ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS

1 ESTRUCTURA DE LOS CIDOS NUCL ICOS M delo de la Doble H licaDifracci n de Rayos X: ADN-BJ. Watson y F. CrickComposici n de los cidos de las Bases Nitrogenadas: Reglas de Chargaff (1950).El Modelo de la Doble H lice: Watson y Crick (1953).Alternativas al Modelo de la Doble H f sico-qu micas de los cidos de los cidos n: Temperatura de Fusi a 260 tica de la Renaturalizaci n: Curvas n de los cidos n del ADN: M todo Didesoxi y M todo Autom N QU MICA DE LOS CIDOS NUCLEICOSM iescher en 1871 aisl del n cleo de lasc lulas de pus una sustancia cida ricaen f sforo que llam "nucle na". Un a om s tarde, en 1872, aisl de la cabeza delos espermas del salm n un compuestoque denomin "protamina" y que result ser una sustancia cida y otra b sica.

2 Elnombre de cido nucleico procede del de"nucle na" propuesto por se realiza la hidr lisis completa de los cidos nucleicos, se obtienen tres tipos decomponentes principales:Az car, en concreto una nitrogenadas: p ricas y pirimid nicas. cido fosf az car, en el caso de los cidos desoxirribonucleicos (ADN) es la 2-desoxi-D-ribosa y en elcaso de los cidos ribonucleicos (ARN) es la cido fosf ricoLas bases nitrogenadas que forman parte de los cidos nucleicos son de dos tipos, p ricas ypirimid nicas. Las bases p ricas derivadas de la purina (fusi n de un anillo pirimid nico y uno deimidazol) son la Adenina (6-aminopurina) y la Guanina (2-amino-6-hidroxipurina).

3 Las basespirimid nicas (derivadas de la pirimidina) son la Timina (2,6-dihidroxi-5-metilpirimidina o tambi nllamada 5-metiluracilo), Citosina (2-hidroxi-6-aminopirimidina) y Uracilo (2,6-dihidroxipirimidina).Las bases nitrogenadas que forman normalmente parte del ADN son: Adenina (A), Guanina (G),Citosina y Timina (T). Las bases nitrogenadas que forman parte de el ARN son: Adenina (A),Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U). Por tanto, la Timina es espec fica del ADN y el Uracilo esespec fico del P ricasBases Pirimid nicasAdem s de las bases nitrogenadas anteriormente descritas, se han encontrado otras basesnitrogenadas en algunos virus o formando parte de algunos tipos especiales de ARNs.

4 Ejemplosde algunas de estas bases p ricas poco corrientes son: Hipoxantina, Xantina, 2-metiladenina, 6-metil-aminopurina. Entre las bases pirimid nicas podr amos citar la 5-metilcitosina (propia delADN) y la 5-hidroximetil citosina (HMC) que sustituye a la citosina en los fagos los ARN transferentes (ARN-t) que intervienen en el proceso de traducci n de prote nas seencuentran la Ribotimidina, Dihidrouridina, Seudouridina e Inosina (I).La uni n de la base nitrogenada a la pentosa recibe el nombre de nucle sido y se realiza a trav sdel carbono 1 de la pentosa y los nitr genos de las posiciones 3 (pirimidinas) o 9 (purinas) de lasbases nitrogenadas mediante un enlace de tipo N-glucos dico.

5 La uni n del nucle sido con el cido fosf rico se realiza a trav s de un enlace de tipo ster entre el grupo OH del carbono 5 dela pentosa y el cido fosf rico, originando un nucle tido. Los nucle tidos son las unidades omon meros utilizados para construir largas cadenas de polinucle sido = Pentosa + Base tido = Pentosa + Base nitrogenada + cido fosf otido = Nucle tido + Nucle tido + Nucle tido + ..Nucle tidoTanto los nucle tidos como los nucle sidos pueden contener como az car la D-ribosa(ribonucle tidos y ribonucle sidos) o la pentosa 2-desoxi-D-ribosa (desoxirribonucle tidos ydesoxirribonucle sidos).Adem s, los nucle tidos pueden tener 1, 2 3 grupos fosfato unidos al carbono 5 de la pentosa,existiendo por tanto, nucle tidos 5 monofosfato, nucle tidos 5 difosfato y nucle tidos 5 algunos casos el cido fosf rico se une a la pentosa por el carbono 3 , existiendo nucle tidos3 monofosfato, difosfato o trifosfato seg n el n mero de grupos fosfato que terminolog a empleada para referirse a los nucle sidos y nucle tidos es la siguiente.

6 Base NitrogenadaNucle sidoNucle tidoAdeninaAdenosina cido Aden licoGuaninaGuanidina cido Guan licoCitosinaCitidina cido Citid licoTiminaTimidina cido Timid licoUraciloUridina cido Urid licoLos nucle tidos se unen entre si para formar largas cadenas de polinucl etidos, esta uni n entremon meros nucle tidos se realiza mediante enlaces fosfodi ster entre los carbonos de lasposiciones 3 de un nucle tido con la 5 del tidoPROPORCIONES DE LAS BASES NITROGENADAS: REGLAS DE CHARGAFFAl principio se pensaba que los cidos nucleicos eran la repetici n mon tona de untetranucle tido, de forma que no ten an variabilidad suficiente para ser la mol cula biol gica quealmacenara la informaci n.

7 Sin embargo, Chargaff (1950) demostr que las proporciones de lasbases nitrogenadas eran diferentes en los distintos organismos, aunque segu an algunas reglas de Chargaff se cumplen en los organismos cuyo material hereditario es ADN dedoble h lice y son las siguientes:REGLAS DE CHARGAFF PARA ADN DE DOBLE H LICEE dwin Chargaff La proporci n de Adenina (A) es igual a la deTimina (T). A = T . La relaci n entre Adenina yTimina es igual a la unidad (A/T = 1).La proporci n de Guanina (G) es igual a la deCitosina (C). G= C. La relaci n entre Guanina yCitosina es igual a la unidad ( G/C=1).La proporci n de bases p ricas (A+G) es iguala la de las bases pirimid nicas (T+C).

8 (A+G) =(T + C). La relaci n entre (A+G) y (T+C) esigual a la unidad (A+G)/(T+C)= embargo, la proporci n entre (A+T) y (G+C)era caracter stica de cada organismo, pudiendotomar por tanto, diferentes valores seg n laespecie estudiada. Este resultado indicaba quelos cidos nucleicos no eran la repetici nmon tona de un tetranucle tido. Exist avariabilidad en la composici n de basesnitrogenadas. En la siguiente tabla se observan las proporciones de las bases nitrogenadas en del ADNAGCT5-Me-CTimo de Bovino28,221,521,227,81,3 Esperma de bovino28,722,220,727,31,3 Germen de trigo27,322,716,827,16,0 Saccharomyces31,318,717,132,9-Escherichi a coli26,024,925,223,9-Mycobacterium tuberculosis15,134,935,414,6- X17424,324,518,232,3-T323,726,227,723,5- T530,319,519,530,8-T732,418,3 32,417,0 HMCV irus ARNAGCUM osaico del tabaco (TMV)

9 29,825,418,526,3 Mosaico amarillo nabo22,617,238,022,2 Poliomielitis28,624,022,025,4 Enc falo miocarditis del rat n27,323,523,225,9 Reovirus Tipo 328,022,322,027,9 Tumor de las heridas31,118,619,131,3De la observaci n de la tabla anterior pueden extraerse las siguientes conclusiones:Todos los ADN estudiados cumplen la relaci n A=T y G=C, excepto el ADN del bacteriofago X174. El ADN de este virus es de una sola h los virus ARN no se cumple la equimolaridad de las bases excepto en el caso del virusdel Tumor de las heridas y de los Reovirus que tienen ARN de doble h lice. En estos virusse cumple que A=U y G=C, adem s se cumple que A+G/U+C= fago T2 y los otros fagos T-pares (T4 y T6) en vez de citosina tienen hidroximetil-citosina(HMC).

10 Algunos organismos tiene en su ADN una peque a proporci n de 5-metil-citosina (5-Me-C)que sustituye a la , en la siguiente tabla puede observarse como la proporci n A+T/G+C varia de unorganismo a otro. OrganismoTejidoA+T/G+CEscherichia coli-1,00 Diplococcus pneumoniae-1,59 Mycobacterium tuberculosis-0,42 Levadura-1,79 Paracentrolus lividus (erizo mar)Esperma1,85 ArenqueEsperma1,23 RataM dula sea1,33 HombreTimo1,52 HombreH gado1,53 HombreEsperma1,52 Por tanto, la proporci n A+T/G+C es espec fica de cada organismo y como veremos m sadelante cuando hablemos de las propiedades f sico- qu micas de los cidos nucleicos, dichaproporci n est relacionada con la densidad y la temperatura de fusi MODELO DE LA DOBLE H LICE.