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Curso de Farmacología de los agentes
antineoplásicos
Clase 1: Estructura del DNA
Que es la biología molecular ?
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
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
Relación estructura - función de las bio-moleculas
DNA - RNA - Proteínas
Nace con el descubrimiento de la naturaleza química de la
información genética heredable
 DNA en 1953
 Doble hélice: Estructura de Watson y Crick
Conocer estructura y función del DNA

Entender los mecanismo de acción de los diferentes fármacos

Entender los mecanismos de resistencia

Desarrollar nuevos medicamentos con mayor actividad y menor toxicidad
Hitos en el desarrollo de la biología
molecular
Generalidades
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Base hereditaria de todo organismo: genoma
Larga secuencia de DNA

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DNA cromosómico
DNA en los plásmidos
DNA en organelos
Conjunto completo de información hereditaria

Información: por si mismo no tiene papel activo en el
desarrollo
Generalidades
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.scq.ubc.ca/wp-content/uploads/2006/08/molecular-machine.gif&imgrefurl=http://www.scq.ubc.ca/the-human-genome-project-theimpact-of-genome-sequencing-technology-on-human-health/&usg=__Ha2UI1_jl-FPBzqfi_scUh
Que determina la secuencia del DNA ?

Producción de proteínas
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

Estructura del organismo
Construir estructuras
Reacciones metabólicas
Regulación
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
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
Factores de transcripción
Receptores
Efectores
Desarrollo del organismo
Momento y lugar apropiados
Como podemos entender el genoma ?

Fisicamente



Moléculas de DNA unidas o cromosomas
Secuencia del DNA en cada cromosoma
Funcionalmente: gen
 Un gen es una secuencia de DNA que codifica un tipo de RNA
único y por ende un poli péptido
 Unidad funcional del genoma
 Secuencia de DNA de un gen determina la secuencia de
aminoácidos de un polipeptido
 Cada cromosoma: muchos genes
 500 para micoplasma
 25000 para el ser humano
 El dogma central de la biología molecular
El dogma central de la biología molecular
http://www.uta.edu/biology/henry/classnotes/2457/index.htm
El experimento de Griffith: el principio
transformante
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=genomes&part=A5218&rendertype=figure&id=A5237
El experimento de Griffith: el principio
transformante
El experimento de Griffith: el principio
transformante

Algunas propiedad de las bacterias muertas
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



Transformar las vivas
Adquirir el polisacarido capsular
Hacerse virulentas
Matar el ratón
Este algo: PRINCIPIO TRANSFORMANTE
El experimento de Griffith: el principio
transformante
El principio transformante es el DNA
El experimento de Hershey y Chase
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El fago T2 infecta a E. Coli
Se marco el DNA con P32
Se marco la cápsula con S32
Se mezclaron bacterias con los
fagos
Se examino la progenie de fagos
Resultado



El material que pase a la progenie
estaba marcado con P32
Lo transmisible es el DNA y no las
proteínas
Solo en DNA de los fagos padre
entra a las bacterias y pasa a la
progenie
Estructura del DNA
Doble hélice: ícono de la biología moderna
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

Una larga secuencia de pares de bases
dispuestos en forma de una escalera
Propiedades físicas específicas
Es una estructura dinámica
Pueden tener varios tipos de modificaciones
 Girar
 Inclinar
 Estirar
 Acortar
Bases de la construcción del DNA
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
Bases purínicas o
pirimidínicas
Azucar: ribosa o
deoxiribosa
Fosfatos
La unión de las tres partes
constituye un nucleótido
Si no tiene fosfato se
llamara nucleósido
Bases nitrogenadas – Generalidades
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

Moléculas que contienen nitrógeno
Propiedad de aceptar protones o hidrogeniones: base
Purinicas
 Doble anillo de nitrogeno- carbono
 Adenina (A) y guanina (G)
Pirimidinicas
 Unico anillo de nitrogeno carbono
 Timina (T), citosina (C), Uracilo (U) solo en el RNA
 Timina / uracilo: un grupo metilo en posicion C5
Bases nitrogenadas – estructura
Composición del DNA – Chargaff 1951
Reglas de Chargaff

Cromatografía para analizar la cantidad de cada base
presente en el DNA

Concentración de cada base
 A=T
 C=G
 Purinas = Pirimidinas
La composición del DNA varia según la especie
 Porcentaje C + G
 Del 22 al 73%
 (C+G) + (A+T): 100%

Azucares




Ribosa – deoxiribosa
La base se une al azúcar en su posición 1
Forman un puente glicosídico entre el N1 de las purinas y el
N9 de las pirimidinas
El extremo 5´del azúcar esta fuera del anillo de carbono
Fosfatos




Unión de la base en la posición 1 del azúcar
Unión al fosfato en posición 5
El extremo 3´queda OH y el extremo 5´queda fosfato !
La unión del fosfato le confiere al DNA y el RNA su propiedad de ácidos
Formación del poli nucleótido

Para formar una cadena de DNA o RNA hacen falta tres pasos
 Unión del azúcar mas la base: formación del nucleósido
 Unión del nucleósido al fosfato para formar nucleótidos
 Unión de los nucleótidos adyacentes por enlaces fosfodiester
para formar el poli nucleótido
Formación del poli nucleótido




Nucleótidos unidos
Enlaces 5´3´fosfodiester
Un esqueleto de azúcares
Bases sobresales del
esqueleto de azucares
El modelo de la doble hélice de Watson y
Crick
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



1953
Para cumplir las reglas de
Chargaff el DNA debería
ser
Doble hélice
Bases hacia adentro
Los azucares hacia afuera
Como se supo que el DNA era una doble
hélice ?





Rosalind Franklin
Estructura de rayos X del
DNA
El patrón regular entre las
bandas indica que el DNA es
una hélice
La distancia entre las marcas
era de 34 A
Como podía ser una hélice
regular si el poli nucleótido
debe tener unión de bases
irregulares ?
El modelo de Watson y Crick




La única forma en que
puede ser regular es que
las bases purinicas se unen
a bases pirimidinas
G y C: tres puentes de
hidrogeno
A y T: dos puentes de
hidrogeno
Mas puentes: unión mas
estable
El modelo de Watson y Crick





Azúcares unidos por enlaces
fosfodiester
Bases unidas de forma
perpendicular a los azúcares
Cada tira tiene un extremo
5´fosfato y uno 3´hidroxilo
Los enlaces H solo ocurren
si las dos tiras discurren en
sentidos opuestos
Anti – paralelas
El modelo de Watson y Crick
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


Dos surcos: menor y
mayor
Distancia entre dos bases:
0.34 nm (3.4 A)
Un giro cada 10 bases 3.4
nm (34 A=)
Dextrogira
Forma B del DNA
Formas alternativas del DNA
Que procesos se van a realizar con este
material ?

REPLICACION: garantiza la herencia de la
informacion genetica


TRANSCRIPCION: convierte el DNA en RNA
por una RNA polimerasa


Duplicacion del material genetico
La informacion del DNA pasa al RNA por
accion de la RNA polimerasa
TRADUCCION: convierte la infomacion del
RNA en una proteína

Ribosomas

Splicing y spliceosoma

GEN


Secuencia codificante: exon

No codificantes: intron
El mensaje del RNA mensajero dirige la
polimerizacion ordenada de aminoacidos

Proteina
Propiedades físicas de los ácidos nucleicos




Las dos cadenas del DNA
se pueden separar
Este proceso se llama
denaturación del DNA
La denaturación se puede
realizar por agentes físicos
o químicos
A mayor contenido C+G
mayor será la temperatura
necesaria
Propiedades físicas de los ácidos nucleicos





Condiciones apropiadas:
vuelven a unirse
Renaturación o anillamiento
La temperatura a la que el
50% del DNA : temperatura
de fusión o melting
Tm
Temperatura ideal para
renaturación: 25 grados por
debajo de la Tm
Propiedades físicas de los ácidos nucleicos
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




Renaturación depende de tres factores: temperatura, contenido del DNA y tiempo
Mayor concentración de DNA: más rápido se da el anillamiento
Mayor tiempo: mayor anillamiento
Curvas CoT: concentración / tiempo
El valor de Cot corresponde a la complejidad del DNA
Cot bajo: secuencias altamente repetidas