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7/26/2019 Nuevo Document,no de Texto

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El cido desoxirribonucleico, abreviado como ADN, es un cido nucleico que contienelas instrucciones genticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos losorganismos vivos conocidos y algunos virus, y es responsable de su transmisin hereditaria. La funcin principal de la molcula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de informacin. Muchas veces, el ADN es comparado con un plano o una receta, oun cdigo, ya que contiene las instrucciones necesarias para construir otros componentes de las clulas, como las protenas y las molculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta informacin gentica son llamados genes, pero las otras secuenciasde ADN tienen propsitos estructurales o toman parte en la regulacin del uso de esta informacin gentica.

Desde el punto de vista qumico, el ADN es un polmero de nucletidos, es decir, un polinucletido. Un polmero es un compuesto formado por muchas unidades simples conectadas entre s, como si fuera un largo tren formado por vagones. En el ADN, cada vagn es un nucletido, y cada nucletido, a su vez, est formado por un azcar (la desoxibosa), una base nitrogenada (que puede ser adenina?A, timina?T, citosina?C o guanina?G) y un grupo fosfato que acta como enganche de cada vagn con el siguiente.Lo que distingue a un vagn (nucletido) de otro es, entonces, la base nitrogenada,y por ello la secuencia del ADN se especifica nombrando solo la secuencia de susbases. La disposicin secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena (el ordenamiento de los cuatro tipos de vagones a lo largo de todo el tren) es laque codifica la informacin gentica: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC... En los organismos vivos, el ADN se presenta como una doble cadenade nucletidos, en la que las dos hebras estn unidas entre s por unas conexiones den

ominadas puentes de hidrgeno.1Para que la informacin que contiene el ADN pueda ser utilizada por la maquinariacelular, debe copiarse en primer lugar en unos trenes de nucletidos, ms cortos y con unas unidades diferentes, llamados ARN. Las molculas de ARN se copian exactamente del ADN mediante un proceso denominado transcripcin. Una vez procesadas en elncleo celular, las molculas de ARN pueden salir al citoplasma para su utilizacin posterior. La informacin contenida en el ARN se interpreta usando el cdigo gentico,que especifica la secuencia de los aminocidos de las protenas, segn una correspondencia de un triplete de nucletidos (codn) para cada aminocido. Esto es, la informacigentica (esencialmente: qu protenas se van a producir en cada momento del ciclo devida de una clula) se halla codificada en las secuencias de nucletidos del ADN ydebe traducirse para poder funcionar. Tal traduccin se realiza usando el cdigo gent

ico a modo de diccionario. El diccionario "secuencia de nucletido-secuencia de aminocidos" permite el ensamblado de largas cadenas de aminocidos (las protenas) en el citoplasma de la clula. Por ejemplo, en el caso de la secuencia de ADN indicadaantes (ATGCTAGCATCG...), la ARN polimerasa utilizara como molde la cadena complementaria de dicha secuencia de ADN (que sera TAC-GAT-CTA-GCG-...) para transcribir una molcula de ARNm que se leera AUG-CUA-GAU-CGC-...; el ARNm resultante, utilizando el cdigo gentico, se traducira como la secuencia de aminocidos metionina-leucia-cido asprtico-arginina-...

Las secuencias de ADN que constituyen la unidad fundamental, fsica y funcional dela herencia se denominan genes. Cada gen contiene una parte que se transcribe aARN y otra que se encarga de definir cundo y dnde deben expresarse. La informacincontenida en los genes (gentica) se emplea para generar ARN y protenas, que son lo

s componentes bsicos de las clulas, los "ladrillos" que se utilizan para la construccin de los orgnulos u organelos celulares, entre otras funciones.

Dentro de las clulas, el ADN est organizado en estructuras llamadas cromosomas que, durante el ciclo celular, se duplican antes de que la clula se divida. Los organismos eucariotas (por ejemplo, animales, plantas y hongos) almacenan la mayor parte de su ADN dentro del ncleo celular y una mnima parte en elementos celulares llamados mitocondrias, y en los plastos y los centros organizadores de microtbuloso centrolos, en caso de tenerlos; los organismos procariotas (bacterias y arqueas) lo almacenan en el citoplasma de la clula y, por ltimo, los virus ADN lo hacen


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en el interior de la cpside de naturaleza proteica. Existen multitud de protenas,como por ejemplo las histonas y los factores de transcripcin, que se unen al ADNdotndolo de una estructura tridimensional determinada y regulando su expresin. Losfactores de transcripcin reconocen secuencias reguladoras del ADN y especificanla pauta de transcripcin de los genes. El material gentico completo de una dotacincromosmica se denomina genoma y, con pequeas variaciones, es caracterstico de cadaespecie.

ndice [ocultar]1 Historia de la gentica2 Propiedades fsicas y qumicas2.1 Componentes2.2 Apareamiento de bases2.2.1 Otros tipos de pares de bases2.3 Estructura2.3.1 Estructuras en doble hlice2.3.2 Estructuras en cudruplex2.4 Hendiduras mayor y menor2.5 Sentido y antisentido2.6 Superenrollamiento3 Modificaciones qumicas3.1 Modificaciones de bases del ADN3.2 Dao del ADN4 Funciones biolgicas

4.1 Genes y genoma4.1.1 El ADN codificante4.1.2 El ADN no codificante4.2 Transcripcin y traduccin4.3 Replicacin del ADN4.3.1 Hiptesis sobre la duplicacin del ADN5 Interacciones ADN-protena5.1 Protenas que unen ADN5.1.1 Interacciones inespecficas5.1.2 Interacciones especficas5.2 Enzimas que modifican el ADN5.2.1 Nucleasas y ligasas5.2.2 Topoisomerasas y helicasas

5.2.3 Polimerasas6 Recombinacin gentica7 Evolucin del metabolismo de ADN8 Tcnicas comunes8.1 Tecnologa del ADN recombinante8.2 Secuenciacin8.3 Reaccin en cadena de la polimerasa (PCR)8.4 Southern blot8.5 Chips de ADN9 Aplicaciones9.1 Ingeniera gentica9.2 Medicina forense9.3 Bioinformtica

9.4 Nanotecnologa de ADN9.5 Historia, antropologa y paleontologa10 Vase tambin11 Referencias11.1 Notas11.2 Bibliografa12 Enlaces externosHistoria de la genticaArtculo principal: Historia de la gentica


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Friedrich Miescher, bilogo y mdico suizo (1844-1895).Hendiduras mayor menor.pngEl ADN lo aisl por primera vez, durante el invierno de 1869, el mdico suizo Friedrich Miescher mientras trabajaba en la Universidad de Tubinga. Miescher realizabaexperimentos acerca de la composicin qumica del pus de vendas quirrgicas desechadas cuando not un precipitado de una sustancia desconocida que caracteriz qumicamentems tarde.2 3 Lo llam nuclena, debido a que lo haba extrado a partir de ncleos cees.4 Se necesitaron casi 70 aos de investigacin para poder identificar los componentes y la estructura de los cidos nucleicos.

En 1919 Phoebus Levene identific que un nucletido est formado por una base nitrogenada, un azcar y un fosfato.5 Levene sugiri que el ADN generaba una estructura conforma de solenoide (muelle) con unidades de nucletidos unidos a travs de los grupos fosfato. En 1930 Levene y su maestro Albrecht Kossel probaron que la nuclena deMiescher es un cido desoxirribonucleico (ADN) formado por cuatro bases nitrogenadas (citosina (C), timina (T), adenina (A) y guanina (G), el azcar desoxirribosay un grupo fosfato, y que, en su estructura bsica, el nucletido est compuesto por un azcar unido a la base y al fosfato.6 Sin embargo, Levene pensaba que la cadenaera corta y que las bases se repetan en un orden fijo. En 1937 William Astbury produjo el primer patrn de difraccin de rayos X que mostraba que el ADN tena una estructura regular.7

Maclyn McCarty con Francis Crick y James D. Watson.

La funcin biolgica del ADN comenz a dilucidarse en 1928, con una serie bsica de exprimentos de la gentica moderna realizados por Frederick Griffith, quien estaba trabajando con cepas lisas (S) o rugosas (R) de la bacteria Pneumococcus (causante dela neumona), segn la presencia (S) o no (R) de una cpsula azucarada, que es la queconfiere virulencia (vase tambin experimento de Griffith). La inyeccin de neumococos S vivos en ratones produce la muerte de stos, y Griffith observ que, si inyectaba ratones con neumococos R vivos o con neumococos S muertos por calor, los ratones no moran. Sin embargo, si inyectaba a la vez neumococos R vivos y neumococos Smuertos, los ratones moran, y en su sangre se podan aislar neumococos S vivos. Como las bacterias muertas no pudieron haberse multiplicado dentro del ratn, Griffith razon que deba producirse algn tipo de cambio o transformacin de un tipo bacterino a otro por medio de una transferencia de alguna sustancia activa, que denominprincipio transformante. Esta sustancia proporcionaba la capacidad a los neumoco

cos R de producir una cpsula azucarada y transformarse as en virulentas. En los siguientes 15 aos, estos experimentos iniciales se replicaron mezclando distintos tipos de cepas bacterianas muertas por el calor con otras vivas, tanto en ratones(in vivo) como en tubos de ensayo (in vitro).8 La bsqueda del factor transformante que era capaz de hacer virulentas a cepas que inicialmente no lo eran continu hasta 1944, ao en el cual Oswald Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty realizaron un experimento hoy clsico. Estos investigadores extrajeron la fraccin activa (el factor transformante) y, mediante anlisis qumicos, enzimticos y serolgicos, observaroque no contena protenas, ni lpidos no ligados, ni polisacridos activos, sino que etaba constituido principalmente por "una forma viscosa de cido desoxirribonucleico altamente polimerizado", es decir, ADN. El ADN extrado de las cepas bacterianasS muertas por el calor lo mezclaron "in vitro" con cepas R vivas: el resultadofue que se formaron colonias bacterianas S, por lo que se concluy inequvocamente q

ue el factor o principio transformante era el ADN.9

A pesar de que la identificacin del ADN como principio transformante an tard variosaos en ser universalmente aceptada, este descubrimiento fue decisivo en el conocimiento de la base molecular de la herencia, y constituye el nacimiento de la gentica molecular. Finalmente, el papel exclusivo del ADN en la heredabilidad fue confirmado en 1952 mediante los experimentos de Alfred Hershey y Martha Chase, enlos cuales comprobaron que el fago T2 transmita su informacin gentica en su ADN, pero no en su protena10 (vase tambin experimento de Hershey y Chase).


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En cuanto a la caracterizacin qumica de la molcula, Chargaff realiz en 1940 algunosexperimentos que le sirvieron para establecer las proporciones de las bases nitrogenadas en el ADN. Descubri que las proporciones de purinas eran idnticas a las de pirimidinas, la equimolecularidad de las bases ([A]=[T], [G]=[C]) y el hecho deque la cantidad de G+C en una determinada molcula de ADN no siempre es igual a lacantidad de A+T y puede variar desde el 36 hasta el 70 por ciento del contenidototal.6 Con toda esta informacin y junto con los datos de difraccin de rayos X proporcionados por Rosalind Franklin, James Watson y Francis Crick propusieron en1953 el modelo de la doble hlice de ADN para representar la estructura tridimensional del polmero.11 En una serie de cinco artculos en el mismo nmero de Nature se public la evidencia experimental que apoyaba el modelo de Watson y Crick.12 De stos, el artculo de Franklin y Raymond Gosling fue la primera publicacin con datos dedifraccin de rayos X que apoyaba el modelo de Watson y Crick,13 14 y en ese mismonmero de Nature tambin apareca un artculo sobre la estructura del ADN de Maurice Wlkins y sus colaboradores.15

Watson, Crick y Wilkins recibieron conjuntamente, en 1962, despus de la muerte deRosalind Franklin, el Premio Nobel en Fisiologa o Medicina.16 Sin embargo, el debate contina sobre quin debera recibir crdito por el descubrimiento.17

Propiedades fsicas y qumicas

Estructura qumica del ADN: dos cadenas de nucletidos conectadas mediante puentes de hidrgeno, que aparecen como lneas punteadas.

El ADN es un largo polmero formado por unidades repetitivas, los nucletidos.18 19Una doble cadena de ADN mide de 22 a 26 angstroms (2,2 a 2,6 nanmetros) de ancho,y una unidad (un nucletido) mide 3,3 (0,33 nm) de largo.20 Aunque cada unidad individual que se repite es muy pequea, los polmeros de ADN pueden ser molculas enormes que contienen millones de nucletidos. Por ejemplo, el cromosoma humano ms largo, el cromosoma nmero 1, tiene aproximadamente 220 millones de pares de bases.21

En los organismos vivos, el ADN no suele existir como una molcula individual, sino como una pareja de molculas estrechamente asociadas. Las dos cadenas de ADN seenroscan sobre s mismas formando una especie de escalera de caracol, denominada doble hlice. El modelo de estructura en doble hlice fue propuesto en 1953 por JamesWatson y Francis Crick (el artculo Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid fue publicado el 25 de abril de 1953 en Nature),

despus de obtener una imagen de la estructura de doble hlice gracias a la refraccin por rayos X hecha por Rosalind Franklin.22 El xito de este modelo radicaba en su consistencia con las propiedades fsicas y qumicas del ADN. El estudio mostraba,adems, que la complementariedad de bases poda ser relevante en su replicacin, y tambin la importancia de la secuencia de bases como portadora de informacin gentica.2324 25 Cada unidad que se repite, el nucletido, contiene un segmento de la estructura de soporte (azcar + fosfato), que mantiene la cadena unida, y una base, queinteracciona con la otra cadena de ADN en la hlice. En general, una base ligada aun azcar se denomina nuclesido y una base ligada a un azcar y a uno o ms grupos fofatos recibe el nombre de nucletido.

Cuando muchos nucletidos se encuentran unidos, como ocurre en el ADN, el polmero resultante se denomina polinucletido.26

ComponentesEstructura de soporte: La estructura de soporte de una hebra de ADN est formada por unidades alternas de grupos fosfato y azcar (desoxirribosa).27 El azcar en el ADN es una pentosa, concretamente, la desoxirribosa.

cido fosfrico:

Enlace fosfodister. El grupo fosfato (PO43-) une el carbono 5' del azcar de un nuclesido con el carbono 3' del siguiente.


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Su frmula qumica es H3PO4. Cada nucletido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de cido fosfrico, aunque como monmeros constituyentes de los cidos nucleicos solo aparecen en forma de nuclesidosmonofosfato.Desoxirribosa:Es un monosacrido de 5 tomos de carbono (una pentosa) derivado de la ribosa, que forma parte de la estructura de nucletidos del ADN. Su frmula es C5H10O4. Una de las principales diferencias entre el ADN y el ARN es el azcar, pues en el ARN la 2-desoxirribosa del ADN es reemplazada por una pentosa alternativa, la ribosa.25Las molculas de azcar se unen entre s a travs de grupos fosfato, que forman enlacesfosfodister entre los tomos de carbono tercero (3', tres prima) y quinto (5', cincrima) de dos anillos adyacentes de azcar. La formacin de enlaces asimtricos implicaque cada hebra de ADN tiene una direccin. En una doble hlice, la direccin de los nucletidos en una hebra (3' ? 5') es opuesta a la direccin en la otra hebra (5' ? 3'). Esta organizacin de las hebras de ADN se denomina antiparalela; son cadenas paralelas, pero con direcciones opuestas. De la misma manera, los extremos asimtricos de las hebras de ADN se denominan extremo 5' (cinco prima) y extremo 3' (tres prima), respectivamente.Bases nitrogenadas:Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en el ADN son la adenina (A), la citosina (C), la guanina (G) y la timina (T). Cada una de estas cuatro bases est unida al armazn de azcar-fosfato a travs del azcar para formar el netido completo (base-azcar-fosfato). Las bases son compuestos heterocclicos y aromtcos con dos o ms tomos de nitrgeno, y, dentro de las bases mayoritarias, se clasifi

can en dos grupos: las bases pricas o purinas (adenina y guanina), derivadas de la purina y formadas por dos anillos unidos entre s, y las bases pirimidnicas o bases pirimdicas o pirimidinas (citosina y timina), derivadas de la pirimidina y conun solo anillo.25 En los cidos nucleicos existe una quinta base pirimidnica, denominada uracilo (U), que normalmente ocupa el lugar de la timina en el ARN y difiere de sta en que carece de un grupo metilo en su anillo. El uracilo no se encuentra habitualmente en el ADN, solo aparece raramente como un producto residual dela degradacin de la citosina por procesos de desaminacin oxidativa.

Timina: 2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.Timina:En el cdigo gentico se representa con la letra T. Es un derivado pirimidnico con ungrupo oxo en las posiciones 2 y 4, y un grupo metil en la posicin 5. Forma el nu

clesido timidina (siempre desoxitimidina, ya que solo aparece en el ADN) y el nucletido timidilato o timidina monofosfato (dTMP). En el ADN, la timina siempre seempareja con la adenina de la cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrgeno, T=A. Su frmula qumica es C5H6N2O2 y su nomenclatura 2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.

Citosina: 2-oxo, 4-aminopirimidina.Citosina:En el cdigo gentico se representa con la letra C. Es un derivado pirimidnico, con un grupo amino en posicin 4 y un gr

Timidina

Estructura qumica de la timidina.La timidina es un nuclesido formado cuando la base nitrogenada timina se enlaza aun anillo de desoxirribosa mediante un enlace glucosdico -N3.

Estructura y propiedades[editar]En su composicin, la timidina consiste en un anillo de desoxirribosa (una pentosa) unido a la base pirimidnica timina.

La timidina puede ser fosforilada por uno, dos o tres grupos fosfato, obtenindose


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respectivamente TMP, TDP o TTP (timidin monofosfato, difosfato o trifosfato).

Existe en forma slida en forma de pequeos cristales blancos o polvo blanco cristalino. Su peso molecular es de 242.229 u, y presenta un punto de fusin de 185 C. Laestabilidad de la timidina en condiciones estndar de presin y temperatura es muy alta.

La timidina est presente en todos los organismos vivos, as como en virus de ADN. El ARN no tiene timidina, sino que presenta en su lugar el nuclesido uridina.La desoxirribosa, o ms precisamente 2-desoxirribosa es un desoxiazcar derivado de un monosacrido de cinco tomos de carbono (pentosa, de frmula emprica C5H10O4), derivado e la ribosa por prdida de un tomo de oxgeno en el hidroxilo de 2', y por ello no responde a la frmula general de los monosacridos (CH2O)n. Forma parte del ADN.

Es un slido cristalino e incoloro, bastante soluble en agua. En su forma furanosa(anillo pentagonal) forma parte de los nucletidos que constituyen las cadenas del cido desoxirribonucleico (ADN).

ndice [ocultar]1 Estructura2 Importancia biolgica2.1 Biosntesis3 Historia4 Referencias

Estructura[editar]Varios ismeros existen con la frmula H-(C=O)-(CH2)-(CHOH)3-H, pero en la desoxirribosa los grupos hidroxilo se encuentran sobre el mismo lado de la Proyeccin de Fischer. El trmino "2-desoxirribosa" puede referirse igualmente a dos enantimeros: el de importancia biolgica D-2-desoxirribosa y a su inusual imagen especular L-2-desoxirribosa.1 La D-2-desoxirribosa es un precursor del cido nucleico ADN. La 2-desoxirribosa es una aldopentosa, eso es, un monosacrido con cinco tomos de carbonoy conteniendo a un grupo funcional aldehdo.

En solucin acuosa, la desoxirribosa consiste primariamente de una mezcla de tresestructuras: la forma lineal H-(C=O)-(CH2)-(CHOH)3-H y dos formas cclicas variables, desoxirribofuranosa, con un anillo de cuatro tomos de carbono, y desoxirribopiranosa de un anillo de cinco. La segunda forma es la predominante.

Equilibrio qumico de la desoxirribosa en solucin.Importancia biolgica[editar]Como componente del ADN, los derivados de la 2-desoxirribosa tienen un rol importante en la biologa. La molcula de ADN (cido desoxirribonucleico), que es la principal fuente de informacin gentica en la vida, consiste de una larga cadena de unidades que contienen a la desoxirribosa llamados nucletidos, unidos a travs de gruposfosfato. En la nomenclatura estndar, un nucletido de ADN consiste de una molcula de desoxirribosa con una base orgnica (generalmente adenina, timina, guanina o citosina) unido al carbono 1' del azcar. El hidroxilo 5' de cada unidad de desoxirribosa es reemplazado por un fosfato (formando un nucletido) que se une al carbono3' de la desoxirribosa anterior en la cadena.

Las columnas vertebrales del ADN y el ARN son estructuralmente similares, aunqueel ARN es de cadena simple y est compuesto por ribosa en lugar de desoxirribosa.La ausencia del hidroxilo 2' en la desoxirribosa es aparentemente responsable por la incrementada flexibilidad mecnica del ADN en comparacin al ARN, el cual le permite asumir la conformacin de doble hlice, y adems (en eucariotas) para estar compactamente enrollado dentro del pequeo ncleo celular. El ADN de doble hlice es generalmente mucho ms largo que las molculas de ARN.

Otros importantes derivados biolgicos de la desoxirribosa incluyen mono-, di- y t


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rifosfatos, como tambin a monofosfatos cclicos 3'-5'.

Biosntesis[editar]La desoxirribosa es generada a partir de ribosa 5-fosfato por enzimas llamadas ribonucleotido reductasas. Estas enzimas catalizan el proceso de desoxigenacin.

Historia[editar]Fue descubierta en 1929 por Phoebus Levene.

Referencias[editar]La ribosa 5-fosfato es un intermediario y a su vez un producto de la ruta de las pentosas fosfato. El ltimo paso de las reacciones oxidativasde dicha ruta es la produccin de ribulosa 5-fosfato. Dependiendo del estado metablico de la clula, la ribulosa 5-fosfato puede isomerizar reversiblemente a ribosa5-fosfato o puede, alternativamente, sufrir una serie de isomerizaciones que darnlugar a la produccin de fructosa 6-fosfato y gliceraldehido 3-fosfato, ambos intermediarios de la gluclisis. La ribosa 5-fosfato tambin puede ser el sustrato de la enzima ribosa fosfato difosfoquinasa, convirtindose en fosforibosil pirofosfato.

Referencias[editar]Volver arriba ?Volver arriba ?upo oxo en posicin 2. Forma el nuclesido citidina (desoxicitidina en el ADN) y el nucletido citidilato o (desoxi)citidina monofosfato (dCMP en el ADN, CMP en el ARN). La citosina siempre se empareja en el ADN con la guanina de l

a cadena complementaria mediante un triple enlace, C=G. Su frmula qumica es C4H5N3O y su nomenclatura 2-oxo, 4 aminopirimidina. Su masa m

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