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NUCLEÓSIDOS , NUCLEÓTIDOS
ACIDOS NUCLEÍCOS
SEMANA 31 y 32 2020
Licda: Isabel Fratti de Del Cid
Diapositivas con cuadros, imágenes, estructuras cortesía de
Licda. Lilian Judith Guzmán Melgar
1
PURINAS Y
PIRIMIDINAS
RIBOSA O
DESOXIRIBOSA +
NUCLEÓSIDOS ACIDO
FOSFORICO
NUCLEÓTIDOS
ACIDO
NUCLEICO
+
2
Organización de
los
Componentes
estructurales en
los ácidos
nucleicos
BASES PIRIMÍDICAS Son derivados de la PIRIMIDINA. La pirimidina es
un compuesto heterocíclico de 6 miembros, que
contiene 2 átomos de nitrógeno en el anillo.
Sus derivados uracilo, timina y citosina forman
parte de los ácidos nucleicos.
PIRIMIDINA ( no presente en ácidos nucleicos)
URACILO Exclusivo de
ARN
TIMINA Exclusivo de ADN
CITOSINA presente en ADN
y ARN
3
1 2 3
4 5
6
BASES PÚRICAS Derivadas de la PURINA, una amina heterocíclica
que se compone de una anillo de pirimidina
fusionado a un anillo de imidazol.
Sus derivados adenina y guanina son los
componentes púricos de los ácidos nucleicos ( ARN y ADN).
PURINA (no presente en ácidos nucleicos)
ADENINA presente en ADN y ARN
GUANINA Presente en ARN y ADN
4
1
2 3 5
6
7 8
9
AZUCARES: aldopentosas
D-ribosa (ARN), 2-desoxirribosa(ADN), ambas están en forma furanosida y los anómeros β son los que se integran a los ácidos nucleicos.
5
2-
Anomero β
Anomero β
Unidos por un enlace β-N-glicosídico, que se forma entre el
carbono (posición 1) del azúcar y el nitrógeno (posición
1) de la base pirimídica o el nitrógeno (posición 9) de la
base púrica, en el proceso se elimina una molécula de agua.
6
ENLACE
β-N-GLICOSIDICO 1’ 9 9
8 7 5
6 1 2
3
4
ENLACE
β-N-GLICOSIDICO 1’ 1 1 2
3 4
5
6
NUCLEOSIDOS
NUCLEOSIDOS PIRIMIDICOS :
terminación «idina» ejemplos CITIDINA
Ribosa + citosina Enlace que los une:
β-N-glucosidico ( 1’1)
DESOXITIMIDINA Desoxiribosa + timina
Enlace que los une: β-N-glucosidico (1’1)
URIDINA Ribosa + Uracilo
Enlace que los une: β-N-glucosídico (1’1)
7
NUCLEOSIDOS PURICOS
terminación «osina», ejemplos ADENOSINA
Ribosa + adenina Enlace que los une:
β- N-glucosídico ( 1’,9)
GUANOSINA Ribosa + Guanina Enlace que los une
β-N-glucosídico (1’,9)
8
NUCLEÓTIDOS Constituyen las subunidades fundamenta-les de los ácidos nucleicos al igual que los aminoácidos lo son de las proteínas. Los nucleótidos también se encuentran en forma libre en todas las células, cumpliendo diversas funciones Ejemplo: NAD+ , FAD, AMPc , ATP
Se forman de la unión de grupos fosfato al carbono 5’ del azúcar ( Ribosa ó 2-desoxiribosa) a través de un enlace éster fosfato.
9
En los nucleótidos, hallamos 2 tipos de enlaces covalentes presentes:
a) β-N-glucosídico ( une azúcar con base nitrogenada)
b) Ester fosfato ( une el fosfato al azúcar generalmente en posición 5’)
10
Enlace β-N-
glucosidico
Enlace fosfoester
NUCLEOTIDOS PURICOS Y PIRIMIDICOS
ESTRUCTURA NOMBRES
Nucleótido de citidina Nucleótido de citosina Acido citidílico 5’-Fosfato de citidina Monofosfato de citidina (CMP)
Nucleótido de desoxitimidina Desoxinucleótido de timina Acido desoxitimidílico Desoximonofosfato de timina ( dAMT) 5-fosfato de desoxitimidina
11
ESTRUCTURA NOMBRES
Nucleótido de uridina Nucleótido de Uracilo Acido Uridilico 5-Fosfato de uridina Monofosfato de Uridina (UMP)
Nucleótido de adenosina Nucleótido de Adenina Acido adenílico 5-Fosfato de adenosina Monofostato de adenosina (AMP )
12
ESTRUCTURA NOMBRES
Nucleótido de Guanosina Nucleótido de Guanina
Acido guanílico 5-Fosfato de guanosina Monofosfato de Guanosina ( GMP)
13
ADP
(Difosfato de adenosina)
ATP
(Trifosfato de adenosina)
14
El monofosfato de adenosina puede seguirse
fosforilando para dar el difosfato de adenosina
(ADP) y el trifosfato de adenosina (ATP) al igual
que otros nucleótidos. ( Ej: GTP)
15
Además existe un
3’,5’-fosfato de
adenosina cíclico, en el
cual, el grupo fosfato
de halla enlazado a dos
de los carbonos de
ribosa, que recibe el
nombre de AMP cíclico
(cAMP ) Pertenece a los
segundos mensajeros.
Nucleótidos de Importancia Biológica
INTERMEDIARIOS DE ENERGIA Los di y trifosfato de nucleótido contienen enlaces anhidro de fosfato de alta energía que se forman durante el catabolismo (degradación de nutrientes y biomoléculas) y se usa en el proceso de biosíntesis ( Anabolismo).
El trifosfato de adenosina (ATP) es el mas conocido . MENSAJEROS QUIMICOS La comunicación de señales mediadas por hormonas y por nervios puede implicar también formación de mensajeros intracelulares que se conocen como segundos mensajeros ( ejs: nucleótidos cíclicos. El AMP 3’,5’-ciclico o cAMP, y el cGMP (monofosfato de guanosina cíclico), son de esta clase.
16
TRANSPORTADORES DE ELECTRONES
Variantes de nucleótidos participan como cofactores
en reacciones catalizadas por enzimas (especialmente
las oxidorreductasas ). Estos contienen vitaminas
hidrosolubles como la nicotinamida unida a el AMP
como dinucleotido de nicotinamida y adenina o NAD.
El NAD tiene dos formas redox : NAD+ ( forma
oxidada) y NADH+H+ ( forma reducida).
17
Forma oxidada
La riboflavina, ( vitamina B2 ) se puede unir a un
grupo fosfato para formar mononucleotidos de
flavina (FMN).El FMN también se puede ligar con
AMP para producir dinucleotido de flavina y
adenina (FAD: dinucleótido de flavina adenina).
Este tiene dos formas redox FAD( forma oxidada)
FADH2 (forma reducida).
FAD : Flavin adenindinucleótido
18
ACIDOS NUCLEICOS
Semana 32 – 2019
Licda: Isabel Fratti de Del Cid
Diapositivas con imágenes cortesía de: Licda. Lilian Judith Guzmán Melgar
19
POLINUCLEOTIDOS
Los polinucleótidos son cadenas lineales
de nucleótidos.
Cuando los nucleótidos se unen para
formar ácidos nucleicos se forman enlaces
entre el 5’- fosfato de un nucleótido y el 3’-
hidroxilo del nucleótido adyacente,
conociéndose este como enlace 3’,5’-
fosfodiéster.
20
Esto da lugar a una cadena
con un esqueleto alternante
azúcar- fosfato que posee un
enlace 3’,5’-diesterfosfato.
En éste ejemplo mostramos un
segmento del ADN. Observe la
presencia de 2-desoxiribosa y
de la base timina, propia del
ADN.
21
En los polinucleótidos se observan: los
siguientes enlaces :
a) β-N-glucosídico entre la base
nitrogenada y el azúcar .
Estos pueden ser :
1’1 si la base nitrogenada es pirimídica
1’9 si la base nitrogenada es purica
b) Enlace diéster fosfato ( fosfodiester)
entre las ribosas ó desoxirribosas.
22
ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
El ADN es una acido nucleico que se
encuentra casi exclusivamente en el núcleo
celular y en pequeña porción en la mitocondria,
en células eucariotas El ADN es de doble
filamento ( en algunos virus se presenta de un
solo filamento). En su estructura las dos cadenas
se hallan íntimamente asociados entre sí
mediante enlaces de hidrógeno.
23
Composición del ADN
Bases Púricas:
Adenina (A) y guanina (G)
Bases Pirimídinas:
Citosina (C) y Timina (T)
Azúcar: 2-desoxiribosa
Fosfato
24
ADN
25
Modelo Watson-Crick para ADN
En el modelo de Watson-Crick las bases
púricas y pirimídicas del ADN de cadenas
antiparalelas, de aparean de lo siguiente forma:
La unión entre la Adenina (A) y la Timina (T)
forman 2 enlaces de hidrógeno.
La unión entre la Guanina (G) y la Citosina (C)
forman 3 enlaces de hidrogeno).
Note que siempre se aparea una base púrica
con una pirimidica.
26
Los dos filamentos de la doble
espiral se orientan con polaridad
opuesta (antiparalela).
La espiral contiene 10 pares de
nucleótidos en cada vuelta de
la espiral.
27
Según este modelo, el ADN se compone de 2
cadenas polinucleótidas enrolladas a la derecha (
Dextrógira) alrededor del mismo eje.
complementarias
Ejemplo
Si la secuencia de un fragmento de ADN es
5´ T-G-C-T-A-G-A 3´
Su segmento complementario es
3´ A-C-G-A-T-C-T 5´
28
Si la secuencia de un fragmento de ADN es
3´ A-G-T-C-A-T-C 5´
Su segmento complementario es
5´ T-C-A-G-T-A-G 3´
EJERCICIO
Para el segmento:
¿Cuál es el segmento complementario?
29
3´ T-G-T-T-C-G-T-A-C-G-A 5´
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN:
En el ADN podemos encontrar principalmente tres tipos de estructura secundaria, que responden a las siguientes características:
30
TIPO
DE
ADN
GIRO DE
HELICE
Plano entre bases No. de nucleó-
tidos por vuelta
A Dextrógiro inclinado 11
- Estructura más ancha y corta de las tres . -Los surcos tienen aprox. el mismo ancho -No existe en condiciones celulares normales -Y se obtiene de manera artificial deshidratando el tipo B
B Dextrógiro Perpendi-
cular 10 Forma principal en las células
Z Levogiro zig-zag 12
- Presenta una doble hélice mas estrecha y
alargada que el B
- El surco mayor desaparece por completo.
- El surco menor se hace aún mas estrecho y
profundo.
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN
31
A B Z
SURCO
MENOR
SURCO
MAYOR
El de laboratorio Modelo de
Watson-Crick Es momentáneo
Estructura terciaria:
El ADN no está libre dentro del núcleo de la
célula, sino que está organizado en un complejo
llamado cromatina.
Cromatina : estructura formada por ADN y
proteínas histónicas y no histónicas.
La molécula de ADN forma largos y numerosos
filamentos que se enrollan en moléculas de
histonas.
32
Esto produce que el ADN sufra una importante
compactación, en cada enrollamiento el ADN da
casi dos vueltas sobre cuatro pares de histonas.
Esas histonas, que se reconocen como H2A,
H2B, H3 y H4, forman el octámero de histonas al
agruparse en pares, llamado cromatosoma
33
34
Cada cromatosoma seguido de la histona H1 y
el ADN espaciador forma las unidades
fundamentales de la cromatina de las células
eucariotas, llamadas nucleosomas. Que
adoptan la forma de un collar de perlas.
Estructura cuaternaria:
Los nucleosomas también se compactan
enrollándose de manera helicoidal.
Forman estructuras denominadas solenoides.
35
Las proteínas no histónicas actúan como un
andamiaje sobre los solenoides,
ensamblándose
en forma de espiral.
36
Estas proteínas
brindan un armazón a
la fibra de cromatina y
colaboran en su
empaquetamiento.
ACIDO RIBONUCLEICO (ARN) El ARN es un ácido nucleico de un solo
filamento que posee 3 características
estructurales importantes que lo distinguen
del ADN:
La unidad de pentosa del ARN es una D-
ribosa en vez de una 2-desoxiribosa,
Las bases pirimídica del ARN son uracilo
y citosina, no posee timina.
El ARN está formada por una sola
cadena, en vez de dos. ( en algunos virus
se hallan ARN de doble cadena)
37
38
Observe el
azúcar ribosa
y el uracilo,
propios del
ARN
Las células contienen hasta ocho veces más ARN que ADN. Las moléculas de ARN se clasifican según su estructura y función en tres tipos principales:
39
TIPOS DE
MOLECULAS DE
ARN
FUNCION EN LA CELULA
% DEL
ARN
TOTAL
ARN ribosómico
(ARNr)
Principal componente de
los ribosomas; lugar donde
se produce la síntesis de
proteínas
80
ARN mensajero
(ARNm)
Transportar información para la
síntesis de proteína desde el
ADN hasta los ribosomas. 5
ARN
transferencia
(ARNt)
Lleva aminoácidos
activados a los ribosomas
para la síntesis de proteína 15
COMPOSICION LOCALIZACION
EN LA CELULA
#
CADENAS
AZUCAR
PRESENTE
BASES
PURICAS
BASES
PIRIMIDICAS
FOSFA
TO
PROCA-
RIOTAS
EUCARIOTAS
A
D
N
2 2-
DESOXIRIBOSA A ,G C, T SI
C
I
T
O
P
L
A
S
M
A
Mayoría en el
NUCLEO
pequeñas
cantidades en
MITOCONDRIAS,
y PLASTIDIOS
(células vegetales)
A
R
N
1 RIBOSA A, G C,U SI
C
I
T
O
P
L
A
S
M
A
CITOPLASMA
( durante su
síntesis si se halla
en el núcleo, luego
migra a
citoplasma)
40
Algunos virus pueden presentar ARN de doble cadena y ADN de una sola
cadena.
PRODUCTOS DE HIDRÓLISIS DE ADN Y ARN
ADN Adenina, Guanina, Citosina, Timina,
Desoxirribosa, Acido fosfórico
ARN Adenina, Guanina, Citosina, Uracilo,
Ribosa, Acido fosfórico
41
Modificaciones epigenéticas del ADN
Posteriormente a la síntesis de las cadenas de ADN, los componentes de éstos pueden experimentar reacciones químicas principalmente en sus bases nitrogenadas. NO se altera la secuencia sino la estructura química de las bases nitrogenadas.
• Entre estas tenemos :
• A) Desaminacion
• B) Dimerización
• C) Metilación
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Metilación de la citosina ( alteración epigenética)
En mamíferos, la metilación ocurre después de la
replicación. Consiste en la adición de un grupo metilo a la
citosina en el carbono No.5.
La metilación ocurre en la diferenciación de células
adultas.
También contribuye a silenciar la transcripción de algunas
regiones de secuencias específicas, por eso se dice que se
asocia al «silenciamento de genes»
43
Reacción de METILACION DE LA CITOSINA : ( modificación
epigenetica )observe como se sustituye un H del C5 de la citosina
por un grupo metil ( -CH3). La coenzima SAM es la dadora del grupo
metilo y aceptora del H ;quedando reducida y desmetilada se convierte
en SAH ( S-adenosil-homocisteina)
Formación de dímeros de timina (
modificación epigenética del ADN)
Es el resultado de la formación de enlaces covalentes entre
dos timinas adyacente en una de las hebras del ADN. Esto
puede ser producido y /o catalizado por muchos factores,
entre ellos:
1) Radiación UV
2) Agentes químicos mutágenos.
Esta alteración, distorsiona la estructura secundaria del ADN,
alterando la transcripción.
En caso de la radiación UV, afecta solo epidermis debido a la
poca penetración en el cuerpo de ésta radiación. La
formación de dímeros de Timina por radiación UV esta
asociado a cáncer de piel.
45
46
Reacción de formación de dímeros de timina. ( modificación
epigenética) Observe la formación de enlaces covalentes
entre residuos de timina, adyacentes en una hebra de ADN
47
Formación de dímeros de timina por efecto de la radiación ultravioleta. Es una
alteración epigenética del ADN. Se observa la deformación en la hebra del ADN,
donde se formaron los dímeros. Observe que se pierde la formación de puentes
de Hidrogeno entre las bases complementarias en éste caso con las adeninas.
Enfermedades genéticas( ejemplos) Enfermedad genética
Causa Resultado (patologia)
Fenilcetonuria PKU
Deficiencia en síntesis de fenilalaninahidroxilasa, que convierte fenilalanina en tirosina
Acumulación de fenilalanina y fenilpiruvato en sangre: Daño cerebral, retraso mental. Tx: dieta sin alimentos que contenga fenilalanina.
Hipercolesterolemia familar
Mutación en un gen del cromosoma 19
Niveles altos de colesterol: enfermedad coronaria temprana ( 30-40 años)
Distrofia muscular ( Duchene)
Mutación en el cromosoma X
Destrucción muscular. Aparece a los 5 años. Mueren aproximadamente a los 20 años.
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Albinismo Enzima que convierte tirosina en melanina defectuosa.
Personas y animales no tienen pigmento en piel, pelo, ojos.
Galactosemia No se sintetiza la enzima que metaboliza la galactosa-1-fosfato.
Acumulación de galactosa-1-fosfato., produciendo cataratas y retraso mental.
Enfermedad de Refsum
Poseen α-oxidación defectuosa Acumulan grandes cantidades de ácido fitanico
Enfermedad de Cori
Deficit en enzima desramificante, que metaboliza glucogeno.
Afecta músculo, corazón e hígado.
49
