UNIDAD 6

NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS

1. COMPOSICIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

• Ácidos nucleicos: macromoléculas constituidas por nucleótidos.

• ADN y ARN son los dos tipos de ácidos nucleicos

• Función: almacenar, transmitir y expresar la información genética

COMPOSICIÓN ÁCIDOS NUCLEICOS

• BASE NITROGENADA

• PENTOSA

• ÁCIDO FOSFÓRICO

Bases nitrogenadas

• Son compuestos heterocíclicos formados por C y N

• Su estructura es plana• Pueden ser:

– Púricas: • Adenina (A)• Guanina (G)

– Pirimidínicas:• Citosina (C)• Timina (T) – solo en ADN• Uracilo (U) – sólo en ARN

Pentosas

Ácido fosfórico

NUCLEÓSIDOS = PENTOSA + BASE

• Resultan de la unión de una pentosa y una base nitrogenada mediante un enlace N-glucosídico (c1’)

• Nomenclatura:

NOMBRE BASE +

-OSINA (púrica)

-IDINA (pirimidínica)

Ejemplos: adenosina, guanosina, citidina, timidina, etc…

Si la pentosa es la desoxirribosa se le añade el prefijo desoxi-

NUCLEÓTIDOS = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICO

• Son ésteres fosfóricos de nucleótidos

• Tienen carácter ácido

• El enlace éster se forma entre el grupo hidroxilo del c5’ y el ácido fosfórico

2. NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS

• Se encuentran libres en las células

• Intervienen en el metabolismo como:– Activadores de enzimas (AMPc)– Aportando energía química (ATP y ADP)– Coenzimas (FMN, FAD, NAD, NADP, NADH,

NADPH, CoA)

NUCLEÓTIDOS DE ADENINA

• ATP y ADP:– Son moléculas transportadoras de energía– Los enlaces entre grupos fosfato son ricos en energía

• Reacciones exergónicas: ADP+Pi→ATP (catabolismo)

• Reacciones endergónicas: ATP→ADP+Pi (anabolismo)

• AMPc: – El ácido fosfórico esterifica los carbonos 3’ y 5’– Se forma a partir de ATP intracelular por acción de la

adenilatociclasa de la membrana– La adenilatociclasa se activa cuando una hormona (primer

mensajero) se une al receptor adecuado – El AMPc activa enzimas (segundo mensajero)

COENZIMAS

• Las coenzimas son moléculas orgánicas no proteicas que intervienen en las reacciones catalizadas enzimáticamente, actuando como transportadores de electrones (ver pag. 178)

• No son específicas en cuanto al sustrato

• Intervienen en un mismo tipo de reacción

NUCLEÓTIDOS COENZIMÁTICOS

• NUCLEÓTIDOS DE LA FLAVINA:

RIBOFLAVINA (vitamina B2)

(nucleósido)

FLAVINA

(base)

RIBITOL

(pentosa+ =

• FMN y FAD actúan como coenzimas deshidrogenasas

• NUCLEÓTIDOS DE LA PIRIDINA (dinucleótidos)• NAD Y NADP actúan como coenzimas deshidrogenasas

• COENZIMA A (Co-A): interviene en reacciones enzimáticas como transportador de grupos acilo (R-CO-) procedentes de ácidos orgánicos

3. ADN: ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO

• ADN: polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y timina.

• Niveles estructurales:– Estructura primaria (secuencia nucleótidos)– Estructura secundaria (doble hélice)

– Estructura terciaria (cromatina9

ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN

• Es la secuencia de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster

• Las secuencias de nucleótidos se diferencian por.– Tamaño– Composición– Secuencia

• El orden de los nucleótidos determina la secuencia de aa en la síntesis de proteínas

• Gen: información genética contenida en una porción concreta de ADN que lleva la información necesaria para formar una proteína con una secuencia de aa concreta

Enlace fosfodiéster

• Es el que une dos nucleótidos• Se establece entre el radical fosfato situado en el c 5’ de un nucleótido y el

radical hidroxilo (-OH) del c 3’ del siguiente nucleótido (enlace 5’→3’)

ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN (WATSON Y CRICK)

• Resulta de la unión de dos cadenas polinucleotídicas de forma complementaria (A-T y C-G) y antiparalela (5’→3’ y 3’→5’)

• Nº bases púricas = nº bases pirimidínicas. A+T=C+G

• Presenta una forma de doble hélice con enrrollamiento dextrógiro y plectonémico

Detalles estructurales:

Diámetro=2 nm

Paso= 3,4nm/10bases

Distancia entre bases: 0.34nm

Estructura secundaria ADN

Rosalin Franklin

Complementariedad entre bases•Las dos cadenas polinucleotídicas se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno

•Es imposible que se enfrenten bases no clomplementairas

4. ESTRUCTURAS ALTERNATIVAS A LA DOBLE HÉLICE

• FORMA B. Es la forma en la que se se encuentra el ADN en el núcleo, descrita por Watson y Crick

• FORMA A. Cuando la humedad relativa se reduce al 75%, en condiciones no fisiológicas.

• FORMA Z. Mas larga y estrecha. Aparece en determinadas condiciones en los seres vivos. Interviene en procesos de expresión del mensaje genético

5. FUNCIÓN BIOLÓGICA DEL ADN

• ALMACÉN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA– El ADN contiene instruciones para construir

las proteínas de un ser vivo.– Tiene la capacidad de realizar copias de si

mismo= REPLICACIÓN (pag. 126, 127, 128 y 129)

– A mayor complejidad mayor cantidad ADN

Variación de la cantidad de ADN (pb) en diferentes grupos de especies

ADN en eucariotas y procariotas

Interior de la cápsida (321)

-Núcleo-Mitocondrias (circular)-Cloroplastos (circular)

Libre en el citoplasmaLOCALIZACIÓN

Una sola molécula monocatenaria o bicatenaria, lineal o circular

Lineal

Asociado a proteínas básicas en forma de

–Cromatina (interfase)–Cromosomas (división)

Circular

Plasmidios

FORMA

VIRUSEUCARIOTASPROCARIOTAS

ADN EN CÉLULAS EUCARIOTAS

ADN EN CÉLULAS EUCARIOTAS

•La mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo.•Contiene secuencias de ADN repetitivo que no codifican proteínas: ADN repetitivo.•Los genes se encuentran fragmentados en porciones (intrones y exones)•El ADN está asociado a histonas.•También existe ADN en cloroplastos y mitocondrias parecido al ADN bacteriano

ADN EN PROCARIOTAS

•El ADN bacteriano es una sola molécula circular y bicatenaria que se asociada a proteinas no histónicas constituyendo el cromosoma bacteriano.

•También existe pequeñas moléculas de ADN extracromosómico llamadas plásmidos

ADN en virus

•Está constituido por una sola molécula que puede ser monocatenaria o bicatenaria.

•Además puede presentarse en forma lineal o circular

6. EL ARN

Composición • Está formado por la unión de ribonucleótidos de adenina

(A), guanina (G), citosina (C), y uracilo (U) por enlaces fosfodiéster en sentido 5’→3’.

Estructura general• La mayor parte del ARN es monocatenario y puede

formar:– Horquillas: zonas complementarias con estructura de doble hélice– Bucles: zonas no complementarias que separan zonas

complementarias

ARN: funcion biológica• Dirige la síntesis de proteínas a partir de la

información obtenida del ADN• Todos los ARN se forman a partir del ADN• En virus que carecen de ADN es el ARN quien

almacena y transmite la información genética

TIPOS DE ARN

• ARN mensajero (ARNm)

• ARN ribosómico (ARNr)

• ARN de transferencia (ARNt)

• ARN nucleolar (ARNn)

• Otros tipos: ribozimas, ribonucleoproteinas

Severo Ochoa

Premio Nobel 1959 por sus trabajos sobre

el ARN

El ARN mensajero (ARNm)

• Estructura lineal• Su función es copiar la

información genética del ADN (transcripción)

• El ARNm lleva la información hasta los ribosomas

• En eucariotas el ARNm es monocistrónico

• En procariotas el ARNm es policistrónico

• Su vida es muy corta, de lo contrario continuaría la síntesis de las proteínas indefinidamente

ARN ribosómico(ARNr)

• Función estructural, junto con proteínas básicas forman los ribosomas

•Moléculas largas y monocatenarias•Presenta horquillas y bucles

ARN de transferencia

(ARNt)

• Su función es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas

• Constituido por 70 a 90 nucleótidos, un 10% con bases diferentes a las normales

• Si se dispone en un plano presenta forma de trébol, con zonas apareadas en forma de doble hélice y bucles

• Existen 50 tipos de ARNt

Extremo 5’:

Extremo

Extremo 5’: triplete con G y un ácido fosfórico libre

Extremo 3’: CCA sin aparear. Lugar de unión con el aminoácido

• Brazo A: anticodón• Brazo T: se fija al ribosoma

• Brazo D: aminoacil-t-ARN sintetasa

ARN nucleolarARNn

• Asociado a diferentes proteínas forma el nucléolo.

• Se origina a partir de segmentos de ADN llamados organizadores nucleolares

• Una vez formado se fragmenta para dar lugar a ARNr

SELECTIVIDADa) Si un polipéptido tiene 450 aminoácidos, indique cuántos

ribonucleótidos tendrá el fragmento del ARN mensajero que codifica esos aminoácidos [0,2].

b) Indique cuáles serán los anticodones de los ARN transferentes

correspondientes a la molécula de ARNm 5'-GUU-UUC-GCA-UGG-3' [0,4]. c) Indique la secuencia de ADN que sirvió de molde para este mismo ARN mensajero [0,4]. (2006).

a) 450 x 3 = 1350 ribonucleótidos .............................................0,2 puntosb) CAA, AAG, CGU, ACC ........................................................ 0,4 puntosc) 3’-CAAAAGCGTACC-5’ ....................................................... 0,4 puntos

57.- a) Complete la tabla que aparece a continuación que corresponde a las cadenas complementarias de un fragmento de ADN. Utilice las letras: P para el ácido fosfórico, D para la pentosa (2' desoxirribosa), A para adenina, C para citosina, G para guanina y T para timina. Indique, en cada caso, el número de puentes de hidrógeno que se establecen entre las dos bases nitrogenadas [0,5].

b) Al analizar las proporciones de bases nitrogenadas de un fragmento monocatenario de ADN humano los resultados fueron los siguientes: 27% de A, 35% de G, 25% de C y 13% de T. Indique cuáles serán las proporciones de bases de la cadena complementaria [0,5].(2006)

b).- 13% de A 25% de G

35% de C 27 % de T

12.- En relación con la figura adjunta, responda las siguientes preguntas: (2008)

a).- Indique cuáles son las estructuras y/o moléculas señaladas con los números 1 al 7 [0,7], e identifique los procesos señalados con las letras A y B [0,3].

b).- ¿Cuál es la función del proceso A? [0,3]. Describa el proceso B [0,7].

21.- En relación con la figura adjunta, conteste las siguientes cuestiones:

a).- ¿Qué tipo de biomolécula representa? [0,25]. Indique el nombre de las moléculas incluidas en los recuadros 1 y 2 [0,25] e identifique los enlaces señalizados con puntos [0,25]. Identifique el enlace señalado con la flecha [0,25].

b).- Cite los procesos fundamentales para la vida relacionados con esta molécula [0,2] y explique el significado biológico de cada uno [0,8].

8.- Indique la composición química del ADN [0,2] y explique el modelo de doble hélice [1].

Describa cómo se empaqueta el ADN para formar un cromosoma [0,5] y señale en un dibujo sencillo las cromátidas, los brazos y el centrómero de un cromosoma [0,3]. (2008)

Otros tipos de ARN

• Ribozimas: con función catalítica• Ribonucleoproteínas: modifican ARNm

para hacerlos funcionales• ARN autocatalíticos: con capacidad para

excindirse por sí mismos.