Nucleotidos y Acidos Nucleicos
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NUCLÉOTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS
Q.F.B. Lénica R. Tecanhuey Fernández
Clases y origen de los ácidos nucleicos
Ácido nucleicoDNADNA nuclearDNA celularDNA plasmidialDNA mitocondrialDNA de los cloroplastosDNA viral
RNARNA mensajeroRNA ribosomalRNA de transferenciaRNA nuclear pequeñoRNA viralRNA subviral
Origen
Núcleo de los eucariontesProcariotesProcariotesMitocondria de los eucariotesCloroplastosVirus animales, vegetales y bacterianos
Procariotes y eucariotesProcariotes y eucariotesProcariotes y eucariotesEucariotesVirus animales, vegetales y bacterianosMoléculas de RNA libres
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
• RNA.-Ácido Ribonucleico• DNA.-Ácido Desoxiribonucleico
• Funciones biológicas:– Almacenamiento– Replicación– Recombinación– Transmisión
Informacióngenética
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
Nucleótidos
• Componentes monoméricos de los ácidos nucleicos
• Ac. Nucleicos = polinuclétidos
• Formados:
• Enlace éster
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
Cadena polinucleótida
EnlaceFosfodiéster3´ 5´
Unidadesmonoméricas de nucléotidos
Enlaceéster
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
Azúcares del DNA Y RNA
• RNA: β-D-ribosa• DNA: β-D-2-desoxirribosa
pentosasSistema anular de furanosas
Conf.β
Conf. D
Barahona. A y Piñero. D. Mirando dentro del gen. http//:omega.ilce.edu.mx:3000/.../ 125/img/gen066.gif
Purinas y Pirimidinas
BasesNitrogenadaDNA:
A, G, C, TRNA:
A, G, C, U• UV
J. Sancho. Estructura de Macromoléculas. Lehninger. http://bifi.unizar.es/jsancho/estructuramacromoleculas/12nucleotidos/bases3.JPG
? modificadas
+-
-+
Nucleósidos
• S-B (azúcar-base) ?
Purinas:C1 (β) N9
Pirimidinas:C1 (β) N1
12
1
Puromicina
5
5
Benvinguts a la Viquipèdia, l’enciclopèdia lliure. http://ca.wikipedia.org/wiki/Portada
2
9
Nucleótidos
• Nucleósido + Fosfato en el azúcar• Enlace éster (5´ de la pentosa)
Ribonucleótidos Desoxirribonucleótidos
5 5
Difosfonucleótido TrifosfonucleótidoMonofosfonucleótido
Benvinguts a la Viquipèdia, l’enciclopèdia lliure. http://ca.wikipedia.org/wiki/Portada
Nucleótidos cíclicos• AMP cíclico• GMP cíclico
ATP
Adenilatociclasa
Esterasa
cAMP
AMP
Encilopedia wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Image:A-B-Z-DNA_Side_View.png
Extracción y aislamiento de los ácidos nucleicos
• Propiedades del DNA– Insolubles en sol. diluidas de NaCl– Soluble en sol. concentradas NaCl– Insoluble en alcohol– Detergente o fenol disocia proteína
• Propiedades del RNA– Soluble sol. diluidas NaCl– Insoluble en alcohol– Detergente o fenol disocia proteína
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
Composición del DNA• Nucleasas o fosfodiesterasas
– Desintegrar las bases del DNA• Hidrólisis de enlaces fosfodiéster de los ac.
Nucléicos– Endonucleasas– Exonucleasas
1.- Actuar RNA, DNA o ambos2.- Actuar cadena ss, ds o ambos3.- Rompimiento a o b4.- Exonucleasas: C terminal 3´o 5´5.- Especificidad de bases (pur o pir)6.- Especificidad secuencial (sec. bases)P PP
5´
3´
Rompimiento tipo a
Rompimiento tipo b
B B
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
Composición del DNA• Reglas de Chargaff:1.- (A+G)/(T+C)=1 2.- A/T=13.- G/C=1• Ligasas: Unión de dos extremos de una
cadena polinucléotida
Equilibrio
Composición del RNA• Cuantificar % de bases
•Degradación hidrolítica•Cromatografía (intercambio iónico en columna)
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
ESTRUCTURA PRIMARIA
DNA Y RNA
Cadena polinucleotídica• Código genético
Universidad de la Laguna. Frías V,I. http://webpages.ull.es/users/jfrias/fotos.htm
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
Secuencia de basesdel cromosoma de DNA del virus del Sarcoma murinode Harvey.
Codón
ESTRUCTURA SECUNDARIA Y
TERCIARIADNA
Watson y Crick: Estructura de doble hélice• Cadenas alineadas con polaridad opuesta• Giro hacia la derecha
3´ 5´
5´ 3´
Universidad de Alcala. DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR. http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Tema2.htm
Pareamiento de bases• Purinas y Pirimidinas
Puentes de hidrógeno
Pontificia Universidadjaveriana. Colombia. Dpto de Ciencias Fisiológicas Farmaco web. med.javeriana.edu.co/.../ images/girasa1.gif
Ө ӨӨ
Ө
Ө
ӨӨ
Ө
PolimorfismoDNA
ӨӨ
ӨӨӨ Ө
Ө
ӨӨ
ӨӨ
Anillos Pu- Py: HidrofóbicasCadena doble: Van del WaalsFosfato-: Iones (Mg2+), histonas, poliaminas
FuerzasEstabilizadoras
Humedad
Expresión de genes
B ↔Z
20 Å 18 Å
10 bp34 Å
12 bp45.6 Å
Metilación Residuos C
Secuencias repetitivas, Palíndromos, Repeticiones Inversas
*Secuencias repetitivas– Cortas(100-500 pb) – Largas(5000 pb) de long.– Moderadas: 1000 a 10000 veces– Muy repetitivas:100000 a 1000000 veces
*Palíndromos– Enzimas restrictivas:
Enlace fosfodiéster
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
3´-NGAATTCN-5´5´-NCTTAAGN-3´
3´-NNGGCCNN-5´5´-NNCCGGNN-3´
Sitio restrictivode la EcoR 1
Sitio restrictivode la Hae III
-NNNCTCGAGNNN--NNNGAGCTCNNN-
C װGT װAC װG
Gװ CA װ TG װC
NNN-NNN-
-NNN-NNN
Doble hélice ordinaria
Estructuras cruciformes
Secuencias repetitivas, Palíndromos, Repeticiones Inversas
*Repeticiones Inversas
•Patrones de rompimiento de las enzimas restrictivas
5´-NGGCCN-3´-NCCGGN-
-NGG CCN--NCC GGN-Extremos romos
5´-NGAATTCN-3´-NCTTAAGN-
-NG AATTCN--NCTTAA GN-Extremos cohesivos
•Secuencias Repetidas inversas
Asas
Estructuracruciforme
Hae III
EcoR 1
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición.Edit. Addison-Wesley.Iberoamérica.EE.UU. 1991
transposones
Superespiralización del DNA
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
Superespiralización del DNA
Microscopía electrónica
Girasas del DNA: Enzimas que se encargan de formarlo
Swivelasas del DNA:Volverlo a convertir en estructuras relajadas
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
•Histonas son proteínas con contenido de lisina y arginina•Policatiónicas•Estabilizan al DNA•Regula la expresión de los genes
•Racimos (octámero)•Superespiralización positiva
Nucleosomaso cuerpos v
Unidad elemental de proteínay DNA para organización de la cromatina
DNA
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
ESTRUCTURA DEL RNA
Producto génicofinal
transcripción traducción
RNA ribosomalRNA mensajeroRNA de transferencia
Genes de DNA
ribosomas
aminoacil-tRNApolipéptido
a.a.
Productos génicosiniciales
E. coli2% mRNA16% tRNA82% rRNA
Estructuras de una sola cadena
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
RNA mensajero• Dirige el ensamblaje de polipéptidos • Codificada en forma de tripletes o codones (secuencia
de tres bases)• Eucariotes:
– Cada mRNA codifica un sólo polipéptido• Procariotes y sistemas virales:
– Cada mRNA codifica uno, dos o tres polipéptidos=TANDEM
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
RNA de transferencia• Pequeños (73 a 93
nuclétidos• Anticodón• Pareamiento
intracatenario de bases GC y AU
Estructura de trébol
Funciones dependiendo de la región:1.- Extremo 3´: -CCA2.- Asa TΨC (asa I)3.- Asa D (asa III)4.- Asa II.- Anticodón
T: ribosiltimidinaΨ: pseudouridinaD: dihidrouracilo
Bohinski, R. Bioquímica. 5a. Edición. Edit. Addison-Wesley Iberoamérica. EE.UU. 1991
TΨC
I
II
IIID
RNA ribosomal
Ribonovix Inc. www.ribonovix.com/ ribosomal_rna_small.gif(ribosomal)
Ribosomas: Conjuntos plurimoleculares de proteínas (35%)y RNA(65%)
40S 60S80S
RNA nucleares pequeños
Partículas de ribonucleoproteínas (RNP)
(Maduraciòn del RNA)
Productos de transcripción de genes del DNA + proteínas
VIRUS, VIROIDES Y PRIONES
Virus• Partículas nucleoproteínicas: ac. nucleico
(cromosoma viral) empacada en una vaina de proteínas.
• Sólo pueden replicarse despúes de haber infectado una celula hospedera.
Viroides• RNA desnudo: no necesita un virus auxiliar.
– Agente patógeno subviral• Vegetales• RNA circular de cadena sencilla• RNA de los viroides cno funciona como mRNA para
la síntesis de proteínas.
•Virosis neurotóxica ovina “scrapie”•Enfermedad neurológica degenerativaPriones
Sustancia proteínica libre desnuda
Hibridación de Ác. Nucleicos
+
(1) Calentamiento(2) y temple
ds DNA Cadenas sencillas+
+
oHíbridosDNA/RNA
DetectorUnicaternario deDNA o RNA
TRANSCRIPCIÓN:BIOSÍNTESIS DE RNA
Procesamiento de información genética
mutación
1.- Replicación o duplicación del DNA: DNA DNA antes de la mitosis2.- Reparación DNA: eliminación y resíntesis segmentos cortos DNA dañado3.- Recombinación DNA: Intercambio de segmentos génicos4.- Transposición DNA: Gen se desplaza de un lugar a otro en el cromosoma5.- Reversotranscripción: Biosíntesis de DNA (RNA DNA)6.- Replicación del RNA: Biosíntesis de duplicado del cromosoma viral de RNA antes de la formación de nuevas partículas (RNA RNA)
traduccióntranscripción
DNA´
DNA
DNA´
RNA polipéptido
recombinación
Reversotranscripción
reparación
replicación
replicación
Sólo en algunos virus
Funciones catalíticas de algunos RNA
T. Cech (1982): Tetrahymena thermophila RNA ribosomal
• Interferones
• Universidad de Alcala. DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR. http://www2.uah.es/biomolq/BM/Esquemas/Tema2.htm
• Encilopedia wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Image:A-B-Z-DNA_Side_View.png
• J. Sancho Estructuras del DNA .UNIZAR. Calladine
• Pontificia Universidadjaveriana. Colombia. Dpto de Ciencias Fisiológicas Farmaco web. med.javeriana.edu.co/.../ images/girasa1.gif
• Beckman Institute for Advanced Science and Technology // National Institutes of Health (dsDNA http://www.ks.uiuc.edu
• Dr. Arturo Panduro Cerda Universidad de Guadalajara Servicio De Biología Molecular en Medicina http://www.invsalud.udg.mx/cromosomas.html (histonas)
• Ribonovix Inc. www.ribonovix.com/ ribosomal_rna_small.gif(ribosomal)
>human AGCTTTCTTCTTTTCCCTGTTGCTCAAATAAATAGTGTTCTTTGCTCAAA CCCCCTTTCCCTCCTCCTTCTGCAATCTCAGCGCCTAGCGAAATCTGTTT TCTTCATTGTAACCTCAGCTTCACCGCAATTAATTTTTTTTCCCTCTGGT CACAAGATAATTCCTGACGCCAGTGAGTCTGGAGGTCAGACGAACAGCAA ATTGGGGAACAAGGCGGCACTAATTCCTTACAAGTTCCTTGAAAAATCTT TCGCTTAAAAAAAACGGGGGGTGGGGGGAGCTTCTTTGCTGTTCAGGGAT TTATGCCTCGCGGAGCTGTGGCTCGAACCAGTGTTGGCTAAGGCGGACTG GCAGGGGCAGGGAAGCTCAAAGATCTGGGGTGCTGCCAGGAAAAAGCAAA TTCTGGAAGTTAATGGTTTTGAGTGATTTTTAAATCCTTGCTGGCGGAGA GGCCCGCCTCTCCCCGGTATCAGCGCTTCCTCATTCTTTGAATCCGCGGC TCCGCGGTCTTCGGCGTCAGACCAGCCGGAGGAAGCCTGTTTGCAATTTA AGCGGGCTGTGAACGCCCAGGGCCGGCGGGGGCAGGGCCGAGGCGGGCCA TTTTGAATAAAGAGGCGTGCCTTCCAGGCAGGCTCTATAAGTGACCGCCG CGGCGAGCGTGCGCGCGTTGCAGGTCACTGTAGCGGACTTCTTTTGGTTT TCTTTCTCTTTGGGGCACCTCTGGACTCACTCCCCAGCATGAAGGCGCTG AGCCCGGTGCGCGGCTGCTACGAGGCGGTGTGCTGCCTGTCGGAACGCAG TCTGGCCATCGCCCGGGGCCGAGGGAAGGGCCCGGCAGCTGAGGAGCCGC TGAGCTTGCTGGACGACATGAACCACTGCTACTCCCGCCTGCGGGAACTG GTACCCGGAGTCCCGAGAGGCACTCAGCTTAGCCAGGTGGAAATCCTACA GCGCGTCATCGACTACATTCTCGACCTGCAGGTAGTCCTGGCCGAGCCAG CCCCTGGACCCCCTGATGGCCCCCACCTTCCCATCCAGGTAAGCCTCGAA GTCGGGACAGGGCTGAACACCCAGGCAAGGATGCTGCGGGACCCTCGGAG CTCCCGATTGCCTCGCGTAACTCTTCCCTCTTTTCCTCTAATCAGACAGC CGAGCTCGCTCCGGAACTTGTCATCTCCAACGACAAAAGGAGCTTTTGCC ACTGACTCGGCCGTGTCCTGACACCTCCAGGTGAGTATCTCCTCTCTTGG AGAGGGAGGTTTAAACGGCAAGTCCTGGAGTTGGCAGACGTTTTGAAAAA TTGCCACTCACTCGGTTTAGGGAAACTGAGGCCAGAGAGGGACAAGTGAC TTGCCCATGGTTGCATCAAATGAATGGCAGAGTCAGTTTCCATGTGATGT GCATTTAAGCCTTAATGCGCCTGGCCCTGCCTCCGCAGTGGCCGAGGTCT GGCAAGTAGACATGGTCCGACTAAATACAAGTCTTTCTGTTCCATGTTGT ATAGGAGCTGTCTTCGGCAGCCCCCTCCCAGCTAGTGTCAATTCCAAGTA GGAGGGGTAGCGCAACGTCCGCCTGTGGTCTTTGGCGCCAACTGGGTGGG GGCAGCGTGGGGGGCGGAGTTATCAGGCTGGAGGTACAGACCAAGTTTCC TCCCTGGCGCCGGCCAGTCTGCGGACGGCCCCCGCCTCGGCACGCTCGGC GGAAACTGACTGCTCCTTGGTCTTCTTTCCTCCCCCGCCCAGAACGCAGG TGCTGGCGCCCGTTCTGCCTGGGACCCCGGGAACCTCTCCTGCCGGAAGC CGGACGGCAGGGATGGGCCCCAACTTCGCCCTGCCCACTTGACTTCACCA AATCCCTTCCTGGAGACTAAACCTGGTGCTCAGGAGCGAAGGACTGTGAA CTTGTGGCCTGAAGAGCCAGAGCTAGCTCTGGCCACCAGCTGGGCGACGT CACCCTGCTCCCACCCCACCCCCAAGTTCTAAGGTCTTTTCAGAGCGTGG AGGTGTGGAAGGAGTGGCTGCTCTCCAAACTATGCCAAGGCGGCGGCAGA GCTGGTCTTCTGGTCTCCTTGGAGAAAGGTTCTGTTGCCCTGATTTATGA ACTCTATAATAGAGTATATAGGTTTTGTACCTTTTTTACAGGAAGGTGAC TTTCTGTAACAATGCGATGTATATTAAACTTTTTATAAAAGTTAACATTT TGCATAATAAACGATTTTTAAACACTTGTGTATATGATGACACCCGTCTC CATTAAGTACTAATGATGCTTTCTCGCACATGGCCGAATTTTGGGAGCTT TGGGAAAGTGAACTTGCTTATTCTACGAGAGGGAAATGAAAAACTGCCTG GTTGAGAGGGGATGGGGTGGAGAGAGAAGGGTTCATGATGGGAGTCTCAT GTCCATTGAGGGATGGGTGCAGAGAAAAGTTCTGGCTCTGCCTCATTATT TCAGAGATGAAACCAGAGACTGGTGCAAGCT