Acidos Nucleícos ADN y ARN

ácidos nucleícos ADN y ARN

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Janesmith Ortiz Bravo

Tecnología en Regencia de Farmacia

Grupo 118

TutorMabel Margarita Tupaz

1. Formación del enlace fosfodiéster entre nucleótidos.

Formación de los ácidos nucleicos Los nucleótidos se unen para formar ácidos nucleicos a través de enlaces fosfodiéster. El enlace fosfodiéster es un enlace covalente entre el 5’-fosfato de un nucleótido y el grupo 3’-OH de la pentosa de otro nucleótido. La formación del enlace fosfodiéster es a través de una reacción de condensación (Figura 4). Los polinucleótidos se sintetizan en sentido 5’ a 3’ y los nucleótidos se van agregando al grupo 3’-OH de la cadena en formación. Es así como los ácidos nucleicos (polinucleótidos) tendrán un extremo 5’ fosfato libre y otro extremo 3’ hidroxilo libre. La secuencia lineal de nucleótidos en una cadena de polinucleótidos se abrevia comúnmente mediante un código de una letra (letra de la base nitrogenada) y generalmente se escribe en sentido 5’ a 3’ (Figura 5).

2. Estructura de doble hélice del DNA

El impacto de la doble hélice

• La estructura del ADN abrió la puerta para entender muchos aspectos sobre la función del ADN, como la forma en que se copia y la forma en que la célula utiliza la información que contiene para hacer proteínas.

• El modelo de Watson y Crick marcó el comienzo de una nueva era de descubrimientos en la biología molecular. El modelo y los descubrimientos que permitió forman los cimientos de una gran parte de la investigación de vanguardia actual en biología y biomedicina.

3. Modelo de Watson y Crick

• Del trabajo del bioquímico Phoebus Levene y otros, los científicos del tiempo de Watson y Crick sabían que el ADN se componía de subunidades llamadas nucleótidos. Un nucleótido está formado por un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C).
• Las bases C y T, que solo tienen un anillo, se llaman pirimidinas, mientras que las bases A y G, que tienen dos anillos, se llaman purinas.
• Los nucleótidos del ADN forman cadenas unidas por enlaces covalentes, los cuales se forman entre el azúcar desoxirribosa de un nucleótido y el grupo fosfato del siguiente. Este arreglo resulta en una cadena alternante de grupos desoxirribosa y fosfato en el polímero de ADN, estructura conocida como esqueleto azúcar fosfato.

4. Apareamiento de bases de datos en el ADN

Apareamiento de bases

En el modelo de Watson y Crick, las dos cadenas de la doble hélice del ADN se mantienen unidas por puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas en cadenas opuestas. Cada par de bases forma un "peldaño" en la escalera de la molécula de ADN.Los pares de bases no se forman por cualquier combinación de bases. Por el contrario, si hay una A en una cadena, deben estar emparejada con una T en la otra (y viceversa). Del mismo modo, una G en una cadena siempre debe tener una C como compañera en la cadena opuesta. Estas correspondencias entre A-T y G-C se conocen como pares de bases complementarias.

4. Apareamiento de bases de datos en el ADN

Apareamiento de bases

Diagrama que ilustra el apareamiento de bases entre las bases A-T y G-C. A y T se encuentran frente a frente en las dos cadenas opuestas de la hélice y sus grupos funcionales forman dos puentes de hidrógeno que mantienen las cadenas juntas. De manera similar, G y C se encuentran frente a frente en las dos cadenas opuestas y sus grupos funcionales forman tres puentes de hidrógeno que mantienen las cadenas juntas.El emparejamiento de bases explica las reglas de Chargaff, es decir, por qué la composición de A siempre es igual a la de T y la composición de C es igual a la de G1111start superscript, 11, end superscript. Donde hay una A en una cadena, debe haber una T en la otra, y lo mismo es cierto para G y C. Puesto que una purina grande (A o G) se empareja siempre con una pirimidina pequeña (T o C), el diámetro de la hélice es uniforme, de aproximadamente 222 nanómetros. Aunque el modelo original de Watson y Crick propuso que existían dos puentes de hidrógeno entre las bases de cada par, hoy sabemos que G y C forman un puente adicional (tal que los pares de A-T forman dos puentes de hidrógeno en total, mientras que los pares de G-C forman tres).

5. Antiparalelismo del ADN

Orientación antiparalela

El ADN de doble cadena es una molécula antiparalela, lo que significa que se compone de dos cadenas que corren una junto a la otra pero en direcciones opuestas. En una molécula de ADN de doble cadena, el extremo 5' (el que termina con un grupo fosfato) de una cadena se alinea con el extremo 3' (el que termina con un grupo hidroxilo) de su pareja y viceversa.

5. Antiparalelismo del ADN

Orientación antiparalela

Panel de la izquierda: ilustración de la estructura antiparalela del ADN. Se muestra un segmento corto de ADN de doble hélice, compuesto de dos cadenas de ADN que se mantienen juntas por puentes de hidrógeno entre las bases. La cadena de la izquierda tiene un grupo fosfato expuesto en la parte superior (extremo 5') y un grupo hidroxilo en la parte inferior (extremo 3'). La cadena de la derecha tiene la orientación opuesta, con un grupo fosfato expuesto en la parte inferior (extremo 5') y un hidroxilo en la parte superior (extremo 3'). De esta forma, el extremo 5' de una cadena termina junto al extremo 3' del otro y viceversa.

Panel derecho: estructura de un nucleótido donde se ilustra el grupo de 5' fosfato y el grupo 3’ hidroxilo. Estos grupos reciben su nombre por las posiciones que ocupan en el anillo del azúcar desoxirribosa. Los carbonos del anillo del azúcar se numeran de 1' (el carbono al que se une la base nitrogenada) a 5' (el carbono que tiene el grupo fosfato). El carbono 3' en el centro sostiene el grupo hidroxilo..

6. Organización del DNA

Del trabajo del bioquímico Phoebus Levene y otros, los científicos del tiempo de Watson y Crick sabían que el ADN se componía de subunidades llamadas nucleótidos11start superscript, 1, end superscript. Un nucleótido está formado por un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una de cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), guanina (G) o citosina (C).Las bases C y T, que solo tienen un anillo, se llaman pirimidinas, mientras que las bases A y G, que tienen dos anillos, se llaman purinas.

6. Organización del DNA

A pesar de lo que sabían sobre la anatomía básica de una cadena de ADN, en ese momento los investigadores no sabían cuántas cadenas de nucleótidos componían una molécula de ADN, cómo estaban dispuestas las cadenas en el espacio ni, mucho menos, cómo la estructura del ADN podría permitir la codificación y transmisión de la información hereditaria.Chargaff había aislado ADN de diversas especies y analizado su composición de bases, esperando encontrar diferencias entre ellos. Muchos científicos contemporáneos de Chargaff habían predicho que no encontraría diferencias, gracias a una influyente idea llamada la "hipótesis del tetranucleótido", propuesta por Phoebus Levene. La hipótesis del tetranucleótido proponía que todas las moléculas de ADN se componían de proporciones iguales de los cuatro nucleótidos (es decir, nucleótidos con las bases A, T, C y G) y que estos nucleótidos se organizaban en unidades repetidas idénticas11start superscript, 1, end superscript. Esta idea, que sugería que las moléculas de ADN no variaban en su composición y por lo tanto eran poco adecuadas para llevar información, evitó que muchos científicos aceptaran el ADN como el material genético. Los nucleótidos del ADN forman cadenas unidas por enlaces covalentes, los cuales se forman entre el azúcar desoxirribosa de un nucleótido y el grupo fosfato del siguiente. Este arreglo resulta en una cadena alternante de grupos desoxirribosa y fosfato en el polímero de ADN, estructura conocida como esqueleto azúcar fosfato.

7. Tipos de RNA

• ARN mensajero (ARNm): intermediario entre un gen contenido en el ADN y su polipéptido (proteína) que será sintetizado en el ribosoma. El ARNm se ensambla como una copia complementaria de una de las dos cadenas de ADN que componen un gen; por lo que el ARNm conserva la información genética para la síntesis de proteínas. El ARNm se lee en conjuntos de secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, cada uno de los cuales especifica un aminoácido particular.• ARN ribosómico (ARNr): se asocia con un conjunto de proteínas para formar los ribosomas, los cuales se mueven físicamente a lo largo de una molécula de ARNm y catalizan el ensamblaje de los aminoácidos en las cadenas de polipéptidos. • ARN de transferencia (ARNt): transfiere los aminoácidos a los ribosomas para su incorporación durante la síntesis de proteínas. Cada molécula de ARNt tiene una secuencia de tres nucleótidos llamada anticodón, la cual es complementaria a la secuencia codón del ARNm.

8. Estructura del RNA

9. Estructura secundaria y terciaria en el RNA

Se llama estructura secundaria a la descripción de los diferentes enlaces internos de la molécula de ARN. A partir de la estructura secundaria de una molécula de ARN es posible deducir su estructura terciaria.La estructura terciaria es la estructura espacial (3D) de la molécula de ARN replegada. En muchos casos esta estructura terciaria otorga al ARN sus propiedades, entonces resulta interesante e importante conocer la estructura secundaria de las cadenas de ARN.

Definiciones y descripción de los descriptores de una estructura secundaria de ARN

Los nucleótidos de la cadena se enumeran a partir del último nucleótido. Los puentes de hidrógeno entre las bases son llamados puentes externos, mientras que las interacciones phosphodiester son llamados puentes internos [1]. Imaginemos la formación de dos puentes externos: imaginemos que los nucleótidos en posiciones i y j pueden formar pueden formar un puente externo y que los nucleótidos en posiciones i' y j' pueden formar otro puente externo. Estos dos puentes posibles son contradictorios en los casos siguientes:- Si estos puentes se cruzan". Es decir si i < i' <j <j' o si i' < i <j' <j. - Si dos puentes posibles involucran a un mismo nucleótido. Es decir si i=j' o j=i' o i=i' o j=j'. - Si dos puentes posibles son contradictorios entonces solo uno de esos enlaces posibles podrá existir. Toda región totalmente rodeada por puentes es llamada "figura" [1].

Estructura Secundaria de ARN

10. RNA catalítico

De hecho, el descubrimiento del ARN catalítico tomó a todos por sorpresa. El término «mundo del ARN», acuñado por Gilbert (1986), impregnó rápidamente la bibliografía científica y se convirtió en un término unificador. No obstante, hay muchas definiciones de mundo del ARN, algunas de ellas contradictorias entre sí. Se podría decir que es una etapa temprana, quizás primordial, durante la cual las moléculas de ARN tuvieron un papel mucho más evidente en la herencia, el metabolismo y, particularmente, el origen y los primeros pasos en la evolución de la biosíntesis proteínica. De hecho, las ribozimas naturales existentes están implicadas principalmente en el procesamiento de ARN y en la biosíntesis de proteínas. Como muchos han subrayado, el ribosoma es una ribozima. Tanto las propiedades catalíticas como las estructurales del ribosoma sugieren firmemente que la síntesis proteínica evolucionó primero en un mundo del ARN, lo que implica que el origen del código genético y el origen de la vida no son necesariamente sinónimos. Como hemos explicado aquí, la hipótesis de un mundo del ARN tiene unas sólidas raíces basadas en datos empíricos y es parte de una perspectiva científica larga y compleja de más de cincuenta años, desde que se descubrió el papel central del ARN y los ribonucleótidos en la síntesis de proteínas y las reacciones bioquímicas. Como se ha descrito aquí, esta propuesta no fue consecuencia de una tradición científica continua. Esta fue intermitente debido a la desaparición de ciertos campos de investigación como la química de las coenzimas y a la falta de un marco evolutivo que explique los descubrimientos en biología molecular. La abrumadora evidencia de las propiedades estructurales, reguladoras y catalíticas de las moléculas de ARN, junto con su ubicuidad en los procesos celulares, solo se puede explicar con la propuesta de que representaron un papel clave en la evolución temprana de la vida, tal vez incluso en su origen.

BIBLIOGRAFIA

http://www.pace.utalca.cl/wp-content/uploads/2020/07/Biolog%C3%ADa_Los-%C3%A1cidos-nucleicos.pdfhttps://es.khanacademy.org/science/biology/dna-as-the-genetic-material/dna-discovery-and-structure/a/discovery-of-the-structure-of-dna http://www.pace.utalca.cl/wp-content/uploads/2020/07/Biolog%C3%ADa_Los-%C3%A1cidos-nucleicos.pdf http://www.scielo.org.bo/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0250-54602012000200004#:~:text=Se%20llama%20estructura%20secundaria%20a,la%2 https://metode.cat/wp-content/uploads/2015/11/87ES4_mundo_ARN.pdf

gracias