And ácido desoxirribonucleico




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Ácidos Nucleicos y Núcleo
Ácidos Nucleicos
Son macromoléculas lineales constituidas por nucleótidos, están relacionadas con el almacenamiento y flujo de información genética en las células. En eucariotes y procariontes existen dos variedades: ADN y ARN. En el virus solo está presente uno de los dos ácidos nucleicos como material genético.
Funcionesadnpentosas


  • Guardar información genética

  • Participan en la síntesis de proteínas

  • Sirven como moléculas energéticas (ATP)


Nucleótido

cuadro1


Son los monómeros de los ácidos nucleicos, los nucleótidos están formados por:

  • Grupo fosfato

  • Azúcar Pentosa

  • Base nitrogenada


Una base nitrogenada unida a un azúcar (sin el grupo fosfato) se demina nucleósido.
Los nucleótidos se polimerizan por medio de enlaces fosfodiéster.
Pentosas

adnb


Ribosa  ARN

Desoxiribosa  ADN
Bases nitrogenadas
Se dividen en púricas y pirimidicas:
Puricas

  • Adenina

  • Guanina


Pirimidicas

  • Citosina

  • Timina (solo en ADN)

  • Uracilo (solo en ARN)

Enlace Fosfo-Diester




Los nucleotidos se unen por medio de enlaces fosfodiéster. Los extremos de las cadenas se llaman 5´y 3´.
AND ácido desoxirribonucleico
Este está formado por dos hebras (bicatenario) antiparalelas, es decir, tienen una orientación diferente. El esqueleto de azúcares se encuentra unido a través de fosfatos, las bases nitrogenadas aparecen en el interior en pares complementarios.
La doble hebra se une por puentes de H entre bases nitrogenadas complementarias, para establecer la mayor cantidad de puentes de H, la dirección de las hebras es antiparalela (una va en dirección 5´-3´y la otra en dirección 3´-5´.
El ADN forma genes, el material hereditario de las células y contiene instrucciones para la producción de todas las proteínas que el organismo necesita.
Complementaridad de Bases


  • Se unen Adenina con Timina formando 2 puentes de Hidrógeno.

  • Se unen Guanina y Citosina formando 3 puentes de Hidrógeno.


Antiparalelismo en el ADN
Esto significa que una cadena va en una dirección 3´-5´mientras que la otra cadena va en dirección contraria 5´-3´.
Estructura primaria del ADN
Está determinada por la secuencia de bases ordenadas sobre la “columna” formada por los nucleósidos (azúcar + base nitrogenada).
Estructura secundaria del ADN
Esta consiste en un modelo de doble hélice, donde las dos hebras se mantienen unidas por los puentes de hidrógeno entre las bases. Los pares de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, de forma que ambas cadenas están siempre equidistantes una de la otra.
ARN ácido ribonucleico
El ARN está formado por una sola hebra, está constituido por nucleótidos similares a los del ADN, pero que se diferencian en:


  • Tener uracilo y no timina.

  • Tener ribosa y no desoxirribosa.

  • Son cadenas cortas.


Hay varios tipos de ARN: como el ARNr (ribosomal), el ARNt (de transferencia) y el ARNm (mensajero). El ARN desempeña distintas funciones:


  • ARNm: transporta información desde el ADN al ribosoma, contiene la información genética (obtenida del ADN) para la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos.




  • ARNt: implicado en la síntesis de proteínas. Este transporta aminoácidos a los ribosomas durante la síntesis proteica, coloca aminoácidos específicos en una secuencia acorde a la información contenida en el ARNm.




  • ARNr: como armazón estructural, como elemento de fijación, como catalizador. Es el más abundante de los 3 tipos de ARN, este presenta algunas zonas de doble hélice. El ARNr forma las subunidades ribosomales, que constituyen los ribosomas donde se produce la síntesis de las proteínas.


Sitios donde se encuentra el ADN


  1. Núcleo celular (eucariota)

  2. Nucleoide y plásmidos (procariota)

  3. Mitocondria

  4. Cloroplasto


Sitios donde se encuentra el ARN


  1. Núcleo celular (eucariota)

  2. Ribosomas

  3. Mitocondria

  4. Cloroplasto

  5. Citosol


El ADN es la macromolécula que controla, a través de la síntesis proteica, cada aspecto de la función celular de la siguiente manera:
transcripcion, traducción

Genoma y ADN
La información genética se encuentra en forma de ADN (una doble hélice formada de nucleótidos), la información está codificada en codones de 3 nucleótidos. Al total de información genética se le denomina genoma.En células eucariotas, el ADN está empacado en unidades llamadas cromosomas, los humanos poseen 24 cromosomas: 22 autosomas y 2 cromosomas sexuales (XX=femenino, XY = masculino).
Las células humanas son diploides pues poseen 2 copias de cada cromosoma (46 cromosomas en total), una copia de cada padre, excepto en los hombres (XY) donde el cromosma Y es paterno y el X es materno.
Genes
Gen: unidad de herencia que gobierna las características de un rasgo.

Alelo: formas alternas un mismo gen.
Organización del ADN


  • Virus: poseen solamente un tipo de ácido nucleico (ADN o ARN) este puede ser lineal o circular.




  • Procariotas: el ADN no se encuentra delimitado por membrana, es una molécula única que tiene forma circular, también puede presentar plásmidos.

Organización del ADN en eucariotas


  • Cromatina: ADN asociado a proteínas.

  • Proteínas: estas pueden ser histonas (H1, H2A, H2B, H3, H4) o no histonas (estructurales, reguladoras, funcionales).

  • Histonas nucleosómicas: H2A, H2B, H3, H4, forman el núcleo interno del cromosoma denominado nucleosoma.


Cromosomas y cromatina
Tipos de Cromatina
Eucromatina: SE EXPRESA, se encuentra en forma dispersa, es transcripcionalmente activa y provee ARN que sale den núcleo y codifica proteínas.


  • Condensada en división celular.

  • Descondensada en interfase.


Heterocromatina: NO SE EXPRESA permanece condensada en interfase, es altamente condensada, transcripcionalmente inactiva y se localiza en la periferia del núcleo y alrededor del nucleolo, esta puede ser:

  • Constitutiva: permanece condensada en todas las células. Ej: centrómeros.

  • Facultativa: permanece condensada solo en algunas células. Ej: corpúsculos de Barr



Asas

Cromosomas

Solenoide

Nucleosomas

ADN


La mayor parte del tiempo la célula permanece en interfase. Los cromosomas solo se observan durante la división celular.



Núcleo Eucariote
Funciones del Núcleo


  • Almacena información genética

  • Dirige las funciones celulares

  • Replicación del ADN

  • Transcripción y procesamiento de ARN

  • Maduración del ARN

  • Formación de ribosomas (nucleolo)

  • Regulación de la expresión genética.


Estructura del Núcleo
Forma


Variable
Tamaño

Número

Localización
Forma: generalmente esférica, puede ser lenticular o elipsoide, en algunos casos lobulado.
Tamaño: generalmente entre 5-25 μm, visible con microscopio óptico.
Número: la mayoría de las células son uninucleadas, aunque ciertas células especializadas pueden ser multinucleadas.
Posición o localización: es característica para cada tipo celular.
Partes del Núcleo


  • Envoltura nuclear

Membrana externa

Membrana interna

Espacio perinuclear

Poros nucleares

  • Lámina nuclear

  • Nucleoplasma

  • Matriz nuclear

  • Nucleolo

  • Cromatina


Envoltura nuclear: se encuentra conformada por dos membranas, la interna y la externa. La membrana externa se continua con el RER, es funcionalmente similar an RE y tiene ribosomas adheridos a su superficie. La membrana interna contiene proteínas específicas para el núcleo, las proteínas del núcleo son sintetizadas en el citosol, en ribosomas libres; luego son transportadas al interior del núcleo por el sistema del poro nuclear. Las proteínas del núcleo incluyen:

  • Proteínas estructurales

  • Lamina

  • Polimerasas de ADN y ARN

  • Histonas

  • Proteínas que procesan ARN


Poro nuclear: son poros formados por 8 proteínas que unen las dos membranas ubicados en la envoltura nuclear que seleccionan moléculas, permiten el transporte pasivo (difusión) y activo, permite el ingreso de algunas proteínas, permite salida de ARNs y pérmite salida de subunidades ribosómicas.
Lámina nuclear: es una red fibrosa que proporciona soporte estructural al núcleo, está compuesta por proteínas fibrosas llamadas laminas. Hay cuatro tipos de láminas: A1, B1, B2, C, estas están relacionadas con proteínas de los filamentos intermedios del citoesqueleto. La lamina nuclear sirve como punto de anclaje de la cromatina.
Matriz nuclear: soporte estructural y organización interna del núcleo (anclaje de los dominios funcionales del núcleo).
Nucleolo: se encarga de la producción y ensamblado de ribosomas. Posee tres regiones:

  • Fibrilar: contiene ADN no transcrito.

  • Densa: ARN en proceso

  • Granular: ensamblado de partículas ribosomales maduras.


*La transcripción ocurre en la región fribilar.



Transcripción
La transcripción del ADN es el primer proceso de la expresión genética. Es el proceso a través del cuál se sintetizan las diferentes clases de ARNs, usando como plantilla segmentos específicos de ADN que contienen la información necesaria para producir ARNm, ARNt y ARNr, moléculas que dirigen el proceso a través del cuál se sintetizan las proteínas necesarias para el metabolismo celular.
Dogma Central de la biología Molecular
Flujo de la información genética:

Procesos en la expresión genética
Procariotas

  • Transcripción

  • Traducción


Eucariotas

  • Transcripción

  • Maduración de ARN

  • Traducción


Diferencias entre ADN y ARN


  • Diferente pentosa (ribosa para ARN y desoxiribosa para ADN)

  • Cambia una base pirimidica (uracilo para ARN y timina para ADN)

  • El ARN es monocatenario y el ADN es bicatenario.

  • El ARN posee cadenas cortas.


Proceso de Transcripción

En eucariotas:





  • Hay tres polimerasas de ARN (I, II y III), de composición más compleja que la procariótica.

  • Existen numerosos factores de transcripción implicados, así como potenciadotes y silenciadores (activadores o represores).

  • La transcripción ocurre en el núcleo, la traducción en el citoplasma.

  • Los ARNm se procesan antes de la traducción. No hay acoplamiento transcripción-traducción.

  • Los ARNm eucarióticos son monocistrónicos.


ARN polimerasas

ch6f14


Son enzimas complejas que se componen de 8 a 14 subunidades, estas necesitan de la presencia de varios factores de transcripción (proteínas) que no son parte de la polimerasa y se unen a las secuencias promotoras del ADN.
Los promotores eucariotas poseen a -25 o -30, la secuencia de consenso llamada TATA. Para la formación del complejo de transcripción, un factor general de transcripción llamado TFIID se una a la secuencia TATA.


Los genes transcripcionalmente activos forman la denominada eucromatina.

Transcripción en procariotas

ch6f1


Los procariotas poseen una sola enzima para transcribir sus ARNs, la ARN polimerasa, esta cataliza la polimerización de ribonucleótidos a partir de un molde ADN únicamente en dirección 5´-3´. La ARN polimerasa es una enzima compleja compuesta de 4 cadenas diferentes: α,β,β´,σ.
La subunidad σ sirve para unirse específicamente al sitio de inicio de la transcripción, denominado sitio promotor. El sitio promotor en procariotas se encuentra ubicado a -10 o -35 hacia la izquierda a partir del nucleótido +1 que es el primero de la secuencia génica.
El complejo promotor cerrado se refiere a la unión de la ARN polimerasa, al sitio promotor con la cadena de ADN todavía sin abrirse. La polimerasa desenrolla unas 15 bases en el sitio promotor, para que una sola de las dos hebras sirva de molde, conforme avanza la polimerasa desenrolla el ADN por delante y enrolla nuevamente los segmentos que van quedando por atrás.
La transcripción finaliza al encontrar una señal de terminación (scuencia palindrómica G-C, seguida de 4 adeninas). La transcripción de la región rica en G-C, da lugar a la formación de una estructura en blucle que altera su unión con el ADN y que permite su separación y la de la polimerasa.
ch6f2

Tipos de ARN
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