ADN, composición química, estructura y función

Biología Resumen prueba de nivel

Materia prueba de nivel:

1. ADN, composición química, estructura y función.
2. Replicación del ADN
3. Transcripción del ADN
4. Traducción del código genético
5. Mutación del ADN

• ADN, composición química, estructura y función

1. Composición química del de los ácidos nucleicos

 Los ácidos nucleicos son polímeros formados por moléculas más pequeñas llamadas nucleótidos.

Los elementos principales son: CARBONO HIDRÓGENO OXIGENO NITROGENO FOSFORO (CHONP)

La unidad básica es: Nucleótidos

Tipo de enlace: Fosfodiéster

Tipos de ácidos nucleicos: ADN Y ARN

1. Estructura

1. Nucleótidos:

Cada nucleótido está formado por 3 subunidades: una azúcar pentosa (azúcar con 5 carbonos (DESOXIRRIBOSA (ADN) Y RIBOSA (ARN))), una base nitrogenada (ADENINA, TIMINA O URACILO (ARN), CITOCINA, GUANINA) y un grupo fosfato.

1. Pentosas:

Las pentosas son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de 5 atamos de carbono que cumplen con una función estructural.

1. Las bases nitrogenada:

Las bases nitrogenadas pueden ser purinas (de doble anillo), como la adenina  y la guanina (TIP para recordar: AGUA PURA(A de adenina, GUA de guanina y PURA de purina)), también pueden ser pirimidinas (de anillo sencillo), como la timina o Uracilo  y la citosina.

1. Enlace que une a los nucleótidos: Enlace Fosfodiéster

Los carbonos de la pentosa se nombran con números del 1’ al 5’, siendo el número 1 el que está unido a la base nitrogenada y número 5 es el que está unido al grupo fosfato.

En el enlace fosfodiéster, se enlazan covalentemente el grupo OH del carbono 3’ de la pentosa del primer nucleótido y el grupo fosfato de carbono 5’ de la pentosa del siguiente nucleótido. En esta reacción se libera una molécula de agua y se forma un dinucleótido. (Ver imagen)

[pic 1]

Al unirse sucesivamente muchos nucleótidos mediantes enlaces fosfofiéster, se forman largas cadenas de nucleótidos. Como las bases nitrogenadas no participan del enlace, en las cadenas se alternas pentosas y fosfatos, quedando las bases nitrogenadas de un lado de la misma.

En estas cadenas existe un extremo llamado 5’, con su grupo fosfato libre, y otro extremo llamado 3’, con su grupo OH libre. De esta manera se forman los ácidos nucleicos ARN Y ADN

La secuencia de bases constituye lo que se denomina estructura primaria y se lee en sentido 5’ – 3’ de la cadena de nucleótidos.

1. Modelo de Watson y Crick para la estructura tridimensional del ADN

• La molécula de ADN está formada de 2 hebras polinucleotídicas, formadas por los nucleótidos de adenina, timina, citosina y guanina (A, T, C y G)
• En estas hebras, un nucleótido está unidas al adyacente por un enlace covalente(fosfodiéster) entre el fosfato de uno y la desoxirribosa  del otro
• Las 2 hebras   conforman una “doble hélice” y están unidas entre sí por puentes de hidrógenos:

2 se establecen entre A y T y 3 que se establecen entre C y G. (ver imagen)

[pic 2]

• El descubrimiento de la complementariedad de bases (A con T y C con G) se basó en el estudio de:

• Las cantidades relativas de las 4 bases en el ADN
• El tamaño de ellas (según  estuvieran hechas de 1 o 2 anillos)
• El número de puentes de hidrógenos en que cada una de las bases nitrogenadas puede establecer

• Uno de los aspectos más relevantes del modelo es la complementariedad de bases, pues ella sugiere una explicación acerca de cómo  la información hereditaria puede duplicarse con fidelidad.
•  Según el modelo, el único elemento variable entre una molécula de ADN y la otra, es la secuencia de nucleótidos, por lo tanto, puede concluirse que  en esa secuencia se halla codificada la información hereditaria. Con esto, el modelo explica que el ADN contenga información

• Replicación del ADN

1. Experimento de Meselson y Stahl

Tres hipótesis distintas se propusieron para explicar el mecanismo de replicación del ADN  originadas por Watson y Crick:

• Conservativa: una molécula hija tiene 2 hebras nuevas y la otra conserva las 2 viejas 
• Semiconservativa: las 2 moléculas hijas conservan una hebra vieja y tienen una hebra nueva 
• Dispersante: las moléculas hijas están hechas de hebras que tienen, intercaladas, segmentos de hebras y segmentos de hebra nueva

[pic 3]

1. Descripción del experimento de Meselson y Stahl

Meselson y Stahl probaron la hipótesis de la replicación del  ADN. Ellos cultivaron bacterias en un medio con nitrógeno 15. El nitrógeno 15 (15N) es un isótopo pesado de nitrógeno, por lo tanto el ADN sintetizado es de densidad pesada. Ellos entonces cambiaron las bacterias de al medio 14N (nitrógeno 14) a un isótopo más liviano. El ADN se aisló  diferentes veces que correspondan a los ciclos de replicación 0, 1, y 2. Después de un ciclo de replicación, que predice que ambos a ADN (pesado y liviano) estarán presentes, pero ninguno de densidad intermedia estará presente.

Este resultado es consistente con el modelo semiconservativo  de replicación, que predice que todas las moléculas de ADN consistirán de una cadena 15N de ADN y una cadena 14N de ADN.

El resultado no descarta el modelo dispersivo de replicación, que también predice que todo el ADN será de densidad intermedia, consistiendo de segmentos intercalados de doble cadena 15N y 14N.

Después de 2 ciclos de replicación, se ven 2 bandas de ADN, una de densidad intermedia y una de densidad liviana. Este resultado es exactamente lo que el modelo semiconservativo predice: la mitad debería ser densidad intermedia 15N-14N la intermedia y la mitad de densidad  liviana 14N-14N.

Este resultado descarta el modelo dispersivo de la replicación, que predice que después del ciclo 1 de replicación, la densidad de todas las moléculas de ADN, gradualmente llegaría a ser más bajas. Por lo tanto, ningún ADN  de densidad intermedia debería permanecer después del ciclo 2. El modelo semiconservativo es correcto. 

1. Replicación o duplicación de ADN

El modelo de Watson y Crick dio la respuesta a la duplicación del ADN. Esta molécula, que es como una escaleta enrollada, es desenrollada por una enzima especial. Después, se deben separar ambas cadenas con la ayuda de otra enzima llamada ADN POLIMERASA, la que rompe los puentes de hidrógeno que la mantienen unidas. Además, esta enzima, ayuda de otras, va formando nuevas hebras complementarias para cada hebra antigua que funciona con tándem o modelo de replicación a este tipo de ubicación se le conoce como  semiconservativo, pues ambas hélices nuevas tienen una cadena original.

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