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Los ácidos nucleicos
El material genético:
5’
4’
P
3’ 2’
1’
O C
Los ácidos nucleicos son: ADN (ácido desoxirribonucleico)ARN (ácido ribonucleico)
Son polinucleótidos: polímeros formados por unión de monómeros llamados nucleótidos.
Los nucleótidos están formados por: base nitrogenada, pentosa y ácido fosfórico.
La pentosa puede ser Ribosa o Desoxirribosa
El ácido fosfórico es ortofosfórico
Pirimidina
Púrica
Base nitrogenada es una molécula cíclica que puede ser
guanina (G)adenina (A)
A G
Representación esquemática de un nucleótido
citosina (C) uracilo (U) timina (T)
C U T
P
O
HO -P = O
OH
H
Están localizados en el núcleo de las células (de ahí el nombre) y en otros orgánulos.
La unión de varios nucleótidos forma un polinucleótido
O
AO
O
P
P
P
5’
3’
U
C G
C
U
C
Representación reducida
Representación esquemática
• La molécula es una cadena que presenta polaridad (dos extremos): extremo 5’ y extemo 3’.
• La molécula posee especificidad: la secuencia u orden de nucleótidos es específica de cada tipo de ácido nucleico, y éste es propio de cada especie.
En esto se basa su función como material genético: contiene información en el orden de las bases (del mismo modo que el orden de las letras contiene información en una lengua).
Dos características importantes de esta molécula son:
De las combinaciones entre estos componentes resultan distintos nucleótidos:•Cuatro ribonucleótidos (de adenina, guanina, citosina y uracilo) forman el ARN•Cuatro desoxirribonucleótidos (de adenina, guanina, citosina y timina) forman el ADN
COMPONENTES ARN ADN
Pentosa ribosa (r) desoxirribosa (dr)
Bases Púricasadenina (A)
guanina (G)
adenina (A)guanina (G)
Bases Pirimidínicas
citosina (C)uracilo (U)
citosina (C)Timina (T)
ácido fosfórico ácido fosfórico
TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOSTIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS
G
C
P
Símbolos
El ADN
Cadenas complementarias:Frente a adenina, timina unidas por 2 puentes H.Frente a guanina, citosina unidas por 3 puentes HSon complementarias porque conocida la secuencia (orden) de bases de una se puede deducir el de la otra.
5’
5’3’
3’
A
G
GC
C
Cadenas antiparalelas:Son antiparalelas porque una cadena tiene un sentido y la otra el contrario.
5’
5’3’
3’
A
G
GC
C
5’
5’3’
3’
A
G
GC
C
Estructura secundaria(Forma B)
Estructura primaria
En realidad, el ADN está constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos que se enrollan helicoidalmente (de izquierda a derecha) sobre un mismo eje formando una doble hélice.
Parece una escalera de caracol en la que las barandillas son las cadenas de fosfórico desoxrribosa y los peldaños los pares de bases complementarias.
Este modelo molecular fue el propuesto por Watson y Crick en 1953
Diferentes representaciones o modelos moleculares de ADN
Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir
J. Watson
Una estructura tan bonita tenía, por fuerza, que existir
J. Watson
Diferentes representaciones o modelos moleculares de ADN
Recordemos que en todas las células eucarióticas el ADN se encuentra unido a proteínas en el núcleo formando su material genético.
En las células procarióticas (bacterias) se encuentra libre y suelto en el citoplasma.
También es el material genético de muchos virus
(video)
El ARN
O
O
O
O
O
•Composición Polirribunucleótido de: A, G, C, y U (en lugar de T)
•Estructura general Monocatenario lineal y de menor tamaño que el ADN
•Tipos de ARN, localización y funciónARNm: mensajero, en núcleo, citoplasma, mitocondrias y plastos
ARNt: transferente o soluble, en citoplasma
ARNr: ribosómico, en los ribosomas
Todos los tipos tienen función relacionada con la biosíntesis de proteínas
FUNCIÓN: copiar y transmitir el mensaje de la información contenida en el ADN hasta los ribosomas
FUNCIÓN: transportar aminoácidos hasta los ribosomas
FUNCIÓN: formar parte de los ribosomas
Se forma a partir del ADN por un proceso de copia o transcripción.
La función del ADN como material genético:la expresión de la información genética
Función del ADN: material genéticoEl ADN es el material genético de las células por almacenar información y transmitirla: Almacenar información en su secuencia de bases, de modo que: secuencia de bases =>determina secuencia de aa de proteínas =>determina caracteres (a través de la transcripción al ARNm y de la traducción del ARNm en proteínas) Transmitir información de generación en generación (a través de su duplicación)
caracteres
Un gen(ADN)
Una proteína
Un carácter
F U NC I ÓN A DN
MATERIAL GENÉTICO:
Almacena información (en los genes)
Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)
Transmite información de generación en generación (Mitosis)
VENTAJAS RESPECTO AL ARN:
Estructura bicatenaria más estable
Capacidad de REPARACIÓN
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
DUPLICACIÓN
ADN3’
5’
5’
3’
transcripción del ADN(síntesis de ARN)
ARN
síntesis de proteínas
proteínaCOOHH N2
codones
aminoácidos
traducción del ARN( )
duplicación
F U NC I ÓN ADN
MATERIAL GENÉTICO:
Almacena información (en los genes)
Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)
Transmite información de generación en generación (Mitosis)
VENTAJAS RESPECTO AL ARN:
Estructura bicatenaria más estable
Capacidad de REPARACIÓN
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
DUPLICACIÓN
ADN3’
5’
5’
3’
transcripción del ADN(síntesis de ARN)
ARN
síntesis de proteínas
proteínaCOOHH N
2
codones
aminoácidos
Dogma central de la biología molecular
Hay una corriente o flujo de información
F U NC I ÓN ADN
MATERIAL GENÉTICO:
Almacena información (en los genes)
Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)
Transmite información de generación en generación (Mitosis)
VENTAJAS RESPECTO AL ARN:
Estructura bicatenaria más estable
Capacidad de REPARACIÓN
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
DUPLICACIÓN
ADN3’
5’
5’
3’
transcripción del ADN(síntesis de ARN)
ARN
síntesis de proteínas
proteínaCOOHH N
2
codones
aminoácidos
F U NC I ÓN ADN
MATERIAL GENÉTICO:
Almacena información (en los genes)
Dirige toda la actividad celular: mediante la TRANSCRIPCIÓN (ARN)
Transmite información de generación en generación (Mitosis)
VENTAJAS RESPECTO AL ARN:
Estructura bicatenaria más estable
Capacidad de REPARACIÓN
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
DUPLICACIÓN
ADN3’
5’
5’
3’
transcripción del ADN(síntesis de ARN)
ARN
síntesis de proteínas
proteínaCOOHH N
2
codones
aminoácidos
Función del ADN: material genético
Flujo de información
Comparación entre expresión de la información de los genes y la de una biblioteca
Se dice que los genes se expresan a través de la síntesis de proteínas
Duplicación o replicación del ADN
Consiste en un proceso de autocopiado de la molécula
DUPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA: la doble cadena materna da lugar a dos dobles cadenas hijas, cada una conserva una cadena materna y la otra es de nueva síntesis, que es su complementaria y antiparalela.
.RESULTADO:2 dobles cadenas hijas iguales entre sí y a la molécula madre.
Una explicación simplificada de la duplicación:
La doble hélice se abre como una cremallera
Cada cadena materna sirve de molde
Se añaden desoxirribonucleótidos por complementariedad frente a la cadena materna y van formando una nueva cadena complementaria y antiparalela:Frente a A se incorpora TFrente a G se incorpora C
Al terminar quedarán dos dobles cadenas idénticas entre sí y a la materna original.
La transcripción consiste en la síntesis de ARN a partir de una de las dos cadenas del ADN
Una explicación simplificada:
La doble hélice del ADN se abre como una cremallera
Una cadena materna sirve de molde
Se añaden ribonucleótidos por complementariedad frente a la cadena materna y van formando una nueva cadena complementaria y antiparalela:Frente a G se incorpora CFrente a A se incorpora U (en lugar de T)
Cada fragmento de ADN transcrito a ARN es un gen
T
T
T
T
A
A
A
A
C
C
C
G
G
G
5 ’
5 ’
5 ’
5 ’
5 ’
5 ’
3 ’
3 ’
3 ’
3 ’
3 ’
3 ’
A D N
A D NARN5’
3’
Transcripción
Transcripción y traducción: biosíntesis de proteínas
Transcripción
Traducción
Un gen(ADN)
Una proteína
Corriente o flujo de información
Transcripción
ARNm
Traducción
El código genético es la correspondencia que existe entre las cuatro bases del ADN, sus complementarias en el ARN mensajero y los veinte aminoácidos de las proteínas
El código genético
El código cuenta con una especie de clave de 4 símbolos (A, G, C y T) con los que la célula tiene que poder representar o escribir distintas palabras que significan los 20 aminoácidos de las proteínas.
5’
5’3’
3’
A
G
GC
C
Glutamato Isoleucina
Glutamina Leucina
Prolina Lisina
Aspartato Fenilalanina
Asparagina Metionina
Alanina Treonina
Glicina Triptofano
Serina Valina
Tirosina Histidina
Cisteína Arginina
4 símbolos 20 aminoácidos
Símil del alfabeto:
En nuestro alfabeto con 28 letras de pueden escribir diferentes palabras que tienen cierto significado y escritas una a continuación de otra forman frases con sentido.
Con 4 letras (A, G, C y T) se pueden escribir diferentes palabras que tienen cierto significado (los aminoácidos) y escritas una tras otra forman frases (las proteínas)
•Si el código consistiera en palabras de una letra, sólo se podrían escribir 4 palabras
•Si el código consistiera en palabras de 2 letras, se podrían escribir 42 = 16 palabras
•Si el código consistiera en palabras de 3 letras, se podrían escribir 43 = 64 palabras
Sabemos que el código consiste en que cada tres letras del código significa una palabra, es decir hay 64 tripletas (palabras)
Las palabras o tripletas del código en el ADN se llaman codógenos y las complementarias en el ARN se llaman codones
El código que se maneja es el de los codones del ARNm
Con ellas sobran para codificar los 20 aminoácidos, (lo que ocurre es que varias palabras tienen el mismo significado)(también hay otras que no tienen significado).
El código genéticoEl código genéticoP
rimer
a ba
se
Segunda base
Tercera base
Otras formas de representar el código genéticoOtras formas de representar el código genético
Características del código genéticoEs altamente específico, presenta colinealidad: cada codón codifica un aminoácidoEs degenerado: varios codones pueden significar el mismo aminoácido
(Admite sinónimos pero no admite homónimos)
CÓDIGO ALFABÉTICO Con las letras A,T,L,I se hacen palabras de 3 letras de las que unas tienen un significado o varios y otras ninguno.No específico: Una palabra uno o varios significados (homónimos) ALA Extremidad de ave
Flanco de ejército Lado del sombrero
TIA Relación parentesco TAL Comparativo AAT Sin sentido
Degenerado: Varias palabras Igual significado
ATA Amarra algo LIA “ “
CÓDIGO GENÉTICOCon las letras A,G,C,U se hacen palabras de 3 letras de las que unas tienen significado y otras no.Especificidad: Una palabra Un sólo significado: codógeno (codón) (aminoácido) AGA UCUSerina GAG CUC Leucina CCC GGG Glicocola ATC UAG Sin sentidoDegeneración: Varias palabras Igual significado codógeno (codón) (aminoácido) AAT UUALeucina AAC UUGLeucina GAA CUULeucina GAG CUCLeucina
No presenta solapamientos ni discontinuidades: los codones se leen uno tras otroEs universal: los codones significan lo mismo en todas las células (con excepciones)
Ejemplo de correspondencia entre codógenos, codones y secuencia de aa
codógenos
codones
secuencia de aa
G T G G T A C C C G A G G T A G C C G C G T C G T T C G
C A C C A U G G G C U C C A U C G G C G C A G C A A G C
Met Gly Ser Isoleu Gly Ala Ala Ser
Proteína
Procariotas(traducción)¨
Hebra molde
Doble hélice
Eucariotas(maduracióny traducción)
5’
5’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
ARN
EX
PR
ES
IÓN
DE
LO
S G
EN
ES
Ejemplo de correspondencia entre codógenos, codones y secuencia de aa
Esquema animado de biosíntesis de proteínas