Clase 3 Nucleotidos Final

Clase 3: Gabriela Azofeifa

 Carlos F -8913089

Nucleótidos. Funciones: 1. Constituyentes de ácidos nucleicos (ADN / ARN) 2. Moneda de transacción energética ATP 3. Cofactores enzimáticos (coenzima A) 4. Mensajeros secundarios: AMPc GMPc 5. Intermediarios metabólicos (NADH, FADH2) Estructura de un nucleótido Todos los nucleótidos van a estar constituidos por: -Una base nitrogenada -Un Azúcar tipo pentosa -Un grupo fosfato Siempre en los nucleótidos en el primer carbono esta la BN y en el 5’ el grupo fosfato. a. Las bases nitrogenadas las podemos dividir en 2 grupos debido a los anillos que las forman: 1. Purinas: La forman 2 anillos juntos. Son: Adenina, Guanina. 2. Pirimidinas: La forma un único anillo. Son: Timina, Citosina y Uracilo. Cuando se numeran los carbonos en el azúcar se lee con números X’ (prima) para diferenciar la nomenclatura dentro de la base nitrogenada. La base nitrogenada Timina (T) contenida en la molécula del ADN, mientras que se sustituye por Uracilo en el ARN. b. El azúcar (Pentosa) puede ser 1. Ribosa en caso del ARN (contiene el OH en posición 2’) 2. Desoxirribosa en caso del ADN (tiene un H en lugar del OH en 2’) Conceptos: -Nucleósido: Es una azúcar + base nitrogenada, unidos por enlace β N-glicosídico. No tiene el grupo fosfato. -Desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos, son los nucleótidos que tienen respectivamente desoxirribosa o ribosa. -Formas metiladas de bases nitrogenadas: Contienen grupo metilo extra unido. No son los más comunes. Tienen Funciones como “etiquetas” reguladoras. Se encuentran principalmente en las bacterias y plantas. En humanos no son tan comunes. Ácidos Nucléicos: Polímeros de nucleótidos. Almacenan la información genética. <50 Oligonucleótidos >50 nucleótidos: Polinucleótidos

Para la función de almacenamiento de información genética se necesitan los ácidos nucleicos, en cambio las funciones de coenzimas, mensajeros secundarios etc, con un solo nucleótido basta. -Enlace fosfodiester: Un fosfato se une en posición 3’ del azúcar y (---) en la posición 5’ de otro azúcar. Como se repite azúcar-fosfato-azúcar-fosfato etc. Lo que genera la diferencia son las bases nitrogenadas. Existe una polaridad en los ácidos nucleicos. Como se observa en la imagen, Existen 2 posiciones o extremos que quedan libres en posiciones diferentes: en 5’ y 3’. Esto se da tanto en ADN como en ARN. Se dice que va de 5’ a 3’ debido a que se sigue el lineamiento de la síntesis de proteínas. Puesto que se sabe que inicia como 5’ Azúcar del ARN- El OH “extra” de la ribosa en el 2’ hace que: -Más activos químicamente. -Más susceptible a la hidrólisis. ADN es más estable, lo que lo hace más seguro. Guarda información genética. Propiedades Físicas: ARN y ADN -Son muy solubles en agua debido a: AZÚCAR y el grupo FOSFATO. O sea, son polares. -Tienen carga negativa, debido a: Grupos FOSFATO. Siempre que esté a pH neutro los oxígenos del g fosfato estarán cargados negativamente. En la mayoría de nuestro cuerpo es así. ¿En zonas como el estómago donde existe un pH negativo? No interfiere, pues estos ácidos nucleicos están en el núcleo donde el pH es neutro. El pH negativo se encuentra en el lumen estomacal, o guardado dentro de zonas especiales como vacuolas. -Absorben luz ultravioleta, debido a las BASES NITROGENADAS. Estas absorben a 260 nm Según Gabriela: Las proteínas absorben a 280 nm. Esto sirve para comprobar si en una extracción de ADN existen contaminantes proteicos. Ya que si tiene gran absorbancia a 280 significa que están presentes gran cantidad de proteínas en dicha extracción. Según Alape el enlace peptídico absorbe a 214 nm. (mejor hay que preguntar) (el enlace peptídico absorbe a 214nm y los aminoácidos aromáticos como Phe, Trp, Tyr absorben a 280nm, entonces cualquiera de las 2 longitudes de onda sirven para detectar proteínas. En biología molecular se usa 280nm porque queda muy cerca de 260nm, entonces se puede hacer ambas lecturas con el mismo filtro del espectrofotómetro. Para otras aplicaciones donde no interesa la cantidad de Ácidos nucleicos, lo ideal seria hacer la lectura a 214nm porque así no depende de la composición de la proteína) La interacción entre las bandas de ácidos nucleicos se da mediante las bases nitrogenadas (BN). Las BN pueden unirse mediante puentes de hidrógeno. La complementariedad para el ADN es entre Adenina y Timina; y entre Citosina y Guanina. Las primeras se unen mediante 2 puentes de hidrógeno, mientras que las últimas por medio de 3 puentes de hidrógeno.

*Notas -Los enlaces van a ser entre una purina y una pirimidina. -Las asociaciones entre T-A son menos fuertes ya que hay menos puentes de hidrógeno. Por ello en la “caja TATA” (encontrada antes del gen codificante) hayamos más de estas uniones para facilitar abrir la molécula. -Las moléculas ADN siempre está haciendo esas interacciones, mientras que el ARN normalmente no las hace, sin embargo las puede hacer. (--historía de los ácidos nucleicos—La omití) (OK!) Estructura Antiparalela. Consiste en unión de hebras complementarias y antiparalelas. Entonces si en una hebra está de 5’ a 3’. Entonces la otra será: de 3`a 5`. La complementariedad se da mediante sus bases nitrogenadas como ya se estudió. Formas o tipos de ADN (debido a la estructura química) Todas son de doble hélice. (Sobre estos tipos (A,Z y B de ADN no les voy a preguntar) ADN tipo B: -Es muy común en la naturaleza. El descrito inicialmente por Watson y Crick -Encontrada en las células. -Gira hacia la derecha. -La unión entre las bases nitrogenadas describe un ángulo de 6º. -Más estable en condiciones fisiológicas ADN Z: -Es muy extraño. Se ha observado en regiones pequeñas del ADN de células. -Se cree que tiene funciones como marcadores o etiqueta de regulación y durante la recombinación en la meiosis. -Gira hacia la izquierda ADN A: -Gira hacia la derecha pero está más compactada. -Las uniones de bases nitrogenadas tienen un ángulo de 20º lo que hace que se compacten por su inclinación -No encontrado en células, solo en laboratorios, se baja mucho el pH para obtenerla. -Hélice más corta y más ancha. Clasificación según su forma (organización) a. Lineal: En eucariotas. Es muy común en la naturaleza b. Circular: La misma estructura de manera que se juntan los extremo 3’ con el 5’. En bacterias. Se dice que estos tipos de ADN se mantienen en empaquetamiento superenrrolados. En humanos (desde levaduras en adelante) se tienen varias moléculas de ADN, lineales todas y en el núcleo. Cada molécula de ADN es un cromosoma diferente. Un cromosoma es

una única molécula de ADN completa. Cada célula tienen 46 moléculas de ADN (cierto en humanos). El ADN se puede correr en una electroforesis. Se utiliza una matriz porosa, se pone pedazos de ADN de diferentes tamaños, las moléculas más grandes les cuesta pasar por los poros y quedan en la parte más superior. El ADN al tener carga negativa corre hacia el polo positivo. Luego de que se corren se tiñen (es más fácil teñir proteínas). Empaquetamiento del ADN Es igual al término condensación. Es agarrar el ADN y sus millones de nucleótidos y comprimirlos. El diámetro del núcleo de una célula es aproximadamente de 10 micrómetros. El problema de empaquetarlo es que no se puede leer la información genética, por ello se dice que el empaquetamiento depende del ciclo celular. De manera que en la G1 y G2: Síntesis de proteínas. Tiene un nivel de empaquetamiento intermedio. -Fase S: Duplicación del ADN. Aquí está más “estirado” -En la fase M: Esta muy empaquetado. Las Histonas tienen una gran importancia en el empaquetamiento del ADN. Éstas tienen una carga positiva (por eso interactúan con el ADN con carga negativa). Características: -Muy conservadas: Casi no varían de una especie a otra. -Poco reactivas -Muy estables químicamente. -A la hora de empaquetar se unen en grupos de 8 histonas. -Tienen proyecciones que regulan su actividad (“soltar”/ “agarrar (unirse)” ADN) Conceptos: - Nucleosoma: Consiste en un grupo de 8 histonas en donde el ADN da dos vueltas alrededor del grupo de histonas. -Polinucleosoma: Grupo de varios nucleosomas. -Luego de estas siguen otras estructuras de empaquetamiento hasta llegar al cromosoma. Secuencias Palindrómicas Son secuencias que se leen igual de un lado que al revés. -Pueden tener funciones de regulación para crear señales. -Existen de diferentes formas. Una de ellas es la cruciforme. Ej. En espejo: TTAGCCGATT

Nota: Se han encontrado ADN triples. Sucede que 3 bases nitrogenadas pueden unirse. Generalmente encontradas cuando hay timinas y citosinas. Son etiquetas de reconocimiento para algunas proteínas. ARN Fue descrito como 10 años luego del ADN -Tiene azúcar ribosa -Base nitrogenada Uracilo, citosina, adenina y guanina -Tiene banda simple. El ARN se encuentra en el núcleo y en el citoplasma. El aumento en la síntesis de proteínas está ligado a un aumento en la cantidad de ARN Aparece el dogma de la biología molecular ADN –ARN – PROTEÍNAS. Conceptos importantes: 1. Genoma: Es toda la secuencia de ADN de un organismo. Igual en todos los tejidos. 2. Transcriptomas: Son los ARN que se expresan. Son particulares para cada tejido. 3. Proteoma: Se utiliza para conocer todas las proteínas del tejido. Ej. Para analizar un cáncer ya detectado. 4. Metaboloma: Proteoma específico: Importancia en proteínas de metabolismo.

Cuando un ADN sintetiza un ARN normalmente lo hace lineal, sin embargo a veces se pliega. Entonces tiene estructuras secundarias. De manera que existe una clasificación de ARN.

Tipos de ARN 1. ARNm (mensajero) -Es la que tienen la secuencia para la creación de una proteína. -Su tamaña depende del tamaño de la proteína a sintetizar. Puede ser grande o pequeño. -Suman el 5% de ARN -Tienen una secuencia que se lee de 3 en 3 llamados codones.

-No se pliega generalmente, pero su única hebra tiende a hacer una hélice (dextrógira) por estabilidad.

- Se pueden clasificar a su vez en: (pregunta de examen) Polisistrónicos Exclusivos de los procariotas, en donde una secuencia de ARNm codifica para generar varias proteínas diferentes. (----)

. Monosistrónicos: Encontrados en eucariotas. Un ARNm que solo codifica para una proteína. Se da por la dispersidad de genes. Dentro de los monosistrónicos tenemos intrones y exones. Los primeros son secciones de ADN que transcriben pero no se traducen. Mientras que los exones, son secuencias que se traducen y codifican por proteínas.

Nota: (splicing alternativo por ahora no entra en examen) -Splicing alternativo: Consiste en la eliminación de los intrones y, los exones que quedaron acomodarlos de diferentes formas. Se da en monosistrónicos -Las bacterias no tienen intrones. 2. ARNt (trasferencia) -Constituyen el 15% de ARN totales -Tamaños estables entre 70 y 90 nucleótidos -Adaptan los aminoácidos para tener la síntesis de Proteínas. -Interactúan con el ARNm, se acopla a la tripleta de este (codon) solamente si son complementario. -Se diferencia del ARNm porq este era lineal, mientras que el ARNt tiene un plegamiento muy característico de 3 lazos. Este plegamiento tiene 2 partes importantes: a. El anticodón: Determina el aminoácido que se une al extremo 3’ b. El extremo 3’: Une el aminoácido (correspondiente a) la secuencia de nucleótidos del anticodón.

3. ARNr (ribosomal) -Son la gran mayoría. -Estructuras de plegamiento muy complejas. -80% del ARN total. -Van desde 100 a 2000 nucleótidos. -ARNr se unen a proteínas que conforman el ribosoma - A esos ARNr se les llama ribozimas: ácidos nucleicos que actúan como enzimas, o sea catalizan. -Existen como 200 genes que codifican para ARN ribosomales. O sea son importantes!! Además (---) las copias se encuentran en diferentes cromosomas. -Los ARNr tienen varios nombres porque no son iguales todos. -Son la única excepción en eucariotas, ya que son la única secuencia que “se van a partir”. Por ejemplo Un pedazo será ARNr 28S, otro ARNr 18S etc. Es semejante al comportamiento de un polisistrónico (Ojo: en polisistrónicos codifican por proteínas, no tiene nada q ver, pero su comportamiento es semejante). (no tienen que saberse los nombres de cada tipo de ARNr)

Propiedades Químicas 1. Desnaturalización Se puede desnaturalizar. Se puede separar en las dos hebras. (rompen puentes de hidrógeno) Ocurre normalmente en trascripción, reparación y recombinación La desnaturalización puede ser causada por (in vitro): 1. Temperatura muy altas. 70-80º inicia la desnaturalización. Temperaturas bajas no la desnaturalizan. 2. pH extremos 3. Compuestos desnaturalizantes como la urea. Es tóxica. (in vivo) Para que el ADN en células se desnaturalice tiene que tener enzimas como requisito, sino no se desnaturalizan. -[™] Temperatura Melting (algo parecido): La temperatura a la cual el 50% de la cadena está desnaturalizada. (puentes de hidrógeno). Varía de una secuencia a otra. Si hay guaninas y citocinas la Tm va ser más alta ya que le costará más romper los 3 puentes de hidrógeno. -Efecto de hipercromocidad: El ADN absorbe a 260 nm. Cuando el ADN se desnaturaliza las bases nitrogenadas quedan expuestas y surge un efecto de mayor absorción. Este efecto es medible. Entre más desnaturalizado más absorbancia se observa. 2. Renaturalización:

Formación de nuevo de la doble hélice a partir de las hebras separadas pero complementarias. La velocidad de la renaturalización depende de: -Separación de las hebras. Pueden ir probando y probando hasta lograr unirse bien. -La concentración -La complementariedad 3. Hibridación: - Puede ser entre ADN-ADN o ADN-ARN o ARN-ARN -Quiere decir unir dos moléculas de polinucleótido que son de diferente origen y/o longitud. Puede ser por ejemplo una banda simple de ADN de hombre y otra de chimpancé. -Primero debe haber una desnaturalización en caso de ser ADN. -Existen varias técnicas como ejemplo: El Southern Blot: Corre las muestras de ácidos nucleicos en un gel especial. Se usa para distinguir caracterizados genes. Identifica posibles mutaciones por hibridación. -Esta propiedad es utilizada en los llamados microchips, donde la técnica consiste en poner todas las muestras (secuencias de ADN) en un vidrio, en posiciones precisas. Se produce un marcaje y dependiendo de las hibridaciones se distinguen enfermedades etc. Transformaciones no enzimáticas de nucleótidos (esto no entra en este examen) a. Depurinación: Separación de la base nitrogenada. Se corta el enlace β N glicosídico. Por lo que queda separada la BN del azúcar y el grupo fosfato (estos dos últimos si quedan unidos). Se le llama así porque casi siempre se presenta en purinas. b. Cambios debido a la luz ultravioleta cuando hay presencia de 2 timinas, estas se enlazan entre ellas y no con la del frente (con su base complementaria). c. Sustancias químicas. _Derivados de nitratos. Introducir más grupos aminos. _Agentes alquilantes: agregan metilos etc. Transformaciones enzimáticas de nucleótidos. La estabilidad de ácidos nucleicos. Pueden ser alterada por agentes enzimáticos. Tenemos: -Exonucleasas: Estas cortan el enlace fosfodiester de los extremos. Ya sea el 5`o 3` -Endonucleasas: Cortan el enlace fosfodiester en el medio. (En el interior de los polinucleótidos) En las células existen porque son necesarias en el recambio, sin embargo están muy reguladas. En el núcleo no hay muchas. En el citosol son mas abundantes principalmente cuando queremos degradar ARNm y asi lograr que no se exprese más una proteína. Las endonucleasas se dividen en: a. ADNasas: I y II -Son generalistas. Ya que cortan enlaces fosfodiester sin importar quien esta a la par. -Presentes en humanos b. Enzimas de restricción

-Son específicas. Estas reconocen ciertos patrones de secuencias -Las secuencias reconocidas son palindrómicas -Comunes en bacterias y no en humanos. -Se utilizan en técnicas de recombinación. Ej. Las bacterias productoras de insulina. Otras funciones de los nucleótidos -Cofactores -Monedas energéticas -Segundos mensajeros Un nucleótido “solito” sirve para: 1. Almacenamiento de energía. Esta energía se guarda en los enlaces de fosfatos. Por ejemplo la introducción de grupos fosfatos los cuales son muy energéticos. Un nucleótido puede aceptar un fosfato y lo llamamos nucleótido monofosfato (NMP), dos (difosfato) o tres (trifosfato). Los nucleótidos que funcionan como almacenamiento generalmente tienen como azúcar la ribosa. El más común es el conocido ATP. El término dATP se refiere a que tiene como azúcar una desoxirribosa.

Los acarreadores energéticos comunes son: UTP: Síntesis de Glucógeno. GTP: Encontrado en el ciclo de Krebs. CTP: OJO pueden ser cualquier base nitrogenada pero los anteriores son los mas comunes. Lo que importa son los enlaces de grupos fosfato. 2. Cofactores enzimáticos: Algunas coenzimas tienen un nucleótido como componente y a su vez la coenzima se pega en la enzima para activarla. Ej. -CoA: Coenzima A: importante en metabolismo lípidos - FAD y NAD: importantes en cadena respiratoria (también acarreadores de electrones) 3. Mensajeros secundarios intracelulares. Producción de estímulo por medio de un mensajero primario que genera uno secundario. Ej Una hormona genera un segundo mensajero que producirá una cascada de reacciones que culmina con una respuesta celular. El AMPc (cíclico) o GMPc de gran importancia para la vasodilatación etc.

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