Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
La evidencia de que los factores
hereditarios eran los ácidos
nucleicos comenzó a gestarse en
1928 en el célebre experimento de
Griffith
Como comentario, más propio de
salsa rosa, cabe decir que es mucho
Pero, en fin, vamos a lo
más conocida su nieta Melanie, que
nuestro, contemplemos el
un español, el metrosexual
experimento de Griffith
Banderas, entretiene últimamente
Bioelementos y biomoléculas
Copyrigth José Reig
2004
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
Copyrigth José Reig
2004
El experimento
Griffith
podríaLa
haber
pasado
desapercibido,
“Pero, al fin, de
quizá
lo tenemos.
sustancia
activa
no se digierepero
por algunas
Pero
no cristalizadas;
cabía
duda,
alactividad
mentes
conspicuas
se plantearon
aislar
el
transformante”.
La
tripsina
quimiotripsina
no“factor
pierde
cuando se trata
sustancia
capaz
de conferir
a el
la (…).
cepa
descapsulada
la capacidad
de (…)
con ribonucleasa
cristalizada
Pueden
los polisacáridos
purificar
ADN
deeliminarse
la forma
sintetizar
una pueden
cápsula,
es decir
genética.
los lípidos
extraerse
sininformación
que se pierda la
actividad biológica (…)
S, y tras agregar el ADN de la
El material
fibroso (…)Ssepurificado
comporta en el análisis
elemental muy cerca de
En esta
tareaforma
fue
Cabe citar tambiéna
losun
trabajos
losAvery,
valores joven
teóricos del ácido desoxirribonucleico (…). Si tenemos razón y,
clave
llevados
a cabo por
Macleod
y por
cultivo
de
formas
R,
al
poco
Los
estudios
de
Avery
,
MacLeod
y
McCarthy
demostraron
en
1944 que
principio
desde luego,
todavía no lo
hemos demostrado, eso significaría
queellos
bioquímico
inglés
MacCarthy
transformante
era el no
ADN.
resultado
entraba
enun
contradicción
con las teorías
ácidos nucleicos
sonEste
importantes
sólo
desde
punto
de vista
tiempo,
estas
formas
R,
no
queestructural,
se admitíansino
en esa
sobre los mecanismos
de transmisión
de los
queépoca
son sustancias
funcionalmente
activas para
patógenas,
sese habían
caracteres
en los
vivos, yabioquímicas
que
pensaba
que
las responsables
eran las
determinar
lasseres
actividades
y las
características
bioquímicas
proteínas. En un principio, los grandes bioquímicos de la época, los trataron de
transformado
en
de las células
(…). Pero se necesitaría
un infectivas
monton de evidencias bien
herejes y llegaron casi a la burla… Mal lo pasaron… Prueba de ello es el fragmento
para convencer
cualquiera de que la sal sódica del ácido
de documentadas
la carta queformas
le mandó
Avery
S. a sua hermano……………….
desoxirribonucleico, sin proteínas, pueda estar dotada de tales propiedades
específicas
y biológicamente
activas,
y esta bioquímicos
es la evidencia
ahora
Ante
esto, un montón
de jóvenes
deque
todo
estamos el
intentando
obtener.de
Resulta
divertido
hacer
mundo, dejaron
buscarmuy
en las
proteínas
el pompas
materialde jabón,
pero es sensato
pincharla
uno mismo
de que
otrohasta
intente hacerlo”.
genético
se volcaron
en elantes
estudio
de los,
MacCarthy
no nos ha
Que como vemos
eny la
remitido su foto, por lo
entonces,
perfectos desconocidos ácidos nucleicos.
foto fue envejeciendo,
quede
pondremos
de 1943
Carta de O.T. Avery a su hermano, 13
mayolade
gracias a Dios
Manolete
Bioelementos y biomoléculas
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
El DNA fue descubierto en
1868 por el médico suizo
Friedrich Meischer, que lo
bautizó como nucleina,
aunque debido a su carácter
ácido se denominó, más
tarde, ácido nucleico.
Copyrigth José Reig
2004
Su estructura molecular (estructura del
tertranucleótido) se concibió de manera
errónea hasta 1930, cuando Kossel y
Phoebus determinaron que era un
polinucleótido, aunque no pudieron
interpretar su estructura molecular.
A
T
P
P
G
P
P
C
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
Copyrigth José Reig
2004
Polímeros de nucleótidos de adenina guanina citosina timina y uracilo
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
ADN
Copyrigth José Reig
2004
Es un polímero de cuatro tipos de nucleótidos de desoxiribosa con ADENINA,
GUANINA, CITOSINA y TIMINA, que se unen entre si mediante enlaces
fosfodiester entre el carbono 3 y el 5 de dos desoxiribodas contiguas
NH2
base n i troge nada
C
NH2
N
C
N
CH
HC
C
OH
HO
P
O
fos fato
CH
HC
1
H
H
HO
P
N
N
O
O CH2
O
fos fato
H
–D–de s oxirri bosa
OH
C
OH
O
5
H
N
C
N
N
N
O CH2
base n i troge nada
C
5
1
H
H
H
H
–D–de s oxirri bosa
OH
H
H
nucleótido de desoxi rribos
NH a
nucleótido de desoxi rribos a
2
base n i troge nada
C
N
C
N
CH
HC
H2O
C
OH
HO
P
N
N
O
O CH2
O
fos fato
5
1
H
H
H
H
–D–de s oxirri bosa
OH
H
nucleótido de desoxi rribos a
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
José Reig
ADN, estructura Copyrigth
2004
Cabe
citar primeramente
La evidencia
de aque el DNA era la molécula
Chargaff que en 1949
responsable
de la transmisión de los
determinó que las bases
caracteres
propició que
nitrogenadas en elhereditarios
ADN,
tenían
equivalenciaequipos de investigadores en
numerosos
equimolecular entre
biología molecular trataran de determinar
Adenina
– Timina
con precisión
la estructura molecular del
Guanina
– Citosina
mismo.
Aunque la publicación de la
EMPAREJAMIENTOS DE CHARGAFF
Y
se podían enlazar
estructura
laentre
llevaron a cabo Watson y Crick
sí
mediante
enlaces
en
1953,dos
los
datos en los que se basaron
por puentes de hidrógeno
(claves
para
el evento)
fueron el fruto de la
las dos primeras,
y tres
las
segundas
investigación de numerosos autores, que, en
algunos casos, no han tenido el
reconocimiento merecido.
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS.
Bioelementos y biomoléculas
ADN, estructura
Copyrigth José Reig
2004
El año 2003, estuvo el
EN 1950, LOS ESTUDIOS DE DIFRACCIÓN RAYOSfamoso
X,
modelo de
DE R. FRNAKLIN Y DE M. WILKINS, DIERON PAUTAS
Watson y Crick expuesto
CLAVE
PARA
DETERMINAR
Franklin,
murió
de cáncer LA
de ESTRUCTURA
mama a una temprana
y no
por unosedad
días en
el Jardín
SECUNDARIA
Y TERCIARIA
DEL DNA, PERO
NO Botánico
pudo completar
sus investigaciones;
Wilkins
sustrajo de
losValencia,
datos que
ACABARON DE DAR CON ELLA, SI BIEN HABLARON
formando parte de una
había
obtenido
Franklin,
y
los
utilizó
de
manera
un tanto
DE UNA ESTRUCTURA HELICOIDAL POR LA
interesante exposición
EVIDENCIA DE
DIFRACCIÓN
fraudulenta,
yaLAS
queIMÁGENES
no citó lasDE
fuentes...
Dos sobre
jóvenes
investigadores
manipulación
genética
tuvieron la “virtud” de recoger las investigaciones
habidas hasta la
Cristal de DNA
fecha y mediante laboriosos cálculos matemáticos, dar con un
modelo tridimensional que explicase favorablemente todas las
propiedades que debería tener una molécula que albergara los
caracteres hereditarios, a saber: Cifrar una información, y tener
capacidad de dar réplicas de ella misma. Estos investigadores no
son otros que Watson y Crick, que enHaz
1953
en la revista
de publicaron
rayos X
Nature uno de los artículos más importantes del siglo XX en el que
J.D.
mostraban
un modelo
de DNA
que
F. CRICK
Fuente
rayosWATSON
X estructural
Colimador de la moléculaImagen
de
difracción
en placa fotográfica
cumpliaMaurice
todas estas
propiedades.
Wilkins
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Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
ADN, estructura
Copyrigth José Reig
2004
EL MODELO PROPUESTO POR WATSON Y CRICK
TENÍA LOS SIGUIENTES VALORES ESTRUCTURALES.
CONCLUYENDO:
Una doble hélice
dextrógira de hebras
antiparalelas, y de
arrollamiento
plectonémico, con un
surco mayor y otro
menor, con un salto
de vuelta de 34 Å y 10
pares de bases por
vuelta.
El diámetro de la
hélice es de 20 Å.
Bioelementos y biomoléculas
Biología 2º Bachillerato
ÁCIDOS NUCLEICOS. ADN, estructura
Copyrigth José Reig
2004
Posteriormente se han descubierto otras estructuras terciarias del
DNA, que también se dan en la naturaleza aunque de forma minoritaria
B- DNA
A- DNA
Z- DNA
Bioelementos y biomoléculas
Biología 2º Bachillerato
Fragmento
de de
Fragmento
ÁCIDOS NUCLEICOS. La cromatina
DNA DNA
Copyrigth José Reig
2004
En el núcleo de las células
eucariotas
el DNA
se encuentra
unido
DISTRIBUCIÓN
DE LAS
CARGAS
POSITIVAS
Y a una serie
de proteínas, y el conjunto
DNA + DE
proteínas
recibe el nombre
NEGATIVAS
LOS
AMINOÁCIDOS
EN LAde CROMATINA
DNA DNA
con
los
con los
nucleosomas
nucleosomas
CADENA DE
LAS
HISTONAS
¿Por qué se empaqueta de esa
forma?:
1.- La elevada densidad de
empaquetamiento (Ej. La sp.
humana 2 m de DNA en una
esfera de 5 micras de diámetro)
2.- Los fosfatos de la cadena,
en medio acuoso, tienen cargas
negativas y, en tan reducido
espacio, se repelen.
2.- Las proteínas de la cromatina tienen mucha histidina y
lisina por lo que son ricas en
cargas positivas y así neutralizan las negativas del DNA
Filamento
Filamento
de 30denm
30 nm
Fragmento
Fragmento
de de
cromosoma
cromosoma
Cromosoma
Cromosoma
metafásico
metafásico
Bioelementos y biomoléculas
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
RNA
Diferencias con el DNA:
•La pentosa es la RIBOSA
•Se sustituye la TIMINA por el URACILO
•Generalmente no forma cadenas dobles
EXISTEN VARIOS TIPOS DE RNA. LOS
MÁS IMPORTANTES SON:
ARNm (mensajero)
ARNt (de transferencia o transferente)
ARNr (ribosómico).
Copyrigth José Reig
2004
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
Copyrigth José Reig
2004
RNA
Transcripción
Hebra
molde
mRN
A
Hebra codificadora
RNA polimerasa
RNA-DNA Híbridos
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
RNA
El RNA de transferencia tRNA es una pequeña cadena de RNA que transporta
los aminoácidos al ribosoma durante la síntesis de proteínas
Bioelementos y biomoléculas
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS:
RNA
Copyrigth José Reig
2004
El RNA ribosómico rRNA es un conjunto de pequeños fragmentos de RNA que
unidos a una serie de proteínas forman las dos partículas del ribosoma
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
REPLICACIÓN
En teoría, la replicación podía
llevarse a cabo según tres
formas o modelos:
Semiconservativo
Conservativo
Dispersivo.
Copyrigth José Reig
2004
Bioelementos y biomoléculas
Función de los ácidos nucleicos
CAPACIDAD DEL DNA DE
DAR COPIAS DE SI MISMO
Biología 2º Bachillerato
Bioelementos y biomoléculas
ÁCIDOS NUCLEICOS: Función de los ácidos nucleicos
REPLICACIÓN
Meselson y Stahl en el año 1957
llevaron a cabo un elegante
experimento en el que
demostraron que de las tres
hipótesis propuestas la
semiconservativa era la que se
llevaba a cabo en realidad
Meselson
Stahl
Copyrigth José Reig
2004
Bioelementos y biomoléculas
Algunos componentes de la horquilla de replicación
Biología 2º Bachillerato
Copyrigth José Reig
ÁCIDOS NUCLEICOS: Función de los ácidos nucleicos, replicación
2004
Topoisomerasa
Tipo I
Helicasa
Primasa
Proteinas
SSB
Unión de
Proteinas
SSB
Primer
Proteinas
SSB
DNA
pol I
Hebra
conduct.
DNA
ligasa
Fragmento
de Okazaki
Dímero de
DNA pol III
Bioelementos y biomoléculas
Biología 2º Bachillerato
Diferencias entre la replicación de Procariotas y
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Eucariotas
Procariotas
Eucariotas
Un solo cromosoma con un solo origen
de replicación
Varios cromosomas y en cada uno de
ellos varios orígenes de replicación
Fragmentos de Okazaki de 1000 a 2000
nucleótidos
Fragmentos de Okazaki de 150 a 200
nucleótidos
No existen nucleosomas
Los nucleosomas suponen un obstáculo
para el avance de la replicación. Hay
que desensamblarlos y sintetizar
nuevos para insertarlos en el DNA
nuevo
DNA polimerasas sencillos y bien
conocidos
DNA polimerasas complejos y no muy
bien conocidos
Copyrigth José Reig
2004
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
Transcripción
Consiste en la copia de un fragmento de DNA a RNA; es un proceso llevado
a cabo por un enzima denominado ARN polimerasa, y la formación de la
copia complementaria de ARNm (ARN mensajero).
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
MADURACIÓN DEL RNAm
Tras eliminar los intrones, se añade una cola
y una “caperuza”
protectora
de
1.- Eliminación de los intrones:de poli
SonA fragmentos
de DNA
que no tienen
2.- Maduración del DNA
polifosfato
sentido y hay que eliminar del RNAm
EXONES E INTRONES
De esta manera, el
RNAm ya maduro,
abandona el núcleo
por los poros
nucleares para se
traducido
Biología 2º Bachillerato
Tema 6: ÁCIDOS NUCLEICOS
Bioelementos y biomoléculas
Copyrigth José Reig
2004
TRADUCCIÓN
Proceso por el que el mensaje contenido en la secuencia de bases del ARNm
de un gen determinado se convierte en la proteína correspondiente. Este
fenómeno lo lleva a cabo un ribosoma que recorriendo la hebra de ARNm, con
la ayuda del ARNt, interpreta el código genético y se sintetiza la proteína de
acuerdo a su secuencia de aminoácidos característica.
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