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• Sergio BQ

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UNIVERSIDAD PERUANA “LOS ANDES” FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL

ADN Y ARN CATEDRA: BIOQUIMICA II CATEDRATICO: QF: GRIMALDO QUISPE HILARIO

CICLO:

VI

INTEGRANTES:

  

DE LA CRUZ LOARDO, GIAN FRANCO. BERROCAL QUISPE, ROBERT TORRES PECHO, RODOLFO

HUANCAYO – PERÚ 2015-II

A nuestros padres y maestros por innumerables

motivos

que

hayan

logrado encaminarnos por el buen camino y así forjar a los futuros de mañana.

INTRODUCCION

Los ácidos nucleicos son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). El ADN porta la información genética que comanda la formación de un organismo completo y, junto con el ARN, determinan las bases del funcionamiento celular a través de la expresión de la información que contienen.

Actualmente no se sabe con certeza cuál es la macromolécula más antigua, si el ADN, el ARN o las proteínas que constituyen el producto de expresión de estos. De hecho, uno de los mayores desafíos es dilucidar la historia posible de cómo el ADN, el ARN y las proteínas aparecieron y se vincularon entre sí.

Tanto el ADN como el ARN son moléculas orgánicas (las moléculas orgánicas poseen en su estructura C y por lo menos un átomo de H). En las células procariotas, el ADN se encuentra en una región denominada nucleoide y en las células eucariotas, en el interior del núcleo celular.

La posición del ARN en la célula depende de la variedad de la que se trate, así hay tres tipos de ARN: mensajero, de transferencia y ribosomal.

CAPITULO I CÓDIGO GENÉTICO 1.1

FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA

La información genética en los seres vivos está contenida en las moléculas de ADN (ácido desoxirribonucleico). El ADN es una macromolécula formada por unidades denominadas nucleótidos, los nucleótidos que forman el ADN sólo pueden ser cuatro: A (adenina), T (timina), C (citosina) o G (guanina). Para que esta información pueda ser utilizada por las células debe transcribirse a una molécula de ARN (ácido ribonucleico). La molécula de ARN se copia fielmente a partir de la molécula de ADN en un proceso llamado transcripción. Existen diferencias químicas entre las moléculas que forman el ADN y el ARN, pero además el código difiere ya que la T del ADN es reemplazada por U (uracilo) en el ARN. Ejemplo: ACAGACAGATACAAT

se transcribe a

ACAGACAGAUACAAU

La información genética es traducida por la maquinaria celular para producir las proteínas usando el código genético, el cual determina la

secuencia de aminoácidos codificada en el ADN y luego en el ARN. Durante la traducción la maquinaria celular utiliza la molécula de ARN como molde para sintetizar una cadena de aminoácidos codificada en la misma. Para ello interpreta el código leyendo de a 3 nucleótidos, esta unidad se denomina codón, cada codón codifica para un aminoácido.

Ejemplo: Si dividimos la secuencia de ARN anterior de a 3 nucleótidos obtenemos los siguientes 5 codones, los cuales se traducen en 5 aminoácidos: ACA-GAC-AGA-UAC-AAU

se traduce a

TDRYN

Nótese que la información contenida en la molécula de ADN y de ARN es la misma, por lo cual se puede obtener la secuencia proteica codificada en una molécula de ADN a partir de su secuencia. Existen 64 codones posibles formados a partir de combinar los 4 nucleótidos del ADN, sin embargo existen sólo 20 aminoácidos. Algunos aminoácidos están codificados en más de un codón, además existen 3 codones denominados stop. Cuando la maquinaria celular lee alguno de estos 3 codones stop, la síntesis de la proteína codificada se detiene. Es decir, los codones stop determinan el final de la proteína y no codifican para ningún aminoácido. 1.2

RESUMIENDO El ADN se copia a ARN en un proceso que se llama "transcripción", podemos pensar en un escritor que transcribe un texto, es decir lo lee y lo copia, pero en este caso, no se copia a otra molécula de ADN sino a una molécula de ARN. Estas moléculas, luego, van a ser "leídas" por una maquina que se llama ribosoma, en un proceso llamado "traducción". En este caso podemos pensar en un escritor que traduce el mismo texto a

otro idioma. Este proceso convierte la información genética contenida en el ADN en información contenida en una secuencia de aminoácidos de una proteína. Para poder obtener la secuencia proteica codificada en una secuencia de ADN conocida debemos utilizar el código genético:

Actividad 1: Dada la siguiente secuencia de ADN obtener la secuencia proteica de 28 aminoácidos codificada en la misma, para ello utilice el código genético. TTTAGCGGCCCGCCGGGCCTGCAGGGCCGCCTGCAGCGCCTGCTGC AGGCGAGCGGCAACCATGCGGCGGGCATTCTGACCATGTAA Actividad 2: Verificar el resultado obtenido utilizando algún programa propuesto por los docentes.

Actividad 3: La secuencia de ADN de la actividad 1 codifica una proteína denominada Orexina, la cual es un neuropéptido que actúa como hormona. La estructura terciaria de esta proteína fue determinada experimentalmente y se encuentra en la base de datos PDB con el código 1CQ0. Obtener el archivo de la base de datos y visualizar la estructura de esta proteína utilizando el programa Avogadro. Actividad 4: Repetir las 3 actividades anteriores con la siguiente secuencia de ADN, la cual codifica para el Neuropéptido Y (PDB: 1RON). El neuropéptido Y actúa como neurotransmisor en los humanos. TATCCGAGCAAACCGGATAACCCGGGCGAAGATGCGCCGGCGGAAG ATATGGCGCGCTATTATAGCGCGCTGCGCCATTATATTAACCTGATTACC CGCCAGCGCTATTAA Tabla de aminoácidos:

CAPITULO II ADN

2.1

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ADN Y SU DUPLICACIÓN El ácido desoxirribonucleico (ADN) es un polímero de alto peso molecular formado por dos cadenas o hebras de monómeros llamados nucleótidos. Cada nucleótido está conformado por moléculas más pequeñas: una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o timina), un hidrato de carbono (desoxirribosa) y un grupo fosfato (fig. 1). Los cuatro tipos de nucleótidos difieren solamente en el tipo de base nitrogenada, las cuales pueden ser púricas (adenina o guanina) o pirimídicas (citosina o timina). Se les llama

púricas o pirimídicas porque derivan de moléculas llamadas purina o pirimidina.

El conocimiento de los componentes del ADN y otros antecedentes permitió a los científicos Watson y Crick construir un modelo tridimensional de la molécula. Este modelo propone la presencia de dos cadenas de nucleótidos entrelazadas en forma de doble hélice. Cada una de estas hebras se une a la otra por las bases nitrogenadas mediante puentes de hidrógeno, siguiendo un patrón fijo: la adenina se une a la timina y la guanina a la citosina. Los nucleótidos de cada cadena se unen a través de los grupos fosfato y la desoxirribosa (fig. 2).

El modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas moléculas de ADN: el proceso comienza con la ruptura de los enlaces de hidrógeno y la consecuente separación las dos cadenas complementarias. Esto permite que cada una de las cadenas sirva de molde para formar una cadena complementaria nueva. En este proceso participa una serie de enzimas, una de ellas es la ADN polimerasa, que permite el enlazamiento de los nucleótidos en las cadenas complementarias nuevas. Este modelo de duplicación del ADN (replicación o autoduplicación) se denomina semiconservativo, ya que cada ADN sintetizado está formado por una cadena “antigua”, que sirvió de molde, con la otra “nueva”. El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a través de un proceso denominado expresión génica. Mediante dicho proceso la información contenida en los genes del ADN es utilizada para especificar la constitución de las proteínas de la célula. Recordemos que un gen tiene información específica para la síntesis de una proteína determinada. Las

proteínas que se sintetizan influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles hasta otros sólo observables bioquímicamente como es el caso de las enzimas y las proteínas estructurales. Debido a que el ADN es una macromolécula, está imposibilitado para atravesar la membrana nuclear para llegar hasta los ribosomas, lugar de síntesis de proteínas. Por esto, se requiere la participación de otro ácido nucleico, el ácido ribonucleico (ARN), el cual se diferencia del ADN en que el nucleótido de ARN posee uracilo en vez de timina y en que el hidrato de carbono es una ribosa. Este ARN, por ser de menor peso molecular que el ADN, sí puede salir por los poros de la membrana nuclear hacia los ribosomas. Para que se sintetice una proteína se requieren los siguientes eventos (fig. 3):

Figura 3. Esquema del proceso de síntesis de proteína

1. Transcripción: la información contenida en un gen del ADN se copia en un ARN mensajero (ARNm) con la participación de la enzima ARN polimerasa. De esta manera, es el ARNm el que lleva la información codificada en cuanto al tipo, cantidad y orden de los aminoácidos que

formarán la futura proteína. Una vez que el ARNm ha copiado toda información desde el ADN sale del núcleo hacia los ribosomas ubicados en el citoplasma celular (fig. 4). Notemos que el gen se copia de cada hebra de ADN separados (hebra templado del gen 1 y hebra templado del gen 2).

Figura 4. Esquema de la transcripción

2. Traducción: La información transcrita en el ARNm se utiliza para determinar la secuencia (orden) de aminoácidos de una proteína. Una secuencia de tres bases nitrogenadas consecutivas o triplete del ARNm se llama codón. Éste lleva información, que se traduce en los ribosomas, para un aminoácido específico que formará parte de la proteína. Los ribosomas se unen al ARNm y lo recorren “traduciendo” la información de sus codones. Aquí entra en juego otro tipo de ARN denominado ARN de transferencia (ARNt), que se encarga de transportar un aminoácido determinado hasta los ribosomas. Un sector de este ARNt tiene un triplete llamado anticodón que es complentario con el codón del ARNm; si ambos coinciden, el ARNt deja el aminoácido en el ribosoma. Así sucesivamente

van llegando otros aminoácidos que al unirse formarán una proteína (fig. 5).

Figura 5. Esquema de la traducción

2.2

ESTRUCTURA PRIMARIA Se

trata

de

la

secuencia

de

desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos.

Las bases nitrogenadas que se hallan formando

los

nucleótidos

de ADN

son

Adenina, Guanina, Citosina y Timina. Los nucleótidos se unen entre sí mediante el grupo fosfato del segundo nucleótido, que sirveprimaria de puente de unión entre el carbono 5' del primer nucleótido y el carbono Figura 6: estructura del ADN 3' de siguiente nucleótido. 2.3

ESTRUCTURA SECUNDARIA

Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por James Watson y Francis Crick. Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina de una se une a la timina de la otra, y la guanina de una a la citosina de la otra. Estas bases enfrentadas son las que constituyen los Puentes de Hidrógeno. Adenina forma dos puentes de hidrógeno con Timina. Guanina forma tres puentes de hidrógeno con Citosina. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´ de una se enfrenta al extremo 5´ de la otra. Las dos hebras están enrolladas en torno a un eje imaginario, que gira en contra del sentido de las agujas de un reloj. Las vueltas de estas hélices se estabilizan mediante puentes de hidrógeno. Esta estructura permite que las hebras que se formen por duplicación de ADN sean copia complementaria de cada una de las hebras existentes. Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3').

Existen tres modelos de ADN:

Figura 7: Modelos de ADN

• ADN-B: ADN en disolución, 92% de humedad relativa, se encuentra en soluciones con baja fuerza iónica se corresponde con el modelo de la Doble Hélice. Es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick. • ADN-A: ADN con 75% de humedad, requiere Na, K o Cs como contraiones, presenta 11 pares de bases por giro completo y 23 Å de diámetro. Es interesante por presentar una estructura parecida a la de los híbridos ADN-ARN y a las regiones de autoapareamiento ARN-ARN. • ADN-Z: doble hélice sinistrorsa (enrollamiento a izquierdas), 12 pares de bases por giro completo, 18 Å de diámetro, se observa en segmentos de ADN con secuencia alternante de bases púricas y pirimidínicas (GCGCGC), debido a la conformación alternante de los residuos azúcarfosfato sigue un curso en zig-zag.

2.4

ESTRUCTURA TERCIARIA

El ADN presenta una estructura terciaria, que consiste en que la fibra de 20 Å se halla retorcida sobre sí misma, formando una especie de superhélice. Esta disposición se denomina ADN Superenrollado, y se debe a la acción de enzimas denominadas Topoisomerasas-II. Este enrollamiento da estabilidad a la molécula y reduce su longitud. Varía según se trate de organismos procariontes o eucariontes: a) En procariontes se pliega como una super-hélice en forma, generalmente, circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en la mitocondrias y en los plastos. b) En eucariontes el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto y para esto necesita la presencia de proteínas, como son las histonas y otras de naturaleza no histona (en los espermatozoides las proteínas son las protamínas). A esta unión de ADN y proteínas se conoce como Cromatina, en la cual se distinguen diferentes niveles de organización: - Nucleosoma - Collar de perlas - Fibra cromatínica - Bucles radiales - Cromosoma. El ADN es una molécula muy larga en algunas especies y, sin embargo, en las células eucariotas se encuentra alojado dentro del minúsculo núcleo. Cuando el ADN se une a proteínas básicas, la estructura se compacta mucho. Las proteínas básicas son Histonas o Protamínas. La unión con Histonas genera la estructura denominada Nucleosoma. Cada nucleosoma está compuesto

Figura 8: Estructura terciaria de un ADN-unión de histonas

por

una

estructura

voluminosa,

denominada Core, seguida por un eslabón o "Linker". El core está compuesto por un octámero de proteínas,

Histonas,

denominadas

H2A, H2B, H3 y H4. Cada tipo de histona se presenta en número par. Esta estructura está rodeada por un tramo de ADN que da una vuelta y 3/4 en torno al octámero. El Linker está formado por un tramo de ADN que une un nucleosoma con otro y una histona H1. El conjunto de la estructura se denomina Fibra de Cromatina de 100Å. Tiene un aspecto repetitivo en forma de collar de perlas, donde las perlas serían los nucleosomas, unidos por los linker. 2.5

ESTRUCTURA CUATERNARIA

La cromatina en el núcleo tiene un grosor de 300Å. La fibra de cromatina de 100Å se empaqueta formando una fibra de cromatina de 300Å. El enrollamiento conjunto

que

de

recibe

el

sufre

el

nucleosomas nombre

de

Solenoide. Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando los Figura 9: estructura cuaternaria de cromosomas. un ADN.

2.6

REPLICACIÓN DEL ADN Es la capacidad que tiene el ADN de hacer copias o réplicas de su molécula.

Este proceso es

fundamental

para

la

transferencia

de

la información genética de generación en generación. Las moléculas se replican de un modo semiconservativo. La doble hélice se separa y cada una de las cadenas sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. El resultado final son dos moléculas idénticas a la original. 2.7

CLASES DE ADN El ADN es por lo común el constituyente básico de la cromatina (cromosoma) nuclear en las células eucarióticas, pero también existe en pequeña cantidad en las mitocondrias y cloroplastos. En los procariontes forma el nucloide (que a diferencia de los eucariontes no va asociado a proteínas, es desnudo) y en los virus (DNA virus) que lo poseen constituyen

el

virión

o

su estructura tridimensional

elemento posee

giro

infestante. hacia

la

Por

lo

derecha

común (ß-ADN,

dextrógiro) que es la forma más estable y ocasionalmente posee giro hacia la izquierda (z-ADN, levógiro) Acorde a las evidencias, sólo una pequeña parte del ADN constituye genes (menos del 10 %). Existen diferentes tipos que los podemos dividir en: -ADN de copia única (el 57 % del total) formados por segmentos de aproximadamente 1000 pares de nucleótidos del longitud, una pequeña parte de este ADN contiene los genes. -ADN repetitivo (20 %) son unidades de aproximadamente 300 pares de nucleótidos* que se repiten en el genoma unas 105 veces (unidades de repetición). Se intercalan con el ADN de copia única. -ADN satélite (altamente repetitivo: 28 %) son unidades cortas de pares de nucleótidos que se repiten en el genomio. Son característicos en cada especie y pueden ser separados por centrifugación. Constituyen la heterocromatina y no se le conoce función. Los porcentajes indicados son del hombre y el ratón, y las proporciones serían las mismas en otras especies. Nucleótido: Es una molécula compleja formado por una base nitrogenada, un hidrato de carbono y un grupo fosfato (ácido fosfórico inorgánico), unidos entre sí por enlaces covalentes. Las bases nitrogenadas son anillos heterocíclicos compuesto además del carbono e hidrógeno por nitrógeno. Son de dos tipos fundamentales, las bases

púricas

(por

ser derivadas de

la

purina,

de

dos

anillos

heterocíclicos) y las bases pirimídicas (por ser derivadas de la pirimidina de un solo anillo). Dichas bases son cinco, pero en realidad solamente cuatro aparecen en el ADN. Las bases púricas presentes son la adenina y guanina. Las bases pirimídicas son la citosina y la timina (el uracilo es característico del ARN).

Si bien para la constitución del ADN se unifica a un solo grupo fosfato, existen

en

las

células

una

serie

de

nucleótidos

de

singular importancia en el metabolismo celular. Estos producen enlaces muy ricos de energía y los di- y tri- nucleótidos como el adenosin-trifosfato (ATP) son los encargados de muchos procesos metabólicos. Debe contener información útil biológicamente y que pueda trasmitirse sin alteraciones. Por lo tanto debe permitir su duplicación para permitir el paso de célula a célula y de generación en generación. Por otra parte debe ser capaz de producir materia viva (proteínas) a partir de dicha información. Y deberá ser capaz de variar ocasionalmente, para favorecer los cambios evolutivos y de adaptación. La función principal del ADN es mantener a través de un sistema de claves (código genético) la información necesaria para que las células hijas sean idénticas a las progenitoras (información genética). Este proceso se almacena en la secuencia de las bases (aparentemente aleatoria), que tiene una disposición que es copiada al ARNm para que en el ribosoma sintetice determinada proteína. Este proceso es también denominado "dogma central de la biología molecular". Por medio de los mecanismos de recombinación y mutaciones se obtienen las variaciones necesarias

para

adaptaciones

y

evoluciones.

El núcleo dirige las actividades de la célula y en él tienen lugar procesos tan importantes como la autoduplicación del ADN o replicación, antes de comenzar la división celular, y la trascripción o producción de los distintos tipos de ARN, que servirán para la síntesis de proteínas. Como puede verse en estos últimos dibujos, en una secuencia que va desde el ADN hasta el cromosoma. 

El número 1 corresponde a la molécula de ADN,



En el número 2, vemos el ADN unido a proteínas globulares, formando una estructura denominada "collar de perlas",

formado por la repetición de unas unidades que son los "núcleosomas", que corresponderían a cada perla del collar. 

En el número 3 se pasa a una estructura de orden superior formando un "solenoide".



En

el

número

4,

se

consigue

aumentar

el

empaquetamiento, formando la fibra de cromatina, nuevos "bucles". 

En el número 5, llegamos al grado de mayor espiralización y compactación, formando un denso paquete de cromatina, que es en realidad, un cromosoma.

2.8

NUCLEOSOMAS Son unidades repetitivas formadas por un octámero de histonas (H2A, H2B, H3 y H4, dos de cada una), a manera de esferas aplanadas de 10 NM, alrededor del cual se arrolla una porción de ADN de 140 pares de bases en dos vueltas y sellados por fuera con la H1 en correspondencia con 60 pares de bases más, que actúan como un puente a otros núcleosomas. Esto hace que a la microscopía electrónica, por la digestión de ácidos débiles (se desprende la H1) se observen una estructura semejante a cuentas de un collar.

Figura 10. Estructura de un nucleosoma

Son unidades repetitivas formadas por un octámero de histonas (H2A, H2B, H3 y H4, dos de cada una), a manera de esferas aplanadas de 10 NM, alrededor del cual se arrolla una porción de ADN de 140 pares de bases en dos vueltas y sellados por fuera con la H1 en correspondencia con 60 pares de bases más, que actúan como un puente a otros núcleosomas. Esto hace que a la microscopía electrónica, por la digestión de ácidos débiles (se desprende la H1) se observen una estructura semejante a cuentas de un collar. El ADN, que el de una célula humana totalmente desenrollada es de 2 mts. aproximadamente de longitud, sufre con esta estructura un empaquetamiento de 5 a 7 veces de su longitud.

Figura 12. Estructura de un ADN

Las células eucarióticas, que son la unidad anatomofuncional de la vida, se hallan constituidas por una membrana plasmática, un citoplasma y un núcleo. Obviando las diferencias entre las células animales y vegetales, en el citoplasma se encuentran los organoides que son elementos necesarios

para

el desarrollo,

y mantenimiento celular:

el

retículo

endoplásmico y citoesqueleto como estructura interna; el aparato de Golgi como elemento organizador de secreciones celulares; los lisosomas para la digestión sustancias alimenticias y extrañas; las mitocondrias y cloroplastos como transductores de energía y los ribosomas como sintetizadores de proteínas. En su interior encontramos el núcleo, órgano responsable de la información celular, y por lo tanto de nuestro interés. De forma en relación con la de la célula que lo contiene, puede haber uno o varios en cada una. Y con tamaño variable tiene una relación equilibrada con el citoplasma (Índice núcleo plasmático). Constituido por una membrana nuclear, doble que lo rodea y horadada por poros grandes (150 Å) para el paso selectivo de los ARNm. En su interior existe un coloide semejante al del citoplasma (núcleo plasma o carioplasma).

Existe un cuerpo muy denso(a veces doble o triple), que no posee membrana, el nucleolo constituido especialmente por fosfoproteínas y ARN. En el Microscopio Electrónico, se reconocen dos partes: una zona granular, formada por gránulos y una zona fibrilar, de finas fibrillas. Ambas zonas son de ribo nucleoproteínas. Durante la mitosis desaparece y luego se forma a partir del organizador nucleolar, durante la telofase y se mantiene en la interface. La región del cromosoma que corresponde al organizador nucleolar posee los genes que codifican los ARNr solubles. La zona fibrilar corresponde a la presencia de ARNr y ARNt y la zona granular contiene precursores ribosómicos. El elemento distintivo del núcleo es un cuerpo que aparece durante la interface tiñéndose intensamente con los colorantes básicos (ej. hematoxilina) que se lo denominó cromatina (de cromos, color). La cromatina nuclear se halla durante la interface en dos estados: la eucromatina, que constituiría al ADN funcional (en replicación o trascripción) y que con coloraciones normales se tiñe débilmente (forma laxa) y la heterocromatina, de ADN sin actividad y que se colorea intensamente (forma densa). Durante la división celular se reorganiza en cuerpos bastoniformes característicos llamados cromosomas. La cromatina esta constituida por ADN y proteínas. La cantidad total de ADN es constante para las células diploides de cada especie (valor C), por ejemplo la Drosophíla tiene 40 veces mas que la Escherichia coli (bacteria).Los vertebrados poseen cerca de 3 picogramos (pg), unas 700 veces mas que la E. coli. El hombre 2,87 pg y la salamandra (Amphiuma) 84 pg. La molécula de ADN está constituida por dos largas cadenas de nucleótidos unidas entre sí formando una doble hélice. Las dos cadenas de nucleótidos que constituyen una molécula de ADN, se mantienen unidas entre sí porque se forman enlaces entre las bases nitrogenadas de

ambas cadenas que quedan enfrentadas. La unión de las bases se realiza mediante puentes de hidrógeno, y este apareamiento está condicionado químicamente de forma que la adenina (A) sólo se puede unir con la timina (T) y la guanina (G) con la citosina (C). La estructura de un determinado ADN está definida por la "secuencia" de las bases nitrogenadas en la cadena de nucleótidos, residiendo precisamente en esta secuencia de bases la información genética del ADN. El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena en el ADN es, por tanto, crítico para la célula, ya que este orden es el que constituye las instrucciones del programa genético de los organismos. Conocer esta secuencia de bases, es decir, secuenciar un ADN equivale a descifrar su mensaje genético. 2.9

MITOSIS Es la división celular que consiste en que a partir de una célula se obtienen 2 células hijas, genéticamente idénticas a la madre. Se produce en cualquier célula eucarionte, ya sea diploide o haploide y como mantiene invariable el número de cromosomas, las células hijas resultarán diploides, si la madre era diploide o haploide. La división del citoplasma se llama citocinesis, y la división del núcleo, cariocinesis. Algunas células no realizan mitosis y permanecen en un estado interfásico, pero otras la realizan frecuentemente (células embrionarias, células de zonas de crecimiento, células de tejidos sujetos a desgaste.).

Figura 13. Mitosis.

Función: crecimiento y desarrollo del organismo multicelular, y la regeneración de tejidos expuestos a destrucción de células. En unicelulares, cumple la función de reproducción asexual. Cada mitosis está precedida por una interfase, donde se produce la duplicación del material genético. Actúa como un mecanismo que asegura que cada célula hija reciba la misma información genética. Etapas: Profase, Pro metafase, Metafase, Anafase y Telofase. Resultado de una división mitótica es la obtención de células hijas (2) con igual carga cromosómica, o sea, de una célula diploide con su carga cromosómica diplode se obtienen dos células hijas también diploides. Siguiendo el principio de que los cromosomas hermanos (homólogos) no pueden ir a un mismo polo se distribuyen aleatoriamente. 2.10

NÚCLEO CELULAR Es un corpúsculo contenido en el citoplasma de las células animales y vegetales, que contiene los cromosomas y es centro de información que dirige la síntesis proteica. Su forma es variable (redondo, oval o elíptico, etc.), su volumen es relativo (pero la relación núcleo-citoplasma es constante); ocupa una posición central en la célula (en general), pero puede estar situado parietalmente. En todas las células existe un núcleo, pero también hay células binucleadas y plurinucleadas. El núcleo se halla rodeado por una membrana nuclear atravesada por poros. Los núcleos presentan un doble aspecto según se hallen en reposo o en etapa de división celular. En período de reposo se observan en su interior nucleolos.

Su

composición química es

compleja

(proteínas, lípidos,

compuestos inorgánicos, ADN, ARN, protaminas e histonas). En su interior se encuentra los cromosomas, que contienen el material

genético responsable del funcionamiento celular y de la transmisión de los caracteres que se heredan.

Figura 14. Núcleo celular.

El núcleo de las células eucarióticas es una estructura discreta que contiene los cromosomas, recipientes de la dotación genética de la célula. Está separado del resto de la célula por una membrana nuclear de doble capa y contiene un material llamado núcleoplasma. La membrana nuclear está perforada por poros que permiten el intercambio de material celular entre núcleoplasma y citoplasma. El núcleo es un orgánulo característico de las células eucariota. El material genético de la célula se encuentra dentro del núcleo en forma de cromatina. CAPITULO III ARN

3.1 CONCEPTO

El Ácido Ribonucleico está constituido por la unión de nucleótidos formados por una pentosa, la ribosa, unas bases nitrogenadas, que son Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo. No aparece la Timina.

Figura 15: estructura de un ARN y un ADN

Los nucleótidos se unen formando una cadena con una ordenación en la que el primer nucleótido tiene libre el carbono 5’ de la pentosa. El último nucleótido tiene libre el carbono 3’. Por ello, se dice que la ordenación de la secuencia de nucleótidos va desde 5’ a 3’ (5’→3’). En la célula aparecen seis tipos de ARN, con distintas funciones, que son el ARN mensajero, el ARN ribosómico, el ARN transferente, el ARN nucleolar, el ARN pequeño nucleolar. 3.1.1 ARN mensajero (ARNm) Está formado por una sola cadena de ribonucleótidos, que puede llegar a tener hasta 5000. Su peso molecular oscila entre 105 y

106. Sólo presentan estructura primaria. Representa el 5% del total de ARN. Su

función

es

copiar

la

información

genética

del

ADN

(transcripción) y una vez copiada sale del núcleo a través de los poros de la membrana nuclear y lleva dicha información hasta los ribosomas del citoplasma para que se sinteticen las proteínas, por eso se llama mensajero. Cada ARNm será complementario con la cadena del fragmento ADN que sirvió como molde para su síntesis. En los eucariotas, el ARNm se denomina monocistrónico, debido a que lleva información para sintetizar una sola proteína. Este ARNm en el extremo 5' poseen una especie de "caperuza" que esta compuesta por un residuo de metil-guanosina trifosfato, y en el extremo 3' presenta una "cola" formada por un fragmento de unos 200 nucleótidos de adenina llamada poli A. En los eucariotas los ARNm cuando se forman tienen fragmentos que llevan información para la síntesis de proteínas (codifican aminoácidos), a estos fragmentos se les llama exones e intercalados con ellos hay otros que no contienen información llamados intrones. Por ello para hacerse funcional sufren un proceso de maduración en el cual se eliminan los intrones y se unen entre sí los exones. En los procariotas, el ARNm se denomina policistrónico ya que contiene información para la síntesis de varias proteínas distintas. Carece de caperuza y de cola poli-A, igualmente no presenta intrones por ello no necesita periodo de maduración. Los ARNm tienen una vida muy corta y se degrada rápidamente por acción de unas enzimas llamadas ribonucleasas, si no fuese así el proceso de síntesis proteica continuaría indefinidamente. 3.1.2 ARN ribosómico (ARNr) El ARN ribosómico, o ribosomal, unido a proteínas de carácter básico, forma los ribosomas. Los ribosomas son las estructuras celulares donde se ensamblan aminoácidos para formar proteínas,

a partir de la información que transmite el ARN mensajero. Hay dos tipos de ribosomas, el que se encuentra en células procariotas y en el interior de mitocondrias y cloroplastos, y el que se encuentra en el hialoplasma o en el retículo endoplásmico de células eucariotas. 3.1.3 ARN transferente (ARNt) Es un tipo de ARN cuyas moléculas son pequeñas, contienen de 80-100 nucleótidos, su peso molecular es de alrededor de 25000. Representan 15% de todo el ARN. Un 10% de las bases que lo forman son derivadas de las bases normales. Está formado por una sola cadena de ribonucleótidos que esta doblada y en algunas zonas las bases complementarias (A-U, C-G) están enfrentadas y se unen por puentes de hidrógeno presentando estructura secundaria de doble hélice. En estas moléculas se diferencian 4 zonas en las que las bases están enfrentadas, a estas zonas se las denomina brazos y, 3 zonas llamadas bucles o asas que se sitúan en los extremos de los brazos y en los que no hay enfrentamiento entre las bases. Vista en el plano esta molécula tienen forma de hoja de trébol, pero vista en tres dimensiones tienen un plegamiento más complejo y presentan forma de L invertida o boomerang.

-

Partes de las moléculas de ARNt



Brazo aceptor. Es el brazo que no tiene bucle, en él se sitúan los dos extremos de la cadena: el extremo 5' que termina siempre en el nucleótido de la guanina que tiene el grupo fosfato libre y el extremo 3' que termina siempre en el triplete CCA sin aparear, con él es con quien se une el aminoácido que van a transportar.



Brazo del anticodón, se sitúa en el lado opuesto al brazo aceptor, en el bucle de este brazo existe un triplete de bases denominadas anticodón, que determina el aminoácido que transportara el ARNt. Los anti codones son complementarios de tripletes de bases del ARNm (codones) con los que se unen de forma transitoria en la traducción de la información durante la síntesis de proteínas.



Además existen otros dos brazos: el brazo D, que es por donde se une al enzima (aminoacil-ARNt sintetasa) que cataliza la unión con el aminoácido que transporta. El brazo T que es por donde se fija el ARNt al ribosoma.

Existen unos 50 tipos diferentes de ARNt. Se sintetizan en el núcleo por la transcripción de zonas concretas del ADN, una vez formados salen al citoplasma donde realiza su función. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma y transportarlos a los ribosomas, colocándolos según indica la secuencia del ARNm para sintetizar las proteínas. 3.1.4 ARN nucleolar (ARNn) Se encuentra asociado a diferentes proteínas formando parte del nucléolo. Se origina en el núcleo a partir de diferentes segmentos del ADN llamados organizadores nucleolares. Una vez formado, se fragmenta y da origen a los diferentes tipos de ARNr 3.1.5 ARN pequeño nucleolar (ARNpn) Interviene en la maduración del ARNm 3.1.6 ARN de interferencia (ARNi) Son moléculas de ARN que suprimen la expresión de genes específicos mediante mecanismos conocidos globalmente como ribointerferencia o interferencia por ARN. Los ARN interferentes son

moléculas pequeñas (de 20 a 25 nucléotidos) que se generan por fragmentación de precursores más largos. Figura 16: tipos de ARN

3.2 ESTRUCTURA PRIMARIA Al igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas

que constituyen sus nucleótidos. La estructura primaria del ARN es similar a la del ADN, excepto por la sustitución de desoxirribosa por ribosa y de timina por uracilo. La molécula de ARN está formada, además por una sola cadena.

Figura 17: estructura cuaternaria de un ADN.

3.3 ESTRUCTURA SECUNDARIA La cadena simple de ARN puede plegarse y presentar regiones con bases apareadas, de este modo se forman estructuras secundarias del ARN, que tienen muchas veces importancia funcional, como por ejemplo en los ARNt (ARN de transferencia). Aunque existan zonas apareadas, los extremos 5’ y 3’ que marcan el inicio y el final de la molécula permanecerán libres.

Figura 18: estructura cuaternaria de un ADN.

3.4 ESTRUCTURA TERCIARIA

Es un plegamiento complicado sobre la estructura secundaria adquiriendo una forma tridimensional.

Figura 19: estructura cuaternaria de un ADN.

CONCLUSION 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 códigogenético 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 sola de reproducirse, con lo cual se consigue conservar esta información de padre a hijos sino también debe poder transmitirlo.

ADN (ácido desoxirribonucleico): es una cadena de doble hebra de nucleótidos que se une por puentes de hidrógeno, que provienen de la unión de la adenina con timina (A=T) y de la citosina con la guanina (C=G). Su azúcar es la pentosa desoxirribosa. ARN (ácido ribonucleico): es una cadena de una sola hebra de nucleótidos. Sus bases nitrogenadas son adenina, guanina, citosina y uracilo. Su azúcar es pentosa ribosa.

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