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Universidad Autónoma de Chiapas
Facultad de Ciencias Químicas Ext. Ocozocoautla
Nombre del catedrático
Dra. Ana Olivia Cañas Urbina
Integrantes del equipo:
Ariana Archila Jiménez
Obet Maza Nafate
Catherin Concepción Pérez
Sánchez
Yatzeni Guadalupe Ruiz Molina
Materia:
Biología Celular
Grado:
Segundo semestre
Nombre del trabajo:
Ácidos Nucleicos
BASES PÚRICAS Y PIRIMIDÍNICAS
Definición
Las Bases Nitrogenadas son las que contienen la información genética. En el caso
del ADN las bases son dos Purinas y dos Pirimidinas. Las purinas son A (Adenina)
y G (Guanina). Las pirimidinas son T (Timina) y C (Citosina). En el caso del ARN
también son cuatro bases, dos purinas y dos
pirimidinas. Las purinas son A y G y las
pirimidinas son C y U (Uracilo).
Como son aromáticas, tanto las bases púricas
como las pirimidínicas son planas, lo cual es
importante en la estructura de los ácidos
nucleicos.
También son insolubles en agua y pueden
establecer interacciones hidrófobas entre ellas;
estas interacciones sirven para estabilizar la
estructura tridimensional de los ácidos nucleicos.
Las bases nitrogenadas absorben luz en el rango
ultravioleta (250-280 nm), propiedad que se usa
para su estudio y cuantificación.
ACIDOS NUCLEICOS
Bases púricas
Están basadas en el Anillo Purínico. Puede observarse que se trata de un sistema
plano de nueve átomos, cinco carbonos y cuatro nitrógenos.
En esta imagen puede observarse como
se forman Adenina y Guanina a partir de
una Purina.
El anillo purínico puede considerarse
como la fusión de un anillo pirimidínico
con uno imidazólico.
En el siguiente cuadro se muestran los nombres de las principales purinas:
Purinas
Nombre común Nombre sistemático Adenina 6-amino purina
Guanina 2-amino 6-oxo purina
Las purinas que comúnmente encontramos en el ADN y ARN son Adenina y
Guanina.
La forma degradativa final de las purinas en los primates es el Ácido Úrico, 2,6,8-
trioxo purina.
Bases pirimídicas
Están basadas en el Anillo Pirimidínico. Es un sistema plano de seis átomos,
cuatro carbonos y dos nitrógenos.
En esta imagen puede observarse como derivan
Citosina, Timina y Uracilo de Pirimidina.
Las distintas bases pirimidínicas se obtienen
por sustitución de este anillo con grupos oxo
(=O), grupos amino (-NH2) o grupos metilo (-CH3).
En el siguiente cuadro se muestran los nombres de las principales pirimidinas:
Pirimídicas
Nombre común Nombre sistemático Citosina 2-oxo 4-amino pirimidina
Uracilo 2,4 dioxo pirimidina
Timina 2,4 dioxo5-metil pirimidina
Las pirimídicas que encontramos en el ADN son Citosina y Timina. En el ARN
encontramos Citosina y Uracilo.
Las pirimídicas son degradadas completamente a agua, anhídrido carbónico y
urea.
NULCEOSIDOS
Están formados por la unión de una base nitrogenada y una pentosa (D-ribosa o
D2-desoxirribosa). Cuando la pentosa es D- ribosa, el nucleósido se denomina
ribonucleosido y están presentes en el RNA. Cuando se trata de una D2-
desoxirribosa, el nucleósido se denomina desoxirribonucleosido, y están presentes
en el ADN. Tanto los
ribonucleosido como los
desoxirribonucleosido
pueden tener bases
púricas o pirimídicas,
cuando se trata de una
base pirimidinica, la
unión se realiza entre el
N1 de la base y el C1
del azúcar por lo que el
enlace se denomina N-
glucosidico, en el caso de las bases púricas la unión se realiza entre el N9 de la
base y el C1 del azúcar, siendo también un enlace N-glucosidico. Los nucleósido
son algo más solubles en agua que las bases nitrogenadas libres. Por hidrolisis
acida y por acción hidrolítica de ciertas enzimas, nominadas generalmente
nucleósidos, se rompe el enlace entre la base nitrogenada y el azúcar. En algunos
ARN se encuentra un nucleósido poco habitual denominado seudo-uridina, en el
cual se establece un enlace C-glucosidico entre el C1 de la ribosa y el C5 del
uracilo.
NUCLEOTIDOS
Los nucleótidos están formados por la unión de un nucleósido y una molécula de
ácido fosfórico. El enlace fosfórico se une
por un enlace éster a alguno de los
carbonos de la pentosa que tenga un grupo
OH libre. Así en la ribosa hay tres posibles
puntos de unión del ácido fosfórico; los
carbonos 2,3 y 5. En la desoxirribosa, sin
embargo solo existen dos posibles puntos
de unión del fosfórico: los carbonos 3 y 5,
ya que el C2 ha perdido el oxígeno. Sin
embargo en los ácidos nucleicos, tanto
ARN como ADN, solo hay nucleótidos en
5´, es decir, nucleósido 5´-monofosfato.
La formación de un nucleótido se produce mediante un enlace fosfodiester en el
que participa un grupo OH del ácido fosfórico y el H alcohólico del C5´ de la
pentosa nucleósido, con pérdida de una molécula de agua. (Teijon & Garrillo,
2006)
ENLACE FOSFODIESTER
El enlace fosfodiéster es un enlace covalente que se produce entre un grupo
fosfato (H3PO4) y un grupo
hidroxilo (–OH). Este tipo de
enlace lo podemos encontrar en
fosfolípidos que forman la
membrana celular, y en
nucleótidos, que forman los
ácidos nucleicos ARN y ADN.
BASE NITROGENADA+AZUCAR (PENTOSA)+ACIDO FOSFORICO= NUCLEOTIDO.
BASE NITROGENADA+AZUCAR (DESOXIRRIBOSA)= NUCLEOSIDO.
Las bases nitrogenadas son adenina, timina, guanina, citosina y uracilo. La timina
sólo la encontramos en ADN y el uracilo únicamente en ARN.
El azúcar que forma parte del nucleótido es una pentosa, la ribosa en el caso
del ácido ribonucleico (ARN) y la desoxirribosa en el caso del ácido
desoxirribonucleico (ADN).
En la siguiente figura observamos cómo se enlazan la base nitrogenada, la
pentosa y el grupo fosfato para formar un nucleótido:
Los carbonos de la pentosa se nombran con números del 1’ al 5’, siendo el
número uno el que está unido a la base nitrogenada y número cinco el que está
unido al grupo fosfato, como podemos
observar en la figura de arriba.
En el enlace fosfodiester, se enlazan
covalentemente el grupo OH del carbono 3’
de la pentosa del primer nucleótido y el grupo
fosfato del carbono 5’de la pentosa del
siguiente nucleótido. En esta reacción se
libera una molécula de agua y se forma un di
nucleótido.
LOS NUCLEOTIDOS DE LOS ACIDOS NUCLEICOS ESTAN UNIDOS
POR ENLACES FOSFODIESTER.
Los nucleótidos pueden unirse unos a otros para formar el DNA o el RNA. La
unión se realiza mediante “puentes” de grupos fosfato, en los cuales el grupo
fosfato -OH en la posición 5’ mediante un enlace fosfodiéster un nucleótido está
unido al grupo -OH del siguiente mediante un enlace fosfodiéster. De esta forma,
los esqueletos de los ácidos nucleicos consisten en residuos de fosfato y pentosa,
quedando las bases nitrogenadas como grupos laterales unidos al esqueleto.
Todos los enlaces fosfodiéster tiene la misma orientación a lo largo dela cadena,
con lo cual cada cadena lineal de ácido nucleico tiene una polaridad específica y
extremos 5’ y 3’ diferenciados. El residuo terminal cuyo C-5’ no está unido a otro
nucleótido se conoce como extremo 5’, mientras que el residuo terminal cuyo C-3’
no está unido a otros nucleótidos se llama extremo 3’. Por convención, la
secuencia de residuos nucleótidicos en ácido nucleico se escribe, de izquierda a
derecha, desde el extremo 5’ hasta el 3’. Un ácido nucleico de cadena corta se
denomina oligonucleótido (generalmente hasta 50 nucleótidos). Los ácidos
nucleicos de mayor longitud se denominan polinucleotidos.
DIRECCION 5´-3´ Y DIRECCION 3´-5´
EL ADN.
Ácido Desoxirribonucleico (ADN), material genético de todos los organismos
celulares y casi todos los virus. Es el tipo de molécula más compleja que se
conoce. Su secuencia de nucleótidos contiene la información necesaria para poder
controlar el metabolismo un ser vivo.
El ADN lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la
replicación. En casi todos los organismos celulares el ADN está organizado en
forma de cromosomas, situados en el núcleo de la célula.
Está formado por la unión de muchos desoxirribonucleótidos. La mayoría de las
moléculas de ADN poseen dos cadenas anti paralelas (una 5´-3´ y la otra 3´-5´)
unidas entre sí mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de
hidrógeno.
La adenina enlaza con la timina, mediante dos puentes de hidrógeno,
mientras que la citosina enlaza con la guanina, mediante tres puentes de
hidrógeno.
El estudio de su estructura se puede hacer a varios niveles, apareciendo
estructuras, primaria, secundaria, terciaria, cuaternaria y niveles de
empaquetamiento superiores.
Representación esquemática de la doble cadena de ADN.
a) ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN
Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos.
b) ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN
Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basándose en:
- La difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins
- La equivalencia de bases de Chargaff,que dice que la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de timinas más citosinas.
Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina de una se une a la timina de la otra, y la guanina de una a la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´de una se enfrenta al extremo 5´de la otra.
Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick.
c) ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN.
Se refiere a como se almacena el ADN en un volumen reducido. Varía según se trate de organismos procariontes o eucariontes:
En procariontes se pliega como una súper-hélice en forma, generalmente, circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en la mitocondrias y en los plastos.
TIPOS DE RNA
El Ácido Ribo Nucleico está constituido por la unión de nucleótidos formados por
una pentosa, la Ribosa, una base nitrogenada, que son Adenina, Guanina,
Citosina y Uracilo. No aparece la Timina. Los nucleótidos se unen formando una
cadena con una ordenación en la que el primer nucleótido tiene libre el carbono 5’
de la pentosa. El último nucleótido tiene libre el carbono 3’. Por ello, se dice que la
ordenación de la secuencia de nucleótidos va desde 5’ a 3’ (5’ ® 3’).
En la célula aparecen cuatro tipos de ARN, con distintas funciones, que son el
ARN mensajero, el ARN ribosómico, el ARN transferente y el ARN heteronuclear.
ARN mensajero (ARNm)
ARN lineal, que contiene la información, copiada del ADN, para sintetizar una
proteína. Se forma en el núcleo celular, a partir de una secuencia de ADN. Sale
del núcleo y se asocia a ribosomas, donde se construye la proteína. A cada tres
nucleótidos (codón) corresponde un aminoácido distinto. Así, la secuencia de
aminoácidos de la proteína está configurada a partir de la secuencia de los
nucleótidos del ARNm.
ARN ribosómico (ARNr)
El ARN ribosómico, o ribosomal, unido a proteínas de carácter básico, forma los
ribosomas. Los ribosomas son las estructuras celulares donde se ensamblan
aminoácidos para formar proteínas, a partir de la información que transmite el
ARN mensajero. Hay dos tipos de ribosomas, el que se encuentra en células
procariotas y en el interior de mitocondrias y cloroplastos, y el que se encuentra en
el hialoplasma o en el retículo endoplásmico de células eucariotas.
ARN transferente (ARNt)
ARN transferente (ARNt)
El ARN transferente o soluble es un ARN no lineal. En él se pueden observar
tramos de doble hélice es decir, entre las bases que son complementarias, dentro
de la misma cadena. Esta estructura se estabiliza mediante puentes de Hidrógeno.
Además de los nucleótidos de Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo, el ARN
transferente presenta otros nucleótidos con bases modificadas. Estos nucleótidos
no pueden emparejarse, y su existencia genera puntos de apertura en la hélice,
produciendo bucles.
En el ARNt se distinguen tres tramos (brazos). En uno de ellos (1 en la figura),
aparece una secuencia de tres nucleótidos, denominada anti codón. Esta
secuencia es complementaria con una secuencia del ARNm, el codón. En el brazo
opuesto (2 en la figura), en el extremo 3' de la cadena, se une un aminoácido
específico predeterminado por la secuencia de anti codón.
La función del ARNt consiste en llevar un aminoácido específico al ribosoma. En él
se une a la secuencia complementaria del ARNm, mediante el anti codón. A la
vez, transfiere el aminoácido correspondiente a la secuencia de aminoácidos que
está formándose en el ribosoma
ARN heteronuclear (ARNhn)
El ARN heteronuclear, o heterogéneo nuclear, agrupa a todos los tipos de ARN
que acaban de ser transcritos (pre-ARN). Son moléculas de diversos tamaños.
Este ARN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. En células
procariotas no aparece. Su función consiste en ser el precursor de los distintos
tipos de ARN.
¿QUE ES…….
1. ADN
El ácido desoxirribonucleico o ADN es la molécula que contiene la información de
la vida. Su descubrimiento pasará a la Historia como
uno de los grandes avances del s. XX. El ADN es el
responsable del parecido entre padres e hijos, y de
que exista un molde común para cada especie.
Contiene toda la información genética, las
instrucciones de diseño de todos y cada uno de
nosotros. Cada molécula de ADN se compone de dos
cadenas de nucleótidos que se cruzan entre sí en forma de doble hélice. La mayor
parte del ADN está en el núcleo de las células. También hay ADN fuera del núcleo
de la célula. Es el ADN mitocondrial, que permanece incluso en restos muy
antiguos de seres vivos. A diferencia del ADN del núcleo, el mitocondrial sólo se
hereda de la madre.
2. ARN (tipos)
El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un polímero de ácido nucleico consistente
de nucleótidos por monómeros. Toma su nombre
del grupo de los azúcares en el esqueleto de la
molécula, la ribosa. Los nucleótidos del ARN
contienen anillos de ribosa y uracilo, a diferencia
del ácido desoxirribonucleico (ADN) que contiene
desoxirribosa y timina. Es transcrito desde el ADN
por enzimas llamada ARN polimerasas y
procesadas por muchas más proteínas. El ARN
sirve como una plantilla para la traducción de
genes.
a) ARNt
Es un tipo de ácido ribonucleico encargado de transportar los aminoácidos a los
ribosomas y ordenarlos a lo largo de la molécula
de ARNm, a la cual se unen por medio de enlaces
peptídicos para formar proteínas durante el
proceso de síntesis proteica. Existe una molécula
de ARNt para cada aminoácido, con una tripleta
específica de bases no apareadas, el anti codón.
b) ARNm
Es el ácido ribonucleico que contiene la información genética (el código genético)
procedente del ADN del núcleo celular a un ribosoma en el citoplasma, es decir, el
que determina el orden en que se unirán los aminoácidos de una proteína y actúa
como plantilla o patrón para la síntesis de dicha proteína.
c) ARNr
Es el tipo de ARN más abundante en las células y forma parte de los ribosomas.
Estos se encargan de la síntesis de proteínas según la secuencia de nucleótidos
presente en el ARN mensajero. El ARN ribosómico está formado por una sola
cadena de nucleótidos.
3. Gen
Es un segmento corto de ADN. Los genes le dicen al cuerpo cómo
producir proteínas específicas, es decir mandan una información para una función
especial.
4. Cromosoma
Son estructuras que se encuentran en el centro (núcleo) de las células que
transportan fragmentos largos de ADN. Los cromosomas tienen pares apareados
de una copia de un gen específico. El gen se presenta en la misma posición en
cada cromosoma. Los cromosomas vienen en pares.
5. Genoma:
Se denomina Genoma de una especie al conjunto de la información genética,
codificada en una o varias moléculas de ADN (Ácido desoxirribonucleico) (en muy
pocas especies ARN), donde están almacenadas
las claves para la diferenciación de las células
que forman los diferentes tejidos y órganos de
un individuo.
El genoma es el conjunto de genes contenidos
en los cromosomas, lo que puede interpretarse
como la totalidad de la información
genética que posee un organismo o
una especie en particular. El genoma en los seres eucarióticos comprende
el ADN contenido en el núcleo, organizado en cromosomas, y el genoma de
orgánulos celulares como las mitocondrias y los plastos; en los
seres procarióticos comprende el ADN de su nucleoide.
6. Código Genético:
El código genético es el conjunto de reglas que define la traducción de una
secuencia de nucleótidos en el ARN a una secuencia de aminoácidos en una
proteína, en todos los seres vivos. El código define la relación entre secuencias de
tres nucleótidos, llamadas codones, y
aminoácidos. De ese modo, cada codón se
corresponde con un aminoácido específico.
La secuencia del material genético se
compone de cuatro bases nitrogenadas
distintas, que tienen una función equivalente
a letras en el código
genético: adenina(A), timina (T), guanina (G)
y citosina (C) en el ADN
y adenina (A), uracilo (U),guanina (G)
y citosina (C) en el ARN.
7. Codón
Un codón es un triplete de nucleótidos. Porta la información para pasar la
secuencia de nucleótidos del ARNm a la secuencia de aminoácidos de la proteína
en el proceso de traducción, ya que cada
codón codifica un aminoácido. Hay 64
codones diferentes por combinación de los
4 nucleótidos en cada una de las 3
posiciones del triplete, pero sólo 61
codifican aminoácidos. Los 3 restantes son
codones de terminación de la traducción,
conocidos como codones de parada o
codones stop llamados ocre (UAA), ámbar
(UAG) y ópalo (UGA). Hay un codón de
inicio de la traducción, el AUG, que codifica la metionina. Salvo la metionina y el
triptófano que están codificados por un único codón, los aminoácidos pueden estar
codificados por 2, 3, 4 ó 6 codones diferentes. Los codones que codifican un
mismo aminoácido muchas veces tienen los dos primeros nucleótidos iguales,
cambiando sólo el tercero.
IMPORTANCIA CELULAR DE LOS ACIDOS
NUCLEICOS
ALIMENTOS TRANSGÉNICOS
A diferencia de un alimento que se cultiva de forma natural, un alimento al que se
altera su ADN para conseguir ventajas se le denomina “alimento transgénico” y a
diferencia de los que se reproducen y son cultivados de manera natural, a partir de
la alteración del ADN, se crean mutaciones que tienen unas características
determinadas y preconcebidas.
Son alimentos a los que se les han insertado genes exógenos (de otras plantas o
animales) en sus códigos genéticos. Los
alimentos transgénicos son aquellos que son
modificados genéticamente para obtener
mejores características o adicionarle otras. Su
origen se remonta principios de la década de
los setenta se descubrió una enzima capaz de
cortar segmentos específicos de las cadenas de
ácidos nucleicos (ADN), los cuales guardan el
material genético hereditario de los seres vivos.
Luego se desarrollaron técnicas para aislar
genes, reintroducirlos en células vivas y combinar los de diferentes organismos.
La ingeniería genética se puede hacer con plantas, animales o microorganismos.
Históricamente, los granjeros producían cultivos y criaban animales para obtener
especies con características deseables durante miles de años. Por ejemplo, ellos
criaban perros desde poodles hasta gran danés y rosas desde las miniaturas con
olor dulce hasta las rosas rojas sin olor y perecederas de hoy en día.
La cría selectiva con el tiempo creó estas amplias variaciones, pero el proceso
dependía de la naturaleza para producir el gen deseado. Los humanos entonces
optaron por aparear los animales o plantas individuales que portaban ese gen
particular, con el fin de hacer que las características deseadas fueran más
comunes o más pronunciadas.
La ingeniería genética le permite a los científicos acelerar este proceso pasando
los genes deseados de una planta a otra o incluso de un animal a una planta y
viceversa.
En la actualidad existen tres técnicas
de manipulación genética, la
aplicación de cada técnica depende
de las características de la planta,
además los resultados no son 100%
asegurados: transformación de
protoplastos, transformación
biobalística (o bombardeo de micro
proyectiles) y la transformación
mediante Agrobacterium. La primera es una técnica que se hace a través de los
llamados protoplastos, que son células vegetales desprovistas de pared celular.
Su obtención se lleva a cabo mediante procesos mecánicos y enzimáticos de
eliminación de la pared celular. Obteniéndose con este proceso una especie
suspensión con millones de células individuales susceptibles de ser
transformadas; la segunda, es la introducción de ADN en las células por medio de
disparos de proyectiles; y la tercera es una técnica que utiliza una clase de
bacterias llamadas agrobacterium, por medio de estas se crea un tumor en una
parte de la planta, dentro de este se encuentra la información genética de la
planta, haciendo posible la obtención
de su ADN.
Los alimentos transgénicos, pueden
ser la clave para acabar con el
hambre en el mundo, pero también
pueden ser la clave para el
exterminio de la raza humana. Estos
alimentos, son modificados a nivel
genético, son mejores y de mejor
calidad que cualquier otro alimento
de este tipo, pero, a su vez, al
intentar hacerlos más resistente a plagas, se han implantado en sus genes el
veneno necesario para matarlas, o sea, las plantas van a tener veneno corriendo
por sus hojas, veneno que si mata insectos, bien podría hacerlo con nosotros, o
por lo menos, afectar nuestra salud. Este veneno, en combinación con la ley
selección natural, hace que cada especie sea más fuerte cada vez más, o sea, si
un insecto no resiste el veneno que tiene cierta planta, este insecto evolucionara
hasta tal punto de volverse inmune a este veneno, y si a la planta se le mete más
veneno, el insecto cada vez volverá más y más resistente a este; y como
consecuencia inmediata de esto, se podría causar la destrucción total de las
plantas que no tengan este tipo de veneno
en su interior, dejando desprotegidas
totalmente a las plantas normales, de
cualquier ataque de estas nuevas súper
plagas.
Los alimentos transgénicos pueden
presentar riesgos significativos de alergia
para las personas, de acuerdo con la
Universidad de Brown. La modificación
genética a menudo mezcla o añade
proteínas no originales a la planta o anim al, provocando nuevas reacciones
alérgicas en el cuerpo humano. En algunos casos, las proteínas de un organismo
al que eres alérgico se pueden añadir a un organismo al que no eras alérgico
originalmente, provocando la misma reacción experimentada con el primer
organismo.
¿Qué son los ácidos nucleicos?
Son biomoléculas formadas por macropolímeros de nucleótidos, o polinucleótidos.
Está presente en todas las células y constituye la base material de la herencia que
se transmite de una a otra generación. Existen dos tipos, el ácido
desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN).
¿Qué importancia celular tienen?
Los ácidos nucleicos son de suma importancia y vitales para el funcionamiento de
la célula, y por lo tanto a la vida.
El ADN es una molécula hereditaria que mantiene y transmite la información que
las células necesitan para sobrevivir y crear descendencia. Tiene dos funciones:
replicarse durante la división celular, y dirigir la transcripción (la creación) de ARN.
El ARN se crea cuando la célula "lee" los genes del ADN y hace una copia de los
mismos. También puede funcionar como una molécula hereditaria, almacenando
la información de forma permanente como lo hace el ADN, en los virus.
El ADN y ARN juntos, hacen un seguimiento de la información hereditaria de una
célula de modo que pueda mantenerse, crecer, crear descendencia y realizar
las funciones especializadas que debe hacer.
REFERENCIAS:
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http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/002432.htm
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