Ácidos Nucléicos

1. Ácidos Nucléicos Lic. Raúl Hernández M.

2. Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos

3. F. Miescher (1865) • Estudia la composición química del pus: encuentra una fracción precipitable por ácido diluído que denomina Nucleína. • Encuentra un material parecido a la nucleína en la esperma de salmón, y lo fracciona en una componente proteico (protamina) y un componente que contiene P, de carácter ácido, que Altmann denomina ácido nucleico.

4. Estudios posteriores a Miescher demuestran la existencia de dos tipos de ácido nucleico: uno abundante en la levadura, que recibe el nombre de ácido zimonucleicoy otro, abundante en el timo, llamado ácido timonucleico. • Posteriormente se comprueba que en la composición del llamado zimonucleico entra la ribosa, y por eso pasa a llamarse ácido ribonucleico(RNA, ARN), mientras que el timonucleico contiene desoxirribosa, por lo que pasa a llamarse ácido desoxirribonucleico(DNA, ADN)

5. Experimento de Avery (1944) El neumococo tipo R (rough, rugoso) (colonias a la izda.) puede ser transformado en neumococo tipo S (smooth, liso) (colonias a la dcha.) por el DNA del neumococo S. Esta transformación se transmite a la descendencia.

6. La hidrólisis química completa de un ácido nucleico da lugar a una mezcla equimolar de: A. Una base nitrogenada heterocíclica, purina o pirimidina B. Una pentosa, ribosa o desoxirribosa C. Fosfato La hidrólisis enzimática completa de un ácido nucleico da lugar a una mezcla de nucleótidos Los ácidos nucleicos son polímeros (de altísimo peso molecular) cuyos monómeros son los nucleótidos.

7. DNA de Escherichia coli Una sola molécula circular cuya circunferencia mide 1 mm Tiene un peso molecular de aproximadamente 109

9. Polinucleótido Enlace fosfodiéster Enlace b-glicosídico

10. Purinas Pirimidinas

11. Adenina: 6-amino purina Guanina: 2-amino 6-oxo purina

12. Citosina: 2-oxo 4-amino pirimidina Uracilo: 2,4-dioxo pirimidina Timina: 2,4-dioxo 5-metil pirimidina

13. Nucleósidos, 1 Unión de una base a una pentosa a través de un enlace de tipo b-N-glicosídico: Enlace b-N-glicosídico Desoxiadenosina (pentosa es desoxirribosa) Adenosina (pentosa es ribosa) Purinas: enlace entre carbonoanomérico (1’) y N9 de la base

14. ß-D-ribofuranosil adenina (Adenosina)

15. Nucleósidos, 2 Citidina Desoxicitidina Pirimidinas: enlace entre carbono anomérico (1’) y N1 de la base

16. Numeración Nomenclatura BaseNucleósido Adenina Adenosina Guanina Guanosina Citosina Citidina Uracilo Uridina Timina Timidina

17. Numeración de átomos en los nucleósidos Uridina 5’ 1’ 4’ 2’ 3’

18. Conformación de nucleósidos Adenosina (syn-) Adenosina (anti-)

19. Antibióticos nucleosídicos Puromicina Antibiótico inhibidor de la síntesis de proteínas Cordicepina Medicamento contra el cáncer; es un tipo de antibiótico antitumoral.

20. Antivirales Citosin arabinósido (Vidarabin) Activo contra herpes y varicela

21. Antirretrovirales, ej. VIH

22. Nucleótidos (ribonucleótidos) 5’-nucleótido (5’-CMP) 3’-nucleótido (3’-CMP) 2’-nucleótido (2’-CMP)

23. 5’-CMP

24. Nucleótidos (desoxirribonucleótidos) 5’-dTMP 3’-dCMP

25. Nucleótidos cíclicos 3’,5’ Adenosin monofosfato cíclico, cAMP

26. Mensajeros Químicos, cAMP y cGMP • Adenosín monofosfato cíclico (AMPc, cAMP, AMP cíclico o adenosín monofosfato-3',5' cíclico) es un nucleótido que funciona como segundo mensajero en varios procesos biológicos. Es un derivado del adenosín trifosfato (ATP), y se produce mediante la acción de la enzima adenilato ciclasa a partir del adenosín trifosfato. • El AMPc es un segundo mensajero, empleado en las rutas de transducción de la señal en las células como respuesta a un estímulo externo o interno, como puede ser una hormona como el glucagón o la adrenalina, o una respuesta de regulación postraduccional.

27. cGMP El guanosín monofosfato cíclico, GMPc o GMP cíclico es derivado cíclico del nucleótido trifosfato GTP, generado por mediación de la enzimaguanilato ciclasa –también conocida como guanililciclasa– e implicado como segundo mensajero en las rutas de transducción de la señalcelulares.

28. 5’-Adenosina monofosfato, AMP 5’-Adenosina difosfato, ADP 5’-Adenosina trifosfato, ATP Nucleósido polifosfatos

29. ATP • El trifosfato de adenosina (adenosín trifosfato, del inglés Adenosine TriPhosphate) es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. • Está formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. • Se produce durante la fotorrespiración y la respiración celular, y es consumido por muchas enzimas en la catálisis de numerosos procesos químicos. Su fórmula molecular es C10H16N5O13P3.

30. ADP • El adenosín difosfato (ADP) es un nucleótido difosfato, es decir, un compuesto químico formado por un nucleósido y dos radicales fosfato unidos entre sí. En este caso el nucleósido lo componen una base púrica, la adenina, y un azúcar del tipo pentosa que es la ribosa. • Se produce ADP cuando hay alguna descarboxilación en algunos de los compuestos de la glucólisis en el ciclo de Krebs. • El ADP es almacenado en los densos gránulos de las plaquetas, y es movilizado por la activación plaquetaria.

31. Transportadores de electrones: NAD+, FMN, FAD El dinucleótido de nicotinamida y adenina, más conocido como nicotinamida adenina dinucleótido (abreviado NAD+ en su forma oxidada y NADH en su forma reducida), es una coenzima encontrada en células vivas y compuesta por un dinucleótido, ya que está formada por dos nucleótidos unidos a través de sus grupos fosfatos, siendo uno de ellos una base de adenina y el otro de nicotinamida. Su función principal es el intercambio de electrones e hidrogeniones en la producción de energía de todas las células. NAD+

32. Transportadores de electrones: NAD+, FMN, FAD FMN El flavin mononucleótido (FMN), o riboflavina-5'-fosfato, es un derivado de la riboflavina (vitamina B2) que actúa como coenzima de diversas oxidoreductasas.

33. Transportadores de electrones: NAD+, FMN, FAD FAD • El flavín adenín dinucleótido o dinucleótido de flavina-adenina (abreviado FAD en su forma oxidada y FADH2 en su forma reducida) es una coenzima que interviene en las reacciones metabólicas de oxidación-reducción. • es una coenzima que interviene como dador o aceptor de electrones y protones (poder reductor) en reacciones metabólicasredox

34. Propiedades de los nucleótidos 1. Carácter ácido debido al fosfato 2. Solubilidad incrementada respecto al nucleósido 3. Misma reactividad que bases y nucleósidos

35. ATP como donador de energía

36. Polinucleótidos

37. Extremo 5’ Enlace fosfodiéster Polinucleótido Extremo 3’

38. Formas de representación de polinucleótidos 5’- CpApTpTpGpCpGpGpApApTpGpCpCp -3’ 5’-CATTGCGGAATGCC-3’ 3’-GTAACGCCTTACGG-5’

39. 3’ 5’ Polinucleótido en doble hélice 5’ 3’

40. DNA y RNA

41. Composición en bases del DNA en algunas especies A G C T Hombre, H.sapiens 0.29 0.18 0.18 0.31 Bovino, Bos taurus 0.26 0.24 0.23 0.27 Levadura, S.cerevisiae 0.30 0.18 0.15 0.29 Mycobacterium sp. 0.12 0.28 0.26 0.11

42. Cristalografía de rayos X del DNA Estudiada por: L.Pauling (Caltech), M.Wilkins y R.E.Franklin (Londres) J.D.Watson y F.H.C.Crick (Cambridge) Formas cristalinas: DNA-A: baja hidratación, peso molecular relativamente bajo, reflexiones claras DNA-B: alta hidratación, peso molecular alto, reflexiones difusas DNA-Z: Molécula de DNA de doble hebra con giro hacia la izquierda. Se ha demostrado que existe en forma transitoria y localizada junto al DNA en conformación B.

43. El DNA-B 1. Estructura helicoidal 2. Periodicidad a 3.4 nm 3. Periodicidad a 0.34 nm 4. R.E.Franklin sugiere que el eje ribosa-fosfato está hacia fuera y las bases hacia dentro. Igualmente sugiere que se trata de una doble hélice, y no triple Con estos datos, Watson y Crick elaboraron su modelo en doble hélice

44. Modelo de Watson - Crick, A 3.4 nm 1. El DNA es una doble hélice plectonémica y dextrógira, con un paso de rosca de 3.4 nm

45. Modelo de Watson-Crick, B 5’ 3’ 3’ 5’ 2. Cada una de las dos hélices es un polinucleótido entrelazado con el otro de manera que su polaridad es opuesta (es decir, corren en sentido antiparalelo)

46. 3. El eje ribosa-fosfato se sitúa hacia el exterior de la doble hélice, en contacto con el solvente Modelo de Watson-Crick, C 4. Mientras que las bases nitrogenadas (anillos planares) se sitúan, apiladas, hacia el interior de la estructura, en un entorno hidrofóbico

47. Modelo de Watson-Crick, D 0.34 nm 5. Las bases están situadas en planos aproximadamente perpendiculares al eje mayor de la doble hélice. La distancia entre planos es de 0.34 nm

48. Modelo de Watson-Crick, E 6. Cada base interacciona con su opuesta a través de enlaces de hidrógeno, y de manera que: (a) Adenina (A) sólo puede interaccionar con timina (T) (y viceversa), a través de dos puentes de hidrógeno, y

49. (b) Guanina (G) sólo puede interaccionar con citosina (C) (y viceversa), a través de tres puentes de hidrógeno

50. Modelo de Watson-Crick, F 7. La base está situada en posición anti- 8. La desoxirribosa en forma furanósica 5’ 1’ 4’ 2’ 3’ 9. El anillo furanósico está en conformación endo-2’