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ÍNDICE E

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ESTRUCTURA DEL ADN · 6

TIPOS DE ENLACES · 10

H HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DEL ADN · 0

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HISTORIA DEL DESCUBRIMIENTO DEL ADN Charles Darwin

Principios del siglo XIX Propuso la teoría del origen de las especies, en la que se plantea la preservación de las características más favorables de un organismo como consecuencia de un cambio en la secuencia del ADN; lo que en la actualidad se conoce como mutación. Johann Gregor Mendel 1865 Monje agustino publica sus experimentos con plantas híbrida, y llama a los resultados de su investigación "Leyes de la herencia", considerado el padre de la genética. Dedujo que las características del organismo están determinadas por un par de factores, aportados por cada progenitor. Estas "unidades hereditarias" (genes) no se mezclan sino que se transmiten con toda la información, y uno de los factores resulta dominante sobre el otro (recesivo), lo que lleva a las leyes fundamentales de la herencia. Friedrich Miescher

1868-1869 Utilizó primero alcohol caliente y luego una pepsina enzimática, que separa la membrana celular y el citoplasma de la célula, el científico quería aislar el núcleo celular, concretamente en los núcleos de las células del pus obtenidas de los vendajes quirúrgicos desechados y en la esperma del salmón, sometió a este material a una fuerza centrífuga para aislar a los núcleos del resto y luego sometió solo a los núcleos a un análisis químico. De esta manera Miescher identificó a un nuevo grupo de substancias celulares a las que denomino nucleínas, observó la presencia de fósforo, luego Richard Altmann las identificó como ácidos y les dio el nombre de ácidos nucleicos. Robert Feulgen, 1914 Describió un método para revelar por tinción el ADN, basado en el colorante fucsina. Se encontró, utilizando este método, la presencia de ADN en el núcleo de todas las células eucariotas, específicamente en los cromosomas. Durante los años 20, el bioquímico P.A. Levene analizó los componentes del ADN, los ácidos nucleicos y encontró que contenía cuatro bases nitrogenadas: citosina y timina (pirimidinas), adenina y guanina (purinas); el azúcar desoxirribosa; y un grupo fosfato. También demostró que se

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encontraban unidas en el orden fosfatoazúcar-base, formando lo que denomino un nucleótido. Levene también sugirió que los nucleótidos se encontraban unidos por los fosfatos formando el ADN. Sin embargo, Levene pensó que se trataban de cadenas cortas y que las bases se repetían en un orden determinado.

cromosomas son portadores de los genes, lo que dio lugar a lo que se conoce como la teoría cromosómica de Sutton y Boveri. Gracias a su trabajo, Drosphilia melanogaster se convirtió en uno de los principales modelos en genética. 1910 Descubrió una mosca mutante de ojos blancos entre individuos de estirpe silvestre de ojos rojos. La progenie del cruzamiento de un macho de ojos blancos con una hembra de ojos rojos presentó ojos rojos, lo que indicaba que el carácter de "ojos blancos" era recesivo. Morgan denominó White al gen correspondiente, e inició así la tradición de nombrar a los genes según el fenotipo causado por sus alelos. Al cruzar estas moscas entre sí, se percató de que solo los machos mostraban el carácter de "ojos blancos". De su experimento concluyó que: 1. Algunos caracteres se heredan ligados al sexo. 2. El gen responsable del carácter "ojos blancos" está en el cromosoma X. 3. Existe la posibilidad de que otros genes también residan en cromosomas específicos.

Aquí se muestran 3 de ellos en su forma "activa", como trifosfatos, antes de entrar en la molécula de ADN, recuerde que el nucleótido allí tiene un solo fosfato. Thomas Morgan

Hunt

1909 En la universidad de Columbia, realizó unos experimentos sobre los rasgos genéticos ligados al sexo, con el que ganó el Premio Nobel en 1933. Demostró que los

Calvin Bridges 1913 Demostró que los genes están en los cromosomas, asimismo, Alfred Henry Sturtevant demostró que algunos genes

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tienden a heredarse juntos y dedujo que se localizan en el mismo cromosoma. Frederick Griffith 1928 – Experimento de Griffith Descubrió el principio transformante, hoy conocido como ADN. Al investigar una vacuna para la neumonía durante la Primera Guerra Mundial, utilizó dos cepas de la bacteria Streptococcus Pneumoniae: La cepa S (virulenta), que contenía una cápsula de polisacáridos, y la R (no virulenta), que carecía de ellas. Cuando se inyectaban a ratones, la cepa S causaba neumonía y muerte en un día o dos, ya que la cápsula permitía a la bacteria resistir los ataques del sistema inmune del hospedero. Cuando se inyectaba la cepa R no causaba neumonía. Si la cepa S se calentaba para matarla y se inyectaba en ratones perdía su virulencia y los ratones no desarrollaban neumonía. Sin embargo, si se inyectaban bacterias muertas de la cepa S mezcladas con bacterias vivas de la cepa R (S/R), los ratones infectados morían. Al aislar la bacteria en la sangre de estos ratones se descubrió que la cepa R, anteriormente avirulenta, presentaba cápsula y se transformaba en S. Así, Griffith hipotetizó que existía un principio transformante presente en las bacterias muertas de la cepa S que hacía que las bacterias de la cepa R se transformaran en bacterias de tipo S. William Astbury 1938

Thomas

Thomas Astbury y Florence Bell, de la Universidad de Leeds, en Inglaterra, al realizar unos estudios de difracción por rayos X, propusieron que el ADN era una fibra compuesta de bases nitrogenadas apiladas a .033 nm unas de otras, perpendiculares al eje de la molécula. Fue el primer científico en autodenominarse biólogo molecular, aprovechando que, en 1938, Warner Weaver había acuñado el término biología molecular. George Wells Beadle y Edward Lawrie Tatum

1941 Ambos de la Universidad de Stanford, California, encontraron evidencia de una correlación entre los genes y las enzimas en el hongo Neurospora crassa, mediante el estudio de rutas metabólicas implicadas en la síntesis de los aminoácidos. Su experimento consistía en exponer a Neurospora crassa a rayos X que causaban mutaciones que originaban cambios en las enzimas implicadas en las rutas metabólicas. Hipótesis dada a conocer en 1941 como "Un gen, una enzima". 1943 El médico italiano Salvador E. Luria y Max Delbruck demostraron que las mutaciones en E. colli ocurrían de forma

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espontánea y éstas se transmitían siguiendo las leyes de la herencia. Postularon que las mutaciones son las causantes de las resistencias de las bacterias a fármacos. Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty

1944 Demostraron que las cepas inocuas de neumococo estudiadas por Griffith se transformaban en patógenas al adquirir la molécula del ADN y no proteínas, como se creyó en un principio, demostrando así que el principio transformante era el ADN. Mac Leod, empleó diferentes técnicas desarrolladas por él mismo, aisló el principio transformante de neumococos biológicamente activo. Este compuesto se trató con proteasas (enzimas que degradan proteínas), lipasas (enzimas que degradan lípidos) y glucosidasas (enzimas que degradan carbohidratos), con la finalidad de conocer la naturaleza química. El tratamiento con estas enzimas no logró inactivar su acción. El análisis permitió suponer que el factor transformante podría estar compuesto por ácidos nucleicos, ya que su peso molecular era alto y se precipitaba en presencia de alcohol. El tratamiento con ribonucleasa (enzima que degrada el ARN), tampoco producía su inactivación. Solo cuando el principio se trataba con desoxirribonucleasa (enzima que degrada el ADN) se perdía su acción.

Erwin Chargaff 1950 Descubre las leyes que rigen la complementariedad de bases de los ácidos nucleicos. Mediante cromatografía en papel, Chargaff demostró que el ADN aislado de diferentes organismos contiene la misma proporción de Adeninas y de Timinas, así como citosinas y guaninas. Asimismo, demostró que el porcentaje de bases purinas era igual al de base pirimidinas. En ese mismo año, lord Alexander Robertus demostró que los nucleótidos se unían al ADN a través de enlaces fosfodiéster, por lo que propuso una estructura lineal para la cadena de ADN. Alfred Hershey y Martha Chase

1954 Utilizando bacteriógrafos (virus que infectan bacterias) marcados como isótopos radioactivos 35S o 32P (el azufre como elemento químico propio de las proteínas y el fósforo del ADN), demostraron que cuando un virus infecta a una bacteria solamente penetra el ADN viral. La cápse viral no se introduce en la bacteria y, por lo tanto, no participa en la formación de nuevas partículas virales, y concluyeron que el ADN, y no las proteínas, contiene

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información genética para la síntesis de nuevos viriones. Rosalind Franklin 1950-1953 Mediante la difracción de los rayos X, descubrió que el ADN presentaba los grupos fosfato hacia el exterior y podía hallarse de dos formas helicoidales distintas: las que hoy conocemos como ADN-A y ADN-B James Dewey Watson y Francis Harry Compton Crick 1953 Watson y Crick elaboraron el famoso modelo de doble hélice de ADN, que explicaba de manera clara que el ADN podía duplicarse y transmitirse de una célula a otra. Su maqueta representaba al ADN formado por dos cadenas antiparalelas: una que corre en dirección 5´3´, y la otra que lo hace en dirección opuesta 3´-5´. Estas cadenas tienen una estructura de (alfa)-hélice y se hallan unidas por dos y tres puentes de hidrógeno entre las bases A-T y G-C, respectivamente. En cambio, hacia la parte externa de la cadena se localizan las desoxirribosas, unidas por enlaces fosfodiéster, formando una especie de barandal o pasamanos de una escalera que deja expuestos los grupos fosfato. 1955 Crick, siguiendo el modelo de la doble hélice, propuso la existencia de la tautomería y la replicación semiconservadora del ADN, y propuso que

para la síntesis de proteínas debe existir una molécula mediadora entre las proteínas y el ADN, función que hoy se sabe que se realiza el ARN. En ese mismo año se propuso el dogma central de la biología molecular: "El ADN dirige la propia réplica y su transcripción para formar el ARN complementario a su secuencia; el ARN es traducido en aminoácidos para formar una proteína. 1957 Crick propuso que el genético debe leerse en tripletes.

código

Matthew Stanley Meselson y Franklin Stahl. 1958 Confirmaron la replicación semiconservadora propuesta por Crick. En su experimento utilizaron centrifugación con gradientes de soluciones de cloruro de cesio (CsCl). Cultivaron bacterias en un medio que contenía el isótopo 15N(pesado) para marcar las cadenas de ADN progenitoras. Después cambiaron el medio por uno que contenía 14N(ligero) y se permitió que las células se replicaran una sola vez con la finalidad de que el ADN recién replicado incorporara este nitrógeno. Si la replicación del ADN contemplaba la separación de las dos cadenas, era posible predecir la densidad de las moléculas del ADN después de una replicación. Si la replicación fuera semiconservadora, después de una replicación, todas las moléculas de ADN resultantes tendrían que contener una cadena pesada y una ligera, y en consecuencia su densidad sería intermedia. Este resultado fue observado

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por Meselson y Stahl. Después de dos replicaciones en 14N la mitad de las moléculas de ADN eran ligeras y la otra mitad, híbridas, es decir, con densidad intermedia, justo como lo preside la replicación semiconservadora, De esta manera se demostró que la replicación del ADN es semiconservadora y el nuevo ADN preservaba una de las cadenas originales y se sintetiza una de novo. Hamilton Smith, Nathans, Werner Arber

Daniel

Se aísla la primera enzima de restricción Hind II, a partir de Haemophilus influenzae. Daniel Nathans, de la Universidad Johns-Hopkins, demostró el enorme potencial del empleo de enzimas de restricción, logrando cortar el ADN del virus SV40 (que induce la formación de tumores cancerosos en los mismos) a 11 fragmentos. Nathans describió sus genes específicos y, lo que es más importante las funciones que desempeñan. 1971 Nathans elaboró el primer mapa de restricción del ADN que detallaba los genes de una molécula de AND 1972

1960 Hamilton Smith, en la Universidad de Ginebra, Suiza, descubrió que las bacterias infectadas por virus liberaban unas enzimas (enzimas de restricción), que los inactivan al cortar sus secuencias del ADN. Simultáneamente este ataque molecular, la bacteria libera otra enzima que modifica químicamente las bases de su propio ADN evitando que la enzima de restricción lo corte, produciendo su autodestrucción. Este proceso en dos pasos se denomina "sistema controlado de restricción-modificación" del hospedero. 1968 Steward Lynn y Werner Arber descubrieron los sistemas de restricción de las bacterias.

Janet Mertz y Ron Davis demostraron que un fragmento de restricción podía insertarse y ligarse a otro ADN cortado por la misma enzima. Howard Martin Temin y David Baltimore 1970 Howard Martin, de la Universidad de Wisconsin-Madison, y David Baltimore, del Instituto Tecnología de Massachusetts (MIT) de manera independiente descubrieron una nueva enzima denominada transcriptasa inversa retrotransciptasa, con función de ADN polimerosa dependiente de ARN. Ambos demostraron que el fenoma del ARN de los retrovirus eran copiados a una molécula de ADN de doble cadena por la acción de la transcriptasa inversa, durante una infección de estos virus.

1970

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El principal cuestionamiento acerca de los virus de ARN era si el genoma de estos virus pasaba de padres a hijos como ARN o se integraba al ADN de la célula huésped en alguna etapa de su ciclo viral. Las pruebas de infección de transformación indicaban que estos virus requerían de la síntesis de ADN. Termin sugirió que la replicación de los virus de ARN (un provirus) que servía como molde necesita de una ADN polimerasa dependiente de ARN. que nunca se había encontrado en ningún tipo de células. Por su parte Baltimore examinó los viriones (partículas virales maduras) de virus de ARN. Incubó el virus en condiciones en que se indujera la actividad del ADN polimerasa y los cuatro dNTP (ATP, CTP, GTP, TTP), uno de los cuales (TTP) era radiactivo. El producto resultante fue una molécula insoluble en ácido, que mostraba las propiedades del ADN. Este producto era degradado por una DNasa pero no se afectó por la RNasa ni por hidrólisis alcalina (a la cual es sensible antes de la reacción, la molécula molde se degradaba. Se observó, también, que la enzima que sintetizaba el ADN se sedimentaba junto con las partículas virales maduras, lo que surgiere que era parte del virus y no de la célula huésped. Estos resultados reforzaron la idea de que el ARN viral se copiaba a una molécula de ADN de doble cadena, que a su vez servía como molde para la síntesis del ARN viral necesario para la infección y la transformación. Estos experimentos no sólo sugirieron que la trasformación celular por los virus de ARN ocurría a través de un intermediario de ADN, sino que también

contradijeron el antiguo concepto del dogma de la biología molecular propuesto por Francis Crick, que postulaba que la información de una célula fluía del ADN al ARN y a la proteína. Kary Mullis 1985 Desarrolló mientras trabajaba en Cetus, la reacción en cadena de la polimerasa (polimerase chain reaction, PCR), que permite la amplificación de una secuencia específica de ADN mediante nucleótidos trifosfatos y un ADN polimerasa. La idea surgió en 1983 pero no convenció a sus colegas y la desarrolló solo. La primera versión fue ineficiente, hasta que empleó el ADN polimerasas termoestables, extraídas de microorganismos termofílicos. La PCR tiene múltiples aplicaciones, como la identificación de individuos a partir de muestras de sangre o saliva (utilizada en ciencia forense) y la secuenciación de genes de todo tipo de organismos. La secuenciación genética era, hasta entonces, un proceso muy complicado, aplicable sólo cuando se podían obtener de manera natural muchas copias del mismo ADN. La técnica ha permitido investigas además la filogenia (historia evolutiva=, mediante la comparación de las secuencias genéticas de distintas especies.

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Preguntas 1. ¿Quién es considerado el padre de la genética? Johann Gregor Mendel 2. ¿Quién descubrió las cuatro bases nitrogenadas hoy presentes en el ADN? P. A. Levene 3. ¿Quién ganó el Premio Nobel en 1933 por demostrar que los cromosomas son portadores de los genes? Thomas Hunt Morgan 4. ¿A quién se le acuñe el principio transformante hoy conocido como ADN? Frederick Griffith, en su búsqueda para una vacuna contra la pulmonía.

5. ¿Quién fue el primer científico en autodenominarse biólogo molecular? William Thomas Astbury. Junto con Florence Bell propusieron que el ADN era una fibra compuesta de bases nitrogenadas apiladas a .033 nm unas de otras, perpendiculares al eje de la molécula.

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ESTRUCTURA DEL ADN

Estructura primaria: Corresponde a la secuencia de nucleótidos del polinucleótido linearizado. La información genética está contenida en el orden exacto de las bases nitrogenadas que componen los nucleótidos, y si se modifica alguna de estas bases o su orden, se alterará la información. Estructura secundaria: En las células eucariotas (no contienen núcleo) el ADN se encuentra como cadena doble de polidesoxirribonucleótidos (double strand DNA, dsADN). Las dos cadenas del ADN giran alrededor de un eje de simetría imaginario y forman una estructura helicoidal, de aquí su nombre de "doble

hélice del ADN" descrita por Watson y Crick en 1953. En la hélice del ADN, la columna hidrofílica de desoxirribosafosfato de cada cadena está en el exterior de la molécula, mientras que las bases nitrogenadas hidrofóbicas se orientan hacia el interior. La relación espacial que se genera por el giro entre las dos cadenas de la hélice crea un surco mayor (ancho) y uno menor (estrecho). La doble cadena del ADN tiene tres características principales. 1. Es antiparalela 2. Es complementaria 3. Forma un giro helicoidal dextrógiro o levógiro La asociación entre las dos cadenas es antiparalela; es decir, el extremo 5´ se

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asocia con el extremo 3´ de la otra. Las dos cadenas son complementarias; esto es; las bases nitrogenadas de una de las cadenas del ADN se unen mediante puentes de hidrógeno a las bases nitrogenadas de la otra cadena, de manera que A siempre se une con T, y G a C. Por lo tanto, la secuencia de nucleótidos de una cadena define y complementa la secuencia de nucleótidos en la otra. Así, una cadena de la doble hélice del ADN siempre es el

complemento de la otra. Los pares de bases se mantienen unidos mediante dos enlaces de hidrógeno entre A y T, y tres enlaces de hidrógeno entre G y C. El apareamiento específico de bases entre las cadenas de ADN sustenta las llamadas reglas de Chargaff: en cualquier muestra de ADN de cadena doble, la cantidad de A es igual a la cantidad de T, la cantidad de G es igual a la de C, y la cantidad de purinas es igual a la de pirimidinas.

Variantes de la doble cadena de ADN

ARN y del ARN de doble cadena se asemeje a la forma A. 3. Forma Z: característica de regiones donde se encuentra una secuencia de purinas y pirimidinas alternadas (por ejemplo, zonas de repetición de GC). Puede estar relacionada con la regulación de la expresión genética.

Se han descrito estructurales del ADN

tres

formas

1. Forma B: Descrita por Watson y Crick. Es la que adopta el ADN en condiciones fisiológicas, es la estructura predominante en el ADN cromosómico. 2. Forma A: se produce in vitro con la deshidratación moderada de la forma B. Es probable que la conformación de los híbridos ADN-

ADN circulante El ADN mitocondrial y el de células procariotas (no contiene núcleo) se encuentra en forma de molécula circular,

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sin extremos, donde no hay interrupción de los enlaces fosfodiéster. Es posible encontrar al ADN circular como una estructura relajada o como una estructura superenrollada y más compacta, donde la hélice del ADN (ya enrollada) gira sobre sí misma (superenrollada) y genera una superhélice. El superenrollamiento se produce debido a la acción de las enzimas toposiomerasas, que mediante el corte transitorio de una o ambas hebras introduce un aumento o una disminución

(superenrollamiento positivo o negativo, respectivamente) en el número de vueltas de hélice. El ADN circulante superenrollado permite la compactación del ADN para que ocupe menor espacio en las células; también permite que posiciones lejanas en la secuencia se aproximen, y además regula la accesibilidad a la información genética y la expresión genética, al mantenerse inaccesible para los factores de trascripción.

Niveles de empaquetamiento del ADN

carga negativa (conferida por los grupos fosfato). Existen 5 tipos de histonas: H1, H2A, H2B, H3 y H4. Dos moléculas de histona H2A, H2B, H3 y H4 se asocian para formar un octámero de histonas. Un segmento de ADN de doble cadena de aproximadamente 146 pb se enrolla dando 1.6 vueltas al octámero para formar una estructura llamada nucleosoma. Los diferentes fragmentos de ADN presentes en el núcleo se asocian a diversos octámeros y forman una cadena de nucleosomas conocida como "cuentas de rosario" o "cuentas de collar" por su semejanza al observarse en el microscopio electrónico. Entre cada nucleosoma queda un segmento de ADN de aproximadamente 55 pb denominado ADN enlace o linker. La función del nucleosoma es descondensar el ADN en una fibra de 11 nm de ancho que se asemeja al mencionado collar de perlas,

Debido a la longitud del ADN genómico en las células eucariotas (alrededor de 2 metros/célula) es necesaria su compactación, de manera que permita ocupar menos espacio y quepa dentro del núcleo de la célula. El ADN se asocia con nucleoproteínas (histonas y no-histonas) para formar la cromatina y dar origen a los cromosomas; por ello, en el empaquetamiento del ADN se distinguen diferentes niveles de organización: Nucleosoma: Las histonas son proteínas con carga positiva a pH fisiológico, debido a su alto contenido en aminoácidos básicos, como la lisina y la arginina. Esta propiedad les permite asociarse a la molécula de ADN de

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donde cada nucleosoma sería una perla y el ADN de enlace, elcordón con el cuál están unidas las perlas. El ADN linker se asocia, entonces, con otra histona denominada H1 y ayuda al empaquetamiento del ADN, lo que facilita la información del solenoide. El extremo aminoterminal de las histonas puede unirse de manera reversible a grupos acetilo, metilo o fosfato, lo que se conoce como modificaciones epigenéticas; la adición de estos grupos modifica la unión de las histonas del ADN y, por tanto, regula la disponibilidad de la información genética. Solenoide: Los nucleosomas se compactan para formar un polinucleosoma de seis unidades mediante interacciones entre las H1 de cada nucleosoma, lo que genera una estructura más compacta. Esta estructura recibe el nombre de solenoide y forma una hebra de 30 nm, conocida como cromatina, en este nivel el ADN está compactado unas 100 veces. La cromatina puede encontrarse activa de forma trascripcional, por lo que se descompacta y entonces recibe el nombre de eucromatina. La cromatina inactiva se encuentra en su forma compacta y se le conoce como heterocromatina. Asas cromatínicas: La fibra de 30 nm se pliega y condensa aún más, formado estructuras de asas amplias superenrolladas, las cuales se anclan sobre proteínas de andamiaje y dan lugar a una hebra de 300 nm de grosor. Cromosoma condensado: Las asas cromatínicas se compactan y forman un cromosoma condensado de 700 nm de espesor visible durante la interface.

Cromosomas mitóticos: Las cromátides hermanas visibles en la mitosis representan la última etapa de la organización del ADN y llegan a medir 1´400 nm de grosor. Desnaturalizacióny renaturalización del ADN La desnaturalización es la pérdida de la estructura helicoidal (estructura secundaria) característica de la molécula de ADN. El proceso de desnaturalización ocurre por la rotura de los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, lo que ocasiona la separación de las dos cadenas antiparalelas sin que se altere la estructura primaria, ya que los enlaces fosfodiéster no resultan afectados. La desnaturalización puede ocurrir por exposición de los ácidos nucleicos a agentes químicos o físicos, cambios de pH y enzimas. Los agentes desnaturalizantes, como la urea, la formida y el formadehído, son altamente polares, con grupos amino y carbonilo que compiten con los grupos amino y carbonilo de las bases nitrogenadas en la formación de puentes de hidrógeno y dan lugar a la separación de las hebras. También un pH extremadamente alcalino puede desnaturalizar el ADN; sin embargo, este tratamiento puede dar lugar a la rotura de los enlaces fosfodiéster, y por lo tanto, la pérdida de la estructura primaria. La temperatura es el agente más desnaturalizante más representativo: el calentamiento gradual del ADN hasta llegar a 100°C debilita las fuerzas estabilizadoras de la doble hélice, de forma que las dos hebras se desenrollan hasta su separación total. La temperatura de fusión ( Tm ) se define como la temperatura a la que se ha

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desnaturalizado el 50% de las moléculas del ADN de la muestra que se está calentando. La Tm representa el punto en que la energía aplicada es suficiente para romper la mitad de los puentes de hidrógeno que mantienen unidas las dos cadenas de la molécula de ADN. Una muestra de ADN con altos contenidos de G y C tienen una mayor Tm en comparación con un alto contenido de A y T. Esto se debe a que G y C están unidas con tres puentes de hidrógeno, a diferencia de A y T, que lo están por dos puentes de hidrógeno, por lo que para disociarlas se requiere una temperatura mayor. La pérdida de la estructura helicoidal del ADN puede vigilarse con la medición de su absorbancia a 260 nm, ya que el ADN de cadena sencilla tiene una absorbancia relativa mayor que el ADN de cadena doble en la misma longitud de onda.

Las tomoisemerasas, las girasas y las helicasas son enzimas que pueden desenrollar (desnaturalizar) el ADN. Las toposimerasas cortan una o ambas hebras del ADN, lo que provoca la relajación del superenrollamiento. Las girasas actúan desenrollando el ADN circular presente en las bacterias, y las helicasas se unen al ADN cerca de la horquilla de replicación, rompen los puentes de hidrógeno y catalizan la separación de las hebras mediante la energía liberada por hidrólisis de ATP. EL ADN desnaturalizado puede renaturalizarse si se retira gradualmente el agente desnaturalizante. Por ejemplo, si una solución de ADN desnaturalizada por calentamiento se enfría lentamente, las dos cadenas se vuelven a asociar por complementariedad de sus bases.

Preguntas 1. ¿Cuál es la estructura primaria del ADN? Corresponde a la secuencia de nucleótidos del polinucleótido linearizado. 2. ¿Cuáles son las características principales de la doble cadena del ADN? Es antiparalela, complementaria y forma un giro helicoidal.

3. ¿Cuáles son las bases nitrogenadas y cuántos hidrógenos las mantienen unidas unas de otras? Los pares de bases se mantienen unidos mediante dos enlaces de hidrógeno entre Adenina y Timina, y tres enlaces de hidrógeno entre Guanina y Citosina.

4. ¿Cuáles son los niveles de empaquetamiento del ADN? Nucleosoma, solenoide, asas cromatínicas, cromosoma condensado y cromosoma mitótico. 5. ¿Qué es la desnaturalización del ADN? Es la pérdida de la estructura helicoidal

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TIPOS DE ENLACES Glucosídico Existen dos tipos de enlace glucosídico, el llamado enlace O glucosídico, mediante el cual se unen monosacáridos, y el enlace N glucosídico, mediante el cual se unen un azúcar y un compuesto aminado. O-glucosídico: es el enlace mediante el cual se unen monosacáridos para formar disacáridos o polisacáridos. En este tipo de enlace, un grupo OH de un carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un grupo OH de otro monosacárido, desprendiéndose una molécula de agua. Se puede decir entonces que en este tipo de reacción ocurre condensación o deshidratación. Los monosacáridos quedan unidos por un átomo de oxígeno, de ahí el nombre del enlace (O-glucosídico).

Desde el punto de vista químico, el glucosídico consta de: 

N glucosídico: se da entre un monosacárido y un compuesto aminado. El grupo OH de uno de los carbonos del azúcar se pierde, y en su lugar de coloca el grupo amino, generándose un amino azúcar.

Glicona: es el componente glicídico, que normalmente aporta solubilidad a la molécula Aglicona o genina: es el componente que reacciona con el OH anomérico de la glicona y que suele ser responsable de su actividad

La glicona no tiene que ser necesariamente un monosacárido. En muchos casos es un disacárido o un trisacárido. Cuando la aglicona es otro monosacárido, se trata de un glucosídico holósido, y si es un compuesto distinto, es un glucosídico heterósido. Al formarse un enlace glucosídico:

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 El carbono anomérico pierde su carácter reductor  Se estabiliza la forma anomérica (a o b) del monosacárido en la forma en que reaccionó y ya no se puede observar el fenómeno de mutarrotación. Se puede hablar por tanto de a-glucósidos y bglucósidos.  Aumenta la solubilidad de la aglicona, facilitando así la eliminación por la orina de compuestos poco solubles en agua  El enlace glucosídico es susceptible a la hidrólisis ácida y a la acción de las enzimas llamadas glucosidasas.

Nomenclatura Para nombrar el disacárido obtenido se nombra de esta manera: I. Se escribe el primer monosacárido implicado añadiéndole la terminación -osil. II. Se escribe entre paréntesis y con una flecha los carbonos cuyos -OH intervienen en el proceso (X → X`). III. Se escribe el segundo monosacárido. Si el enlace es dicarbonílico terminado en -ósido, si el enlace es monocarbonílico terminado en -osa. Ester

Es un enlace que se da entre los ácidos grasos y los alcoholes para formar lípidos. En la formación de los ésteres se libera una molécula de agua y el compuesto resultante se denomina "éster de ácido graso". Los ésteres más comunes son los ésteres carboxilados, donde el ácido en cuestión es un ácido carboxílico. Por ejemplo, si el ácido es el ácido acético, el éster es denominado como acetato En la formación de ésteres, cada radical OH (grupo hidroxilo) del radical del alcohol se sustituye por la cadena -COO del ácido graso. El H sobrante del grupo carboxilo, se combina con el OH sustituido, formando agua En química orgánica y bioquímica los ésteres son un grupo funcional compuesto de un radical orgánico unido al residuo de cualquier ácido oxigenado, orgánico o inorgánico. Los ésteres pueden participar en los enlaces de hidrógeno como aceptadores, pero no pueden participar como dadores en este tipo de enlaces, a diferencia de los alcoholes de los que derivan. Esta capacidad de participar en los enlaces de hidrógeno les convierte en más hidrosolubles que los hidrocarburos de los que derivan. Pero las limitaciones de sus enlaces de hidrógeno los hace más hidrofóbicos que los alcoholes o ácidos de los que derivan. Esta falta de capacidad de actuar como dador de enlace de hidrógeno ocasiona el que no pueda formar enlaces de hidrógeno entre moléculas de ésteres, lo que los hace más volátiles que un ácido o alcohol de similar peso molecular. En las reacciones de los ésteres, la cadena se rompe siempre en un enlace sencillo, ya sea entre el oxígeno y el alcohol o R, ya sea

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entre el oxígeno y el grupo R-CO-, eliminando así el alcohol o uno de sus derivados. La saponificación de los ésteres, llamada así por su analogía con la formación de jabones a partir de las grasas, es la reacción inversa a la esterificación: Los ésteres se hidrogenan más fácilmente que los ácidos, empleándose generalmente el éster etílico tratado con una mezcla de sodio y alcohol, y se condensan entre sí en presencia de sodio y con las cetonas. Fosfodiéster

El enlace fosfodiéster es un enlace covalente que se produce entre un grupo fosfato (H3PO4) y un grupo hidroxilo (– OH). Este tipo de enlace lo podemos encontrar en fosfolípidos que forman la membrana celular, y en nucleótidos, que forman los ácidos nucleicos ARN y ADN. Un nucleótido está formando por una base nitrogenada, unida a un azúcar, y éste azúcar unida a un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas son adenina, timina, guanina, citosina y uracilo. La timina sólo la encontramos en ADN y el uracilo únicamente en ARN. El azúcar que forma parte del nucleótido es una pentosa, la ribosa en el caso del ácido ribonucleico (ARN) y la

desoxirribosa en el caso desoxirribonucleico (ADN).

del

ácido

Los carbonos de la pentosa se nombran con números del 1’ al 5’, siendo el número uno el que está unido a la base nitrogenada y número cinco 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 del carbono 5’de la pentosa del siguiente nucleótido. En esta reacción se libera una molécula de agua y se forma un dinucleótido. Los grupos fosfato están cargados negativamente a pH neutro, es por esta razón que se requiere de mucha energía para formar el enlace fosfodiéster. La energía necesaria para que el enlace ocurra proviene muchas veces de nucleótidos que tienen más de un grupo fosfato, especialmente la adenosina. La adenosina tri-fosfato (ATP) es una gran fuente de energía, se forma para aprovechar la energía de las reacciones exotérmicas y la almacena hasta que sea necesaria. Esta molécula es utilizada en distintos procesos celulares. Cuando se liberan los grupos fosfato del ATP, se libera la energía necesaria para cualquier proceso que lo requiera, por ejemplo para formar el enlace fosfodiéster. Al unirse sucesivamente muchos nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster, se forman largas cadenas de nucleótidos. Como las bases nitrogenadas no participan del enlace, en las cadenas se alternan pentosas y fosfatos, quedando las bases nitrogenadas a un lado de la misma. En estas cadenas existe un extremo llamado 3’, con su grupo OH libre, y otro extremo llamado 5’, con su grupo fosfato libre. De

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ésta manera se forman los ácidos nucleicos ARN y ADN.

Preguntas 1. ¿Cuántos tipos de enlaces glucosídicos existen? Existen dos tipos, O glucosídico, mediante el cual se unen monosacáridos, y N glucosídico, mediante el cual se unen un azúcar y un compuesto aminado.

2. ¿Qué compone a un glucosídico? La glicona, que es el componente glicídico, que normalmente aporta solubilidad a la molécula, y la aglicona o genina, que es el componente que reacciona con el OH anomérico de la glicona y que suele ser responsable de su actividad. 3. ¿Cómo se obtiene la nomenclatura para nombrar a los disacáridos obtenidos por el enlace glucosídico I. Se escribe el primer monosacárido implicado añadiéndole la terminación -osil. II. Se escribe entre paréntesis y con una flecha los carbonos cuyos -OH intervienen en el proceso (X → X`). III. Se escribe el segundo monosacárido. Si el enlace es dicarbonílico terminado en -ósido, si el enlace es monocarbonílico terminado en -osa. 4. ¿Qué es un enlace éster? Es un enlace que se da entre los ácidos grasos y los alcoholes para formar lípidos. En la formación de los ésteres se libera una molécula de agua y el compuesto resultante se denomina "éster de ácido graso".

5. ¿Qué es un enlace fosfodiéster? Es un enlace covalente que se produce entre un grupo fosfato (H3PO4) y un grupo hidroxilo (–OH).

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Referencias:

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El ADN  

Historia del ADN Estructura del ADN Tipos de enlaces: glucosídico, éster y fosfodiéster

El ADN  

Historia del ADN Estructura del ADN Tipos de enlaces: glucosídico, éster y fosfodiéster

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