ÁCIDOS NUCLEICOS apuntes
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@profesorjano<br />
WIX PROFESOR JANO<br />
@profesorjano<br />
ÁCIDOS <strong>NUCLEICOS</strong><br />
ÍNDICE<br />
1. Estructura de los nucleótidos<br />
2. Nucleótidos no nucleicos<br />
3. Unión de nucleótidos<br />
4. EL ADN: estructura y función.<br />
5. EL ARN: estructura, tipos y función<br />
• ARNr<br />
• ARNt<br />
• ARNm<br />
• ARNsnp<br />
WIX Profesor Jano<br />
Los ácidos nucleicos son las moléculas que contienen la información<br />
que la célula necesita para su funcionamiento y para transmitir a sus<br />
descendientes de manera que se mantengan las características<br />
específicas de cada individuo y especie.<br />
Sus unidades (monómeros) son los nucleótidos, moléculas por las que<br />
se comienza a desarrollar el tema.<br />
1. LOS NUCLEÓTIDOS<br />
Los nucleótidos son moléculas formadas por una pentosa, un grupo<br />
fosfato y unas moléculas orgánica cíclica llamadas bases<br />
nitrogenadas.<br />
Las funciones que desempeñan en el organismo son:<br />
• Actúan como transmisores de<br />
energía (ATP)<br />
• Actúan como mensajeros<br />
químicos intracelulares ante<br />
señales que llegan a las<br />
membranas de la célula<br />
(AMPc)<br />
• Son componentes<br />
extracelulares de una serie<br />
de coenzimas e<br />
intermediarios metabólicos<br />
(NAD + , FAD + , NADP + )<br />
• Son los monómeros de los<br />
ácidos nucleicos: ADN y ARN<br />
Composición química y<br />
estructura<br />
Como ya se ha dicho, los nucleótidos estás compuestos por:<br />
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Las bases nitrogenadas<br />
se dice que son<br />
“heterocíclicas” porque<br />
en sus anillos hay otros<br />
elementos además de<br />
carbono. Las furanosas y<br />
piranosas también son<br />
heterociclos.<br />
• Una pentosa que en el caso de que formen parte del ARN será<br />
ribosa y si lo hacen del ADN será desoxirribosa.<br />
• Uno, dos o tres grupos fosfato.<br />
• Una base nitrogenada.<br />
Las bases nitrogenadas son moléculas planas, aromáticas y<br />
heterocíclicas que se derivan de la purina o de la pirimidina. Las<br />
bases púricas más comunes son la adenina (A) y la guanina (G).<br />
Ambas aparecen tanto en el ADN como en el ARN. Las bases<br />
pirimidínicas principales son la citosina (C), el uracilo (U) y la<br />
timina (T). El uracilo sólo se encuentra en el ARN y el timina en el<br />
ADN aunque también puede localizarse en el ARNt.<br />
Las bases nitrogenadas se unen a la pentosa mediante el N1 de la<br />
base a la C’1 de la pentosa mediante enalce N--glucosídico. (date<br />
cuenta de que los átomos de la pentosa se les marca con una ‘ para<br />
distinguirlos de los de la base nitrogenada.<br />
El grupo fosfato se une a la posición 5’ de la pentosa aunque hay que<br />
casos en los que seune al 2’ o al 3’.<br />
Según el nucleótido tenga ribosa o desoxirribosa se denominan<br />
ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos.<br />
Por lo tanto existen cuatro ribonucleótidos distintos para el ARN y<br />
otros cuatro para el ADN aunque hay excepciones.<br />
Un nucleósido es igual que un nucleótido pero sin grupo fosfato.<br />
Antes de presentar los ácidos nucleicos, las macromoléculas que se<br />
forman por unión de nucleótidos monofosfato, vamos a profundizar<br />
en algunos nucleótidos no nucleicos, es decir que no forman parate<br />
de los ácidos nucleicos.<br />
2. LOS NUCLEÓTIDOS NO <strong>NUCLEICOS</strong><br />
El ATP es la biomolécula de intercambio energético y está<br />
constituido por adenina, ribosa y tres grupos fosfato (adenosín<br />
trifosfato) unidos por enlace fosfoéster.<br />
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La importancia biológica del ATP radica en la cantidad<br />
de energía libre que acompaña a la rotura de los enlaces<br />
fosfoéster. Esto sucede cuando un grupo fosfato se<br />
transfiere a otro compuesto transformándose el ATP en<br />
ADP. La reacción es.<br />
La variación de energía libre que acompaña a esta rotura<br />
es G o = - 30’5 kJ/mol<br />
El ATP se está formando constantemente en las células a<br />
partir de ADP+Pi y también consumiéndose según la<br />
reacción señalada. La energia liberada por la hidrólisis<br />
del ATP en ADP + Pi se utiliza para el movimiento, para el<br />
transporte de sustancias y para los procesos de biosíntesis celular.<br />
En algunos casos, otros ribonucleótidos trifosfato como el GTP o UTP<br />
también desempeñan es función de transferencia de energía.<br />
NUCLEÓTIDOS QUE ACTÚAN COMO COENZIMAS<br />
Diversas enzimas catalizan reacciones de oxidación y de<br />
reducción en la célula, es decir, reacciones de<br />
transferencia de electrones.<br />
Siempre que hay una oxidación debe de haber una<br />
reducción simultánea y viceversa. Esto significa que si un<br />
enzima, por ejemplo, provoca la oxidación de una<br />
biomolécula, otra deberá reducirse, y es ahí en donde<br />
entran en juego estos coenzimas.<br />
Estos coenzimas presentan dos formas, reducida<br />
(representada con más hidrógenos) y otra oxidada.<br />
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Las formas reducidas se<br />
presentan con más H ya<br />
que añadir un hidrógeno<br />
es añadir un protón y un<br />
ELECTRÓN más y las<br />
formas con más<br />
electrones son las<br />
reducidas.<br />
NAD + y NADP +<br />
El NAD + es el dinucleótido de nicotinamida y adenina cuya forma<br />
reducida se representa como NADH+H + . Su versión fosfatada es el<br />
NADP (NADPH+H + en su forma reducida). Estos compuestos provienen<br />
de la vitamina niacina o B3.<br />
FAD + y FMN<br />
Su diferencia es que el<br />
primero es un dinucleótido de<br />
flavina y el segundo un<br />
mononucleótido. Sus formas<br />
reducidas se representan por<br />
FADH2 y FMNH2.<br />
A diferencia de los coenzimas<br />
de nicotinamida, los de<br />
flavina están fuertemente<br />
unidos a los enzimas en cuyas<br />
reacciones redox intervienen.<br />
A los coenzimas que tienen<br />
esta característica se les<br />
denomina grupos prostéticos.<br />
Estos nucleótidos derivan de la riboflavina o vitamina B2.<br />
AMPC<br />
Actúa como segundo mensajero. Esto significa que cuando una célula<br />
recibe una señal química externa (el primer mensajero) , por ejemplo<br />
cuando le llega una hormona, la célula aumenta los niveles<br />
citoplasmáticos de AMPc que son los que provocarán los efectos<br />
intracelulares ya que activan a un grupo de enzimas llamadas proteín<br />
quinasas. A este proceso se le llama “transducción de señales”<br />
El AMPc se forma a partir de la acción del<br />
enzima adenilato ciclasa sobre el ATP.<br />
Coenzima A (CoA)<br />
Es una de la moléculas más importantes en<br />
el metabolismo de las células. Transporta<br />
grupos acetilo (cadenas hidrocarbonadas<br />
de dos carbonos) y grupos acilo (cadenas<br />
hidrocarbonadas de “n” carbonos). Su<br />
centro reactivo es un grupo sulfhidrilo (-<br />
SH) mediante el cual el Coenzima A se une a<br />
los grupos acilo o acetilo que transporta<br />
gracias a un enlace tioéster.<br />
3. UNIÓN DE NUCLEÓTIDOS<br />
Comprueba tu capacidad de<br />
indentificación de nucleótidos<br />
no nucleicos<br />
Los nucleótidos se unen entre sí para formar largas cadenas que son<br />
los ácidos nucleicos.<br />
Esta unión se realiza mediante “puentes” de grupos fosfato que<br />
unen:<br />
. El OH de la posición 5’ de primero.<br />
. El OH de la posición 3’ del siguiente.<br />
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A este enlace se le llama fosfodiéster<br />
Como consecuencia una hebra (cadena) de ácido nucléico tendrá un<br />
extremo con el carbono 5’ libre (extremo 5’) y otro con el extremo 3’<br />
libre (extremo 5’).<br />
Por convención, la secuencia de residuos nucleotídicos en un ácido<br />
nucleico se escribe , de izquierda a derecha, desde el extremo 5’<br />
hasta el 3’.<br />
Un ácido nucleico de cadena corta se denomina oligonucleótido<br />
(generalmente hasta 50 nucleótidos) y si tienen mayor longitud<br />
polinucleótidos.<br />
4. ADN: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN<br />
La existencia del ADN fue descubierta por Friedrich Miescher en 1868<br />
en restos de vendajes quirúrgicos y lo denominó nucleína, pero no<br />
fue hasta 1944 cuando Oswald Avery, Colin Macleod y Maclyn McCarty<br />
descubrieron que el ADN era molécula portadora de los caracteres<br />
hereditarios.<br />
A finales de los años 40, Erwin Chargaff y colaboradores encontraron<br />
unas reglas importantísimas para determinar la estructura del ADN<br />
1. Las cantidades de las cuatro bases nitrogenadas de un ADN<br />
variaban de una especie a otra.<br />
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2. Las muestras de ADN aisladas de los diferentes tejidos de la<br />
misma especie se componen de las mismas bases.<br />
3. La composición de bases del ADN de una determinada especie no<br />
varía con la edad del organismo, ni con su estado nutricional ni<br />
con la variedades ambientales (sin embargo, hoy día se han<br />
detectado pequeños cambios en este sentido. De este fenómeno<br />
se ocupa la epigenética)<br />
4. En todos los ADn de diferentes especies, el número de los<br />
residuos de adenina es igual al de los residuos de timina (A = T), y<br />
el número de los residuos de timina es igual a los de citosina. Por<br />
lo tanto el porcentaje de bases púricas es igual al de<br />
pirimidínicas. A este fenómeno se le denomina<br />
complementariedad de bases.<br />
En 1953, Watson, Crick y con los datos de<br />
difracción de rayos X que ofrecieron<br />
Rosalind Franklin y Maurice Wilkins,<br />
determinadon que la estructura del ADN es<br />
de DOBLE HELICOIDE.<br />
El modelo de Watson y Crick se caracteriza<br />
por:<br />
1.Existen dos cadena polinucleótidas<br />
enrrolladas alrededor de un eje común<br />
formando una doble hélice.<br />
2.Cada vuelta de hélice contiene 10’5 pb y<br />
en cada vuelta la hélice avanza 3’6 nm.<br />
3.Las dos cadenas de ADN son<br />
antiparalelas, es decir, una en sentido 5’3’<br />
y la otra en sentido 3’5’.<br />
4.Las bases se orientan hacia el centro de<br />
la hélice formando un ángulo de 90 o con el<br />
eje mayor del doble helicoide. Esto<br />
minimiza las repulsiones entre los grupos fosfato cargados. La<br />
superficie de la doble hélice contiene dos hendiduras de ancho<br />
desigual: los surcos mayor y menor.<br />
5. Cada base está unida mediante puentes de hidrógeno a su<br />
complementaria, de modo que la adenina y la timina se unen<br />
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mediante dos puentes de hidrógeno y la citosina y la guanina lo<br />
hacen mediante tres.<br />
La existencia de los puentes de hidrógeno entre las cadenas<br />
antiparalelas explica las dificultades para separar las dos hebras de<br />
ADN. Además, lógicamente, cuanto mayor sea la relación de pares de<br />
bases (G C) con respecto a (A=T), más difícil será su separación. Al<br />
proceso de separación del ADN en sus dos cadenas se le llama<br />
desnaturalización del ADN ya, al igual de lo que sucedía con las<br />
proteínas, consiste en la pérdida de la estructura terciaria (espacial)<br />
del ADN.<br />
A este modelo de organización del ADN se le denomina B-<br />
ADN.<br />
OTRAS FORMAS TRIDIMENSIONALES DEL ADN<br />
Además de la forma descubierta por Watson y Crick conocida<br />
como B-ADN y que es la más estabe en condiciones<br />
fisiológicas, existen otros dobles helicoides que se pueden<br />
encontrar en el ADN.<br />
La forma A del ADN predomina en medios deshidratados. Su<br />
doble hélice también es dextrógira pero su diámetro es maor<br />
y el número de pares de bases por vuelta de hélice es 11. La<br />
inclinación de las bases con respecto al eje de la hélice<br />
también es diferente y pasa a ser de unos 20o. En<br />
consecuencia el surco mayor es más profundo.<br />
El Z ADN presenta mayores diferencias con respecto a la<br />
forma B. La hélice es levógira y contiene 12 pb por vuelta<br />
siendo una cadena más alargada y estrecha. Este ADN suele<br />
presentar un plegamiento en ZIG-ZAG. Estas regiones de Z<br />
ADN se suelen encontrar en zonas del genoma que se<br />
encargan de la regulación y recombinación génica.<br />
La función del ADN es albergar la información genética de la<br />
célula de una manera estable y protegida que también es la que<br />
utiliza para el control sus funciones vitales.<br />
El ADN EN LOS SERES VIVOS<br />
EL ADN EN LOS DIFERENTES TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR<br />
PROCARIOTAS<br />
Es una ADN circular bicatenario que no está unido a proteínas<br />
histonas. Se encuentra flotando en el citoplasma.<br />
EUCARIOTAS<br />
Es un ADN lineal bicatenario unido a histonas que se encuentra<br />
dentro del núcleo con diferentes grados de empaquetamiento.<br />
Durante la división celular se organiza en cromosomas alcanzando un<br />
alto grado de condensación.<br />
VIRUS<br />
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Adopta múltiples formas ya sea lineal o circular y monocatanrio o<br />
bicatenario. Además, algunos virus pueden tener ARN como material<br />
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hereditario.
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5. ARN: ESTRUCTURA, TIPOS Y FUNCIONES<br />
El Svedberg es una<br />
unidad de sedimentación<br />
de partículas por<br />
ultrcentrifugación. No se<br />
encuentra en el SI. Tiene<br />
dimensiones de tiempo: 1<br />
svedberg equivale a 10 -13<br />
segundos.<br />
El ARN es la molécula que se encarga de ejercutar la información<br />
contenida en el ADN mediante el proceso de síntesis de proteínas<br />
que, a la postre, serán los “obreros celulares” que provocarán las<br />
adaptaciones necesarias de la célula a las señales recibidas o al<br />
medio en el que se encuentra.<br />
Los distintos tipos de ARN intervienen de diferente manera pero<br />
definitiva, en el proceso de biosíntesis de proteínas.<br />
Los ARNs son cadenas de poliribonucléotidos unidos mediante enlace<br />
fosfodiéster. Algunos tipos de ARN presentan en algunas zonas<br />
plegamientos que permiten la complementariedad de bases.<br />
ARN ribosómico (ARNr)<br />
Es el componente principal de los ribosomas, constituyendo hasta un<br />
65 % de su peso total, Estas moléculas suelen ser muy grandes en<br />
comparación con el resto de ARNs. Sus tamaños varían según el<br />
ribosoma del que formen parte sea eucariota procariota.<br />
• Ribosoma procariota (60 S)<br />
✴Subunidad menor (30 S): ARNr de 16 S + 21 proteínas<br />
✴Subunidad mayor (50 S): ARNr de 5 S y 23 S + 36 proteínas<br />
• Ribosma eucariota (80 S)<br />
✴Subunidad menor (40 S): ARNr de 18 S + 33 proteínas<br />
✴Subunidad mayor (60 S): ARNr de 5S, 28S y 5’8S + 49 proteínas<br />
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ARN transferente (ARNt)<br />
Es un ARN de unos 75 nucleótidos. Su misión es transportar los<br />
aminoácidos al ribosoma de manera específica para para<br />
fabricar la proteína en la secuencia correcta. Existe al menos<br />
un tipo de ARNt para cada aminoácido, diferenciándose unos de<br />
otros en la secuencia de uno de sus “brazos” llamado brazo<br />
“anticodón”. Estos brazos son:<br />
.Brazo del aminoácido en el que se encuentran los extremos 5’ y<br />
3’ del ARNt. Al extremo 3’ que suele contener una A, se une el<br />
aminoácido que transporta. El extremos 5’ suele tener una G y<br />
el fosfato libre.<br />
. Brazo anticodón: por el que se une específicamente al codón<br />
específico del ARNm<br />
. Brazo D, llamado así por contener la base dihidrouridina. A<br />
este brazo se une la aminoacil ARNt-transferasa enzima que<br />
une el aminoácido al ARNt<br />
. Brazo T, que recibe ese nombre por poseer la “anomalía” de<br />
contar con Timina en uno de sus ribonucleótidos. Este es el<br />
brazo por el que el ANRt se une al ribosoma.<br />
ARN mensajero (ARNm)<br />
Es el ARN menos abundate y constituye entre el 5-10 % del ARN. Se<br />
forma por transcripción de una de las cadenas del ADN y sirve de<br />
molde para su lectura por parte del ribosoma en la síntesis proteica.<br />
En definitiva, es el que lleva el mensaje para fabricar una proteína<br />
determnada y no otra.<br />
En eucariotas, el RNAm formado por transcripción es más grande ya<br />
que contiene largas secuencias sin información relevante para la<br />
biosíntesis de proteínas llamadas intrones. Mediante un proceso de<br />
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maduración por corte y empalme de los fragmentos útiles reduce su<br />
tamaño y sale del núcleo.<br />
ARN nuclear pequeño (ARNsn)<br />
Es una molécula de ARN pequeña, de entre 100 y 200 nucleótidos, que<br />
se une rápidamente a proteínas constituyendo las partículas<br />
nucleares pequeñas de ribonucleoproteínas (snRNP). Se localizan en<br />
el núcleo y su función eshacer poisble el proceso de maduración del<br />
ARNm para que pueda ser exportado al citoplasma para su lectura en<br />
la síntesis de proteínas.<br />
Video sobre<br />
maduración ARNm<br />
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