ACIDOS NUCLEICOSLas moléculas gigantes de la vida

“La totalidad de los sistemas vivientes, desde los virus hasta el hombre, debe su origen, sus propiedades y su desarrollo a dos clases de macromoléculas: los ácidos nucleicos y las proteínas; los primeros proyectan y dirigen la formación de las segundas.”…

Jaques Monod

IMPORTANCIA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

• En los seres vivos se encuentran dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN y ARN. Ambos tienen semejanzas químicas pero las funciones que desempeñan son diferentes.

• En conjunto, son los responsables de la manifestación de todas las características y funciones del organismo.

• Los ácidos nucleicos dirigen la síntesis de proteinas

• Eso hace que las proteinas sean específicas

• Si se introduce un trozo de AND en otro individuo este produce las proteinas del primero ( ingeniería genética)

NUCLEÓSIDOLa unión de una pentosa y una base nitrogenada origina un nucleósido, y su enlace se llama N - glucosídico.

Un nucleótido es un nucleósido unido a uno o más ácidos fosfóricos.

Las bases nitrogenadas pueden ser Púricas o Pirimidínicas

PENTOSAS.

BASES NITROGENADAS

- Las púricas son: la Adenina (A) y la Guanina (G).

- Las Pirimidínicas son: la Citosina (C) y la Timina (T) y el Uracilo (U).

- Debido a la estructura particular de estas bases, una adenina de una hebra se junta siempre con una timina de la hebra enfrentada, y una guanina de una hebra siempre se aparea con una citosina de la otra, es decir son complementarias entre sí.

BASES NITROGENADAS.

Pirimidinas

(Citosina, Timidina, Uracilo)

Purinas

(Adenina y Guanina)

ESTRUCTURA DE LOS ACIDOS NUCLEICOS:NUCLEÓTIDOS

• Los ácidos nucleicos son grandes moléculas constituidas por la unión de monómeros, llamados nucleótidos.

• Nucleótidos: son moléculas que se pueden presentar libres en la Naturaleza o polimerizadas, formando ácidos nucleicos.

• También pueden formar parte de otras moléculas que no son ácidos nucleicos, como moléculas portadoras de energía  o coenzimas.

nucleótido

Los nucleótidos se forman por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y uno o más ácidos fosfóricos.

Los nucleótidos se forman mediante la unión de una molécula de ácido fosfórico y un nucleósido, a través del grupo hidroxilo (OH) del quinto carbono, mediante un enlace fosfoester.  

La pentosa puede ser ribosa o desoxiribosa

Nucleosidos y nucleotidosNucleótido y nucleósido.

La base nitrogenada siempre se une al C1' de la pentosa para formar u nucleósido. La unión de P al nucleósido se produce en el C5' de la pentosa, y se forma el nucleótido.

Un nucleótido está constituido por tres subunidades diferentes: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base nitrogenada

ESTRUCTURA DE UN NUCLEOTIDO

IMPORTANCIA DE LOS NUCLEÓTIDOS

• Algunos nucleótidos son:

– Acumuladores de nergía AMP,ADP,ATP

– Mensajeras AMPc

– Coenzimas NAD+, NADP, FAD,

-Los nucleótidos también se encuentran libres en las células y cumplen distintas funciones. Por ejemplo, y como más importantes:

1) Transportadores o vectores de energía: Fundamentalmente el sistema ATP-ADP.

Hay otros que, desde el punto de vista energético, son equivalentes: GTP, CTP, UTP y TTP.

ATP

ADP

AMP

2) Mensajeros intracelulares:

Como es el caso del AMPc (adenosín-mono-P cíclico), que se forman por acción de enzimas específicas y desencadenan distintas respuestas en cada tipo celular.

3) Coenzimas de óxido-reductasas:

Las más comunas son el NAD, NADP, FAD, FMN y la CoA. Todas intervienen en procesos metabólicos.

Nicotinamida adenosina difosfato (NAD)

FAD

NAD

NADP

AMPC

ENLACE NUCLEOTÍDICO

Ácidos nucleicos

• Llamados así por aparecer en el nucleo celular.

• Están formados por la unión de varios nucleótidos con enlace nucleotídico.

– AND

– ARN

ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)

-Contiene la información genética que determina el desarrollo del individuo y sus características, en todas las especies salvo en los virus-ARN.

-En eucariotas, el ADN se encuentra en el núcleo y una pequeña cantidad en mitocondrias y cloroplastos.

- En procariotas, la molécula de ADN es circular, y, además, estas células pueden tener otras moléculas más pequeñas de ADN, llamadas plásmidos.

MOLÉCULA DE ADNEn las largas moléculas de ADN se alojan los distintos genes, que son

las unidades de información responsables de la identidad de una célula, o sea, de sus características y su comportamiento.

La molécula de ADN se compone de dos hebras enfrentadas, cada una de las cuales es un polímero de nucleótidos.

Esquema muy simplificado de la doble cadena que se forma a partir de los “encastres” provistos por las bases, que se puede representar así:

COMPLEMENTARIEDAD DE LAS BASES Y ESTRUCTURA HELICOIDAL

Otro aspecto del modelo indica que esta especie de “escalera”, formada por dos cadenas de ADN enfrentadas, se retuerce dando lugar a una doble hélice con giro hacia la derecha.

Las bases apareadas se enlazan entre sí a través de uniones del tipo puente hidrógeno

DOBLE HÉLICE

Componentes de los ácidos nucleicos

Bases nitrogenadas

azúcar

Fosfato

DESCUBRIMIENTO DE LA DOBLE HÉLICE

• Watson y Crick

• Rosalind Franklin

• Wilkins

• Chagraff

Watson y Crick

Rosalind Franklin

Erwin Chargaff

Maurice Wilkins

Watson y Crick

La doble hélice

ESTRUCTURA DEL ADN

• Estructura primaria: secuencia de nucleótidos

• Estructura secundaria: doble hélice

• Estructura terciaria: Estructura en collar de perlas y solenoide

• Estructura cuaternaria: Cromosomas

ESTRUCTURA PRIMARIA:

Viene determinada por la secuencia de desoxirribonucleótidos a lo largo de la cadena polinucleótida.

La estructura primaria viene definida por la secuencia de bases de la cadena polinucleótida.

ESTRUCTURA SECUNDARIA:

- Regla Chargaff de equivalencia que lleva su nombre: A + G = T + C, es decir, el número de bases púricas es igual al de pirimidínicas.

- Watson y Crick (1953) establecieron un modelo para la estructura secundaria tridimensional del ADN.

El modelo supone la existencia de dos cadenas polinucleótidas enrolladas en espiral, una junto a la otra, y se conoce como modelo de la doble hélice.

Polimerización de los nucleótidos.

Los monómeros se unen mediante puentes o enlaces fosfodiéster entre el hidroxilo del C5' de un nucleótido y el hidroxilo del C3' del siguiente.

- En una cadena polinucleótida, por tanto, se distinguen:

a) un esqueleto covalente P-pentosa-P-pentosa-P..., con un extremo 5´ con el P y un extremo 3´hidroxilo.

b) las bases nitrogenadas salen a modo de radicales, de los carbonos 1´ de la pentosa.

• Es dextrógira: el enrollamiento de cadena se produce hacia la derecha.

• Las hebras son coaxiales: están enfrentadas y unidas a través de las bases por puentes de H.

• Las cadenas son antiparalelas: se sintetizan en la dirección C5´→C3´, pero en sentido contrario (se enfrentan el extremo 3´de una de ellas con el extremo 5´de la otra).

• El enfrentamiento de bases se realiza mediante enlaces de H:

A = T y G Ξ C

Doble hélice de DNA.

• El esqueleto covalente (fosfato y azúcar) se sitúa en el exterior de la hélice (hidrófilo), con los grupos fosfato cargados negativamente, dispuestos hacia fuera.

• Las bases se proyectan hacia el interior (hidrófobo) de la doble hélice, según planos paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice.

• El diámetro constante de la fibra de ADN (2 nm) y la formación de un máximo número de puentes de H, que dan gran estabilidad a la molécula.

• Por cada vuelta de hélice hay 10 pares de bases.

• La estructura descrita corresponde a la forma de ADN biológicamente más importante, la forma B. Existen otras dos formas más A y Z

Doble hélice de DNA.

Apareamiento complementario entre las bases de los ácidos nucleicos.

La formación de puentes de hidrogeno entre bases de las hebras opuestas del DNA conducen a un apareamiento especifico de GUANINA (G) con CITOSINA (C) y ADENINA (A) con TIMINA (T)

ESTRUCTURA TERCIARIA:

En eucariotas, el ADN se una a proteínas de dos tipos: histonas y proteínas cromosómicas no-histonas.

Estructura cuaternaria

Las grandes moléculas de ADN se empaquetan, espiralizándose al máximo, en los cromosomas.

UBICACIÓN CELULAR DEL ADN

Casi todo el ADN de las células eucariotas se encuentra en el núcleo celular (también se lo encuentra dentro de mitocondrias y cloroplastos).

Las moléculas de ADN presentes en el núcleo se enroscan alrededor de las moléculas de histonas (proteínas), formando, las fibras de cromatina.

Antes que unan célula se divida, las fibras de cromatina se repliegan sobre sí mismas y toman una estructura bien compacta , con forma de bastón, llamada cromosoma.

El número de moléculas de ADN nuclear, o el número de cromosomas, es constante y característico para cada ser vivo.

Ácido ribonucleico (ARN).

• La función del RNA es transcribir el mensaje genético presente en el DNA y traducirlo a proteínas.

• RNA posee ribosa y existe URACILO en lugar de TIMINA

• La molécula es monocatenaria

• Existen tres tipos de RNA (mensajero, transferencia, ribosomal, de interferencia)

TIPOS DE ARN

• ARNm (mensajero): se forma en el núcleo a partir del molde de ADN, contiene una única cadena de nucleótidos que es complementaria. Luego pasa al citoplasma.

• ARNt (transferencia): se encuentra en el citoplasma, es más pequeño que los anteriores y se encarga de transportar los aminoácidos

• ARNr (ribosómico): se encuentra en el citoplasma y se fija a los ribosomas

• ARNi (interferencia) Bloquea la síntesis de proteinas.

ARNm

- Solamente posee estructura primaria y está formado por 300-500 ribonucleótidos, representando el 5% del total de ARN. Tiene un peso molecular intermedio entre el ARNr y el ARNt.

- Su función es transportar la información genética codificada desde el núcleo hasta los ribosomas, para que tenga lugar la traducción de ese código (síntesis de proteínas).

- Estas moléculas tienen una vida muy corta, ya que tras su elaboración (transcripción) y cumplida su misión (traducción), son rápidamente degradadas (un minuto en bacterias).

ARNr

- Estas moléculas tienen entre 3.000 y 5.000 ribonucleótidos, representando el 80% del total del ARN. Tienen el peso molecular más elevado de todos los ARN.

- Junto a moléculas proteicas constituyen unidades supramoleculares, los ribosomas, que se encargan de sintetizar las proteínas, según la secuencia de nucleótidos del ARNm.

- Estas moléculas se elaboran en el nucleolo a partir de un único ARN nucleolar precursor, que posteriormente se fragmenta para originar las subunidades ribosómicas.

- Hay distintos tipos de ribosomas (distintos ARNr), siendo siempre más pequeños en procariotas que en eucariotas.

ARNt-Se trata de moléculas pequeñas (70-80 nucleótidos) y representa el 15% del total de ARN, siendo su peso molecular el más bajo de los ARN vistos.

- Su estructura tridimensional presenta bucles y zonas de doble héliceintracatenaria mantenida por puentes de H; se conoce como estructura de trébol.

- Su función es triple:

a) captar aa activados del citoplasma.

b) transferirlos a los ribosomas en síntesis.

c) colocarlos en el lugar que les corresponde en la proteína de acuerdo con la información codificada en el ARNm.

ARNr

Algunos ARNr tienen tramos de doble hélice intracatenaria porque presentan secuencias complementarias.

-Su función, por tanto, está relacionada con la traslación del ribosoma a lo largo de la molécula de ARNm, durante la traducción.

linear trébol globular

Arn i

• Son moléculas de ARN que eliminan ARNm y así impiden la síntesis de proteinas. Silencian al ADN.

• Este descubrimiento obtuvo el premio Nobel de Fisiología en 2006 por Andrew Fire y Craig Mello.

ARNi

Cuadro comparativo entre el ADN y ARN.

Caracteres

Pentosa

DNA

Desoxirribosa

RNA

Ribosa

Bases nitrogenadas Adenina, Guanina Citosina, Timina

Adenina, Guanina Citosina, Uracilo

Numero de polinucleotidos(cadenas)

2 1

Función Almacena la información biológica de los seres vivos

Permite la expresión de la información biológica

Ubicación Núcleo, mitocondrias, cromatina, cloroplastos, cromosoma

Núcleo, ribosomas

Estructura Doble hélice Lineal, globular y trébol

CÓDIGO GENÉTICOEl ADN contiene un “lenguaje” propio llamado código genético. En este “idioma”, tres

bases de ADN (un triplete) conformarían una “palabra” o codón. Cada codón es una clave para designar uno de los 20 aminoácidos diferentes. Es la relación que existe entre una determinada secuencia de nucleótidos en el ADN y la secuencia de aminoácidos de una proteína dada. Esta relación mediada por el ARN mensajero se establece por la correspondencia entre cada uno de los aminoácidos y una determinada secuencia de tres nucleótidos, según el siguiente detalle:

ÁCIDOS NUCLEICOS

• La información que dicta las estructuras de la enorme variedad de proteínas que se encuentran en los organismos está codificada en moléculas conocidas como ácidos nucleicos.

• La información contenida en los ácidos nucleicos es transcrita y luego traducida a las proteínas. Son las proteínas las moléculas que finalmente ejecutarán las "instrucciones" codificadas en los ácidos nucleicos.

• Los ácidos nucleicos están formados por cadenas largas (polímeros) de nucleótidos.

• Existen dos tipos de ácidos nucleicos DNA y RNA.

Componentes de los ácidos nucleicos

Bases nitrogenadas

azúcar

Fosfato

DIFERENCIAS ENTRE ADN Y ARN