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ÁCIDOS NUCLEICOS: polímeros de nucleótidos
ADN
ARN
ácido desoxiribonucleico
ácido ribonucleico
ARN
Nucleótido:
 Un hidrato de carbono: pentosa
O=
Acido fosfórico
HO – P – OH
=O
Base nitrogenada
ADN
Estructura de los nucleótidos
Nucleósido: azúcar + base nitrogenada
Estructura primaria del ADN
Polímero de nucleótidos enlazados mediante el grupo fosfato
ENLACE 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=T
G=C
¿Qué interacciones estabilizan la doble hebra?
Uniones puente hidrógeno purina - pirimidina
Interacciones hidrofóbicas entre los anillo de las bases nitrogenadas
Interacciones fosfato – agua
Conformaciones del ADN:
Relacionadas con la conformación del azúcar y la orientación de la base respecto
al azúcar
Cada conformación tiene parámetros característicos:
Z-ADN = 10
Numero de bases por vuelta
2 nm
Diámetro de la hélice
Perpendicular al eje de la hélice
Distancia entre el plano de las bases
Z-ADN
Surco 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 30nm
Se reduce la longitud 50 veces
.
Cromosoma: molécula de ADN empaquetada con histonas
Formado por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero,
Genoma Humano: 3 x 109 pares de nucleótidos
Elementos de un cromosoma:
Centrómero
DosTelómeros
Orígenes 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 padre
22 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
Intrones
Realzadores
Sitio de terminación
de la Transcripción
Dogma central de la biología
ARN: polímero de nucleótidos de hebra simple
CLASES DE ARN
ARNm (ARN mensajero)
ARNr (ARN ribosomal)
ARNt (ARN de transferencia)
ÁCIDOS NUCLEICOS: polímeros de nucleótidos
ADN
ARN
ácido desoxiribonucleico
ácido ribonucleico
DUPLICACION DEL ADN
Precisa
Complejo multienzimático
Duplicación
Rápida
Complementaria
Síntesis
Semiconservativa
Reacción: adición de un nucleótido al extremo 3´de una hebra de ADN catalizada
por la enzima ADN polimerasa
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.
.
complementariedad del nucleótido adicionado con el del molde
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 eucariotas
Se 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
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
Elongación
Sintesis 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
Proteínas que participan de la horquilla de replicación
ADN primasa
ADN helicasa: desenrolla o separa las dos hebras.
Topoisomerasa: induce superenrrollamientos negativos
Proteínas que se unen al ADN de simple hebra
ADN polimerasa: se une al ADN, cataliza la elongación de la hebra líder y la
retrasada, y chequea la seguridad de la copia
ARN 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
ADN polimerasa, durante el proceso de replicación:
Elongación de la cadena → polimerasa
Corrección 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
→ cada célula hija igual informacion genética
¿En que momento?
Ciclo celular
El proceso llevaría 1mes
¿Cómo logra replicarse en la fase S?→ varios orígenes de replicación
Burbuja de replicacion: progresa en ambas direcciones
TRANSCRIPCION
ADN → ARN
Antiparalela - complementaria
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 codificadora
La secuencia terminadora.
Producto: ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) o transcripto primario (inestable)→
contiene la secuencia codificadora y el terminador y no ha sufrido modificaciones.
Reconocimiento del promotor:
ARN polimerasa únicamente: promotores fuertes → promotores procariotas
Con participación de proteínas adicionales: promotores débiles
→ promotores eucariotas: factores de trascripción
→ promotores procariotas: activadores
Etapas de la transcripción:
Reconocimiento: Unión de la enzima y factores de
transcripción al promotor y exposición de la cadena
molde. Unión de proteínas.
Síntesis de los primeros nueve enlaces.
(luego la enzima abandona el promotor)
La enzima se desplaza, desenrolla la doble hélice y
extiende la cadena de RNA
Híbrido 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 núcleo
Reconocimiento de promotores con características específicas
Requerimiento 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
Promotores
Promotor 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 trascripción
Metilación
MODIFICACIONES EN EL EXTREMO 3’ TERMINAL
Adición de cola poli A:
señal de poliadenilación AAUAAA
Funciones de la cola de PoliA
confiere 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
El complejo se desensambla
Un ARNm une varios complejos ribosomales,
formando varias proteínas nacientes
¿Qué sucede con el ARNm?
Finalmente se degrada en el citoplasma
Código genético: relación entre la secuencia de nucleótidos y la secuencia de
aminoácidos de la proteína.
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 aminoácido
Codones de terminación o sin sentido: fin de la secuencia codificante: son UAA,
UGA y UAG
Código Genético
64 codones o tripletes de bases
61 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 AA
Mutaciones sin sentido: causa terminación de la transcripción
Mutaciones con cambio de sentido: cambia un AA por otro
Mutaciones que causan cambio de marco de lectura: deleciones / inserciones
TIPOS DE ABERRACIONES CROMOSÓMICAS
Cambio en la estructura del cromosoma
Delecciones: se pierde un segmento del
cromosoma.
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 cromosomas
Monosómico: falta 1 cromosoma
Trisómico: un cromosoma de mas