Apuntes Derecho Agrario

II ADN composición química y estructura

1: Nucleótidos

Los nucleótidos son moléculas orgánicas formadas por un enlace covalente de un monosacáridos de cinco carbonos, una base nitrogenada y un grupo fosfato, los nucleótidos pueden actuar como monómeros en los ácidos nucleícos, formando cadenas lineales o actuar como moléculas libres (como es el caso del ATP) cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes:

• Bases nitrogenadas: derivan de los compuestos heterocíclicos aromáticos purina y pirimidina

•Bases nitrogenadas purínicas: son la adenina (A) y la guanina (G) ambas forman parte del ADN y el ARN

•Bases nitrogenadas pirimidínicas: son la timina (T), la citocina (C) y el uracilo (U) las primeras dos forman parte del ADN y la última forma parte del ARN junto con la citocina

•Bases nitrogenadas isoaloxacínicas: la flavina (F) no forma parte del ADN o el ARN, pero sí de algunos compuestos como el FAD

2: Complementariedad

Las cuatro bases nitrogenadas que están presentes en el ADN pueden formar dos pares, unidos por enlace químicos débiles llamados “puentes de hidrogeno” (que son representados en la figura como líneas punteadas). De este modo se mantienen unidas las dos cadenas que forman una doble hélice.

Debido a su forma, la adenina sólo puede unirse con la timina, y la citocina con la guanina. Esta especifidad hace que baste conocer el orden de las bases de una de las cadenas para poder construir la cadena complementaria que se unirá a ella

Se sabe que cuando el ADN se duplica dentro de la célula, sus dos cadenas se desenrollan y se separan, y se construyen dos nuevas cadenas utilizando como moldes a las originales. El resultado son dos nuevas dobles hélices, cada una formada por una cadena nueva y otra vieja, que contienen la misma información genética

3: Empaquetamiento

Las proteínas asociadas al ADN se les conocen con el nombre de histonas. Una de las funciones de esas proteínas está relacionada con el empaquetamiento del ADN en forma de cromosoma: los 2 metros de ADN de la célula humana son empaquetados en 46 cromosomas de un largo combinado aproximadamente de 200 nm, se conocen cinco tipos de histonas (H1, H2A, H2B, H3 y H4). EL nucleosoma es la unidad principal del empaquetamiento del ADN. El carretel del mismo consiste en dos niveles de empaquetamiento. El siguiente nivel se conoce como la fibra de 30nm, cuyos detalles de organización no se conocen completamente. Las fibras se condensan después en dominios de bucle. Los dominios son partes de las secciones condensadas de los cromosomas.

4: Antiparalelismo

Las dos cadenas del ADN son antiparalelas lo cual significa que tienen sentidos opuestos; en cada extremo de la molécula de ADN una cadena tiene un carbono de desoxirribosa 5´ el expuesto (el extremo 5´) y la otra tiene un carbono de desoxirribosa 3´ expuesto (el extremo 3´). Las dos cadenas de la hélice son mantenidas unidas por puentes de hidrogeno entre pares de bases especificas.

III: Estructura del cromosoma

1a: Procariota

Las células procariotas no tienen núcleo .En las células procariotas el ADN se localiza en una región limitada que se denomina área nuclear o nucleoide, no limitada por una membrana. En estas células también faltan otros organelos membranosos, las células procariotas poseen, membrana plasmática que limita el contenido de la célula a un compartimiento interno. En algunas células procariotas, la membrana plasmática se pliega hacia dentro y forma un complejo de membranas en el que ocurren las reacciones de transformación de energía celular. La mayor parte de las células procariotas también poseen pared celular, una estructura que las envuelva en su totalidad e incluye la membrana plasmática. Muchos procariotes tienen flagelos, fibras largas que se proyectan desde la superficie celular y que funcionan como propulsores, de manera que son importantes para la locomoción. Los cromosomas procariotas tienen una estructura menos basada en la secuencia de los eucariotas. Las bacterias suelen tener un único punto (el origen de replicación) de la cual se inicia la replicación, mientras que algunas arqueas contienen múltiples orígenes de replicación. Los genes de los procariotas son a menudo organizados en exones, y generalmente no contienen intrones, a diferencia de los eucariotas.

1b: Eucariota

Las células eucariotas se caracterizan por sus organelos membranosos altamente organizados. El más notable de estos es el núcleo que contiene el material hereditario del ADN.

Los numerosos organelos especializados de las células eucariotas les permiten superar algunos de los problemas relacionados con el tamaño grande de modo que las células eucariotas pueden ser mucho mayores que las células procariotas. En el caso de los organismos eucariontes el cromosoma nace fundamentalmente de la interacción entre el ADN, las histonas y las proteínas no histónicas. Los cromosomas eucarióticos son moléculas muy largas de ADN doble hélice en interacción con proteínas (histonas y no histonas) que se pueden encontrar desde estados relajados o poco compactados como en los núcleos de las células en interface hasta en estados altamente compactados como sucede en la metafase mitótica.

2: Diagrama central de la biología molecular

Especifica que el ADN se traduce en ARN y este, a su vez, dirige la producción de proteínas

ADN → ARN→ proteínas

Según este postulado, la información fluye de manera unidireccional: no puede moverse de las proteínas al ADN. Es decir, una vez que la información llegue a las proteínas, estas no pueden ser cambiadas o, lo que es lo mismo, las proteínas no pueden influir en los genes

IV: Replicación del ADN

1: Duplicación semiconservativa

El DNA puede contener información codificada en sus secuencias de bases, esta información puede ser copiada de manera precisa, este proceso es conocido como duplicación (o replicación) del DNA.

Los nucleótidos se aparean entre sí de manera complementaria, cada cadena de la molécula de ADN podría servir como plantilla o patrón para síntesis de la cadena opuesta, solo sería necesario que los enlaces de hidrogeno entre las dos cadenas se rompiera y que las dos cadenas se separaran. Cada semihélice entonces podrían aparearse con nucleótidos complementarios para restituir al compañero faltante. El resultado sería dos dobles hélices de ADN, cada una idéntica a la original y consistente en una cadena original de la molécula progenitora y una cadena complementaria recién sintetizada. Este tipo de copiado de información se le conoce como mecanismo de duplicación semiconservativa.

Para que esto ocurra, la célula debe “abrir” la doble cadena de ADN en una secuencia específica denominada origen de replicación (en bacterias) o secuencia de replicación autónoma (en eucariotas) y copiar cada cadena.

En la replicación participan varias enzimas. Las ADN polimerasas sintetizan una nueva cadena de ADN. Para esto utilizan como molde una de las hebras y un segmento corto de ADN, al que se le agregan los nuevos nucleótidos. Este segmento funciona como cebador (primer, en inglés). La ADN polimerasa agrega nucleótidos al extremo 3’ de la cadena en crecimiento.

Figura 1. Replicación del ADN. La enzima ADN polimerasa sintetiza una nueva hebra de ADN agregando un nucleótido al extremo 3’ (en el cual hay un OH).

La ADN polimerasa copia la cadena molde con alta fidelidad. Sin embargo, introduce en promedio un error cada 107 nucleótidos incorporados. Tiene, además, la capacidad de corregir sus propios errores, ya que puede degradar ADN que acaba de sintetizar.

Otras enzimas que participan en este proceso son: la ADN primasa (que sintetiza el primer de ARN), la ADN ligasa (que une extremos 5’ con 3’ que hayan quedado luego de la síntesis), la ADN helicasa y las ADN topoisomerasas ADN (que evitan que el ADN se “enrede” en el proceso), las proteínas de unión al ADN (facilitan la apertura de la doble hebra).

2: Transcripción

Una vez que se conforman las dos cadenas nuevas de ADN, lo que sigue es pasar la información contenida en estas cadenas a una cadena de ARN, proceso que se conoce como transcripción. Aquí la enzima responsable es la ARN polimerasa, la cual se une a una secuencia específica en el ADN denominada promotor y sintetiza ARN a partir de ADN.

En la transcripción, la información codificada en un polímero formado por la combinación de 4 nucleótidos (ADN) se convierte en otro polímero cuyas unidades también son 4 nucleótidos (ARN). El ácido ribonucleico es similar al ADN (por eso el proceso se denomina transcripción), pero poseen algunas diferencias.

La transcripción de genes puede dar lugar a ARN mensajero (ARNm, molécula que sirve como molde de la traducción), ARN ribosomal (ARNr, que forma parte de los ribosomas, un complejo compuesto por proteínas y ARNr donde se realiza el proceso de traducción) o ARN de transferencia (ARNt, moléculas que funcionan como adaptadores en el proceso de traducción).

Fenómenos postranscripción

Si

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