodadas hacia el eje de la doble hélice, mientras que el azúcar y los fosfatos se encuentran orientados hacia el exterior de la molécula.

Doble hélice, formada por cadenas orientadas en direcciones opuestas (antiparalelas).

La estructura se mantiene gracias a enlaces de hidrógeno entre las

bases nitrogenadas que se encuentran orientadas hacia el

interior de las cadenas


Así pues la molécula de ADN es un largo filamento de 20

Angstrom de diámetro cuya longitud depende del número de

kb, y a su vez depende de la especie.

El rango de tamaño va desde 2 micras (5 kb) en el virus SV40,

hasta casi un metro (3 x 106 kb) en cromosomas humanos.

El genoma de E. coli, no tiene extremos, o sea forma un

círculo, y el perímetro tiene una longitud de 1.4 mm (4000kb).


Las dimensiones de la hélice, son las siguientes: diámetro 20 Ángstrom y la longitud del paso 34 Ángstrom el cual está constituido por 10 residuos de nucleótidos.

El tamaño de la molécula de ADN de doble hélice se expresa en miles de bases o kb. La longitud de 1kb es entonces 0.34 micras.

Una molécula de ADN de un milímetro de longitud estará formado de 3 mil kb o sea tres millones de bases.


En 1953, los cuatro investigadores del ADN publicaron sus contribuciones en Nature.

Watson y Crick en dos notas cortas, una sobre la estructura y otra sobre el significado biológico.

Wilkins Gosling y Rosalind Franklin separadamente en informes breves con fotografías de rayos X.

El modelo propuesto por Watson y Crick se conoce ahora como la hélice de ADN tipo b.

Este modelo, basado en los datos de Chargaff, tiene 2 cadenas antiparalelas envueltas en espiral.

ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO FUNDAMENTOS

En 1949, Erwin Chargaff analizó el contenido molar de las bases de ADN procedente de diversos organismos.

Descubrió que en todos los casos [A]=[T] y que [G]=[C], o [A+G]=[T+C] ([purinas]=[pirimidinas]).

Esta es la llamada ley de Chargaff.

SIGNIFICADO REGLAS DE CHARGAFF

Complementariedad de las bases

ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO ESTRUCTURA

Watson y Crick coincidieron, así lo afirma el primero en su célebre libro “La Doble Hélice”, que ello era también aplicable al ADN.

Suponían, que como una macromolécula debía tener el aspecto helicoidal, propio de las proteínas y otras sustancias complejas.

Una corroboración eran las fotografías de Maurice Wilkins, y expuestas por esa misma época en Nápoles.

Los expertos en difracción de rayos X, todos de Cavendish, apuntaban a decir que era una molécula helicoidal.

Estos hechos condujeron, a Watson y Crick a pensar que sí se combinan ambos métodos: construir modelos (Pauling) y usar la difracción de rayos X (Wilkins), se podría conocer la estructura del ADN.

La solución aparentemente era fácil, proponer un modelo y tomar fotos a las muestras de ADN.

Watson supuso que no sería difícil armar el modelo.

Inicio su aventura, por lograr una asociación con el Laboratorio de Wilkins para usar sus fotos.

El problema se complico, porque la participación de Wilkins implicaba la de Rosalind Franklin, que estaba lejos de todo control.

Después de una rápida negociación, Crick obtuvó el apoyo de Wilkins, y con ello, el acceso a la información sobre la difracción con rayos X del ADN.


Volvieron al tema del modelo. Cómo abordarlo, si hasta entonces no había ninguna imagen real del ADN.

El temor de Watson se confirmaría, sin información química habría problemas para construir el modelo.

Para su primer modelo asumieron lo siguiente:

Debía tratarse de una molécula helicoidal, puesto que la sombra en X de las fotografías así lo señalaban.

Se trataba una molécula que se enroscaba con cierta regularidad, en torno de un eje central. Las fotos también respaldaban este supuesto.


Crick

Rosalind E. Franklin

Interpretación del patrón difracción de rayos X del DNA

Debía ser más de una molécula, tal vez varias, porque Wilkins señalaba que sus mediciones sobre el diámetro eran superiores a una sola molécula.

Se asumió que la estructura básica estaba compuesta por: un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada.

Nadie sabía en qué orden y cuál orientación tenían.

En 1953, James Watson y Francis Crick combinaron los datos químicos y físicos del ADN, y propusieron un modelo estructural del ADN.

En este modelo estructural del ADN las dos hebras están enrolladas una alrededor de la otra formando una doble hebra helicoidal.



Las dos cadenas de polinucleótidos se mantienen equidistantes, al tiempo que se enrollan en torno a un eje imaginario.

A primeros de los años 50 Maurice Wilkins y Rosalind Franklin realizaron los primeros estudios físicos con el ADN mediante la técnica de difracción de rayos X y observaron que:

(1) la molécula de ADN es una cadena extendida con una estructura altamente ordenada

(2) la molécula de ADN es helicoidal y tiene 20 Å de diámetro

(3) la hélice del ADN está compuesta por dos hebras helicoidales y

(4) las bases de los nucleótidos están apiladas con los planos separados por una distancia de 3,4 Å.

1953. Año culminante:

J. Watson y F. Crick resuelven la

estructura tridimensional del DNA

(Nature 171: 737-738)

Una estructura tan

bonita tenía, por

fuerza, que existir

J. Watson

Restaba suponer que se trataba de una molécula regular pero irregular a la vez.

¿Cómo explicar esto?

La molécula era regular porque la unión de un nucleótido con otro, era uniforme, como si se tratase de una escalera.

Todas debían tener los mismos tres componentes: azúcar, radical fosfatado y una base nitrogenada.


Pero irregulares, por la diferencia en la secuencia en la que se unian las bases nitrogenadas.

El paso siguiente, para dar estabilidad a una molécula helicoidal, debe haber uniones: fuertes.

Supusieron que estas ocurrían a través de enlaces de hidrógeno y/o con sales (Mg ++)


El único modelo, químicamente viable era el propuesto por Alexander Todd y sus colaboradores.

Según este modelo, plano y no tridimensional, las bases ocupan la parte “exterior” de la molécula, y los radicales fosfatados la parte “interna”.

El enlace entre las cadenas ocurría a través del fosfato, cuya carga es negativa y no de las bases nitrogenadas, cuyas cargas se desconocían.


Por último, el modelo que al final consideraron fue uno que tenía tres cadenas.

A pesar que Crick dudaba sobre su estabilidad.

Este modelo era consistente con la teoría helicoidal, planteada por Crick y Cochran, respecto a la hélice a.

Esa teoría había tenido relativo éxito, como una respuesta a los errores del cristalógrafo V. Vand. Se publicó en Nature.

La presentación del modelo helicoidal de triple cadena, fue expuesto ante Wilkins, Franklin, Gosling del King´s College.


La propuesta fue sistematizada en dos partes.

La primera se presentó la aplicación de la teoría helicoidal a la estructura del ADN.

Y la segunda, se mostraría el Modelo construido.

Las reacciones fueron más que adversas. La mayor virulencia ocurrió de parte de Franklin y Gosling, que terminaron por incomodar a Wilkins.

La primera crítica, era la duda sobre el carácter helicoidal del ADN, no había pruebas suficientes.

Tampoco era sensato dar por cierto que los enlaces del fosfato se dieran con sales (Mg ++).


Si era cierto, el cálculo de agua en esa molécula resultaba ridículo. La verdadera molécula debía contener agua por lo menos 10 veces más.

El modelo helicoidal de tres cadenas, con una repetición cristalográfica cada 28 Å, unidas por enlaces bivalentes de Mg ++, era irreal.

Resulto un fiasco, y una tragedia para Cavendish.

Se le ordeno a Crick concentrarse en la medición de las proteínas y lograr su doctorado.

Watson tuvo que virar a su “viejo trabajo” con los fagos y evitar cualquier insinuación con el ADN.


Del King´s College, Cavendish no recibiría ni la más

mínima referencia: Cero colaboración.

Las malas noticias no terminaban allí, habían ciertos indicios que tanto Wilkins como Pauling, estaban en la pista correcta del ADN...era solo cuestión de tiempo.

Watson insistió en el ADN, pero a través del ARN, a fin que Wilkins no pudiera reclamar derecho alguno. Su escaso conocimiento en cristalografía retardó el proceso.

Con ayuda de los cristalografos de Cavendish, logró reunir algunas fotos, muy malas, de difracción de rayos X del ARN. Con ellas trato de analizar el patrón y la naturaleza helicoidal del ARN.


Watson tuvo que reconocer que el contenido de agua, ahora era importante, como la disposición de la molécula en si. Tuvo que aproximarse a las matemáticas y la química, que tanto había rehuido.

Crick solo participaba marginalmente del esfuerzo, infringir la prohibición podía ser fatal en su caso.

El estudio del fago T4, resulto siendo clave porque aportaba datos interesantes sobre la irregularidad de la molécula.

De este modo, podía albergar más agua en su interior y su volumen por tanto sería mayor.

Quedaba por resolver el problema del enlace de Mg++, se requerían análisis que solo podía dar el King´s College.


La buena noticia la trajo el hijo de Pauling. Su padre no estaba centrado en el ADN, sino en las hélices a de la queratina.

Las cuales se enroscaban, y ello concordaba con la teoría general de Crick, cuyas ecuaciones nunca fueron exactas.

Con ayuda de Kreisel, logro corregir su expresión matemática y acertó...el logro fue publicado en Nature.

Watson descubrió la importancia de los hallazgos de Chargaff, respecto a la proporcionalidad de las bases. Tal vez, la molécula estaba en una posición errada, y si podía haber regularidad.

Las bases A=T debían ser iguales C=G, pero ¿Cómo?


Sus dudas se acrecentaban, y fue Crick concentrado en sus tesis doctoral, el que descubrió el error.

Después de comprobar una y otra vez sus ecuaciones, pensó que las cadenas no podían exponer hacia afuera las bases nitrogenadas.

Debían estar orientadas hacia adentro, pero no explicaba la forma en que ellas establecían enlaces.


Luego, descartando la tercera cadena, podía tener mayor estabilidad y a la vez, contener diez veces más agua.

Crick, descubrió escrutando el bosquejo de la última foto de Rosy del ADN, que había un final feliz.

Si se invertía una de las cadenas, frente a cada Adenina, se ubicaría una Timina, y a cada Citosina una Guanina.

Los enlaces serían hidrógeno entre las bases, en la primera con dos enlaces y en la segunda con tres.

La paradoja estaba resuelta. El modelo b del ADN era una molécula helicoidal, bicatenaria, con regularidad cristalográfica cada 20 Å, dando una vuelta completa cada 32 Å, y puentes de hidrógeno entre sus bases, con una orientación invertida entre sí.


ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO FACTORES ESTRUCTURALES

Cuando se calienta un ADN de doble hebra (forma nativa) se rompen las fuerzas de unión entre las dos hebras y acaban por separarse.

Por tanto, el ADN desnaturalizado es de una sola hebra.

La transición entre el estado nativo y el desnaturalizado se conoce como desnaturalización.


En determinadas condiciones, una disolución de ADN

monocatenario (desnaturalizado), puede volver a formar

el ADN nativo (de doble hebra).

Este proceso recibe el nombre de renaturalización del

ADN.

Cuando el ADN renaturalizado se forma a partir de

moléculas de ADN de distinto origen, o entre una

molécula de ADN y otra de ARN, la renaturalización se

conoce como hibridación.


DESNATURALIZACIÓN DEL ADN

Cuando se rompen las fuerzas

de unión entre las dos hebras del ADN, éstas acaban por separarse.

Por tanto, el ADN desnaturalizado es de una sola hebra.

La transición entre el estado nativo y el desnaturalizado se conoce como

desnaturalización.


La forma más corriente de desnaturalizar el ADN es por calentamiento.

Otro agente desnaturalizante es el pH elevado porque cambia la carga de algunos grupos que forman parte de los puentes de hidrógeno.

En agua destilada, con una fuerza iónica muy reducida, se produce la separación de las hebras.

Este fenómeno se debe a que en agua muy pura, la fuerte repulsión entre las cargas negativas de los grupos fosfato no es contrarrestada por los correspondientes contraiones (Na+, Mg+2).


La gráfica que representa la medida de A260 en función de la temperatura se llama curva de fusión del ADN:

1.- La A260 permanece constante hasta temperaturas bien por encima de las fisiológicas. En este intervalo, la molécula está en forma de doble hebra.

2.- El aumento de A260 tiene lugar en un estrecho rango de temperaturas (6-8 ºC), que se inicia cuando comienzan a romperse las uniones entre las bases en varios segmentos de la molécula.


3.- La A260 máxima es

aproximadamente un 37%

mayor que el valor inicial, y

corresponde al estado en

que las dos hebras están

completamente separadas.

Un parámetro muy útil para

caracterizar la evolución de

la fusión es la temperatura

a la que el aumento de la

A260 ha llegado a la mitad

de su camino.


Esta temperatura se llama

temperatura de fusión (Tm).

Se ha comprobado que la Tm

aumenta con el contenido de

G+C (Figura de la derecha).

Como el par de bases G-C

está unido por tres puentes de

hidrógeno, se requiere una

temperatura más alta para

desnaturalizarlo.

20 40 60 80

100

70 80 90 100 110

Porc

ent

aje G

+ C

Temperatura de fusión (desnaturalización)


Los reactivos que incrementan la solubilidad de las bases (como el etanol) disminuyen la Tm, ya que reducen la interacción hidrofóbica que las mantiene unidas.

Se deduce que tanto los puentes de hidrógeno como las interacciones hidrofóbicas cooperan para formar una estructura estable.

Si se reduce o elimina cualquiera de estas interacciones, la estabilidad disminuye y la Tm es menor.


RENATURALIZACIÓN DEL ADN

Una disolución de ADN

desnaturalizado puede ser tratada de

forma que recupere su configuración

nativa.

El proceso se llama renaturalización,

y se obtiene un ADN renaturalizado.

Para que tenga lugar la

renaturalización deben cumplirse dos

requisitos:


La concentración salina debe ser alta ([NaCl] entre 0,15 y

0,5 M) para eliminar la repulsión entre los grupos fosfato de

las dos hebras.

La temperatura deber ser lo suficientemente elevada para

romper los puentes de hidrógeno, y lo suficientemente baja

como para estabilizar los apareamientos correctos entre las

bases de hebras distintas.

La temperatura óptima de renaturalización es de unos 20 a

25 ºC por debajo de la Tm.


La renaturalización es un fenómeno de unión al azar, y por tanto la molécula de ADN renaturalizada no contiene las hebras originales.

Si mezclamos un ADN marcado con el isótopo 15N con otro que contenga el isótopo normal 14N y los desnaturalizamos, durante la renaturalización se forman 3 tipos de moléculas de doble hebra:

un 25% con 14N en las dos hebras,

un 25% con 15N en las dos hebras y

un 50% con una hebra 14N y otra 15N.


HIBRIDACIÓN DEL ADN

Cuando el ADN renaturalizado se forma a partir de moléculas de ADN de distinto origen la renaturalización se conoce como hibridación.

Una característica es que no sólo se puede producir entre dos ADN distintos, sino también entre ADN y ARN, siempre que sus secuencias de nucleótido sean complementarias

ACIDO RIBONUCLEICO GENERALIDADES

El ARN es un filamento de una sola cadena, no forma doble hélice.

La presencia de un oxígeno en la posición 2' de la ribosa impide que se forme la doble cadena de la manera en que se forma en el ADN.

El filamento de ARN se puede enrollar sobre sí mismo mediante la formación de pares de bases en algunas secciones de la molécula.

ACIDO RIBONUCLEICO GENERALIDADES

Es el AN más abundante en la célula, y puede purificarse fácilmente. Una célula típica contiene 10 veces más ARN que ADN. El azúcar presente en el ARN es la ribosa.

Esto indica que en la posición 2' del anillo del azúcar hay un grupo hidroxilo (OH) libre.

Por este motivo, el ARN es químicamente inestable, de forma que en una disolución acuosa se hidroliza fácilmente.

En el ARN la base que se aparea con la A es U, a diferencia del ADN, en el cual la A se aparea con T.

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN

Existen varios tipos de ARN cada uno con función

distinta.

Los que forman parte de las subunidades de los

ribosomas se les denomina ARN ribosomal (rARN),

Los ARN que tienen la función de transportar los

aminoácidos activados, desde el citosol hasta el lugar de

síntesis de proteínas en los ribosomas; se les conoce por

ARN de transferencia (tARN) y.

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN

los ARN que son portadores de la

información genética y la transportan

del genoma (molécula de ADN en el

cromosoma) a los ribosomas son

llamados ARN mensajero (mARN).

El tamaño de las moléculas de ARN

es mucho menor que las del ADN.

En el caso de E. coli va de menos de

100 nucleótidos en los tARN hasta

casi 4000 (4kb) en rARN.

ARN mensajero) es un poli ribonucleótido constituido por una única cadena sin ninguna estructura de orden superior. Su masa molecular suele ser elevada.

Este ARN se sintetiza en el núcleo celular y pasa al citoplasma transportando la información para la síntesis de proteínas.

La duración de los ARNm en el citoplasma celular es de escasos minutos siendo degradados rápidamente por enzimas específicas

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN: MENSAJERO(ARN m)

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN: MENSAJERO(ARNm)

Su peso molecular es alto y contiene únicamente los nucléotidos A, U, G y C.

Además de contener codificada la secuencia de una proteína, contiene señales para la iniciación

(codón AUG, que codifica al aminoácido metionina) y terminación de la síntesis (codones UAA, UAG o UGA).

El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza sobre un molde de ADN y sirve de pauta para la síntesis de proteínas (traducción).

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN: RIBOSOMICO (ARNr)

El ARN ribosómico (ARNr) está presente en los ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas.

Se conocen 3 ó 4 tipos distintos de ARNr.

Su estructura secundaria y terciaria presenta un plegamiento complejo que le permite asociarse tanto a las proteínas integrantes de los ribosomas como a otros ARNr y participar en el proceso de síntesis proteica.

Se representa el ARNr de 16S y la molécula de la Figura inferior corresponde a un ARNr de 5S.

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN: TRANSFERENTE (ARNt)

Las moléculas de ARN transferente (ARNt) tienen entre 75 y 90 nucleótidos, y su peso molecular es de unos 25000 dalton. Constituyendo el 15% del total del ARN de la célula.

Se conocen unos 60 ARN distintos, y se encuentran en todas las células.

Intervienen en la síntesis de proteínas, ya que van unidos a un aa. Transporta los aminoácidos para la síntesis de proteínas.

Está formado por una sola cadena, aunque en ciertas zonas se encuentra replegada y asociada internamente mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias.

Se sintetiza en el núcleo y sale hacia el citoplasma para realizar su función. En el ARNt podemos distinguir un brazo aceptor de aminoácidos abierto y un bucle anticodon.

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN: TRANSFERENTE (ARNt)

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN: HETEROGENEO NUCLEAR

(ARNhn)

Es un ARN de alto peso molecular,

también conocido como transcrito

primario del ARN, ya que es el ARN

recién sintetizado por la ARN polimerasa

en el proceso de trascripción.

En el molde de ADN aparece de color

azul, la ARN-polimerasa de color celeste,

y el transcrito primario de ARN de color

amarillo. En células procariotas, el transcrito primario actúa directamente como

molde para la síntesis de proteínas.

En el núcleo de las células eucariotas actúa como precursor de los demás

tipos de ARN que se encuentran en el citoplasma.

La fragmentación del ARN para formar otros tipos de ARN constituye la

maduración o procesamiento del ARN.

ACIDO RIBONUCLEICO TIPOS DE ARN: PEQUEÑO NUCLEAR

(ARNsn)

El ARN pequeño nuclear (ARNsn) está presente en el núcleo, y es de pequeño tamaño.

Está implicado en los procesos de maduración del ARNhn.

En este proceso, el ARNsn se asocia a proteínas formando las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (RNPsn) que se encargan de eliminar los intrones (aquellos fragmentos del transcrito primario de ARN que no aparecen en el molde de ARNm).

Cuando las RNPsn se unen al precursor del ARNm para eliminar los intrones se forma un complejo ARN-proteína de gran tamaño, visible al microscopio electrónico, y que recibe el nombre de espliciosoma (spliceosome).

A continuación se muestra el proceso de maduración, así como una micrografía electrónica de un espliciosoma.

ACIDO RIBONUCLEICO PRIMER BIOPOLIMERO

Es muy probable que el ARN fuese el primer biopolímero.

En un ambiente similar al que debió existir en la Tierra primitiva pudieron formarse espontáneamente cadenas cortas de ARN, pero no de ADN o proteínas. Además, se conocen casos en los que las moléculas de ARN se cortan y empalman por sitios específicos, en ausencia de proteínas.

Estas moléculas de ARN reciben el nombre de ribozimas (Figura de la derecha).

Las ribozimas presentan actividad catalítica en ausencia de proteínas y participan en el corte y empalme de moléculas precursoras de ARN que darán lugar al ARNr.

A continuación se muestra de forma esquemática el ciclo catalítico de una ribozima.


Estos primitivos mecanismos de maduración del ARN contribuyeron

probablemente a que se consiguiera con éxito la primera síntesis de

proteína dirigida por una cadena de polinucleótidos (un gen).

En una etapa posterior, a partir del ARN se formaría el ADN, que

llegaría a convertirse en un depósito más seguro de la información

genética, ya que es químicamente más estable.

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