ADN

Estructura FísicaEstructura Química Propiedades FisicoquímicasModelo A, B y ZADN Lineal y Circular

Integrantes:Carlos Roberto Alfaro MartínezJulio Alberto Rizo Galán

Dr. Sergio Arrevillaga Domínguez

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Meischer (1869), el cual trabajando con leucocitos y espermatozoides de salmón, obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. A esta sustancia se le llamó en un principio Nucleína, por encontrarse en el núcleo. Años más tarde, se fragmentó esta nucleína, y se separó un componente proteico y un grupo prostético, este último, por ser ácido, se le llamó Ácido Nucleico. En los años 30, Kossel comprobó que tenían una estructura bastante compleja. En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional de uno de estos ácidos, concretamente del Ácido Desoxirribonucleico (ADN).

Componentes

• Estructura de soporte: La estructura de soporte de una hebra de ADN

está formada por unidades alternas de grupos fosfato y azúcar

(desoxirribosa).27 El azúcar en el ADN es una pentosa, concretamente,

la desoxirribosa.

• Ácido fosfórico:

• Su fórmula química es H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno

(monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos

de ácido fosfórico, aunque como monómeros constituyentes de los

ácidos nucleicos sólo aparecen en forma de nucleósidos monofosfato.

• Desoxirribosa:

• Es un monosacárido de 5 átomos de carbono (una pentosa)

derivado de la ribosa, que forma parte de la estructura de

nucleótidos del ADN. Su fórmula es C5H10O4. Una de las

principales diferencias entre el ADN y el ARN es el azúcar,

pues en el ARN la 2-desoxirribosa del ADN es reemplazada

por una pentosa alternativa, la ribosa.

• Las moléculas de azúcar se unen entre sí a través de

grupos fosfato, que forman enlaces fosfodiéster entre los

átomos de carbono tercero (3′, «tres prima») y quinto (5′,

«cinco prima») de dos anillos adyacentes de azúcar

• Bases nitrogenadas:

• Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en el ADN son la adenina

(A), la citosina (C), la guanina (G) y la timina (T). Cada una de estas cuatro bases está

unida al armazón de azúcar-fosfato a través del azúcar para formar el nucleótido

completo (base-azúcar-fosfato).

• Las bases son compuestos heterocíclicos y aromáticos con dos o más átomos de

nitrógeno, y, dentro de las bases mayoritarias, se clasifican en dos grupos: las bases

púricas o purinas (adenina y guanina), derivadas de la purina y formadas por dos anillos

unidos entre sí, y las bases pirimidínicas o bases pirimídicas o pirimidinas (citosina y

timina), derivadas de la pirimidina y con un solo anillo.

guanina

timinacitosina

adenina

• PROPORCIONES DE LAS BASES NITROGENADAS: REGLAS DE CHARGAFF

• Al principio se pensaba que los ácidos nucleicos eran la repetición

monótona de un tetranucleótido, de forma que no tenían variabilidad

suficiente para ser la molécula biológica que almacenara la información.

Sin embargo, Chargaff (1950) demostró que las proporciones de las bases

nitrogenadas eran diferentes en los distintos organismos, aunque seguían

algunas reglas. Estas reglas de Chargaff se cumplen en los organismos

cuyo material hereditario es ADN de doble hélice y son las siguientes:

Estructura

El ADN es una molécula bicatenaria, es decir, está formada

por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela y con las

bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura

tridimensional, se distinguen distintos niveles:

• Estructura primaria: Secuencia de nucleótidos

encadenados.

• Estructura secundaria: Es una estructura en doble hélice.

• Estructura terciaria: Se refiere a cómo se almacena el

ADN en un espacio reducido, para formar los

cromosomas.

• Estructura cuaternaria: formación de cromosomas

Estructuras en doble hélice

• El ADN existe en muchas conformaciones. Sin embargo, en

organismos vivos sólo se han observado las conformaciones

ADN-A, ADN-B y ADN-Z

• De las tres conformaciones, la forma "B" es la más común en

las condiciones existentes en las células. Las dos dobles

hélices alternativas del ADN difieren en su geometría y

dimensiones.

• La forma "A" es una espiral que gira hacia la derecha, más amplia que la "B", con

una hendidura menor superficial y más amplia, y una hendidura mayor más

estrecha y profunda. La forma "A" ocurre en condiciones no fisiológicas en formas

deshidratadas de ADN, mientras que en la célula puede producirse en

apareamientos híbridos de hebras ADN-ARN, además de en complejos enzima-ADN.

• Los segmentos de ADN en los que las bases han sido modificadas por metilación

pueden sufrir cambios conformacionales mayores y adoptar la forma "Z". En este

caso, las hebras giran alrededor del eje de la hélice en una espiral que gira a mano

izquierda, lo opuesto a la forma "B" más frecuente. Estas estructuras poco

frecuentes pueden ser reconocidas por proteínas específicas que se unen a ADN-Z

y posiblemente estén implicadas en la regulación de la transcripción.

Formas de presentación del ADN

• ADN virales

• En los virus puede encontrarse ADN de una sola cadenacomo ocurre en el M13, cuyos 6408

nucleótidos forman una sola hebra circular; de forma similar ocurre en el virus ΦX174

donde también el ADN es monofibrilar y circular con 5386 nucleótidos. Otros virus como los

bacteriófagos (virus que infectan bacterias) o simplenmente fagos de E. colide la serie T

presentan su ADN bicatenario y lineal. El fago T4 tiene una sola molécula lineal de ADN, de

unos 166000 pb, y en vez de citosina presenta la hidroximetilcitosina y el T7 contiene 39

930 pb,cuya secuencia ha sido determinada

• Plasmidos

• Otra forma de nresentación del ADN son los plásmidos. Se trata de

moléculas circulares de doble banda, que se encuentran ubicadas en el

citoplasma especialmente de los organismos monocelulares, sean

procariontes o eucariontes. Estos plásmidos tienen su replicación

autónoma y suelen poseer genes importantes para la célula, por ejemplo,

los plásmidos F que contiene el factor de fertilidad, los R que contienen

genes que confieren resistencia a la acción de antibióticos y los Col que

codifican toxinas que producen la muerte de otros organismos.

• ADN mitocodrial

• En las células eucariontes existe además el ADN mitocondrial

(ADNmt) que, como su nombre indica, se localiza en este

organulo citoplasmático; constituye menos del 1 % del ADN

celular y se presenta como una molecula circular

duplohelicoidal que en el humano tiene 16 569 pb. A veces se

presenta como varios círculos encadenados Y,en otras con un

gran círculo cerrado con 2 moléculas unidas por enlace

covalente en una forma tipo cabeza-cola.

• Cromosoma bacteriano

• La mayoría de las bacterias presentan sus genes en una sola molécula de ADN

de doble hebra circular superenrollado. En E. coli la longitud total del círculo es

aproximadamente 1300 μm, lo que es igual a la longitud de 50 diámetros

bacterianos, por tanto debe estar muy plegado,si tenemos en cuenta que la

hacteria tiene un diámetro de 1 μm y una longitud de 3 μm. Este ADN está

asociado con ARN y proteínas,se presenta con una armazón central muy

compactada de la cual irradian de 35 a 45 asas de ADN superenrollado, lo cual

hace que el corte transversal sea sólo de 2 μm; sus 3 x 1O6 pb le confieren un

peso por partícula de 2 x 109.

• Cromosoma eucarionte

• El ADN de las células eucariontes se encuentra

fundamentalmente en el núcleo celular, donde está unido a

proteínas, formando asociaciones complejas de nucleoproteínas.

El grado de "empaquetamiento" de esas nncleoproteínas varía

sensiblemente durante el ciclo celular, mostrando la forma más

compacta enlametafase de la mitosis y lamás relajada durante la

interfase.A la forma que adopta en la interfase se le denomina

cromatina y a la que adopta en la mitosis, cromosoma

Desnaturalización del ADN

• Cuando una solución de ADN doble helicoidal se calienta por encima de una temperatura determinada, las 2 cadenas se separan y las propiedades del ADN se alteran, este proceso se conoce como desnaturalización del ADN; de esas propiedades la más útil para seguir el desarrollo del proceso es la absorción de luz ultravioleta.

• Los anillos aromáticos absorhen la luz ultravioleta con menor intensidad cuando están apilados en la duhle hélice que cuando están libres en disolución; ese aumento de absorción luminosa, que puede llegar a ser hasta de 40 % en todas las longitudes de onda, recibe el nombre de efecto hipercrómico.

ABSORBANCIA A 260 nm

• Absorbancia a 2.600 Å: El estado físico de los

ácidos nucleicos está relacionado con su capacidad de

absorción de la luz ultravioleta (UV) a 2.600 Å. El

menor grado de absorción se produce en estado de

doble hélice, la absorción aumenta cuando se produce

la desnaturalización pasando a estado de hélice

sencilla (efecto hipercrómico, aumento de la

absorbancia) y, por último, si degradamos este ADN

de hélice sencilla a nivel de nucleótidos libres, de

nuevo aumenta la absorbancia.

Solubilidad y precipitacion

• En agua si es soluble, porque presenta carga. Una es por

grupo fosfatos expuestos que se encuentran en el ADN.La

interacción entre el agua y los grupos fosfatos forman capas

de hidratación, ya que estos al presentar cargas pueden

interactuar con la parte polar del agua.

• Al ser el ADN indisuluble en etanol ( y en todos los demás

alcoholes), este hace que el ADN precipite, El etanol

bloquea las interacciones entre el agua y el ADN,

precipitando al ultimo. Por lo general se utiliza el etanol

frio, pues a mas baja temperatura hay menor

solubilidad. 

• Con el etanol a temperatura ambiente también precipita

pero el rendimiento es menor. Algunas veces sin embargo

es adecuado precipitar con etanol a temperatura

ambiente para que no precipiten otras moléculas, como

es el caso de las reacciones de secuenciación

.