TEMA 5: ÁCIDOS NUCLEICOS

Concepto clasificación e funcións biolóxicas.Estrutura xeral dos nucleótidos.O ADN. Estrutura do ADN: modelo de Watson e Crick Desnaturalización e renaturalización do ADN.O ARN: estrutura e tipos. Orixe e función.

CONCEPTO, CLASIFICACIÓN E FUNCIÓNS BIOLÓXICAS

Son estruturas de carácter ácido que foron atopadas por primeira vez no núcleo das células eucariotas. Están formadas por C, H, O, N e P. Trátase de moléculas de gran tamaño polo que se definen como polímeros constituídos pola unión dunhas unidades moleculares (monómeros), chamadas nucleótidos.Todos os seres vivos teñen dous tipos de ácidos nucleicos: ADN ou DNA (ácido desoxirribonucleico) e ARN ou RNA (ácido ribonucleico), excepto os virus que só posúen un tipo, ben ARN ou ADN.

1. O ADN é o material xenético, portador dos caracteres hereditarios, polo que debe cumprir dúas funcións:

1. Almacenar a información xenética: isto quere dicir que o ADN contén a información para o crecemento e desenvolvemento do organismo, coas características típicas da súa especie. Como as proteínas son as biomoléculas especificas, e as características de cada organismo son consecuencia do seu contido proteico, o ADN dun organismo ha de conter as instrucións específicas para sintetizar unhas proteínas determinadas e non outras. Polo tanto, o ADN dirixe o proceso de síntese de proteínas.

2. Transmitir a información xenética, é dicir, copiarse exactamente en cada xeración. Antes de que unha célula se divida, o seu ADN ten que formar copias exactas de si mesmo para que cada célula filla reciba unha copia. Este proceso denomínase replicación ou duplicación do ADN.

Como os seres vivos reprodúcense mediante células (esporas, gametos) e toda célula procede doutra, por división da mesma, grazas á duplicación do ADN os caracteres hereditarios transmítense de pais a fillos, xeración tras xeración.

A función do ARN é expresar a información xenética, é dicir, executar as ordes contidas no ADN. Xa que logo o ARN é o encargado de sintetizar as proteínas. Ademais, nalgúns virus é o material hereditario.

1

ESTRUTURA DOS NUCLEÓTIDOS

Os nucleótidos conteñen tres compoñentes característicos: ácido fosfórico, unha pentosa e unha base nitroxenada, trátase, pois, de moléculas hidrolizables. A pentosa pode ser de dous tipos:1. Ribosa que forma parte dos nucleótidos constituíntes do ARN.2. Desoxirribosa que forma parte dos nucleótidos constituíntes do ADN.

As bases nitroxenadas poden ser: Púricas: adenina, guanina, Pirimídicas: citosina, timina e uracilo.

Unha base nitroxenada, únese a unha pentosa, mediante un enlace N-glicosídico, orixinando un nucleósido.

Base nitroxenada + Pentosa = Nucleósido

2

Os nucleótidos fórmanse por esterificación entre a pentosa dun nucleósido e unha molécula de ácido fosfórico.

Nucleósido + ácido fosfórico = Nucleótido

Un nucleótido está formado por unha pentosa, unha base nitroxenada (púrica ou pirimídica) e unha molécula de ácido fosfórico

A asociación de miles de nucleótidos formará un ácido nucleico.

3

NUCLEÓTIDOS DE INTERESE BILÓXICO

- ATP, ADP e AMP: actúan como moléculas almacén de enerxía nos seres vivos, xa que os enlaces ácido-anhidro que unen os grupos fosfato entre si posúen enerxía elevada. Ao

hidrolizarse estes enlaces, a enerxía libérase e utilízase para distintas funcións (crecemento, transporte activo, síntese, etc)

De función semellante ao ATP son outros nucleótidos fosforilados como o GTP, CTP, TTP, UTP.

– Nucleótidos que actúan como Coencimas:

FAD = Flavín-adenín-dinucleótido.NAD = Nicotín-adenín-dinucleótidoNADP = Nicotín-adenín-dinucleótido fosforilado

Actúan como CoE das deshidroxenasas e encárganse de separar os H dos substratos. (Son oxidantes).

POLINUCLEÓTIDOSOs nucleótidos únense entre si a través do PO4H3 do C5' e do OH do C3' doutro nucleótido, mediante un enlace fosfodiéster, formándose polímeros. Poden ser de dous tipos segundo a pentosa que posúan:- Se é desoxirribosa -------------> ADN = A, G, C, T.- Se é ribosa -----------------> RNA = A, G ,C,U.Tanto o ADN como o ARN poden estar formados por unha ou dúas cadeas de polinucleótidos = Monocatenarios ou bicatenarios.O ADN ademais pode ser lineal ou circular.

4

ADN ou ácido desoxirribonucleico

O ADN está constituído por dúas cadeas de nucleótidos enroladas formando unha dobre hélice. Cada cadea está formada por un polímero de desoxirribunucleótidos de adenina, guanina, citosina e timina. Non existen desoxirribonucleótidos de uracilo.

Tipos: Monocatenario. Moi pouco frecuente. Só nalgúns virus.Bicatenario: Lineal (células eucariotas e algúns virus), circular (bacterias, mitocondrias, cloroplastos, algúns virus)

Localización: atópase no núcleo de células eucariotas, mitocondrias, cloroplastos, células procariotas e algúns virus.

O ADN nuclear está unido a unhas proteínas chamadas histonas e a unha pequenísima cantidade de proteínas non histónicas.

5

Estruturas1. Estrutura primaria: vén dada pola secuencia de nucleótidos dunha cadea . Está formada pois, por un esqueleto de unidades de fosfato e de desoxirribosa, e unha secuencia de bases. É importante para estudos evolutivos, xa que a porcentaxe de G,C,T,A é igual para individuos da mesma especie, pero se dous individuos son de especies distintas, as súas secuencias serán tanto máis semellantes canto menos afastados se atopen evolutivamente.

2. Estrutura secundaria. É a disposición das dúas cadeas de ADN no espazo, en forma de dobre hélice, coas bases nitroxenadas enfrontadas e unidas por pontes de H. Este modelo foi proposto por Watson e Crick en 1953. Para chegar a él, previamente tiveron lugar unha serie de descubrimentos de gran importancia:

. Experimento de Griffith con Streptococcus pneumoniae.

. Experimento de Avery en 1944.

. Experimento de Hersey e Chase en 1952. Demostraron que o ADN era o material xenético de bacteriófagos.

Nos anos 50, Chargaf fai unha análise química da frecuencia de nucleótidos, chegando á seguinte conclusión:

1. A proporción relativa das 4 bases varía dunha especie a outra, pero é similar entre individuos da mesma especie.

2. Formulou o seguinte principio de equivalencia: A + G = T + C, é dicir, a cantidade de purinas se igual á cantidade de pirimidinas.

Modelo de Watson e Crick da dobre hélice

As súas características estruturais fundamentais son:

a) Constituído por dúas cadeas de polinucleótidos enroladas ó redor dun eixe imaxinario orixinando unha dobre hélice. O enrolamento é dextróxiro e plectonímico, é dicir, que para que se separen as dúas cadeas unha debe xirar con respecto á outra

b) As dúas cadeas son antiparalelas porque unha está en dirección 5'----> 3' e a outra en dirección 3----> 5'.

c) As bases nitroxenadas están colocadas perpendicularmente ao eixe da hélice a modo de pasos dunha hipotética escada de caracol.

d) A dúas cadeas son complementarias porque sempre están enfrontadas a adenina e a timina (A – T) e a guanina e a citosina

(C -G) mediante pontes de hidróxeno; dous entre a A=T e tres entre a C=G.

6

Este modelo cumpre os principios de unidade e diversidade que require o material xenético, e permite a súa replicación, transcrición e a corrección de posibles erros.

A secuencia dunha cadea determina como ten que ser a súa complementaria. Os cambios na secuencia chámanse mutacións e alteran a información xenética.

3. Estrutura terciaria. As moléculas de ADN circular, como o ADN bacteriano ou o mitocondrial, presentan unha estrutura terciaria, na que a febra atópase retorcida sobre si mesma formando unha superhélice.

Niveis de empaquetamentoO ADN e as proteínas que constitúen a cromatina adoptan unha forma compacta con distintos niveis de empaquetamento. O primeiro deles é o colar de perlas formados por nucleosomas, que consta dun núcleo formado por 8 histonas ao redor do cal enrólanse en superhélice dúas voltas de ADN bicatenario e que enlaza aos distintos nucleosomas. Este enrólase sobre se mesmo helicoidalmente constituíndo o solenoide. Se se condensa máis dá lugar aos bucles.

7

Desnaturalización e renaturalización do ADN

A dobre hélice é moi estable en condicións fisiolóxicas. Se a quentamos a 100ºC (ou variamos o pH, etc) prodúcese a separación das dúas cadeas por rotura das pontes de H, é dicir, a desnaturalización do ADN. Ao cesar esas condicións, vólvense a formar as pontes de H e desta forma o ADN renaturalízase.Denomínase temperatura de fusión aquela en que o 50% da dobre hélice está separada. Esta temperatura depende da composición das bases.Quen terá maior Tª de fusión, un DNA rico en G=C ou outro rico en A=T?Se unha disolución de DNA desnaturalizado arrefríase lentamente pode renaturalizarse a dobre hélice ou parte

8

dela. Esta propiedade permite formar moléculas híbridas de ADN de distintos individuos para coñecer o grao de perentesco entre eles

Estrutura do ARN

Presenta unha composición química semellante ao ADN, salvo que ten ribosa en lugar de desoxirribosa e uracilo en lugar de timina. Con todo, está constituído por unha soa cadea de polinucleótidos (Monocatenario), excepto nalgúns virus que é bicatenario.

Localización: no núcleo e citoplasma de células eucariotas, protoplasma de procariotas, algúns virus, mitocondrias e cloroplastos.

Función:Transmisor da información do DNA, e polo tanto, fundamental na síntese de proteínas.

Tipos de ARN: mensaxeiro, transferente e ribosómico. Os tres interveñen dunha ou outra forma na síntese de proteínas.

ARNm: Está formado por cadeas curtas e lineais de nucleótidos. Sintetízase no núcleo a partir dun anaco de DNA, pasa ao citoplasma onde se asocia a ribosomas, é dicir, transmite a información xenética desde o núcleo ata o citoplasma.

ARNr: Atópase asociado a proteínas ribosómicas. Esta asociación forma os ribosomas, que é o lugar de síntese proteica, é dicir, os ribosomas len e traducen a cadea de ARNmensaxeiro para a síntese de proteínas

ARNnucleolar: constitúe en parte o nucléolo e a partir del fórmanse as 2 subunidades ribosómicas que atravesarán a envoltura nuclear e unírense posteriormente no citoplasma dando lugar aos ribosomasARNt: adopta unha estrutura en folla de trevo. Posúe unha zona chamada anticodón, por onde se vai a fixar ao ARNm, e un extremo (3') ao que se une o aminoácido que vai transportar.

Anticodón

9