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TEMA 4

ÁCIDOS NUCLEICOS

INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA CELULAR (ALBERTS)Capítulo 5 “DNA Y CROMOSOMAS”

BLOQUE II: NÚCLEO E INFORMACIÓN GENÉTICA

METABOLISMO DEL ADN

Base + azúcar : NUCLEÓSIDO

Base + azúcar + Fosfato: NUCLEÓTIDO

FOSFATO

AZÚCAR

BASE

UNIDAD BÁSICA: NUCLEÓTIDO

GRUPO FOSFATO

-En mononucleótidos el grupo fosfato está esterificando el C5’ del azúcar Enlace fosfoester

-En polinucleótidos, es a través del grupo fosfato por donde se establece la unión entre dos nucleótidos sucesivos. Concretamente el fosfato del C5’ del azúcar se une con el OH- del C3’ del azúcar siguiente Enlace fosfodiester

--0

0=P-

0- -0

-NH2

MONONUCLEÓTIDO POLINUCLEÓTIDO

Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)

El azúcar constituyente de los ácidos nucleicos es una pentosa en forma de beta furanosa

AZÚCAR


AZÚCAR

RIBOSAARN

H

DESOXIRIBOSAADN


AZÚCAR

El anillo de pentosa no es plano, presenta distintas conformaciones:

-C2’ endo- C2’ y C5’ se encuentran en el mismo plano.- C3’ endo- C3’ y C5’ se encuentran en el mismo plano.


BASE NITROGENADA


ESTRUCTURA DEL ADN

Estructura primaria: está definida por la secuencia de nucleótidos (dado por los enlaces fosfodiester).

Estructura secundaria: viene definida por la disposición de unos nucleótidos con respecto a otros.En 1953 Watson y Crick postularon un modelo para la estructura del ADN, que tenía en cuenta los datos obtenidos mediante el análisis de difracción de rayos X. En este modelo postulan:

1- las cadenas que forman el ADN se disponen en forma de doble hélice dextrógira. Es doble porque es más estable que la sencilla, ya que está estabilizada mediante puentes de hidrógeno cooperativos y otras fuerzas hidrofóbicas. Y es una hélice porque la estructrua de la cadena (azúcar-fosfodiester) favorece esta conformación.


ESTRUCTURA DEL ADN1. Doble hélice dextrógira


2. Datos de la doble hélice:

Mide 20 A de grosor

Cada vuelta de hélice mide 36 A y contiene 10 pares de bases, siendo la distancia entre las bases de 3.4 A

ESTRUCTURA DEL ADN


3. Las bases nitrogenadas quedan hacia el interior (parte apolar o hidrófoba de la cadena), mientras que los fosfatos y el azúcar (desoxiribosa) quedan hacia el exterior (parte polar o hidrófila)

ESTRUCTURA DEL ADN


ESTRUCTURA DEL ADN

4. Las bases nitrogenadas de una hebra se unen con las de la otra hebra. Esta unión entre bases es a través de puentes de hidrógeno cooperativos intercatenarios: 2 entre adenina-timina y 3 entre citosina-guanina.5. Las cadenas son complementarias y antiparalelas (5’-3’ y 3’-5’) conteniendo por tanto distinta secuencia y composición.


ESTRUCTURA DEL ADN


ESTRUCTURA DEL ADN

5. Las cadenas son complementarias y antiparalelas (5’-3’ y 3’-5’) conteniendo por tanto distinta secuencia y composición.


ESTRUCTURA DEL ADN6. Las cadenas no están diametralmente opuestas entre si, lo que hace, que en cada vuelta de hélice se aprecien dos surcos:

-surco menor: punto de contacto con las histonas-surco mayor: punto de contacto con proteínas

reguladoras


ESTRUCTURA DEL ADN

En función de la estructura secundaria o tridimensional que adopte, podemos hablar de 3tipos de ADN:

-DNA tipo B: es la forma predominante y la más estable (doble hélice dextrógira).


ESTRUCTURA DEL ADN

-DNA tipo A: es muy parecido al B, ya que también es una doble hélice dextrógira, pero es más ancho. Presenta 11pb por vuelta,por lo que no se aprecia la aparición de dos surcos. Esta conformación es típica de los ARN bicatenarios y de los híbridos ADN-ARN


ESTRUCTURA DEL ADN

-DNA tipo Z: es una doble hélice levógira. Es más estrecha que los otros tipos. Los grupos fosfatos se disponene en zig-zag y la unidad que se repite es un dinucleótido. Su función es desconocida.


ESTRUCTURA DEL ARN

El ARN es un tipo de ácido nucleico intermediario entre el ADN y la síntesis de proteínas.A diferencia del ADN:-El ARN está constituido por una sóla hebra monocatenario. Esta cadena de nucleótidos es mucho más corta que el ADN.- En cuanto a composición de bases presenta adenina, guanina, citosina y uracilo (en vez de timina).- En cuanto a estructura el ADN no presenta una estructura secundaria regular.


Además de la hebra simple, la cadena de ARN puede formar pares de bases con regiones complementarias. De esta manera a lo largo de la cadena de ARN pueden observarse regiones cortas con apareamiento intramolecular de Bases formándose una doble hélice.También pueden apreciarse bases no apareadas o incorrectamente apareadas dando lugar a protuberancias o bucles internos.

ESTRUCTURA DEL ARN


ESTRUCTURA DEL ARN


DESNATURALIZACIÓN DEL ADN

En los procesos biológicos en los que participa el ADN, las hebras de la doble hélice se separan.Este fenómeno también se puede forzar en el laboratorio: los principales agentes desnaturalizantes usados son el ph o la temperatura.

Cada especie de ADN tendrá, por tanto, una temperatura de desnaturalización o temperatura de fusión (TM), que se define como:-Aquella temperatura con la que se alcanza el punto medio de la transición de la forma bicaternaria a la monocatenaria.

La TM es:-Inversamente proporcional al contenido A/T-Directamente proporcional al contenido G/C



Efecto hipercrómico del ADNEn condiciones normales se ha visto que los ácidos nucleicos absorben luz a 260nm, lo cual se puede cuantificar.-Se ha observado que el valor de la abosorbancia del ADN nativo o no desnaturalizado es menor que el que correspondería a la suma de las absorbancias de las bases nitrogenadas que lo constituyen. Esto se denomina efecto hipocrómico de los ácidos nucleicos.-En contraposición la desnaturalización del ADN provoca un efecto hipercrómico


ESTRUCTURA DEL ADNEstructura terciaria: está definida por el plegamiento complejo de la cadena de ADN.

Las proteínas que se unen al ADN y forman los cromosomas se dividen en dos grupos:

- histonas- proteínas no histonas

La unidad básica del cromosoma, o el primer nivel de empaquetamiento es el nucleosoma “collar de perlas”, donde el ADN sería el hilo y las perlas serían un centro de proteínas histonas o lo que se denomina partícula central del nucleosoma


ESTRUCTURA DEL ADN

El ADN expuesto entre los nucleosomas se denomina ADN espaciador


ESTRUCTURA DEL ADN

En cuanto a la partícula central del nucleosoma es un complejo formado por 8 proteínas histonas.El ADN se enrrolla alrededor del octámero.

Las histonas son proteínas pequeñas con gran proporción de aa positivos, lo que facilita la unión al esqueleto de pentosa-fosfato del ADN


ESTRUCTURA DEL ADN

Cada una de las histonas centrales posee una cola de aa en su extremo N-terminal que sobresale de la estructura central. Estas colas, son sometidas a distintas modificaciones químicas controlando muchos aspectos de la estructura de la cromatina.


ESTRUCTURA DEL ADN

En un segundo nivel de compactación, los nucleosomas se empaquetan formando fibras de unos 30nm de grosor.


No se sabe muy bien como ocurre este empaquetamiento, pero se piensa que es provocado por las interacciones establecidas entre las colas de las histonas de los distintos nucleosomas.Otro factor importante en la compactación es la Histona H1 también llamada histona de enlace. Provoca un cambio de sentido en el ADN que sale de la histona lo cual parece ser crucial para este nivel de empaquetamiento.

ESTRUCTURA DEL ADN


REGULACIÓN DE LA ESTRUCTURA CROMOSÓMICA1) Complejos de remodelación de la cromatina: utilizan la energía de la hidrólisis del ATP para cambiar la posición del ADN enrrollado alrededor de los nucleosomas.


REGULACIÓN DE LA ESTRUCTURA CROMOSÓMICA1) Modificación química de las colas de las histonas: existen enzimas que residen en el núcleo y que pueden añadir grupos acetilo, fosfato o metilo a las colas de las histonas y de esta forma, alterar la compactación de la fibra.

La adición de estos grupos también puede alterar la capacidad de las histonas de unirse a proteínas específicas y reclutarlas hacia zonas concretas de la cromatina.


OTROS NIVELES DE COMPACTACIÓN


OTROS NIVELES DE COMPACTACIÓNCOHESINAS


LOS CROMOSOMAS INTERFÁSICOS CONTIENEN FORMAS DE CROMATINA TANTO CONDENSADA

COMO MÁS EXTENDIDA


ORGANIZACIÓN DE LOS GENES EN LOS CROMOSOMAS


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