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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS ESCUELA DE MEDICINA

CATEDRA DE BIOLOGÍA MOLECULAR Complementariedad, Paralelismo y Helicidad DOCENTE: DR. PEDRO MALDONADO ALAVA ALUMNO: ANDREA DENISSE ROSALES LACA GRUPO: #16 SEGUNDO SEMESTRE

AÑO LECTIVO: CII 2017~2018

Complementariedad, Antiparalelismo y Helicidad

COMPLEMENTARIEDAD En biología molecular, la complementariedad describe una relación entre dos estructuras. En la naturaleza, la complementariedad es el principio básico de la replicación y transcripción del ADN, ya que es una propiedad compartida entre dos secuencias de ADN o ARN, de manera que cuando están alineadas antiparalelas entre sí, las bases de nucleótidos en cada posición de las secuencias serán complementarias, Como mirar en el espejo y ver el revés de las cosas. Este emparejamiento de base complementario permite a las células copiar información de una generación a otra e incluso encontrar y reparar daños a la información almacenada en las secuencias. El grado de complementariedad entre dos cadenas de ácido nucleico puede variar, desde la complementariedad completa (cada nucleótido es a través de su opuesto) hasta no complementariedad (cada nucleótido no es a través de su opuesto) y determina la estabilidad de las secuencias para estar juntos. Es importante destacar que la complementariedad entre las dos hebras del DNA es fundamental para su papel como portador de la información genética. Por un lado, porque se reduce la posibilidad de que las bases sufran modificaciones químicas accidentalmente. Por otro, porque la información está en cierto modo duplicada, aunque las secuencias de ambas hebras son diferentes entre sí; esa duplicidad facilita la corrección de mutaciones y de errores producidos durante la replicación del DNA.

ANTIPARALELISMO El apareamiento de las dos hebras exige que sus secuencias sean complementarias como ya he dicho. Esto sólo se puede conseguir si ambas hebras se disponen en sentidos opuestos, es decir una de 5´ a 3´ y la otra de 3´ a 5´. Se dice por tanto que las hebras son antiparalelas.

Una vez establecidos los enlaces de hidrógeno múltiples, las distancias entre los átomos que los forman son prácticamente iguales para todos los casos. Asimismo, al emparejarse siempre una purina con una pirimidina, la separación entre las pentosas de ambas hebras también se mantiene. Sólo de esta manera (distancia constante entre las hebras, independientemente de su secuencia) es posible la asociación continua de las dos cadenas para formar una molécula de DNA bicatenario. Ya se ha indicado que el emparejamiento completo entre las dos hebras exige que sus secuencias sean complementarias. Debe añadirse ahora que, estructuralmente, esto sólo se puede conseguir si ambas hebras se disponen en sentidos opuestos: si una avanza de 5’ a 3’, la otra debe hacerlo de 3’ a 5’. El concepto de antiparalelismo va, pues, estrechamente ligado al de complementariedad. HELICIDAD El emparejamiento completo de las dos hebras sólo se pueda establecer si los pares de bases sucesivos van girando unos con respecto a otros. Como consecuencia de la acumulación de estos giros, las hebras de ADN adoptan una disposición helicoidal (es decir, cada hebra describe una hélice) y la molécula bicatenaria es una doble hélice Geométricamente, una hélice (genérica, no de DNA), sea sencilla o doble, puede ser de dos tipos: dextrorsa o sinistrorsa, dependiendo de que gire hacia la derecha o hacia la izquierda. En el caso de la forma B del DNA, ambas hebras se enrollan alrededor de un eje común, longitudinal, formando una doble hélice dextrorsa. La observación de modelos moleculares tridimensionales permite una mejor comprensión de este carácter helicoidal.

PROPOSICIONES COMPLEMENTARIEDAD, ANTIPARALELISMO Y HELICIDAD P1

Watson y Crick en el descubrimiento de la estructura del ADN descubrieron que la molécula de ADN tiene unas ciertas características

P2

La estructura química de las bases permite la formación de enlaces por puente de hidrógeno.

P3

La complementariedad describe una relación entre dos estructuras

P4

El apareamiento de las dos hebras exige que sus secuencias sean complementarias como ya he dicho.

P5

El Antiparalelismo sólo se puede conseguir si ambas hebras se disponen en sentidos opuestos, es decir una de 5´ a 3´ y la otra de 3´ a 5´

P6

La complementariedad entre las dos hebras del DNA es fundamental para su papel como portador de la información genética.

P7

Hay que afirmar que las dos hebras del ADN son hebras no idénticas, es decir que sus nucleótidos son distintos en cada hebra.

P8

El apareamiento completo de las dos hebras sólo se puede formar si los pares de bases sucesivos van girando unos con respecto a otros.

P9

Las hebras de ADN adoptan una disposición helicoidal y la cadena de doble hebra es una doble hélice.

P10

Las dos hebras se enrollan formando una doble hélice dextrógira es decir, giran hacia la derecha en el sentido de las agujas del reloj.

P11

Las bases de las dos hebras se disponen en manera tal que cuando en una de ellas hay una adenina en la enfrentada hay timina y, cuando hay guanina en la otra hay citosina. Esto satisface la regla de Chargaff en manera tal que: la cantidad de adenina = a la cantidad de timina (A = T) la cantidad de guanina = a la cantidad de citosina (G = C)

ESQUEMA PRECATEGORIAL DEL DESARROLLO DEL PENSAMIENTO Complementariedad, Antiparalelismo Y Helicidad

P5

P7

P8

P1

P1

P4

P6

P9

P11

REDACCION CIENTIFICA COMPLEMENTARIEDAD, ANTIPARALELISMO Y HELICIDAD Watson y Crick en el descubrimiento de la estructura del ADN descubrieron que la molécula de ADN tiene unas ciertas características. El apareamiento de las dos hebras exige que sus secuencias sean complementarias como ya he dicho. La complementariedad entre las dos hebras del DNA es fundamental para su papel como portador de la información genética. Las hebras de ADN adoptan una disposición helicoidal y la cadena de doble hebra es una doble hélice. Las bases de las dos hebras se disponen en manera tal que cuando en una de ellas hay una adenina en la enfrentada hay timina y, cuando hay guanina en la otra hay citosina. Esto satisface la regla de Chargaff en manera tal que: la cantidad de adenina = a la cantidad de timina (A = T); la cantidad de guanina = a la cantidad de citosina (G = C). POR ESTO, el Antiparalelismo sólo se puede conseguir si ambas hebras se disponen en sentidos opuestos, es decir una de 5´ a 3´ y la otra de 3´ a 5´. Hay que afirmar que las dos hebras del ADN son hebras no idénticas, es decir que sus nucleótidos son distintos en cada hebra. El apareamiento completo de las dos hebras sólo se puede formar si los pares de bases sucesivos van girando unos con respecto a otros.

CUADRO COMPARATIVO DIFERENCIAS COMPLEMENTARIEDAD

ANTIPARALELISMO

HELICIDAD

Permite a las células copiar

Ambas hebras se

Geométricamente, una hélice

información de una generación

disponen en sentidos

(genérica, no de DNA), sea

a otra e incluso encontrar y

opuestos, es decir una de

sencilla o doble, puede ser de

reparar daños a la información

5´ a 3´ y la otra de 3´ a 5´.

dos tipos: dextrorsa o

almacenada en las secuencias.

sinistrorsa, dependiendo de que gire hacia la derecha o hacia la izquierda. SEMEJANZAS

Las complementariedad establece su papel como portador de la información genética, para que dos pares de bases puedan complementarse debe haber un Antiparalelismo en sus cadenas 3’-5’ y 5’-3’; a su vez esto solo se puede cumplir si los pares de bases sucesivos van girando unos respecto a otros (helicidad)

PREGUNTAS CON OPCIONES ¿Cuál

de

los

siguientes

enunciados

corresponde a la estructura de la cadena

ARGUMENTACIÓN

del ADN?

A

B

El ADN está formado por dos

INCORRECTO=> El ADN está formado por

cadenas de mononucleótidos no

dos

complementarias, lineal al eje

complementarias, enrolladas alrededor de un

imaginario

eje imaginario y con giro a la derecha,

y

con

giro

a

la

cadenas

de

polinucleótidos

izquierda, originando una hélice.

originando una doble hélice.

Formados por un gran número de

INCORRECTO=> Esta corresponde a la

unidades

estructura con la que se forma una proteína.

estructurales

simples

repetitivas

(monómeros)

denominadas

aminoácidos,

unidas por enlaces peptídicos.

C

Poseen de tres a siete átomos de

INCORRECTO=> Corresponde a la definición

carbono y su fórmula empírica es

de los monosacáridos o azucares sumples

(CH2O)n

D

El ADN está formado por dos

CORRECTO=> Este es el modelo explicado

cadenas

por Watson y Crick en sus investigaciones de

de

complementarias,

polinucleótidos enrolladas

alrededor de un eje imaginario y con giro a la derecha, originando una doble hélice.

la cadena de doble hélice del ADN

¿Por qué la complementariedad entre las

ARGUMENTACIÓN

bases del ADN se establece entre la A y la T y la G con la C, y no entre cualquier otro par? A

Los emparejamientos A-T y G-C

INCORRECTO=> Los emparejamientos A-T y

son los que permiten establecer el

G-C son los que permiten establecer el

número máximo de puentes de

número máximo de puentes de hidrógeno

hidrógeno

entre las bases; concretamente, dos entre el

entre

las

bases;

concretamente, tres entre el par A-

par A-T y tres entre el par G-C.

T y dos entre el par G-C. B

Los emparejamientos A-T y G-C

CORRECTO=> El tamaño de cualquiera de

son los que permiten establecer el

los otros pares de bases, entre los que se

número máximo de puentes de

pueden establecer puentes de hidrógeno, no

hidrógeno

bases;

encajaría en la estructura de la doble hélice,

concretamente, dos entre el par A-

que presenta unas dimensiones concretas.

T y tres entre el par G-C.

Por ejemplo, el par A-C sería demasiado

entre

las

grande, y el par T-G, demasiado pequeño. C

Los emparejamientos A-T y G-C

INCORRECTO=> Los emparejamientos A-T y

son los que permiten establecer el

G-C son los que permiten establecer el

número máximo de puentes de

número máximo de puentes de hidrógeno

hidrógeno

entre las bases; concretamente, dos entre el

entre

las

bases;

concretamente, cinco entre el par

par A-T y tres entre el par G-C.

A-T y uno entre el par G-C. D

Los emparejamientos A-T y G-C

INCORRECTO=> Los emparejamientos A-T y

son los que permiten establecer el

G-C son los que permiten establecer el

número máximo de puentes de

número máximo de puentes de hidrógeno

hidrógeno

entre las bases; concretamente, dos entre el

entre

las

bases;

concretamente, uno entre el par AT y dos entre el par G-C.

par A-T y tres entre el par G-C.

APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS

El síndrome de Lesch-Nyhan

APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS SINDROME DE LESCH-NYHAN

GEN

ENZIMA

FUNCIÓN

HGFT1 (Xq26)

hipoxantina-guanina fosforibosiltransferasa

Excesiva producción de ácido úrico (producto de la degradación de las purinas)

Resultado de la deficiencia de la hipoxantina-guanina fosforibosiltransferasa en el metabolismo de nucleótidos: La deficiencia en HGPRT es un defecto genético ligado al sexo masculino. Resulta en la excesiva producción de ácido úrico (producto de la degradación de las purinas), lo cual causa anormalidades neurológicas, retardo mental, comportamiento autodestructivo y agresivo, además de automutilación. El LNS se debe al déficit completo de HPRT debido a mutaciones en el gen HPRT1 (Xq26). La sobreproducción de AU se debe a la deficiencia en el reciclaje y la síntesis acrecentada de bases de purina. Se cree que la anemia megaloblástica se debe al aumento del consumo de ácido fólico, pero ésta no responde a la suplementación con acido fólico. La causa de los síntomas neurológicos y de comportamiento es desconocida. Se han sugerido varios trastornos en los neurotransmisores y un efecto tóxico del exceso de hipoxantina. Manejo y tratamiento: La sobreproducción de AU se trata con alopurinol, alcalinización de la orina e hidratación. Las dosis deben ajustarse para evitar la litiasis urinaria de xantina. No existe un tratamiento para la disfunción neurológica. La espasticidad y distonía se pueden tratar con benzodiacepinas e inhibidores del ácido gammaaminobutírico. Se recomienda rehabilitación física, dispositivos para permitir el control de la mano, ayudas para caminar y el tratamiento de la postura para evitar deformidades. La autolesión requiere restricciones físicas y tratamiento conductual y farmacológico.

CASO CLÍNICO Paciente masculino de tres años ocho meses de edad que a la edad de un año tres meses donde se diagnostica probable síndrome de Lesch-Nyhan, posteriormente confirmado por el Departamento de Genética del mismo hospital. Se presenta acompañado de su padre, quien refiere que el niño se arrancó los 4 dientes de abajo y se mordió la lengua (Figura 1). Dos meses después acude de nuevo para realizar exodoncia de órgano dentario 83 por presentar movilidad de tercer grado. Se discute el caso con Genética quien sugiere realizar exodoncias de la dentición completa para disminuir las autoagresiones. Es llevado a quirófano a la edad de un año seis meses para la realización de exodoncias (Figura 2). Tres meses más tarde el paciente es traído nuevamente por presentar laceración en proceso alveolar inferior y mordida en dedo medio de la mano derecha por erupción activa (Figura 3). El paciente no acudió a la consulta de estomatología por espacio aproximado de un año tres meses, pero al presentarse la erupción de nuevos órganos dentarios, acude de nuevo a la edad de tres años cuatro meses iniciando la erupción, provocándose constantes ulceraciones en carrillo derecho, con presencia de aumento de volumen, tratado con antibiótico terapia, y posteriormente exodoncias. Un mes después presenta erupción activa de órgano dentario 31, provocándose úlceras en mucosa de labio inferior de aproximadamente 9 mm de longitud, en punta y cara ventral de lengua de 1.2 cm aproximadamente (Figura 4). Al continuar con la erupción de órganos dentarios como el 26 y continuando con las autolesiones a dedos y mucosa de carrillo izquierdo, se decide desgastar cúspides, dar forma redondeada a la corona clínica y esperar resultados, pero la aparición de lesiones continúa, por lo que se hacen las exodoncias necesarias.

MENSAJE DEL TEMA EN GENERAL La estructura química de las bases permite la formación de enlaces por puente de hidrógeno. Se establecen 2 enlaces por puente de hidrógeno entre Adenina y Timina y 3 entre Guanina y Citosina. El apareamiento de las dos hebras exige que sus secuencias sean complementarias como ya he dicho. Esto sólo se puede conseguir si ambas hebras se disponen en sentidos opuestos, es decir una de 5´ a 3´ y la otra de 3´ a 5´. Se dice por tanto que las hebras son antiparalelas. El apareamiento completo de las dos hebras sólo se puede formar si los pares de bases sucesivos van girando unos con respecto a otros. Debido a estos giros, las hebras de ADN adoptan una disposición helicoidal y la cadena de doble hebra es una doble hélice.

FRASE COMPLETA CON LETRAS DESORDENADAS aL cnalmaoemtdpeierd dbiesrce una roalcien etnre 2 etursutracs.

FRASE DESORDENADA se-puede-conseguir-si–de-ambas–y- la- otra- disponen en sentidos opuestos,antiparalelismo- es decir-sólo-una-de- 5´ a 3´-–El- se- 3´ a 5´.-hebras

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