Losácidosnucleicos

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ÁCIDOSNUCLEICOSSon compuestos formados por C, H, O, N y P. Están formados por ácido fosfórico, una pentosa (ribosa odesoxirribosa)yunabasenitrogenada(adenina,guanina,citosina,timinayuracilo).

Pentosa+base=NUCLEÓSIDONucleósido+acido.fosfórico=NUCLEÓTIDO

Losácidosnucleicossonpolímerosdelosnucleótidos.

NUCLEÓSIDOSSe formanmediante launióndeunapentosa (beta–D–ribofuranosaobeta–D–desoxirribofuranosa)conunabasenitrogenada,estableciéndoseunenlaceN–glucosídicoentreelcarbono1delapentosayelnitrógeno1delabasenitrogenadasiestaespirimidínica,oelN9siespúrica.Senombranañadiendolaterminación–osinaalnombredelabasepúricaylaterminación–idinaenelcasodelasbasespirimidínicas(adenosina,guanosina,citidina,uridinaytimidina).Silapentosaesladesoxirribosa,seanteponeelprefijodesoxi(ej.:desoxiadenosina).

Ribosa DesoxirribosaAdenina Adenosina DesoxiadenosinaGuanina Guanosina DesoxiguanosinaCitosina Citidina DesoxicitidinaUracilo Uridina DesoxiuridinaTimina Timidina Desoxitimidina

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NUCLEÓTIDOSSeformanmediantelaunióndeunamoléculadeácidofosfóricoyunnucleósido,atravésdelgrupohidroxilodelC5´delapentosa.Se nombran anteponiendo la palabra ácido al nombre de la base y añadiendo la terminación – ílico (ej.: ácidoadenílico).Con frecuencia se emplea solamente las siglas del nombre completo (AMP, CMP, dTMP = desoxitimidínmonofosfato).

NUCLEÓTIDORIBONUCLEÓTIDO DESOXIRRIBONUCLEÓTIDO

Mono ~ Di~ Tri~ Mono ~ Di~ Tri~AMP ADP ATP dAMP dADP dATPGMP GDP GTP dGMP dGDP dGTPCMP CDP CTP dCMP dCDP dCTPUMP UDP UTP dUMP dUDP dUTP

ÁCIDOSNUCLEICOS

Sonpolímerosdelosnucleótidos.SeunenentresíatravésdelradicalfosfatosituadoenelC5´deunnucleótidoyelradicalhidroxilo(OH)delcarbono3´delotronucleótido.Launiónserealizamedianteenlacesfosfodiéster.Existendostipos:ADNyARN.

ADNEstáformadopornucleótidosdeA,C,GyT,unidosentresípormediodeenlacesfosfodiésterenelsentido5´--3´(entreelC3´deunoyelC5´delsiguiente).Tieneunpesomolecularmuyelevado.En las células eucarióticas, el ADN se encuentra principalmente en el núcleo, pero también en mitocondrias ycloroplastos.ElADNnuclearestáasociadoaproteínas (nucleoproteínas), siendobásicamentehistonas.ElADNdemitocondriasycloroplastosessimilaraldec.procariotas.AquíseasociaaARN,histonasyproteínasnohistónicas,formandounnucleoide(sinenvoltura).EnelADNsedistinguen3nivelesestructurales:ESTRUCTURAPRIMARIAEs la secuencia de nucleótidos. Las diferentes combinaciones constituyen la información genética, informaciónnecesariapara la síntesis deproteínas. El primernucleótidode la cadenaes el que tiene libre el extremo5´ y elúltimoelquetienelibreelextremo3´.ESTRUCTURASECUNDARIA

Es ladisposiciónenelespaciodedoshebrasocadenasdepolinucleótidosendoble hélice, con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediantepuentes deH. Entre A y T dos puentes; entre C yG, tres. En cada vuelta dehélice,10paresdebases.Cadaparejadenucleótidosestáseparadadelasiguienteporunadistanciade

0,34 nm y cada vuelta de la doble hélice está formada por 10 pares denucleótidos,loquesuponeunalongitudde3,40nmporvueltadehélice.WatsonyCrickelaboraronen1953elmodelode ladoblehélice.ElADN,según estemodelo, estaría formado por dos cadenas de polinucleótidosqueseríanantiparalelas,esdecir,tendríanlosextremos5´y3´orientadosendiferente sentido, complementarios y enrolladosuna sobre laotraenformaplectonémicaodedoblehélice.

LEYDECHARGAFFA+G=T+C.

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LadoblehélicedeADNenestadonaturalesmuyestable.Sisecalienta,alacercarsealatemperaturadelos100ºCseseparanlashebras(desnaturalización).SisebajalaTªysemantieneaunos65ºCduranteuntiempoprolongado,sevuelvenaunir(renaturalizaciónohibridacióndelADN).Sellamatemperaturadefusión(Tm)aaquellaenlacualel50%deladoblehéliceestáseparada.DependedelnúmerodeparesC–G.Larenaturalizaciónsepuedeconseguir tantoconhebrasdeunmismoADNcomoconhebrasdedistintaprocedencia.Se pueden obtenermoléculas híbridas a partir de dos hebras de cualquiertipo de ácido nucleico (ADN o ARN), siempre que exista una secuenciacomplementaria.CuantomásrelacionadosesténlosADN,mayorporcentajederenaturalizaciónseproducirá.Seconocentrestiposdeestructurasendoblehélice:B,AyZ.

Ø B:esdextrógira,conlasbasesenplanoshorizontales.Eslanormal.Ø A: es dextrógira, con las bases en planos inclinados. Se da por

deshidratacióndelaanterior.Ø Z:eslevógira,enzig–zag.SedadondesealternanmuchosG–C.

ESTRUCTURATERCIARIA

SonlosempaquetamientosquesufreelADN,asociadoaproteínas.a- PrimerniveldeempaquetamientoEnelnúcleodecélulaseucariotas.Consisteen laasociaciónde ladoblehélicedeADNconproteínasnucleares,lashistonasylasprotaminas.Segúnlasproteínasylaestructuraseconocendostiposdeempaquetamiento:

1- “Collardeperlas”:tambiénsellamafibradecromatinade100Å.Estáenlosnúcleosenreposodelascélulassomáticas,formandolacromatina.Secolorea intensamente.Estáconstituidoporunasucesióndepartículasde100 Å de diámetro enlazadas por una doble hélice de ADN. El conjunto,que continuamente se va repitiendo, formado por la partícula de 100 Åmás el ADN espaciador se denomina nucleosoma. Las partículas estánconstituidasporungrupode8histonas(octámero),yporunsegmentodeADNde146paresdebasesquedescribe1,75vueltassobreeloctámero.ElADNespaciadoroADNLinkertiene54paresdebases,por loqueelADNtotaldelnucleosomaesde200paresdebases.Cada nucleosoma se puede asociar a una molécula de unanueva histona, laH1. Esta queda fijada por los 10 primerospares de nucleótidos de cada uno de los dos extremos deADN que salen de la partícula nuclear. El conjunto formadopor el octámero, la histona H1 y el ADN se le llamacromatosoma. La H1 no es imprescindible. Su presenciaimplicacondensacionesde8omáscromatosomas.

2- Estructura cristalina: resulta de la asociación del ADN con

protaminas. Aparecen en el núcleo de los espermatozoides.Lasprotaminassonproteínasmáspequeñasybásicasquelashistonas, lo que implica mayor grado de empaquetamiento(favorecelamovilidad).

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b- Segundoniveldeempaquetamiento

Eslafibradecromatinade300Å.Seformaporenrollamientosobresímismadelafibradecromatinade100Å.Según el modelo del solenoide, se invierten unos 6 nucleosomas por vuelta, formando un eje de 300 Å,acortándose5veceslalongituddelcollardeperlas.Enelnúcleo,lamayorpartedelacromatinaestáenformadefibrade100y300Å.

c- NivelessuperioresdeempaquetamientoCon el empaquetamiento de la fibra de 300 Å sólo se consigue un acortamiento entre 35 y 40 veces. Uncromosoma humano mide sólo 5,5 micras de longitud y posee 4 cm de fibra de ADN, lo que supone unareducción del orden de 7000 veces. Aún no se conoce bien la estructura de los cromosomas. Es posible laexistenciadeunarmazónoandamioproteínicodondesefijanbuclesdeADN,formadosporlafibrade300Å.El tercer nivel de empaquetamiento lo constituirían los bucles. Estos formarían estructuras de 600 Å dediámetro.Luego6buclesformaríanunaestructuraretorcida(roseta),y30rosetasseguidasunrodillo(4ºnivelde empaquetamiento). Por último, el 5º y último nivel de empaquetamiento lo formarían los cromosomas,constituidosporunasucesiónderodillos.

ADNSUPERENROLLADOEl ADN adopta en ocasiones una disposición especial, sin el concurso dehistonas;elADNsuperenrollado.Seproducecuandovaríaelnºdevueltasdedoblehélice. Ejm.: elADNen formaBpresentaunavuelta a laderecha cada10,4 pares de bases. Si el nº aumenta o disminuye, se obtiene el ADNsuperenrolladopositivaonegativamente.ElsuperenrollamientodelADNtienedosventajas:

Ø consiguereducirlalongituddelADNØ favorecelareplicaciónylatranscripciónaARN.

TIPOSDEADNSegúnsuestructura

Ø Monocatenario:muyraro.Enalgunosvirus Ø Bicatenario

o Circular:bacterias,mitocondriasyalgunosvirus o Lineal:núcleosdecélulaseucariotasyalgunosvirus.

ARNFormados por nucleótidos de ribosa con las bases A, C, G y U. Se unen igual que en el ADN. Casi siempre esmonocatenario(exceptoenlosreovirus).Endeterminadasregionespuedeformarestructurasecundariaendoblehélice,porcomplementariedaddebasesyestructuraterciariaalasociarseaproteínas.ProbablementeelARNfueselaprimeramoléculacapazdeautoduplicarseARNDETRANSFERENCIAOSOLUBLE(ARNt)Esmonocatenario,presentandoalgunaszonasconestructurasecundaria.Tieneformadehojadetrébol.Presentatresbrazos(unodeellosllamadoanticodon),cadaunoconsuasayunbrazoaceptordeaminoácido.Tieneentre70y90nucleótidosyformaun15%deltotaldelARNcelular.Hayunos50tiposysufunciónesladetransportaraminoácidosespecíficoshastalosribosomas.Enelextremo5´de losARNtse localizasiempreunribonucleótidodeG.Enelextremo3´,dondeselocalizaelaminoácido,estásiempreeltripleteCCA.Enelanticodonhaydiferentestripletes,encorrespondenciaconelaminoácidoquecaptaespecíficamentecadaARNt.

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ARNMENSAJERO(ARNm)Tienedistintaestructuraenprocariotasyeneucariotas.Enciertaszonastieneestructura1ª(unasolahebra)yenotras tiene estructura 2ª (doble hélice). Se encuentra asociado a proteínas formando las partículasribonucleoproteicasmensajeras.El ARNm se forma a partir del pre–ARNm (o ARN heterogéneo nuclear ARNhn). Este posee segmentos coninformación(exones)alternadosconotrossininformación(intrones),queluegosonsuprimidosynoaparecenenelARNm.Esteprocesosedenominamaduraciónyseproduceenelnúcleo.ElARNmposeeensuextremo5´unaguanosinatrifosfatometiladainvertida.Estaestructura(lacaperuza)bloqueala accióndeenzimas exonucleasasquepuedendestruir elARNm, y constituye la señal de iniciode la síntesis deproteínas.Acontinuación,hayunsegmentosininformación(líder),seguidodeotrosegmentoconinformaciónquesueleempezarconlasecuenciaAUG.Enelextremo3´oextremofinalposeede150a200nucleótidosdeAquesedenominacoladepoli–A.Seconsideraquesirveparaestabilizarfrentealasenzimasexonucleasas.EntrelasíntesisyladestruccióndelARNmsolamentetranscurrenalgunosminutos.Esrápidamentedestruidoporlaaccióndeunasenzimasllamadasribonucleasas.ElARNmeucarióticoesmonocistrónico,sólocontieneinformaciónparaunacadenapolipeptídica.El ARNm procariótico no adopta la estructura del ARN eucariótico, careciendo de caperuza y de cola poli – A.Ademásespolicistrónico,contieneinformaciónparavariasproteínas.

ARNRIBOSÓMICO(ARNr)Presenta segmentos lineales y segmentosen doble hélice (estructura 2ª). Ademáspresenta estructura 3ª al asociarse aproteínas. Esta estructura 3ª estárelacionada con la síntesis de proteínas yaque adopta la forma adecuada para daralojamientoaunARNmyalosaminoácidosqueformanlasproteínasendichoproceso.ARNNUCLEOLAR(ARNn)Se originan en el núcleo a partir de segmentos de ADN, uno de los cuales se denomina región organizadoranucleolar.Seasociaaproteínasyformaelnucléolo.Despuéssefragmentaydalassubunidadesdelosribosomas,quesalenporlosporosnucleareshaciaelcitoplasma.

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FUNCIONESDELOSNUCLEÓTIDOSYDELOSÁCIDOSNUCLEICOS

1- Almacenamientodelainformacióngenética2- Transmisióndelainformacióngenética

CUESTIONARIODEÁCIDOSNUCLEICOS1- ¿Enquésediferenciaunnucleósidodeunnucleótido?Formulaunejemplo.

2- ¿Cómo se llama el enlace que se establece entre dos nucleótidos? Escribe la fórmula de un nucleótido ynómbralo.

3- DadalasiguientesecuencianucleotídicadeunahebradeADN:3´AGCT5´:a- Escribelafórmuladesarrolladadelasecuenciaanterior.b- Escribelasecuenciadesuhebracomplementaria.

4- ¿PorquéelARNmnotieneunaestructuradedoblehélice?¿CuáleslarazóndequelosARNtpresentenalgunaszonascondoblehélice?

5- DibujaeltrinucleótidodAMP–dTMP–dCMPyseñalatodoslosenlacesdetipoésterquehay.ParafacilitareldibujosimbolizalasbasesnitrogenadasconlasletrasA,TyC.

6- Dibuja de la misma forma la hebra complementaria. Recuerda que son antiparalelas. Señala en el dibujoanteriorsihaydosotresenlacesentrelasbasesnitrogenadasydequétiposon.

7- EnunADNbicatenariosehahalladoqueeneltotaldebasesnitrogenadashayun23%deA.¿Cuálessonlosporcentajesdelasdemásbases?

8- ¿CuáleslasecuenciadeADNcomplementariade5´.......TACCTCACT....3´?

9- Enunácidonucleicosehaencontradoelsiguienteporcentajedebasesnitrogenadas:A(22%),G(19%),C(26%)yU(33%).¿SetratadeADNodeARN?¿Esdeunasolahebraodedoblehebra?

10- Dibuja un segmento de ARN de sólo dos nucleótidos. Señala donde están los enlaces N – glucosídicos, losenlaces fosfodiestéricos,el lugardondesesituaríael siguientenucleótido,y ladireccióndecrecimientode lacadenaderibonucleótidos.

11- SehaextraídoyaisladoelADNdeunacélulay,trassudesnaturalización,secompruebaqueunfragmentodeunadesushebrascontienelassiguientesproporcionesdebasesnitrogenadas:A:25%,G:15%,C:32%yT:28%.Sepidea- ¿Quéproporcionesdebasesnitrogenadasdeberíacontenerlahebracomplementariaalaanalizadaencaso

deproducirselarenaturalización?b- En caso de lograrse tal renaturalización y que el ADN fuese funcional, ¿qué proporciones de bases

nitrogenadascabríaesperarquetuvieraelARNproducidoapartirdelahebrainicialdeADN?

12- Asignasunombresistemáticoacadaunodelossiguientesnucleósidos:• Nucleósidodeadeninayribosa.• Nucleósidodetiminaydesoxirribosa.• Nucleósidodeguaninaydesoxirribosa.• Nucleósidodeuraciloyribosa.• Nucleósidodecitosinayribosa.

13- Asignasunombresistemáticoalosnucleótidosformadospor:• Adenina,desoxirribosayungrupofosfato.• Uracilo,ribosaytresgruposfosfato.• Timina,desoxirribosayungrupofosfato.• Guanina,ribosaytresgruposfosfato.• Citosina,desoxirribosaydosgruposfosfato.

14- Quéotrasfuncionespuedendesempeñarlosnucleótidosenlacélulaademásdeserlossillaresestructuralesdelosácidosnucleicos?