Los niveles de organizaci

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Los niveles de organización estructural del DNA
Estructura Primaria Estructura
Secundaria Estructura Terciaria Estructura
Cuaternaria
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde Dra P.
Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac.
Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Estructura Secundaria
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La Estructura Secundaria del DNA es la Doble
Hélice
Vamos a ver algunos antecedentes al
descubrimiento de la doble hélice
1868 Friedrich Miescher descubre el DNA en
núcleos de células de pus recogidas de unos
vendajes.
1943 Avery, Macleod y McCarty transforman
bacterias virulentas con el DNA de bacterias
patógenas muertas. Al inyectarlas en un ratón
causan su muerte.
1950 Chargaff publica sus Reglas
1952 Hershey-Chase realizan un experimento en
bacterias demostrando que el DNA es la molécula
portadora de la información genética.
1953 Watson and Crick publican su modelo de la
estructura secundaria del DNA.
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Las Reglas de Chargaff
En 1950 Chargaff publica una serie de relaciones
matemáticas sobre las proporciones de los
diferentes nucleotidos constituyentes del DNA
Primera Regla Todos los tejidos tienen el mismo
de los 4 nucleotidos
Segunda Regla El de Purinas es igual al de
Pirimidinas
A G T C
Tercera Regla El de Adenina es igual al de
Timina, y el de Guanina es igual al de Citosina

A T G C
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The amount of adenine equals the amount of
thymine. The amount of guanine equals the amount
of cytidine. The amount of adenine plus guanine
equals 50 of the total implying that 50 of the
bases in DNA are purines. The amount of thymine
plus cytosine equals 50 of the total implying
that 50 bases in DNA are pyrimidines.
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Tres Características de la doble Cadena de DNA
Las Cadenas son Complementarias La columna
vertebral está formada por azucar y fosfato Las
Cadenas son Antiparalelas
Una consecuencia de la complementariedad Se
cumplen las Reglas de Chargaff
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Complementariedad de las bases Complementariedad
de las Cadenas
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El DNA puede existir en forma monocatenaria, pero
su estructura universalmente extendida es la
forma bicatenaria.
La existencia de DNA bicatenario viene permitida
por la posibilidad de formar uniones ( puentes de
hidrógeno ) entre bases púricas y pirimidínicas.
..
..
Timina
Adenina
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Entre Adenina y Timina se forman 2 puentes de
Hidrógeno
Adenina
Timina
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Citosina
Guanina
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Citosina
Guanina
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CACGT
ACGTG
Las Cadenas Son Complementarias
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La Columna vertebral de Azucar Fosfato
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H
O
H
O
O
O
O - CH2
HO
P
O
P
O
P
OH
OH
OH
O
H
H
CH2
CH2
H
CACGT
H
CH2
CH2
ACGTG
H
H
CH2
CH2
H
H
OH
OH
OH
O - CH2
O
HO
P
P
P
O
CH2
O
O
O
H
O
H
La columna vertebral de cada cadena está formada
por la sucesión de azucar y fosfato
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Las Cadenas son Antiparalelas
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EXTREMO 3 OH
EXTREMO 5 P
T

A
G
C
CACGT
C
G
ACGTG

A
T
C
G
Las Cadenas son Antiparalelas
EXTREMO 5 P
EXTREMO 3 OH
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Se cumplen las Reglas de Chargaff
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Cumplen las Reglas de Chargaff
A G T C
Segunda Regla
_______
2 A 3G 2T 3C
CACGT
ACGTG
A T G C
Tercera Regla
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La Difracción de Rayos X fue un instrumento clave
en la elucidación de la estructura secundaria del
DNA
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Difracción de Rayos X
La difracción de rayos X es una tecnología
utilizada en la Cristalografía (Cristalografía
estructural por difracción de rayos X ). Esta
tecnología se aplica al estudio de la estructura
de Biopolímeros. Recordemos que Watson y Crick
trabajaban en el laboratorio de Pauling,
interesado en el estudio de la estructura
tridimensional de proteínas.
El estudio cristalográfico mediante Difracción de
rayos X fue clave para la elaboración de un
modelo tridimensional de la Doble Cadena de DNA,
que hoy conocemos como modelo de la Doble hélice
de Watson y Crick.
El la figura de la izquierda observamos el
Diagrama obtenido por difracción de rayos X
utilizando la sal sódica de DNA.
En la siguiente diapositiva vemos una explicación
de la web del Departamento de Cristalografía del
CSIC, que nos proporciona una idea de la
utilidad de esta tecnología para el estudio de
estructuras regulares.
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Difracción de Rayos X
Conjunto de objetos y sus correspondientes
diagramas de dispersión / difracción una
molécula, una repetición en línea de puntos, una
repetición en línea de moléculas, una red
puntual, y por fin una red bidimensional de
moléculas
Dibujo y texto del Departamento de
Cristalografdía del CSIC http//www.xtal.iqfr.csi
c.es/Cristalografia/parte_05.html
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Difracción de Rayos X
El Diagrama permitió conocer varias
características de la estructura tridimensional
de la molécula de DNA. En la interpretación de
esta fotografía ( fotografía 51 ) participaron
también Wilkins y Franklin, expertos en
Difracción de rayos X aplicada al estudio de la
estructura tridimensional de proteínas.
El patrón en Cruz indica una estructura
helicoidal. Otras características de la
estructura deducidas de la fotografía son El
patrón de repetición indica que se produce una
vuelta de hélice cada 10 residuos. Cada par de
bases rota 36º ( 1/10 de 360º) para acomodar los
10 pares de bases por vuelta de hélice. La
distancia de Repetición es de 3.4 nm ( 34 Å ).
La distancia entre pares de bases ( elevación de
la hélice ) es de 0.34 nm ( 3.4 Å ). El
Diámetro de la Doble hélice es de 20 Å
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El modelo de la Doble hélice de Watson y Crick o
B - DNA
La Molécula de DNA es una doble hélice o Doble
Cadena helicoidal Dextrógira.
Las Cadenas son antiparalelas
En cada cadena, la columna vertebral hidrofílica
del DNA, constituida por desoxi-ribosa y fosfato,
se dispone en el exterior.
Los pares de bases, unidos mediante puentes de
Hidrógeno están apilados unos sobre otros.
Los planos de los pares de bases son
perpendiculares al eje de la hélice
Veamos las características mencionadas en un
modelo tridimensional
Bases nitrogenadas , Nucleósidos , Nucleótidos
Apareamiento de Bases y Estructura del DNA La
Doble hélice de DNA
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Origen de los Surcos Mayor y Menor
Guanina Citosina
Surco Mayor
Surco Menor
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Origen de los Surcos Mayor y Menor
Adenina Timina
Surco Mayor
Surco Menor
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Otras formas de DNA
Giro de hélice Diámetro Elevación por vuelta Átomo desplazado en azucar bp / vuelta Surco Mayor Surco Menor Unión glucosídica
A DNA Dextrógira 26 Å 28 Å 3 - endo 11 Estrecho y profundo Ancho y poco profundo Anti
B DNA Dextrógira 20 Å 34 Å 2 - endo 10 Ancho y profundo Estrecho y profundo Anti
Z - DNA levógira 18 Å 45 Å 2 - endo ( Pyr ) 3 - endo ( Pur ) 12 Plano Estrecho y profundo Anti ( Pyr ) Sin ( Pur )
B DNA es el DNA según el modelo de Watson y
Crick
Las características de la doble hélice pueden
variar, adoptando diferentes Conformaciones según
sean las condiciones de salinidad o la secuencia
de bases del DNA
El A DNA se obtiene al reducir la humedad al
75. Esta forma no es fisiológica. Sin embargo se
encuentra en el dsRNA
El Z DNA o DNA Zigzag se produce en secuencias
donde alternan bases Púricas y Pirimidínicas (
por ejemplo ACGCGCGTAC ) , y se estabiliza en
condiciones de alta salinidad.
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