bq acidos nucleicos (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2014
Páginas 5
Fecha de subida 06/11/2014
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Tema 7: Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos participan en todas las reacciones donde hay transferencia de energía, en forma de ATP o GTP, así como sirven de intermediarios químicos en la respuesta hormonal y de cofactores de proteínas como NADH o FADH. Constituyen además toda la información genética. En el RNA el carbono 2’ de la pentosa no tiene OH, solo H y por eso es ribonucleico. El DNA es desoxirribonucleico porque tiene OH en esa posición.
Los ácidos nucleicos en general están formados por una base nitrogenada (purina o pirimidina), una pentosa y un fosfato unido en el carbono 5 de la pentosa, que sirve de lugar de unión del resto de componentes. Para numerar los carbonos existen dos métodos. Si es una pirimidina comenzamos por el N y giramos en el sentido de las agujas del reloj para numerar los carbonos. En la purina es al contrario de las agujas del reloj y empezamos en otro N. La pentosa asociada se nombran de 1’ a 5’.La diferencia entre nucleótidos y los desoxinucleótidos es el deficit de un O en los segundos.
La diferencia entre la adenina y la guanina (ambas purinas porque tienen dos anillos) es que la primera tienen un grupo amino en el primer carbono, en cambio la guanina tiene en este lugar un grupo cetona. Además en el N 1’ hay un hidrogeno en el caso de la guanina y en el carbono 6’ tiene un grupo amino. El nitrógeno unido en el anillo de cinco átomos es el que se une al carbono 1 de la ribosa (marcado en el recuadro).
Las pirimidinas están formadas por anillos de 6 átomos y podemos encontrar: Citosina, Timina (DNA) y Uracilo (RNA). La diferencia entre la citosina y la timina es que la citosina tiene un grupo amina en el carbono 4 y la timina tiene un grupo cetona y un grupo metil en el carbono 5. Si no tiene grupos metil es un uracilo, el cual mantiene el grupo cetona. El átomo que se une a la ribosa es el nitrógeno situado en posición 1.
Hay dobles enlaces alternados que indican que hay un carácter parcial de doble enlace a lo largo de la estructura, por eso son moléculas prácticamente planas, importante para la estructura de los ácidos nucleicos. Son capaces de absorber luz polarizada y tener absorbancia a una longitud de onda determinada (porque tienen dobles enlaces). El nucleótido contiene los tres componentes (base nitrogenada, pentosa y fosfato) y el nucleósido tan solo la base nitrogenada y la pentosa. Si tienen un único fosfato serán AMP, GMP, TMP, CMP y UMP. Si tienen dos serán ADP, GDP… y si tienen tres ATP, GTP… Si su pentanosa es un desoxiribonucleotido se le coloca una d delante.
ESPECTRO DE ABSORCIÓN UV DE LOS NUCLEÓTIDOS Cuantas más bases nitrogenadas hay mayor es la absorción, ya que se absorbe más cantidad de luz. Los aminoácidos aromáticos también absorben luz UV. Las proteínas se miden a luz 280 y el DNA es 260. Midiendo el radio entre la absorbancia A260/A280 podemos calcular el grado de pureza de DNA de la muestra.
Formación de cadenas de polinucleótidos.
El hidroxilo libre en la posición 3’ de la ribosa reacciona con un hidroxilo del grupo fosfato y se forma un enlace fosfodiéster, liberándose una molécula de agua. Se necesita un aporte de energía (por eso la energía libre G es positiva). En la cadena se van alternando un fosfato, una ribosa, un fosfato, una ribosa… unidos mediante enlaces fosfodiéster a lo largo de la cadena de DNA o RNA. Queda libre un oxígeno en extremo 5’ del primer nucleótido. En el último nucleótido queda libre un hidrogeno en posición 3’. Cuando escribimos la secuencia de un ácido nucleído se escribe de 5’  3’. A la hora de unirse un nucleótido con otro nucleótido se hace por enlace fosfodiéster como hemos dicho aquí. El enlace que une la ribosa con la base nitrogenada es O-glucosídico y lo hace gracias al OH de la posición 1’ de la pentosa y al grupo NH de las bases nitrogenadas.
El fosfato a pH 7 tiene carga neta negativa (su punto isoeléctrico es menor). El esqueleto de nucleótidos es hidrofílico y puede interaccionar con el agua por ejemplo por puentes de hidrogeno. Los fosfatos están neutralizados por proteínas, iones metálicos… que ayudan a mantener la estructura del DNA. Los OH de las pentosas pueden formar puentes de H con H2O si están libres, es decir, en el extremo 3’. Los oligonucleótidos están formados por hasta 50 nucleótidos mientras que los polinucleótidos están formados por mucho nucleótidos.
Una estructura con las bases nitrogenadas expuestas no es estable, por eso se enfrentan en la doble hélice de DNA, encontrándose estos siempre en el interior. Se aparejan por puentes de H entre adenina y timina o citosina y guanina, es decir, una purina con una pirimidina. Los puentes de hidrogeno se forman por una parte entre el NH interno del anillo de la pirimidina y el N con doble enlace de la purina; mientras que por otra parte se une el NH de fuera del anillo purínico (exociclico) con el grupo cetona de la pirimidina.
Entre la guanina y la citosina hay tres puentes de hidrogeno. Entre adenina y timina solo dos y por eso hay más distancia entre ellas, se atraen más débilmente. Entre G y C hay menos distancia porque se unen fuertemente. Son estructuras rígidas y planas. Las cadenas son antiparalelas (en direcciones contrarias) y una vez se aparejaron las bases se hace una doble hélice dextrógira (gira a la derecha) con las bases nitrogenadas colocadas a modo de escalera. Una vuelta entera son 36 A (10,5 pares de bases por vuelta).
Hay más de una estructura secundaria del DNA, aunque la más estudiada es la descrita por Watson, Crick y Rosaline. Se han descrito otras formas, como por ejemplo la forma A que tiene una hélice más corta; y la Z, con hélices estrechas y largas. La forma A contiene 11 pares de bases por vuelta y se encuentra en forma de deshidratación porque los puentes de hidrogeno han perdido fuerza y por eso se vuelve más ancha. La Z es levógira (gira hacia la izquierda). La Z se usa para regulación génica, juega un papel a la hora de permitir o no que se transcriba el ADN. La replicación del ADN es semiconservativa y avanza rápidamente en sentido 3’ 5’ y de manera más lenta de 5’ 3’.
RNA El RNA es siempre de cadena sencilla aunque podemos tener doblamientos sobre sí misma (hairpins).
Los microRNA modulan la expresión de muchas proteínas, están muy asociados al desarrollo de enfermedades genéticas. Hay RNA largos no codificantes que se cree que juegan un papel en la regulación. Las procariotas son individuos con RNA policistronico (un RNA da lugar a muchas estructuras) mientras que el RNA de las eucariotas sigue el viejo patrón de un RNA una proteína.
Los tRNA tienen estructuras similares a brazos, importantes para su función acopladora de aminoácidos. Las bases nitrogenadas pueden incluir azufre, más metilaciones y otros derivados.
Siempre hay un brazo que une el aminoácido, un extremo que se empareja con el codón (brazo anti codón) y otros dos horizaontales.
Desnaturalización La desnaturalización puede ser parcial o completa. Si es completa se separan las dos cadenas totalmente, no se rompen enlaces covalentes, por lo que si se reestablece el pH o la temperatura el DNA se puede volver a emparejar, es decir, volver a formar los puentes de hidrogeno. Esto es la base de las técnicas de genética ya que están basadas en esta capacidad desnaturalizadora y re-hibridatoria del DNA. Para una misma cadena de DNA la temperatura a la que se desnaturaliza depende de la naturaleza de las bases que lo forman, ya que la unión entre G-C (se establecen tres puentes de hidrogeno) es más fuerte y estable que el resto de bases.
El termino melting tm define la temperatura a la cual la mitad de las bases están separadas.
Cada fragmento es distinto, por lo tanto tienes que calcular la tm siempre que recibes una muestra. Para cada par de base G-C se contara como 4 y cada A-T 2. Las razones por la cual la concentración de estas dos bases puede variar la tm es la ya descrita, porque T-A no forma tantos enlaces y por lo tanto si tenemos una muestra de X bases pero en su mayoría son T-A, necesitaremos mucha menos temperatura para desnaturalizarla que si tuviese un alto contenido en G-C.
Estructura terciaria La hélice alfa se puede enrollar sobre ella misma. Se puede estudiar haciendo servir secuencias circulares (plásmido) de manera que cuando el DNA está relajado se encuentra en forma de círculo. Si el círculo se enrolla sobre el mismo se llama estructura terciaria. El enrollamiento de este plásmido nos sirve de modelo y ejemplo para otros DNA lineares.
Hay enzimas como las topoisomerasas y las histonas que estabilizan el super enrollamiento. El DNA da dos vueltas sobre las histonas, las cuales tienen carga neta positiva. El núcleo de las histonas está formado por cuatro tipos de histona, la H1 se encuentra fuera de la vuelta que da el DNA para sujetarlo. Todo junto forma un nucleosoma. Las DNA polimerasas copian el DNA, las topoisomerasas estabilizan… hay una colección de proteínas que participan en el enrollamiento.
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