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“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA “AÑO DE LA AGRICULTURA FAMILIAR”

ESCUELA PROFESIONAL DE CIENCIAS FARMACÉUTICAS Y BIOQUÍMICA MONOGRAFIA: “ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN” ASIGNATURA

: METODOLOGÍA PARA EL TRABAJO UNIVERSITARIO

DOCENTE

: MG. ING. MÁXIMO MIGUEL ROMERO HUILCA

SEMESTRE

:I

GRUPO

: SUPERATE “B”

INTEGRANTES : MILAGROS QUISPE BRUNO

HUANCAYO - 2013

1 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA ÍNDICE DEDICATORIA …………………………………………………………………………………………………………………………..…………..04 INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………………………………………………………………………05 MARCO TEÓRICO: I CAPÍTULO ACIDOS NUCLÉICOS 1. BREVE HISTORIA …………………………………………………………………………………………………………………..…..06 2. CONCEPTOS ………………………………………………………………………………………………………………..……….…..06 3. CLASIFICACIÓN DE LOS ACIDOS NUCLÉICOS ……………………………………………………………………………...06 4. FUNCIONES BIOLÓGICAS………………………………………………………………………………………………………..….06 5. COMPONENTES DE LOS ÁCIDO NUCLÉICOS…………………………………………………………………………..……07 5.1 Polinucleótidos 5.2 Nucleósidos 5.3 Nucleótidos 5.4 Ácido fosfórico 5.5 Pentosas …………………………..………………………………………………………………………………………….08 5.6 Bases nitrogenadas 5.6.1 Bases purinicas o puricas 5.6.2 Bases pirimidicas II CAPÍTULO NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS

1. 2. 3.

1. 2.

3.

4.

5. 6. 7.

NUCLEÓSIDO CONCEPTO ……………………………………………………………………………………………………………………………..09 ENLACE N-GLUCOSÍDICO NOMENCLATURA NUCLEÓTIDO CONCEPTO …………………………………………………………………………………………………………………………….10 COMPONENTE DE UN NUCLEÓTIDO(3) 1.1 Bases nitrogenadas 1.1.1 Purinas 1.1.2 Pirimidinas 1.1.3 Biosíntesis de la purina y pirimidina 1.2 Pentosas 1.3 Ácido fosfórico CLASIFICACIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS …………………………………………………………………………………..11 3.1 Ribonucleótidos 3.2 Desoxirribonucleótidos FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS ……………………………………………………………………………………….12 4.1 Estructural 4.2 Energética ENLACE FOSFODIESTER POLINUCLEÓTIDOS OTROS NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO (nucleótidos no nucleicos)


“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA 7.3 AMPc 7.4 ATP y GTP (nucleótidos trifosfato) 7.5 FAD, FMN, NAD y NADP …………………………………………………………………………………………………13 7.6 Coenzima A 8. DIFERENCIA ENTRE UN NUCLEÓSIDO Y UN NUCLEÓTIDO …………………………………………….……………13

III CAPÍTULO ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

1. 2. 3. 4. 5.

6. 7.

8.

ROSALIND FRANKLIN Y LA ESTRUCTURA DEL ADN …………………………………………………………………….14 BREVE HISTORIA …………………………………………………………………………………………………………………..…..15 CONCEPTOS PROPIEDADES FUNDAMENTALES 4.1 PROPIEDADES BIOLÓGICAS DEL DNA ………………………………………………………………………………16 ESTRUCTURA DEL ADN 5.1 ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN 5.2 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN ……………………………………………………………………………...17 5.2.1 PROPIEDADES DE LA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: DESNATURALIZACIÓN 5.3 ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS ……………………………………18 5.3.1 NIVELES SUPERIORES DE EMPAQUETAMIENTO TIPOS DE ADN ……………………………………………………………………………………………………………………………19 FUNCIÓN DEL ADN E IMPORTANCIA BIOLÓGICA 7.1 Concepto de gen 7.2 Experimentos que demostraron el papel del ADN en la herencia 7.2.1 Experimentos de F.Griffith (1928) 7.2.2 Experimentos de Avery, MacLeod y McCarty (1943) 7.2.3 Experimentos de Alfred D. Hershey y Martha Chase (1952) REPLICACION DEL ADN: ……………………………………………………………………………………………………………20 IV CAPÍTULO ARN (Ácido Ribonucleico)

1. CONCEPTO: ………………………………………………………………………………………………………………………………22 2. TIPOS DE ARN……… ……………………………………………………………………………………………………….……23-24 2.1 RNA mensajero (RNAm) 2.2 RNA ribosómico (RNAr) 2.3 RNA transferencia (RNAt) 2.4 ARN heteronuclear (ARNhn) CONCLUSION BIBLIOGRAFIA


“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA

DEDICATORIA:

El presente trabajo está dedicado a mis padres, como agradecimiento a su esfuerzo, amor y apoyo incondicional, durante mi formación tanto personal como profesional.



INTRODUCCIÓN Los ácidos nucleicos son macromoléculas complejas de suma importancia biológica, ya que todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos en forma de ácido desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN). Sin embargo; algunos virus sólo contienen ARN, mientras que otros sólo poseen ADN. Se les denomina así porque fueron aislados por primera vez del núcleo de células vivas. No obstante, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Sin duda alguna, los ácidos nucleicos son las sustancias fundamentales de los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las formas de vida más elementales. Y los investigadores han aceptado que el origen del código genético que portan estas moléculas es muy cercano al tiempo del origen de vida en la Tierra. Por ello, es que gracias al arduo trabajo realizado por los científicos, han conseguido descifrarlo, es decir, determinar la forma en que la secuencia de los ácidos nucleicos dicta la estructura de las proteínas. Determinando así que, tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal. Y que la secuencia de estas moléculas a lo largo de la cadena determina el código de cada ácido nucleico particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia. Por tanto, se han identificado al menos dos funciones fundamentales de los ácidos nucleicos: transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. El modo en que los ácidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de algunas de las más prometedoras e intensas investigaciones actuales. Por consiguiente tenemos como objetivo: describir los tipos de ácidos nucleicos; funciones de los ácidos nucleicos, las diferencias existentes entre estas moléculas, su importancia en el organismo, cómo se efectúa.



MARCO TEÓRICO: I CAPÍTULO ÁCIDOS NUCLÉICO 1. BREVE HISTORIA (2):    

Los ácidos nucleicos fueron descubiertos por MIESCHER, en 1869. Fueron aislados por primera vez en el año 1871(MIESCHER). Las purinas fueron descubiertas por KOSSEL en 1881. Los que dieron su composición química y estructuras molecular por primera vez fueron WATSON Y CRICK(1958)

2. CONCEPTOS (2, 10): 1) Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de nucleótidos. El ADN y el ARN son ácidos nucleicos que desempeñan un papel esencial en el crecimiento y multiplicación de las células (1). 2) Son moléculas constituidas por elementos como: C, H, O, N y P. Son macromoléculas o polímeros, que están constituidos por unidades llamadas nucleótidos que se unen por enlaces covalentes. El enlace típico de los ácidos nucleicos es llamado fosfodiester (10) . 3) Los ácidos nucleicos son moléculas que principalmente se encuentran en el núcleo celular (3). 4) Los ácidos nucleicos son compuestos químicos de alto peso molecular, que siempre están presentes en las células animales y vegetales. Estos compuestos son de suma importancia ya que controlan funciones vitales como (2):  Reproducción celular. 6 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA  Síntesis o fabricación de proteínas.  Transmisión de los caracteres hereditarios de generación a generación. 3. CLASIFICACIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS (2, 3) : 3.1 ADN: Ácido Desoxirribonucleico. 3.2 ARN: Ácido Ribonucleico. 4. FUNCIONES BIOLÓGICAS ( : a)

Almacenan la información hereditaria, para la formación de los rasgos biológicos que tiene un organismo. Permiten transmitir caracteres generación tras generación. Permiten la evolución biológica, pues, cuando se copia o se transmite los ácidos nucleicos, puede ocurrir errores los que se manifestarán en las características de los organismos aumentando su variabilidad y con ellos la diversidad.

b) c)

5. COMPONENTES DE LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS (2): Los ácidos nucléicos presentan una estructura químicamente compleja, enumerando los componentes de un ácido nucleico, tenemos: a) b) c) d) e) f)

Cadenas de polinucleótidos. Nucleótidos. Nucleósidos Moléculas de ácido fosfórico (H3PO4). Pentosas. Bases nitrogenadas.

5.1 Polinucleótidos: Son cadenas químicas de alto peso molecular, que están formadas por un conjunto de nucleótidos.

5.2 Nucleósidos: Estos compuestos resultan de la asociación de una base nitrogenada con una pentosa. 1. Pentosa. 2. Base nitrogenada. 5.3 Nucleótidos: 7 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA Es un componente de los ácidos nucleicos que resulta de la combinación de una molécula de ácido fosfórico (H3PO4), de una pentosa y una base nitrogenada. 1. H3PO4 (ácido fosfórico). 2. Pentosa. 3. Base nitrogenada.

5.4 Ácido fosfórico: Sirve para unir los Nucleosidos entre sí, a través de las pentosas, formando de esta manera una cadena de polinucleótidos.

5.5 Pentosas: Son compuestos químicos orgánicos, que pertenecen al grupo de los carbohidratos y que tienen 5 carbonos en su estructura. Las pentosas (azucares, monosacáridos) que intervienen en los ácidos nucleicos son 2: RIBOSA

DESOXIRIBOSA

5.6 Bases nitrogenadas: Son compuestos químicos orgánicos derivados de la pirimidina y de la purina. Según este criterio las bases nitrogenadas se dividen en dos grupos: 5.6.1

Bases purinicas o puricas:

Son derivados de la purina o nucleopurinico fundamental. Son dos ADENINA(A) y GUANINA (G). 5.6.2

Bases pirimidicas:

Son derivados de la pirimidina, son tres las más importantes: CITOSINA(C), URASIDO (U) y TIMINA O TIAMINA (T).



II CAPÍTULO NUCLEÓSIDOS Y NUCLEÓTIDOS NUCLEÓSIDO 1. CONCEPTO:  Un nucleosido está constituido por un azúcar y una base nucleótida  , unidos mediante enlace N-glucósido entre el C1 del azúcar y un átomo de N de la base .Los Nucleosidos de las distintas bases se nombran según sean ribonucleósidos o desoxirribonucleósidos, por ejemplo adenosina o desoxiadenosina, respectivamente.  Nucleósido = Pentosa + Base nitrogenada. 2. ENLACE N-GLUCOSÍDICO Enlace N-glucosídico - C 1' de la pentosa y N 1 de las bases pirimidínicas y 9 de las púricas. 3. NOMENCLATURA - Ribonucleósidos: Adenosina, Guanosina, Citidina y Uridina. - Desoxirribonucleósidos: Desoxiadenosina, Desoxiguanosina, Desoxicitidina y Timidina.



BASE NITGROGENADA + PENTOSA=NUCLEÓSIDO Adenina + ribosa Adenosina Adenina + desoxirribosa Desoxiadenosina Guanina + ribosa Guanosina Guanina + desoxirribosa Desoxiguanosina Citosina + ribosa Citidina Citosina + desoxirribosa Desoxicitidina Timina + ribosa Timidina Timina + desoxirribosa Desoxitimidina Uracilo + ribosa Uridina Uracilo + desoxirribosa Desoxiuridina

NUCLEÓTIDO 1. CONCEPTO (1, 3, 9):  Es la unidad o monómero de los ácidos nucleicos. Está constituido por una base nitrogenada. Está constituido por una base nitrogenada, una azúcar pentosa y acido fosfórico. La unión del azúcar pentosa más el ácido fosfórico se denomina nucleosido (3, 9).  Un nucleótido está compuesto por un residuo de azúcar unido a una base y a un grupo fosfato. Los nucleótidos son las subunidades de ácidos nucleicos .Se denominan dependiendo de si la base es un ribonucleotido o un desoxirribonucleotido y el número de grupos fosfatos unidos (p.ej., adenosina monofosfato) (1). 

Nucleótido = Pentosa + Base nitrogenada + Ácido fosfórico.

BASE NITROGENADA + PENTOSA + FOSFATO = NUCLEOTIDO Adenina + ribosa + fosfato Adenosin fosfato Citosina + desoxirribosa + fosfato Desoxicitidin fosfato Guanina + ribosa + fosfato Guanosin fosfato Adenina + ribosa + 3 fosfatos Adenosin trifosfato (ATP) 10 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN


2. COMPONENTE DE UN NUCLEÓTIDO (3, 9) 2.1 BASES NITROGENADAS: Son compuestos heterocíclicos que contienen carbono y nitrógeno en los anillos que forman. El nitrógeno les confiere carácter básico. Las bases nitrogenadas conocidas son:     

Adenina, presente en ADN y ARN Guanina, presente en ADN y ARN Citosina, presente en ADN y ARN Timina, presente exclusivamente en el ADN Uracilo, presente exclusivamente en el ARN

Las bases nitrogenadas se clasifican en dos: purinas y pirimidinas. 2.1.1

PURINAS: Son las bases nitrogenadas constituidas por dos anillos heterocíclicos .Son la adenina(A) y guanina (G).

2.1.2

PIRIMIDINAS: Son bases nitrogenadas constituidas por un anillo heterocíclico. Son la citosina(C), la timina (T) y el uracilo (U).

2.1.3

BIOSÍNTESIS DE LA PURINA Y PIRIMIDINA

Casi todas las células eucariotas son capaces de sintetizar de novo de purinas y pirimidinas. Esto indica lo importante que son para la supervivencia celular. Las purinas se sintetizan en una vía de 11 pasos, siendo α-D-ribosa-fosfato el compuesto químico inicial. El proceso requiere folato (tetrahidrofolato).El producto inicial es inositol monofosfato (IMP), que es rápidamente convertido a adenosina monofosfato (AMP) y a guanosina monofosfato (GMP). Para evitar que se sintetice una excesiva cantidad de AMP y GMP actúa una compleja red de control de retroalimentación negativa. La síntesis de pirimidina se realiza a lo largo de una vía de seis pasos en lo que se incorpora el azúcar ribosa como uno de los pasos finales. El producto final es uracilo Trifosfato (UTP), que es convertido en CTP (citidina trifosfato) por animación del uracilo.

2.2 PENTOSAS: Azúcar de cinco carbonos, en los ácidos nucleicos existen dos tipos de pentosa: ribosa y desoxirribosa. 11 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN


2.3 ÁCIDO FOSFÓRICO: Molécula inorgánica constituyente de los nucleótidos .Le confiere el carácter ácido y la basofilia a los ácidos nucleicos. La basofilia es la propiedad que contiene los ácidos nucleicos de unirse a los colorantes básicos. 3. CLASIFICACIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS (3) De acuerdo al azúcar pentosa se clasifica en: 3.1 RIBONUCLEÓTIDOS Si contiene ribosa. Presentes en el ARN. 3.2 DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS Si contiene desoxirribosa. Presentes en el ADN. 4. FUNCIONES DE LOS NUCLEÓTIDOS (3) 4.1 Estructural: Formando los ácidos nucleicos. 4.2 Energética: Presentan enlaces de alta energía: fosfato-fosfato. Ejemplo: ATP (Adenosin Trifosfato); GTP (Guanosin Trifosfato). 5. ENLACE FOSFODIESTER (3): Es el enlace característico de los ácidos nucleicos que permite la unión de nucleótidos. Resulta de la reacción entre el ácido fosfórico de un nucleótido con el grupo oxidrilo de la pentosa de otro nucleótido .En el proceso se libera una molécula de agua. El enlace se establece en el carbono 3´ de una pentosa y carbono 5´ de la pentosa adyacente. 6. POLINUCLEÓTIDOS (3):  Los polinucleótidos son cadenas lineales de nucleótidos (polímeros) en los que los grupos fosfato están esterificados a los hidroxilos 5' y 3' de dos nucleótidos consecutivos. Como consecuencia, cada polinucleótido contiene únicamente un OH libre en el grupo fosfato en posición 5' (extremo 5' fosfato) y un OH libre en posición 3' (extremo 3'). Los dos polinucleótidos presentes en los seres vivos son el ácido ribonucleico (RNA) y el ácido desoxirribonucleico (DNA). En la síntesis de DNA o RNA, el nucleótido que se va a añadir a la cadena de polinucleótido (siempre en forma trifosfato) se une por su OH en posición 5' al grupo OH en posición 3' del último nucleótido de la cadena de polinucleótido mediante un enlace fosfodiester, liberando un grupo pirofosfato. Por convención, la secuencia de los polinucleótidos se representa en el sentido 5' 3'. 

Polinucleótido = Nucleótido + Nucleótido + Nucleótido +.... 12 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN


7. OTROS NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO (nucleótidos no nucleicos) 7.1 AMPc Un grupo fosfato esterifica los –OH en posición 5' y 3'. Actúa como segundo mensajero, intermediario entre moléculas extracelulares (hormonas, neurotransmisores) y ciertas reacciones intracelulares que conducen a una respuesta celular. 7.2 ATP y GTP (nucleótidos trifosfato) Moléculas con una elevada energía química potencial debido a los enlaces entre los grupos fosfato. Actúan como vectores energéticos en las reacciones metabólicas. 7.3 FAD, FMN, NAD y NADP Coenzimas de las deshidrogenasas que intervienen en las reacciones metabólicas en las que hay transferencia de protones y electrones (reacciones de óxido-reducción). Todos ellos pueden aparecer en dos formas, una oxidada y otra reducida.  FMN (Flavinmononucleótido) – derivado de la vitamina B2 (riboflavina).  FAD (Flavinadenindinucleótido) – derivado de la vitamina B2 (riboflavina).  NAD (Nicotinadenindinucleótido) – derivado de la niacina (factor PP).  NADP (Nicotinadenindinucleótido-fosfato) – derivado de la niacina (factor PP). 7.4 Coenzima A Adenosina + difosfato + ácido pantoténico (vitamina) + b-aminoetanotiol.  Interviene en la transferencia de grupos acilo en el metabolismo de los ácidos grasos. 8. ¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE UN NUCLEÓSIDO Y UN NUCLEÓTIDO?  Los Nucleosidos estructuralmente son los compuestos resultantes de la unión de una pentosa y de una base nitrogenada mientras que los Nucleótidos son nucleósidos (pentosa+ base nitrogenada) unidos por enlace éster con un grupo Fosfato.  Los Nucleótidos forman Ácidos nucleicos mientras que los nucleosidos forman Nucleótidos.



III CAPITULO ADN (Ácido Desoxirribonucleico) 1. ROSALIND FRANKLIN Y LA ESTRUCTURA DEL ADN Rosalind Franklin nació en Inglaterra el 25 de julio de 1920. Se graduó de la Universidad de Cambridge en 1941, no sin antes salvar la oposición paterna. Hizo estudios fundamentales de microestructuras del carbón y del grafito, y este trabajo fue la base de su doctorado en química física, que obtuvo en la Universidad de Cambridge en 1945. Después de Cambridge, pasó tres años productivos (1947-1950) en París, en el Laboratoire de Services Chimiques de L'Etat, donde estudió las técnicas de la difracción de la radiografía. En 1951 volvió a Inglaterra como investigadora asociada en el laboratorio de John Randall en King's College, Cambridge. Para Rosalind era la oportunidad de aplicar sus conocimientos a la biología. En el laboratorio de Randall se cruzó su trabajo con el de Maurice Wilkins, ambos referidos al ADN. Lamentablemente, la misoginia y la competencia llevaron la relación a un conflicto permanente con Wilkins. Este llevaba largo tiempo trabajando en el ADN y había tomado la primera fotografía relativamente clara de su difracción cristalográfica. Wilkins había sido el primero en reconocer en esta los ácidos nucleicos y no estaba dispuesto a la competencia interna. Rosalind Franklin obtuvo una fotografía de difracción de rayos X que reveló, de manera inconfundible, la estructura helicoidal de la molécula del ADN. Esa imagen, conocida hoy como la famosa "Fotografía 51", fue un respaldo experimental crucial para que el investigador estadounidense James Watson y el británico Francis Crick establecieran, en 1953, la célebre hipótesis de la "doble hélice" que es característica de la estructura molecular del ADN, por la que en 1962, junto con Maurice Wilkins, se les concedió el Premio Nobel en Fisiología y Medicina. Watson había tenido ocasión de asistir a la clase que dio Franklin en noviembre de 1951 sobre el avance de sus investigaciones. Rápidamente, con Francis Crick se pusieron a la tarea de imaginar 14 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA su estructura y, para ello, trabajaron principalmente con modelos atómicos a escala. Este primer intento terminaría en un fracaso rotundo. Watson y Crick invitaron a Franklin y Wilkins a Cambridge para darles a conocer su propuesta. Rosalind Franklin pulverizó sus argumentos. A principios de 1953 Wilkins mostró a Watson uno de las fotografías cristalográficas de Rosalind de la molécula de ADN. Cuando Watson vio la foto, la solución llegó a ser evidente para él y los resultados fueron publicados en un artículo en Nature casi inmediatamente. Sin autorización de Rosalind, Wilkins se las mostró primero a James Watson y, posteriormente, un informe de Rosalind Franklin a sir John Randall fue entregado a Watson y Crick. Considerado como el logro médico más importante del siglo XX, el modelo de la doble hélice del ADN abrió el camino para la comprensión de la biología molecular y las funciones genéticas, antecedentes que han permitido llegar al establecimiento, en estos días de la secuencia "completa" del genoma humano. Rosalind murió en Londres el 16 de abril de 1958. En 1962, Watson, Crick y Wilkins recibieron el Premio Nobel por el descubrimiento de la estructura del ADN. Este galardón no se concede con carácter póstumo ni tampoco se comparte entre más de tres personas. ¿Qué habría pasado si la científica hubiera estado aún viva en ese momento?

2. BREVE HISTORIA (4, 6, 10): En 1953 Watson y Crick propusieron las estructuras en doble hélice para ADN, según la cual en la molécula del ADN, las cadenas de Desoxirribonucleicos, son antipirales enrolladas en la espiral alrededor de un eje imaginario y son complementarias por que las cadenas se unen por medio de puentes de hidrogeno que se establece entre las bases nitrogenadas (10). Fueron los científicos James Watson, biólogo americano y Francis Crick, físico inglés (premio nobel, 1962) quienes propusieron un modelo para representar la estructura de este acido. Ellos representaron la molécula del ADN como si fuera una escalera en espiral. Los brazos representarían las uniones de azúcar y ácido fosfórico y los peldaños las uniones de las bases (4,6). 3. CONCEPTOS (4, 5, 10):  Es un polímero de nucleótidos con estructura muy regular (5).  El ADN es el constituyente químico de los cromosomas y está formado por dos cadenas de Desoxirribonucleotidos que se ubica una frente a la otra (4).  Macromolécula constituida por dos cadenas de Desoxirribonucleotidos (10).

4. PROPIEDADES FUNDAMENTALES (6) : a) Controla la actividad de la célula, mediante instrucciones impartidas de ARN. 15 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA b) Es el constituyente genético de la célula, transportando la información genética (genes) de una célula de un organismo a otro. c) Tiene la propiedad de duplicarse formando dos moléculas idénticas; esto se realiza en mitosis y miosis. La doble cadena del ADN son complementarias; durante la división celular se abre por un extremo, “mecanismo de cremallera”, completando cada lado la parte que le falta mediante la incorporación de nucleótidos y formando así dos moléculas iguales. Como el ADN lleva la información genética, dicha información se encuentra en ambas cadenas .Al dividirse la célula, las células hijas poseen no solamente la misma información si no la información que tenía la célula madre. 4.1 PROPIEDADES BIOLÓGICAS DEL DNA En las células eucariotas, el DNA está presente en el núcleo, así como en mitocondrias y cloroplastos. En procariotas, el DNA se encuentra en el citoplasma celular. La molécula de DNA es el soporte material de los caracteres hereditarios de una especie y es trasmitida íntegramente a la progenie. Cada cromosoma eucariota contiene una sóla molécula de DNA. Su masa molecular es enorme. El peso molecular por unidad de longitud de la hélice es aproximadamente de 2 x 106 dalton por μm. El modelo de Watson y Crick explica las propiedades biológicas del DNA: a. Resistencia a la alteración de las bases (mutación): Si aparece una base incorrecta, su emparejamiento se ve impedido, y la doble hélice se altera. Estos errores pueden ser reparados por medio de diversos mecanismos celulares. b.

Duplicación del material genético: Las células hijas tienen la misma dotación genética que su progenitora. Para obtener esta duplicación exacta, basta la separación de las dos cadenas de la doble hélice y la síntesis de las complementarias.

c. Transcripción de la información genética: La complementariedad de bases permite a la célula copiar en un RNAm la secuencia complementaria a una de las hebras de DNA.

5. ESTRUCTURA DEL ADN Se pueden distinguir 3 niveles estructurales:  Estructura primaria: La secuencia de los nucleótidos.  Estructura secundaria: La doble hélice.  Estructura terciaria: Collar de perlas, estructura cristalina, ADN superenrollado. En las células eucariotas, a partir de la estructura 30, se dan otros niveles de empaquetamiento de orden superior. 5.1 ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN. 16 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA  Es la secuencia de nucleótidos de una cadena o hebra. Es decir, la estructura primaria del ADN viene determinada por el orden de los nucleótidos en la hebra o cadena de la molécula. Para indicar la secuencia de una cadena de ADN es suficiente con los nombres de las bases o su inicial (A, T, C, G) en su orden correcto y los extremos 5' y 3' de la cadena nucleotídica. Así, por ejemplo: 5'ACGTTTAACGACAAGGACAAGTATTAA3' La posibilidad de combinar cuatro nucleótidos diferentes y la gran longitud que pueden tener las cadenas polinucleotídicas, hacen que pueda haber un elevado número de polinucleótidos posibles, lo que determina que el ADN pueda contener el mensaje biológico o información genética y explica la diversidad del mensaje genético de todos los seres vivos. 5.2 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN. Datos preliminares: A) A finales de los años 40 Erwin CHARGAFF y sus colaboradores estudiaron los componentes del ADN y emitieron los siguientes resultados: La concentración de bases varía de una especie a otra. El porcentaje de A, G, C y T es el mismo en los individuos de la misma especie y no por esto el mensaje es el mismo. Tejidos diferentes de la misma especie tienen la misma composición en bases. La composición en bases del ADN de una misma especie no varía con la edad del organismo ni con su estado nutricional ni con las variaciones ambientales. Las densidades y viscosidades corresponden a la existencia de enlaces de hidrógeno entre los grupos NH y los grupos CO. La concentración de Adenina es igual a la de Timina, y la de Citosina a la de Guanina. Las dos primeras establecen dos puentes de hidrógeno entre ellas, y las últimas tres puentes. La cantidad de purinas es igual a la cantidad de pirimidinas. B) Por medio del método analítico de difracción de rayos X, FRANKLIN y WILKINS observaron una estructura fibrilar de 20 Å (Amstrongs) de diámetro con repeticiones cada 3,4 Å y una mayor cada 34 Å. C) WATSON y CRICK postularon en 1953 un modelo tridimensional para la estructura del ADN que estaba de acuerdo con todos los datos disponibles anteriores: el modelo de doble hélice. Este modelo, además de explicar cómo era el ADN, sugería los mecanismos que explicaban su función biológica y la forma como se replicaba. Según el modelo de la doble hélice de WATSON y CRICK: PRIMERO.- El ADN estaría constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos enrolladas helicoidalmente en sentido dextrógiro sobre un mismo eje formando una doble hélice. SEGUNDO.- Ambas cadenas serían antiparalelas, una iría en sentido 3' 5' y la otra en sentido inverso, 5' 3'. 17 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN


TERCERO.- Los grupos fosfato estarían hacia el negativas interaccionarían con los cationes presentes en el nucleoplasma dando más estabilidad a la molécula. CUARTO.- Las bases nitrogenadas estarían hacia el interior de la hélice con sus planos paralelos entre sí y las bases de cada una de las hélices estarían apareadas con las de la otra asociándose mediante puentes de hidrógeno. QUINTO.- El apareamiento se realizaría únicamente entre la adenina y la timina, por una parte, y la guanina Y la citosina, por la otra1. Por lo tanto, la estructura primaria de una cadena estaría determinada por la de la otra, ambas cadenas serían complementarias. La complementariedad de las cadenas sugiere el mecanismo por el cual el ADN se copia -se replica- para ser trasferido a las células hijas. Ambas cadenas o hebras se pueden separar parcialmente y servir de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria (síntesis semiconservativa).

5.1.1

PROPIEDADES DE LA DESNATURALIZACIÓN.

ESTRUCTURA

SECUNDARIA

DEL

ADN:

Si una disolución de ADN se calienta suficientemente ambas cadenas se separan, pues se rompen los enlaces de hidrógeno que unen las bases, y el ADN se desnaturaliza. La temperatura de desnaturalización depende de la proporción de bases. A mayor proporción de C-G, mayor temperatura de desnaturalización, pues la citosina y la guanina establecen tres puentes de hidrógeno, mientras que la adenina y la timina sólo dos y, por lo tanto, a mayor proporción de C-G, más puentes de hidrógeno unirán ambas cadenas. La desnaturalización se produce también variando el pH o a concentraciones salinas elevadas. Si se restablecen las condiciones, el ADN se renaturaliza y ambas cadenas se unen de nuevo. 5.3 ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS (1). Las grandes moléculas de ADN de las células eucariotas están muy empaquetadas ocupando así menos espacio en el núcleo celular y además como mecanismo para preservar su transcripción. Como hemos visto, en las células eucariotas el ADN se encuentra en el núcleo asociado a ciertas proteínas: nucleoproteínas, formando la cromatina. En la cromatina, la doble hélice de ADN se enrolla alrededor de unas moléculas proteicas globulares, las histonas, formando los nucleosomas. Cada nucleosoma contiene 8 histonas y la doble hélice de ADN da dos vueltas a su alrededor (200 pares de bases). El conjunto, si no está más empaquetado aún, forma una estructura arrosariada llamada collar de perlas. Ahora bien, los nucleosomas pueden empaquetarse formando fibras de un grosor de 30 nm (fibra de 30 nm). Según el modelo del solenoide las fibras se forman al enrollarse seis nucleosomas por vuelta alrededor de un eje formado por las histonas H1. 18 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN


5.3.1

NIVELES SUPERIORES DE EMPAQUETAMIENTO

Los siguientes niveles de empaquetamiento no están aún aclarados del todo pero, parece ser, que cada fibra se volvería a enrollar formando un bucle (cada bucle tendría 50 millones de pares de bases), seis bucles se empaquetarían asociándose a un " esqueleto nuclear" produciéndose un rosetón, 30 rosetones formarían una espiral y 20 espirales formarían una cromátida. Todo ello produciría un gran acortamiento de las largas cadenas de ADN. En los espermatozoides el ADN se encuentra aún mucho más empaquetado, se dice que tiene " estructura cristalina". Los ADN de las bacterias, virus, mitocondrias y plastos no presentan estructuras tan complejas y no están asociados a histonas, aunque sí están asociados a otras proteínas.

6. TIPOS DE ADN Según su estructura se distinguen los siguientes tipos de ADN:  Monocatenarios o de una cadena; por ejemplo los de algunos virus.  Bicatenarios, con dos hebras o cadenas (algunos virus, las bacterias y los eucariotas). A su vez, y en ambos casos, el ADN puede ser:  Lineal, como por ejemplo el del núcleo de las células eucariotas y el de algunos virus.  Circular, como el de las mitocondrias, cloroplastos, bacterias y algunos virus. 7. FUNCIÓN DEL ADN E IMPORTANCIA BIOLÓGICA (4)    

Desde el núcleo organiza la formación de las proteínas celulares. Tiene la propiedad de autoduplicarse, es decir, de formar otra molécula idéntica a ella. Es el constituyente genético de la célula, que transporta la información genética por medio de los genes.

El ADN es el portador de la información hereditaria. 7.1 Concepto de gen  Tradicionalmente se ha denominado gen a cada fragmento de ADN responsable de la determinación de una característica hereditaria concreta. Actualmente se considera que un gen es un fragmento de ADN que lleva la información necesaria para sintetizar una determinada cadena polipeptídica. 7.2 Experimentos que demostraron el papel del ADN en la herencia 7.2.1 Experimentos de F.Griffith (1928)  Descubrió el fenómeno de transformación en la bacteria Streptoccocus pneumoniae. Esta bacteria presenta dos cepas diferentes: la cepa R, no virulenta, y la cepa S, que provoca neumonía. Griffith descubrió que la 19 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA cepa R podía transformarse en virulenta al mezclarse con bacterias S fragmentadas. 7.2.2 Experimentos de Avery, MacLeod y McCarty (1943)  Descubrieron que el ADN es el responsable de la transformación de S. pneumoniae. 7.2.3 Experimentos de Alfred D. Hershey y Martha Chase (1952)  Demostraron, mediante marcaje radiactivo selectivo del ADN (usando 35P) y de las proteínas (usando 32S), que el ADN del fago T2 era la molécula que se introducía en la célula bacteriana para la reproducción viral.

8. REPLICACIÓN DEL ADN (3, 9): Importancia biológica: Todos los seres vivos son temporales. Pueden vivir unos minutos, como las bacterias, varios siglos como la tortugas marinas, o incluso más de un milenio como los olivos, pero para que la especie no se extinga ha de haber siempre al menos un momento en que la información biológica se replique y las copias aparezcan en la descendencia. La célula para dividirse previamente duplica su ADN, de este modo las generaciones celulares manifiestan una cantidad constante de ADN (3). ETAPAS (3, 10): 1. El primer evento es el desenrollamiento del ADN a cargo de la “enzima”. 2. Luego las cadenas complementarias son separadas por enzima helicasa, que rompe los puentes de hidrogeno entre bases complementarias


“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA 3. Una de las cadenas toma el no0mbre de “cadena líder” y sobre ella se realiza la “síntesis continua”. 4. El proceso se inicia por la enzima ARN-primasa, que constituye un segmento ARN llamado CEBADOR; a continuación la enzima ADN-polimerasa va colocando nucleótidos complementarios en dirección (5´ 3´) y va construyendo la cadena complementaria de ADN. 5. La otra cadena toma el nombre re de cadena retrasada, en ella la síntesis es “discontinua”. La enzima ARN-primasa constituye varios cebadores, dejando espacios a continuación de los extremos de los cebadores, el segmento ADN construido, se llama Fragmento de Okasaki. 6. Finalmente son retirados los cebadores y los espacios son rellenados por la ADN polimerasa. 7. En resumen, cada cadena de ADN conserva la mitad de la molécula original por esto se dice que la replicación del ADN es “semiconservativa”.



IV CAPÍTULO ARN (Ácido Ribonucleico) 1. CONCEPTO:  Molécula constituida por cadena de ribonucleótidos, expresan los genes en la síntesis de proteínas, en que constan de dos procesos consecutivos: transcripción y traducción (11). 2. Proceso de interferencia de ARN. Richard Jorgensen pensó que para potenciar el color solo tenían que añadir más mensajeros del color rojo, modifico las semillas y espero a que se produjeran flores más rojas, dicho experimento fracasó, las flores no eran rojas, eran blancas. El profesor Jorgensen sentó las bases del proceso de interferencia de ARN. Fue, en efecto, una anomalía en sus manipulaciones la que resultó ser finalmente determinante. Acostumbrado a convertir a sus petunias color malva en petunias blancas, el biólogo quiso esta vez que sus flores fueran de un malva aún más intenso. Fue allí cuando surgió la sorpresa: lo que floreció fueron flores blancas. Hubo que aguardar al fin de los años 90 y a los primeros resultados obtenidos con un gusano y con una mosca para comprender las razones. Fueron luego los trabajos del profesor Andrew Fire (Carnegie Institute de Washington) y Craig Mello, publicados en 1998 en la revista "Nature", los que permitieron poner en evidencia la existencia del mismo fenómeno, la posibilidad de "silenciar" a un gen, en otras especies vivas. Comprobaron que los mensajeros pueden ser de dos tipos, unos copian uno de los renglones del ADN y otros el otro renglón, cuando se ponen juntos las dos copias , forman un mensajero de doble renglón, este tipo de mensajero llamado ARN de interferencia no lleva la información de la proteína a las ribosomas, ni deja que otras moléculas las lleven,


“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA se convierte en un destructor para los mensajeros que llevan su mismo código, los rompen e impiden que así que se fabrique la proteína, es decir silencian los genes. Fue un descubrimiento con distintos alcances, los proceso biológicos que hacen posible el funcionamiento celular son muy complejos y esta complejidad tienen mucho que ver el descifrar las funciones de los diferentes genes que están activos en la célula, para estudiar las funciones de estos genes lo que muchos investigadores trataron de hacer es silenciar o inhibir esa función y esto se consigue con técnicas y procedimientos, los investigadores descubrimiento que las células tienen mecanismos muy eficientes para silenciar la actividad de genes muy concretos y de esto se encarga el ARN interferente. Dos equipos norteamericanos que trabajaron de forma independiente revelaron recientemente en Nature que un mecanismo como éste podría ser usado con fines terapéuticos. Uno de ellos estuvo encabezado por el argentino Raúl Andino, quien trabaja desde hace varios años en la Universidad de California. El otro equipo es de la Universidad de Massachusetts. Otra cosa importantísima es que estos dos equipos acaban además de demostrar "in vitro" que pueden, mediante la utilización de este mecanismo, prevenir la infección de cultivos de células humanas con los virus responsables por un lado de la poliomielitis y, por otro, del sida. 3. TIPOS DE ARN (1, 2) (Acción del ARN). La fabricación o síntesis de proteínas es una función celular de importancia vital para la existencia, en esta función interviene directamente el ARN o ácido ribonucleico (2). Por su estructura y su función se distinguen tres clases de ARN: 3.1 RNA mensajero (RNAm) Transmite la información genética desde el núcleo al citoplasma (1). Molécula de conformación lineal constituido por ribonucleotidos, con una consecuencia de bases nitrogenadas. Cada 3 bases nitrogenadas recibe el nombre de codón y forman el código genético. El RNAm es copia de la información del ADN. Se forma el proceso de transcripción con la enzima ARN polimerasa (en el núcleo). 3.2 RNA ribosómico (RNAr) Es un componente de los ribosomas. En una célula eucariota, cada ribosoma está formado por dos subunidades desiguales, constituidas por proteínas y ARN (1). Molécula de conformación globular constituido por un polinucleótido superenrrollado, presentes en los ribosomas. 23 ACIDOS NUCLEICOS ADN Y ARN

“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA 3.3 RNA transferencia (RNAt) Transportan aminoácidos específicos al lugar de la síntesis de proteínas (1). Molécula de configuración en hoja de trébol .Acepta y transporta aminoácidos hacia los ribosomas en la síntesis proteica .Presenta el anticodon que lee al codón por complementación (A=U), (G=C), en el proceso llamado traducción. 3.4 ARN heteronuclear (ARNhn) El ARN heterogéneo nuclear (ARNm) es el transcrito primario producido por las células eucariotas. A diferencia del transcrito del ARNm, contiene intrones que son retirados mediante corte y empalme del ARN (1).

ARN mensajero

4. 5.   

ARN ribosómico

ARN transferencia



ARN heteronuclear

  

CUADRO DE RESUMEN Actúa como molde y transporta la información para la síntesis de proteínas. Presenta codones, grupo de 3 nucleótidos. Recibe la información genética Traduce las proteínas Se ubica en el ribosoma, organela donde se sintetizan las proteínas. Transporta los aminoácidos hacia los ribosomas para la síntesis proteica. Está en el citoplasma. Contiene anticodones. Es el precursor de los ARN

CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL ADN Y ARN DNA Desoxirribosa Adenina Citosina Bases nitrogenadas Guanina Timina CARACTERISTICA Pentosa

Numero de polinucleótido Función

Ubicación

Estructura

2(Bicatenario) Almacena la información biológica de los seres vivos. Nucléolo Mitocondrias Cromatina Cloroplastos Cromosoma Doble hélice

RNA Ribosa Adenina Citosina Guanina Uracilo

1(Monocatenario) Permite la expresión de la información biológica. Nucléolo Ribosomas

Lineal, globular, trébol



ANEXOS Base Nitrogenada Nucleósido Adenina Adenosina Guanina Guanidina Citosina Citidina Timina Timidina Uracilo Uridina

Nucleótido Ácido Adenílico Ácido Guanílico Ácido Citidílico Ácido Timidílico Ácido Uridílico







CONCLUSIÓN: He llegado a la conclusión: Que de tal manera que el ADN contiene el “original” de la información hereditaria, y el ARN es una especie de copia de la información que existe en el ADN. Por lo tanto, encontramos ARN formando parte de la estructura de los organelos celulares que fabrican proteínas, los cuales son los ribosomas y podemos ver la importancia del código genético es la determinación de todas las características de los organismos. Se puede decir que con este trabajo tenemos una vista más amplia de lo que son los ácidos nucleicos, al igual que una información más profunda de lo que son como por ejemplo en su forma molecular y sus componentes más pequeños lo cual podemos definirlo como la bioquímica de los ácidos nucleicos, puesto que los estamos estudiando en su nivel molecular, o en su manera más sencilla de cómo están compuestos o se encuentran organizados.

El ADN contiene la información hereditaria correspondiente a la especie. Y el ARN requiere para la síntesis de proteínas la presencia de los ribosomas en las células ya que en el momento de la duplicación de los cromosomas la moléculas de ADN de abre gradualmente por los puentes de hidrógeno. El papel de las moléculas de ADN en la transmisión del código genético rompiendo células de Escherichia Coli, una bacteria de la flora intestinal, separando sus componentes en varias fracciones.

Pero si el ADN es el responsable de la transmisión de la información genética debe ser capaz, no solo de reproducirse, con lo cual se consigue conservar esta información de padre a hijos sino también debe poder transmitirlo.


“UNIVERSIDAD ROOSEVELT” CARRERA PROFESIONAL FARMACIA Y BIOQUÍMICA BIBLIOGRAFÍA: 1. Aria, L. Manson, lo esencial en célula y genética (2da edición), edición Elservor S.A, Madrid-España 2003; pag.74-111. 2. Bilogía, edición 2008, editorial cobra 2000 E. I. R. L; Lima –Perú, derechos reservados de la editorial; pag.86-101. 3. Paredes, Aníbal Jesús, Biología (primera edición) siglo XXI, editorial San Marcos, Lima-Perú; pág. 37-40. 4. Capítulo VI compendio académico preuniversitario (tercera edición), Ácidos nucleicos, San Fernando editorial, imprenta Ríos S.A. C; pág. 172-173. 5. Biología (quinta edición) 2001, editorial Mc Graw-hill interamericana (Alejandro Bravo Valdez) university of seuth florida (Eldra Pearl Salomón), capítulo 11; pag.247-289. 6. Sánchez Ortiz, Sergio Biología III 1965(séptima edición) Editorial Arica (Lima); editorial didáctica (Bogotá), editorial Izcalli (México); pág.165- 171. 7. Derriekson, Bryan, Principios de anatomía y fisiología ,11º edición, editorial Médica Panamericana (Argentina) y (Bogotá) Gerard j.Tortora; pág.86 – 101. 8. Biología III, Editorial San Marcos, Luz Valcárcel, Lima-Perú; pág. 43-49. 9. Asociación Fondo de Investigadores y editores; Ácidos nucleicos; 1era edición, editorial Lumbreras, Lima –Perú 2003; pág. 32- 37. 10. ADUNI, Ciencias naturales compendio académico, editorial Lumbreras S.R.L, Lima-Perú 2001; pág.2010-215. 11. Monografía creado por Rocío Parra. Ácidos Nucleicos [SITIO EN INTERNET].Disponible en: http://www.wikilearning.com/monografia/acidos_nucleicosfuncion_biologica_de_los_acidos_nucleicos/2379-2 . el 14 de junio de 2012. 12. Ácidos Nucleicos. Por el Ing. Agr. Carlos González [SITIO EN INTERNET]. Disponible en: http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LosCompuestosOrganicos/1111/AcidosNucl eicos.html . el 14 de junio de 2012. 13. Funcionamiento del ADN, la historia de su descubrimiento e identificación. [SITIO EN INTERNET].Disponible en: http. el 14 de junio de 2012. 14. Sección 3. Información genética. Capítulo 14. El DNA, el Código Genético y su traducción. Disponible en: http://monografiasmendel.com/index.php?topic=22.0 . el 14 de junio de 2012. 15. Publicado por Felipe Mediavilla Levinson. Lunes, 12 de marzo de 2012 Etiquetas: ácidos nucleicos primera entrada DNA, ADN, Nucleótido, Nucleosidos . [SITIO EN INTERNET]. Disponible en: http://biologon.blogspot.com/2012/03/acidos-nucleicos.html . el 14 de junio de 2012. 16. Publicado por Horacio N. Nachon Cicciarella el septiembre 6, 2009 a las 7:30pm.LOS ACIDOS NUCLÉICOS. Disponible en: http://eduredes.ning.com/profiles/blogs/los-acidosnucleicos . el 14 de junio de 2012.


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