Adnarn

bioquimica

1. ÁCIDOS NUCLEICOS 20.- Ácidos nucleicos: Definición de nucleósidos y nucleótidos. Fórmula química general. Bases púricas y pirimidínicas . 21.- Ácido desoxirribonucleico (ADN): Composición, localización y función. Estructura primaria y secundaria (doble hélice): complementariedad y antiparalelismo de las cadenas. Empaquetamiento del ADN en eucariotas (cromatina y cromosomas). Conocimiento de los procesos de desnaturalización y renaturalización del ADN (consultar relación de prácticas obligatorias, nº 4). 22.- Ácido ribonucleico (ARN): Composición y estructura general. Tipos de ARN (ARN mensajero, transferente y ribosómico): estructura, localización y función.

2. ÁCIDOS NUCLEICOS

3. Definición de nucleósido y nucleótido. Fórmula química general. Bases púricas y pirimidínicas

4. Ácidos nucleicos: componentes

5. BASES NITROGENADAS: púricas y pirimidínicas

6. Definición de nucleósido . Fórmula química Las pentosas se unen a las bases nitrogenadas dando lugar a unos compuestos denominados nucleósidos . La unión se realiza mediante un enlace N- glucosídico entre el átomo de carbono carbonílico de la pentosa (carbono 1') y uno de los átomos de nitrógeno de la base nitrogenada, el de la posición 1 si ésta es pirimídica o el de la posición 9 si ésta es púrica . El enlace N- glucosídico es una variante del tipo más habitual de enlace glucosídico (O- glucosídico ), que se forma cuando un hemiacetal o hemicetal intramolecular   reacciona con una amina, en lugar de hacerlo con un alcohol, liberándose una molécula de agua.

7. NUCLEÓSIDOS. Los nucleósidos en estado libre sólo se encuentran en cantidades mínimas en las células, generalmente como productos intermediarios en el metabolismo de los nucleótidos . Existen dos tipos de nucleósidos : los ribonucleósidos , que contienen β-D-ribosa como componente glucídico , y los desoxirribonucleósidos , que contienen β-D-desoxirribosa. En la naturaleza se encuentran ribonucleósidos de adenina, guanina, citosina y uracilo, y desoxirribonucleósidos de adenina, guanina, citosina y timina. Los nucleósidos se nombran añadiendo la terminación - osina al nombre de la base nitrogenada si ésta es púrica o bien la terminación - idina si ésta es pirimídica y anteponiendo el prefijo desoxi - en el caso de los desoxirribonucleósidos .

8. NUCLEÓTIDOS. FÓRMULA GENERAL. Los nucleótidos resultan de la unión mediante enlace éster de la pentosa de un nucleósido con una molécula de ácido fosfórico . Esta unión, en la que se libera una molécula de agua, puede producirse en cualquiera de los grupos hidroxilo libres de la pentosa, pero como regla general tiene lugar en el que ocupa la posición 5'; es decir, los nucleótidos son los 5' fosfatos de los correspondientes nucleósidos . La posesión de un grupo fosfato, que a pH 7 se encuentra ionizado, confiere a los nucleótidos un carácter marcadamente ácido.

9. NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS

10. NUCLEÓTIDOS

11. CRISTALOGRAFÍA DE RAYOS X Los investigadores utilizan la cristalografía de rayos X para determinar la estructura tridimensional de macromoléculas como los ácidos nucleicos y las proteínas. En esta figura examinaremos el modo en que los investigadores de la Universidad de California, en Riverside, determinaron la estructura de la proteína ribonucleasa , una enzima cuya función implica la unión a una molécula de ácido nucleico. Los investigadores dirigen un haz de rayos X a través de la proteína cristalizada. Los átomos del cristal difractan (desvían) los rayos X en una disposición ordenada. Los rayos X difractados son expuestos a una placa fotográfica y se produce un patrón de puntos conocido como patrón de difracción de rayos X.

12. LE 5-24a Photographic film Diffracted X-rays X-ray source X-ray beam X-ray diffraction pattern Crystal

13. LE 5-24b Nucleic acid 3D computer model X-ray diffraction pattern Protein

14. CONCLUSIÓN Utilizando información a partir de los patrones de difracción de rayos X, al igual que la secuencia de aminoácidos determinada por métodos químicos, los científicos construyen un modelo computarizado tridimensional (3D) de la proteína, como este modelo de la proteína ribonucleasa (violeta) unido a una cadena corta de ácido nucleico (verde)

15. Ácido desoxirribonucleico ( adn ) Composición, localización y función.

16. adn Estructura primaria

17. Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos son moléculas portadoras de información. La secuencia ordenada de sus nucleótidos junto con las estructuras características de las cadenas polinucleotídicas proporcionan las bases físico-químicas para que estas macromoléculas puedan almacenar y transmitir la información genética en el proceso de reproducción de los seres vivos, lo que constituye su función biológica primordial.

18. adn Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos. En ellos la unión entre las sucesivas unidades nucleotídicas se realiza mediante enlaces tipo éster-fosfato que resultan de la reacción entre el ácido fosfórico unido al carbono 5' de la pentosa de un nucleótido y el hidroxilo del carbono 3' de la pentosa de otro nucleótido. Este tipo de unión, en la que un grupo fosfato queda unido por dos enlaces éster a dos nucleótidos sucesivos, se conoce también como puente fosfodiéster (Figura 9.6). Cuando dos nucleótidos se unen mediante un puente fosfodiéster el dinucleótido que resulta conserva un grupo 5' fosfato libre en un extremo que puede reaccionar con el grupo hidroxilo 3' de otro nucleótido, y un grupo hidroxilo 3' libre que puede reaccionar con el grupo 5' fosfato de otro nucleótido. Esta circunstancia permite que mediante puentes fosfodiéster se puedan enlazar un número elevado de nucleótidos para formar largas cadenas lineales que siempre tendrán en un extremo un grupo 5' fosfato libre y en el otro un grupo hidroxilo 3' libre.  De manera análoga a lo establecido para otros tipos de biomoléculas , el compuesto formado por una cadena de hasta 10 nucleótidos se denomina oligonucleótido , mientras que si el número de unidades nucleotídicas es superior a 10 se dice que es un polinucleótido . En la mayor parte de los casos, las cadenas polinucleotídicas de los ácido nucleicos contienen varios miles de estas unidades monoméricas unidas por puentes fosfodiéster

19. LE 16-5 Sugar–phosphate backbone 5  end Nitrogenous bases Thymine (T) Adenine (A) Cytosine (C) DNA nucleotide Phosphate 3  end Guanine (G) Sugar (deoxyribose)

20. LE 5-26a 5 ¢ end 3 ¢ end Nucleoside Nitrogenous base Phosphate group Nucleotide Polynucleotide, or nucleic acid Pentose sugar

21. Estructura secundaria (doble hélice) Complementariedad y antiparalelismo de la cadena

22. Figure 16-01

23. LE 16-6 Franklin’s X-ray diffraction photograph of DNA Rosalind Franklin

24. LE 16-7c Space-filling model

25. LE 16-7a Key features of DNA structure 0.34 nm 3.4 nm 1 nm

26. LE 16-UN298 Purine + purine: too wide Pyrimidine + pyrimidine: too narrow Purine + pyrimidine: width consistent with X-ray data

27. LE 16-8a Adenine (A) Thymine (T) Sugar Sugar

28. LE 16-8b Guanine (G) Cytosine (C) Sugar Sugar

29. LE 16-8 Adenine (A) Thymine (T) Guanine (G) Cytosine (C) Sugar Sugar Sugar Sugar

30. LE 16-7b 5  end 3  end 5  end 3  end Partial chemical structure Hydrogen bond

31. LE 16-7 5  end 3  end 5  end 3  end Space-filling model Partial chemical structure Hydrogen bond Key features of DNA structure 0.34 nm 3.4 nm 1 nm

32. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS ALMACENAN Y TRANSMITEN INFORMACIÓN HEREDITARIA LAS FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

33. LE 5-25 NUCLEUS DNA CYTOPLASM mRNA mRNA Ribosome Amino acids Synthesis of mRNA in the nucleus Movement of mRNA into cytoplasm via nuclear pore Synthesis of protein Polypeptide

34. LE 5-27 Sugar-phosphate backbone 3 ¢ end 5 ¢ end Base pair (joined by hydrogen bonding) Old strands Nucleotide about to be added to a new strand 5 ¢ end New strands 3 ¢ end 5 ¢ end 3 ¢ end 5 ¢ end

35. Proceso de desnaturalización renaturalización del adn Práctica obligatoria nº 4

36. PRÁCTICA 4.

37. EXTRACCIÓN Y AISLAMIENTO DE ADN. 1. ¿Para qué se utiliza el detergente y el NaCl en la extracción? El detergente y la sal ambos componentes del tampón de extracción se emplean para romper las paredes celulares, la membrana celular y la membrana nuclear con objeto de liberar el ADN que se encuentra en el interior del núcleo celular.

38. EXTRACCIÓN Y AISLAMIENTO DE ADN. 2. ¿Qué componente aporta el zumo de piña o de papaya y cuál es su utilidad? Contiene una enzima llama papaína que destruye las proteínas para que no interfieran en la prueba.

39. EXTRACCIÓN Y AISLAMIENTO DE ADN. 3. ¿Por qué se incorpora finalmente el etanol muy frío al medio?. El ADN es soluble en el agua pero no en alcohol. Se pone alcohol para que el ADN precipite en medio de los dos líquidos y podamos verlo concentrado.

40. Empaquetamiento del ADN en eucariotas CROMATINA CROMOSOMA

41. LE 19-2a DNA double helix Histone tails His- tones Linker DNA (“ string ”) Nucleosome (“bead”) 10 nm 2 nm Histone H1 Nucleosomes (10-nm fiber)

42. Nucleosoma fibra de 10nm Las moléculas de ADN y de histonas forman cuentas en un collar, la fibra de cromatina extendida que se observa durante la interfase . Un nucleosoma tienen ocho moléculas de histona con el extremo amino (cola) de cada proyección hacia fuera. Un tipo de histona diferente, la H1 puede unirse al ADN cerca de un nucleosoma , donde ayuda a compactar más a la fibra de 10 nm .

43. LE 19-2b 30 nm Nucleosome 30-nm fiber

44. Fibra de 30 nm El collar de nucleosomas se enrolla para formar una fibra de cromatina que tienen 30nm de diámetro (no se muestran las colas). Esta forma se observa también durante la interfase

45. LE 19-2c 300 nm Loops Scaffold Protein scaffold Looped domains (300-nm fiber)

46. Dominios de bucle (fibras de 300nm) Durante la profase se produce un plegamiento adicional de la fibra de 30nm en dominios en forma de bucle para formar una fibra de 300 nm. Los bucles se adhieren a un andamio de proteínas distintas de las histonas.

47. LE 19-2d Metaphase chromosome 700 nm 1,400 nm

48. Cromosoma en la metafase La cromatina se pliega aún más y origina el cromosoma con compactación máxima que se observa en la metafase. Cada uno de éstos consta de dos cromátidas.

49. Cromosoma en metafase La cromatina se pliega Aún más y origina el cromosoma con compactación máxima que se observa en la metafase. Cada uno de éstos consta de dos cromátidas

50. TIPOS DE ARN

51. LE 17-3-2 TRANSCRIPTION DNA Prokaryotic cell Ribosome Polypeptide mRNA Prokaryotic cell

52. LE 17-3-5 TRANSCRIPTION TRANSLATION DNA mRNA Ribosome Polypeptide DNA Pre-mRNA Prokaryotic cell Nuclear envelope mRNA TRANSLATION TRANSCRIPTION RNA PROCESSING Ribosome Polypeptide Eukaryotic cell

53. LE 17-4 DNA molecule Gene 1 Gene 2 Gene 3 DNA strand (template) 3 ¢ TRANSCRIPTION Codon mRNA TRANSLATION Protein Amino acid 3 ¢ 5 ¢ 5 ¢

54. LE 17-10 5 ¢ Exon Intron Exon Intron Exon 3 ¢ Pre-mRNA 1 30 31 104 105 146 Coding segment Introns cut out and exons spliced together 1 146 5 ¢ Cap 5 ¢ Cap Poly-A tail Poly-A tail 5 ¢ 3 ¢ UTR UTR

55. LE 17-11-2 5 ¢ Spliceosome Cut-out intron mRNA Exon 1 Exon 2 5 ¢ Spliceosome components

56. LE 17-13 Polypeptide tRNA with amino acid attached Ribosome tRNA Anticodon 3 ¢ 5 ¢ mRNA Amino acids Codons

57. LE 17-14a Amino acid attachment site Hydrogen bonds 3 ¢ 5 ¢ Two-dimensional structure Anticodon Amino acid attachment site 3 ¢ 5 ¢ Hydrogen bonds Anticodon Anticodon Symbol used in this book Three-dimensional structur e 3 ¢ 5 ¢

58. LE 17-26 TRANSCRIPTION RNA PROCESSING RNA transcript 5 ¢ Exon NUCLEUS FORMATION OF INITIATION COMPLEX CYTOPLASM 3 ¢ DNA RNA polymerase RNA transcript (pre-mRNA) Intron Aminoacyl-tRNA synthetase Amino acid tRNA AMINO ACID ACTIVATION 3 ¢ mRNA A P E Ribosomal subunits 5 ¢ Growing polypeptide E A Activated amino acid Anticodon TRANSLATION Codon Ribosome

59. Nucleótidos con funciones de coenzimas Además de ser los sillares estructurales de los ácidos nucleicos, los nucleótidos desempeñan en las células otras funciones no menos importantes. Los enlaces anhidro que unen los grupos fosfato adicionales de los nucleótidos di~ y trifosfato son enlaces ricos en energía : necesitan un aporte energético importante para formarse y liberan esta energía cuando se hidrolizan (Figura 9.5). Esto les permite actuar como transportadores de energía . En concreto, el trifosfato de adenosina (ATP) actúa universalmente en todas las células transportando energía,  en forma de energía de enlace de su grupo fosfato terminal, desde los procesos metabólicos que la liberan hasta aquellos que la requieren. En algunas reacciones del metabolismo, otros nucleótidos trifosfato como el GTP, CTP y UTP, pueden sustituir al ATP en este papel. Algunos nucleótidos o sus derivados pueden actuar como coenzimas (sustancias orgánicas no proteicas que resultan imprescindibles para la acción de muchos enzimas). Tal es el caso del NAD, NADP, FAD o FMN , nucleótidos complejos en los que aparecen bases nitrogenadas diferentes a las típicas de los ácidos nucleicos, que actúan como transportadores de electrones en reacciones metabólicas de oxidación-reducción. Otros nucleótidos como el cAMP , un fosfato cíclico de adenosina en el que el grupo fosfato está unido mediante enlace éster al hidroxilo de la posición 3' y al de la posición 5', actúan como mediadores en determinados procesos hormonales, transmitiendo al citoplasma celular señales químicas procedentes del exterior.

60. Fuentes: educastur , Campbell – reece , Santillana, s.m.