ÁCIDOS NUCLEICOS

1. ÁCIDOS NUCLEICOS­Nucleótidos­Estructura y composición de los ácidos nucleicos­Funciones biológicas

2. GENÉTICA MOLECULAR­El portador del mensaje genético­Estructura del DNA

1. ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos (DNA y RNA) son macromoléculas catenarias que actúancomo formas de almacenamiento y transferencia de la información genética.

1.1. NUCLEÓTIDOS

1.1.1. ComposiciónLos nucleótidos son las unidades monómeras de los ácidos nucleicos. Cadanucleótido se compone de: base nitrogenada + pentosa + ácido fosfóricoBase nitrogenada + pentosa = nucleósidoNucleósido + ácido fosfórico = nucleótido

Acido fosfórico PO4H3

Pentosa RNA: RibosaDNA: Desoxirribosa

Base nitrogenada heterocíclica: Púricas: AdeninaGuanina

Pirimídicas: CitosinaTiminaUracilo

Existen dos tipos de nucleótidos según la pentosa que contengan:Ribonucleótidos, con ribosaDesoxirribonucleótidos, con desoxirribosa

1.1.2. Estructura Nucleótidos 5´­monofosfato

1.1.3. Nucleótidos que no forman parte de los ácidos nucleicos­Nucleótidos difosfato y trifosfatoSon moléculas que contienen energía que puede ser liberada al hidrolizarse losenlaces fosfodiéster. Se emplean en reacciones de transferencia de energíaquímica, fundamentalmente el ATPATP + H2O → ADP + Pi + EADP + Pi + E → ATP + H2OE = 7,3 kcal/mol

Actúan también como coenzimas como transportadores energizados de tiposespecíficos de moléculas sillares.Son precursores de alto contenido energético de unidades mononucleótidas en labiosíntesis de DNA y RNA.

­AMP­cíclicoNucleótido de adenina, ribosa y un fosfato que se une a los carbono 3´ y 5´ de laribosa.Es un mensajero químico intracelular al desencadenar reacciones metabólicascomo respuesta a la llegada de ciertas señales (hormonas) a la membrana.

­Coenzima ADerivado del ADP. Contiene ácido pantoténico (Vitamina del grupo B).Se une a grupos acilo (radicales de ácidos orgánicos), los transporta por la célulay quedan activados para participar en reacciones metabólicas.

­NAD, NADP, FAD y FMNSon coenzimas en reacciones de óxido­reducción en las células (procesos derespiración celular y fotosíntesis).

NAD y NADP: Piridín nucleótidos, base nitrogenada nicotinamida (vitamina PP).Piridina está formada por nicotinamida y ribosa.

FAD y FMN: Flavín nucleótidos, base nitrogenada flavina, su precursor es lavitamina B2 (riboflavina).

1.2. ESTRUCTURA Y COMPOSICION DELOS ACIDOS NUCLEICOS

Cadenas de nucleótidos unidos covalentemente mediante puentes fosfodiésterentre los grupos 5´hidroxilo de un nucleótido y el 3´­hidroxilo del siguiente

1.2.1. DNACompuesto por desoxirribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y timina (aveces hay pequeñas proporciones de derivados metilados de estas bases).Normalmente está formado por dos hebras ordenadas en forma de doble hélice.Procariotas: tienen un solo cromosoma (una macromolécula en doble hélice).

DNA extracromosómico en bacterias: plásmidos y episomasEucariotas: varios cromosomas en el núcleo celular.

DNA mitocondrial y plastidial

1.2.2. RNACompuesto por ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y uracilo.Formado por cadenas simples.Procariotas: RNA en el citoplasma.Eucaritas: Ejemplo de célula hepática: 11% núcleo

15% mitocondrias50% ribosomas24% citosol

­RNA mensajeroSe sintetiza en el núcleo por transcripción.DNA 2 cadenas trancripción→ RNAm 1 cadenaPasa al citoplasma y en los ribosomas actúa como matriz para la ordenaciónsecuencial de los aminoácidos en la síntesis de proteínas.RNAm traducción→ proteínas

­RNA de transferenciaActúan como transportadores de aminoácidos en la síntesis proteica. Contienenhasta un 10% de bases poco frecuentes.Forma tres asas cada una de las cuales mantiene porciones de estructura dedoble hélice

­RNA ribosómicoConstituye hasta el 65% de la masa de los ribosomas. Se encuentran algunasbases metiladas.

1.2.3. Funciones biológicas­DNA­Contiene la información genética para la síntesis de proteínas. Durante lainterfase celular el DNA se transcribe en RNA, llevando cada molécula de RNA lainformación necesaria para sintetizar una proteína.

­Conservación del material hereditario de generación en generación. Durante lamitosis los cromosomas aseguran el reparto equitativo del material hereditarioentre las células hijas, de modo que ambas células contengan exactamente lamisma información genética.

­RNA­El RNAm transporta la información genética del DNA desde el núcleo hasta elribosoma.

­El RNAt aporta los aminoácidos para la síntesis de proteínas, actuando como eladaptador entre el lenguaje genético, escrito en un código de basesnitrogenadas, y el lenguaje proteico, escrito como secuencia de aminoácidos.

­El ribosoma es el orgánulo donde se realiza la traducción del RNAm y sesintetiza la proteína.

2. GENETICA MOLECULAR

2.1. EL PORTADOR DEL MENSAJE GENETICO

2.1.1. Comprobación experimental

El DNA fue descubiero por F. Miescher en 1869.

Avery, McLeod y McCarty, en 1949, descubrieron su papel como portador delos caracteres hereditarios.La bacteria Diplococcus neumoniae puede presentar dos tipos de cepas: cepavirulenta, productora de enfermedad, de cubierta lisa (S); y cepa no virulenta,inofensiva, de cubierta rugosa (R).La infección en ratones de células S muertas por calor, junto con células R, esletal.De los ratones infectados pueden aislarse y cultivarse células S.Las células R han sido transformadas por algún componente presente en lascélulas S muertas.El DNA aislado y purificado de células S muertas es capaz de producir la mismatransformación "in vitro". Esta Transformación es permanente y heredable.Conclusión: el DNA puede ser portador de la información genética.

2.1.2. Datos bioquímicos de apoyo­La cantidad de DNA por célula de una especie es constante.­La cantidad de DNA por célula es proporcional a la cantidad de informacióngenética de dicha célula.­Las células germinales de animales superiores, que son haploides, poseen lamitad de la cantidad de DNA que las células somáticas, que son diploides.­En los virus, el DNA penetra en la célula huésped y las proteínas no.

2.2. ESTRUCTURA DEL DNA

2.2.1. Estructura primariaSecuencia de nucleótidos de una sola hebra.Siendo el número de nucleótidos muy elevado, el número de combinacionesposibles es enorme, siendo posible estructurar una determinada información: elmensaje biológico.Ejemplo: Con 10 nucleótidos podemos construir 410 = 1048576 moléculas deDNA diferentes.

2.2.2. Estructura secundariaDisposición espacial de dos hebras de DNA en forma de doble hélice. Modeloelaborado por Watson y Crick en 1953.El DNA está compuesto por dos hebras de polinucleótidos complementarias yantiparalelas, enrolladas en forma de doble hélice.­Complementarias: las bases nitrogenadas están enfrentadas y unidas porpuentes de hidrógeno. A=T y G=CProporciones A/T = G/C = 1.­Antiparalelas: orientadas en sentido contrario

Las dos hebras contienen información complementaria. La replicación del DNAse produce por replicación de las dos cadenas; cada cadena progenitora sirvecomo patrón de la nueva hebra complementaria, formándose dos dobles héliceshijas iguales a la progenitora.

2.2.3. Niveles de condensación del DNA­Fibra de 100 Ǻ o collar de perlasDoble hélice asociada a proteínas (histonas) de carácter básico.Esta estructura se llama "collar de perlas" y es exclusiva de los cromosomas decélulas eucariotas. Constituye la cromatina de células somáticas en interfase.Es una sucesión de nucleosomas: partículas de 100 Ǻ de diámetro compuestaspor 8 moléculas de histonas y un fragmento de doble hélice de DNA de 200 paresde nucleótidos, que da dos vueltas a cada grupo de histonas y une un nucleosomacon otro

­Fibra de 300 ǺEl "collar de perlas" se repliega sobre sí mismo. La cadena de nucleosomasadopta una forma helicoidal con 6 nucleosomas por vuelta

­Estructura del cromosoma metafásicoEn el cromosoma el DNA está empaquetado entre 5000 y 10000 veces máscondensado que en la doble hélice. Se produce mediante un empaquetamientode la fibra de 20­30 nm. de grosor de la estructura cuaternaria. Una teoríadefiende que la estructura del cromosoma puede estar constituida por un armazón

central de proteínas no histónicas rodeado de DNA formando asas a sualrededor.Según las últimas observaciones parece que el cromosoma está estructurado porsucesivos enrollamientos en diferentes niveles (la estructura cuaternaria de 20­30nm. de grosor se enrolla formando bucles, los bucles forman rosetas y las rosetasforman rodillos) hasta configurar un cromosoma lo suficientemente condensadoque es visible al microscopio óptico