APUNTES
DE CLASE TEMA # 11
Los
Ácidos nucleicos ADN y ARN
Antecedentes:
Friedrich Miescher, en 1868, descubrió la nucleína (ácidos
nucleicos y proteínas básicas).
Friedrich Griffith, en 1928 en sus
experimentos en busca de una vacuna contra la viruela, descubrió el “principio
transformante”, en 1944 Avery, MacLeod y McCarty descubrieron que un ácido
desoxirriboso era la unidad fundamental del principio transformante señalado
por Griffith. Erwin Chargaff en 1950 realizó estudios sobre la composición del
ADN y estableciendo que estaba constituido por 4 bases nitrogenadas, adenina en
la misma proporción que la timina y
además la citosina en igual proporción que la guanina. En 1951 R.
Herriot, en sus estudios demostró la capacidad de los virus de infestar las
células se debe al material genético. En 1952 A. Hershey y Martha Chase
comprueban que el ADN es el material genético involucrado en la transmisión de
los caracteres hereditarios.1952 Wilkins y Rosalind Franklin usaron técnicas de
difracción de rayos X y encontraron que la molécula tenía forma de hélice.
Luego en 1953 los investigadores James Watson y Francis Crick concluyeron que
el ADN esta constituida por una doble hélice. A partir de este momento el
estudio de la biología molecular sufre grandes transformaciones y hoy en día ya
se tiene un estudio casi completo del genoma humano.
Composición
química de los ácidos nucleicos
Los
nucleótidos: Un nucleótido en general es un estructura que está formada por
una base nitrogenada, un azúcar tipo pentosa que le dará el nombre al ácido, y
un grupo fosfato.
Las
bases nitrogenadas:
Las bases púricas: Adenina (A) y Guanina (G)
Las bases pirimidícas: Citosina (C) y Timina
(T) en ADN y en ARN sustituye la timina por el Uracilo (U).
EL
azúcar:
es una pentosa (5 carbonos) en el ADN se llama Desoxirribosa y en el ARN se
denomina Ribosa.
El grupo
fosfato:
está constituido por hidrógeno, oxígeno y fósforo
El grupo fosfato se une al azúcar mediante un
enlace fosfodiéster y las bases nitrogenadas se unen al azúcar mediante un
enlace beta-N- glucosídico.
El ADN y
su estructura
El modelo estructural presentado por Watson y
Crick para la molécula del ADN es la siguiente:
1.- Tiene 2 hebras de cadenas enrolladas en
forma de doble hélice.
2.- Las dos cadenas no son iguales, son
complementarias, una base púrica se aparea con una base pirimidíca (G-C y A-T).
3.- La guanina y la citosina se unen mediante
un puente triple de hidrogeno y la adenina y timina con un puente doble de
hidrogeno.
4.- Las cadenas están orientadas en forma
contraria (antiparalelas) una va en dirección azúcar-fosfato la otra va
fosfato-azúcar.
5.- La molécula de ADN es bastante larga, pero
su diámetro es pequeño (0,000002 cm.)
El ARN y
su estructura
El ARN es una cadena sencilla lineal de
nucleótidos donde se sustituye la base pirimidíca Timina por otra base
pirimidíca llamada Uracilo, se sustituye el azúcar desoxirribosa por una ribosa.
Existen tres tipos de ARN, el mensajero, el
ribosomal y el de transferencia.
ARN mensajero (ARNm) lleva información
genética al citoplasma, en los ribosomas donde ocurre la síntesis de proteínas.
ARN ribosomal (ARNr) interviene en la síntesis de proteínas y
forma parte de los ribosomas.
ARN de transferencia (ARNt) tiene una forma de
hoja de trébol (no es lineal exactamente) y su función es unir un aminoácido
específico y traerlo al ribosoma para que sea n añadidos a la cadena de
aminoácidos en formación y dar origen a una nueva proteína.
Diferencias
básicas entre ADN y ADN
ADN ARN
Posee azúcar desoxirribosa Posee
azúcar ribosa
Posee la base pirimidíca Timina (T) Posee la base
pirimidíca Uracilo (U)
La molécula es doble
La molécula es sencilla
La molécula es helicoidal (escalera de
caracol) La molécula es lineal
La
duplicación del ADN
Hay tres hipótesis sobre la duplicación del
ADN
Hipótesis
conservativa: Propone que cada hebra de la molécula de ADN parental sirve de
molde para sintetizar una hebra complementaria, estas complementarias se unen y
forman una nueva molécula de ADN y las hebras parentales se vuelve a unir.
Hipótesis
dispersiva: propone que una cadena de molécula de ADN parental se duplique
en forma mixta y, al final, las hebras hijas y las parentales tienen algún
material genético intercambiado.
Hipótesis
semiconservativa: Cada hebra complementaria sirve de molde para la síntesis de una
cadena complementaria hija y se forma las dos nuevas moléculas de ADN.
Los estudios realizados por Matthew Meselson y
Franklin Stahl y más tarde por A. Kornberg apoyan la hipótesis
semiconservativa, y concluyen con lo siguiente:
1.- En el núcleo, en una región del ADN
llamada origen de replicación se separan las hebras que darán origen a las
nuevas hebras.
2.- Los nuevos nucleótidos se van adicionando
y uniendo a los nucleótidos de la hebra parental por medio de la
complementalidad de las bases nitrogenadas, al formar el puente de hidrogeno
entre adenina y timina y citosina y guanina y viceversa.
3.- Se forma el enlace fosfodiéster para la
nueva cadena.
4.- La síntesis de la nueva cadena ocurre en
dirección opuesta y es catalizada por el grupo enzimático polimerasa.
5.- Queda sintetizada una nueva molécula de
ADN idéntica a la parental.
La
transcripción y la traducción en el ARN
La
transcripción es un proceso mediante el cual se produce una molécula de ARN a
partir de un pequeño segmento de una cadena del ADN.
1.- La secuencia de tres nucleótidos en ADN o
ARNm se llama triplete o codón. Cada
triplete o codón tiene la información de un aminoácido.
2.- La secuencia de varios nucleótidos en un
segmento del ADN se denomina gen, es decir, un gen posee la secuencia de
codones que especifica una proteína.
3.- La síntesis del ARNm ocurre en el núcleo
celular a partir de una hebra de la molécula de ADN y el proceso es catalizado
por el ARN polimerasa.
La
traducción: La síntesis de proteína ocurre en los ribosomas, el orden de los
codones en el ARNm determina el orden de unión de los aminoácidos en la
proteína que va a sintetizar. Este proceso se resume en lo siguiente:
1.- Activación del aminoácido
2.- iniciación de la cadena de proteína
3.- Alargamiento de la cadena de proteínas
4.- terminación de la cadena.
El
código genético
Ochoa y Grunberg en el año 1955; Nirenberg y Matthaei en 1961 realizaron
experimentos que les permitieron establecer la presencia de una secuencia de tres
nucleótidos, tripletes o codones que dirigía la síntesis de proteína. Las
características del código genético son las siguientes: tiene 64 codones, uno
es el codón de iniciación (AUG) y tres dan señales de terminación (UAA, UAG,
UGA), es universal ya que es el mismo en todas las especies, tiene codones
sinónimos, es perfecto porque un triplete es específico para un animoácido, no
hay separación entre los tripletes.
Las
mutaciones
Las mutaciones son una alteración en las
secuencias de base del ADN. Estas mutaciones pueden ocurrir en forma espontánea
o inducidas por algún agente mutágeno. Los tipos de mutaciones son:
cromosómica, génicas (por sustitución o adición)
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