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TEMA 5. ÁCIDOS NUCLEICOS
Son moléculas biológicas, de carácter ácido, formadas por gran cantidad de monómeros
(nucleótidos) unidos por enlaces fosfodiéster. Por lo tanto, son polinucleótidos, polímeros
formados por la unión de nucleótidos.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN (Acido desoxirribonucleico) y el ARN (Ácido
ribonucleico).
Los ácidos nucleicos son muy importantes por:
- Contienen las instrucciones para controlar todos los procesos vitales.
- Contienen la información genética de cada individuo.
- Dirigen y controlan la síntesis de proteínas.
NUCLEÓTIDOS
Un nucleótido está formado por tres componentes:
- Una pentosa. Un monosacárido de cinco carbonos: ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN.
- Un ácido fosfórico.
- Una base nitrogenada, de las que existen dos tipos: ● (^) Púricas: derivan de la purina y son la adenina (A) y la guanina (G). ● (^) Pirimidínicas: que derivan de la pirimidina y son la citosina (C), la timina (T), que es exclusiva del ADN y el uracilo (U), que solo está en el ARN. En el ADN: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). En el ARN: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U).
Nomenclatura de los nucleótidos
UNIÓN DE NUCLEÓTIDOS Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlace fosfodiéster (o nucleotídico), formando cadenas de ácidos nucleicos. Se establece entre el radical hidroxilo (-OH) del carbono 3´ de un nucleótido con el radical fosfato que está unido al carbono 5´ de la pentosa, liberándose una molécula de agua. Este enlace presenta dos extremos. El extremo 5’, donde está unido el grupo fosfato del primer nucleótido y el extremo 3’, donde queda libre el grupo hidroxilo del carbono 3 del último nucleótido.
TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS Diferencias ADN ARN Composición química Pentosa: desoxirribosa Bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina. Pentosa: ribosa Bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y uracilo. Estructura Generalmente cadena doble (bicatenario), aunque en algunos virus puede aparecer en forma monocatenaria. En el núcleo celular de las células eucariotas y algunos virus, el ADN es lineal. En células procariotas, mitocondrias y cloroplastos y algunos virus, el ADN es circular Generalmente de cadena sencilla (monocatenario). Puede aparecer con apareamientos en algunas regiones de su estructura (ARN transferente por ejemplo) e incluso totalmente bicatenario en algunos virus. Función Portador de la información genética (almacenamiento, conservación y transmisión). Interviene en la transcripción y traducción de la información genética.
ESTRUCTURA DEL ADN El ADN se estructura en varios niveles de complejidad: ESTRUCTURA PRIMARIA Está formada por una secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra. Los distintos nucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster, que consiste en dos enlaces tipo éster: uno entre el carbono 3’ de la desoxirribosa del primer nucleótido y el ácido fosfórico del segundo nucleótido, y otro entre éste ácido fosfórico y el carbono 5’ de la desoxirribosa del segundo nucleótido. Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3'). En esta estructura primaria se forma un esqueleto fijo entre el ácido fosfórico y la desoxirribosa del que cuelgan las distintas bases nitrogenadas. El orden de estas bases es lo que caracteriza al ADN. Cada secuencia de bases llevará la información necesaria para la síntesis de una proteína.
- Enrollamiento plectonémico. Para separar una cadena de la otra hay que desorganizar la estructura. Es decir, “desenrollar” la doble hélice primero.
- La hélice se estructura con los esqueletos pentosa-fosfato en el exterior y las bases nitrogenadas hacia el interior de la hélice. Las bases se sitúan perpendiculares al eje de la hélice.
- Las dimensiones de la hélice son: 2 nm (20 Å) de anchura, 3,4 nm (34 Å) por vuelta, y 0,34 nm (3,4 Å) entre bases, por lo que hay 10 pares de nucleótidos por vuelta.
- Es posible la desnaturalización del ADN (separación de ambas hebras, por ejemplo con calor), y también la renaturalización que consiste en la nueva unión de las hebras.
LAS REGLAS DE CHARGAFF Chargaff demostró que las proporciones de las bases nitrogenadas cumplían regularidades: ● (^) La cantidad de adenina es igual que la de timina. A=T ● (^) La cantidad de guanina es igual a la de citosina. G=C ● (^) La proporción de bases púricas (A+G) es igual a la de bases pirimidínicas (T+C) de lo que se deduce que: (A+G)/ (T+C) = 1 Ejercicios:
- Un determinado ácido nucleico bicatenario está compuesto por un 50% de purinas y un 50% de pirimidinas. Sabiendo que el contenido de Adenina es del 30% ¿Cuál es su contenido en Timina, Guanina y Citosina? ¿Qué tipo de ácido nucleico es y por qué?
- Si el porcentaje de bases de una de las dos cadenas de ADN bicatenario es: A=30%, T=28%, G=22% y C=20% ¿Cuál será el porcentaje de bases de la cadena complementaria?
- Si una molécula de doble hélice de ADN tiene un contenido G+C del 56 %, ¿Cuáles son los porcentajes de las cuatro bases (A, T, G y C) de esta molécula?
- Un ADN de cadena sencilla tiene la siguiente composición de bases. A=26%, G=31%, T=23% y C=20% ¿Cuál será el porcentaje de bases en una cadena complementaria de ARN?
ÁCIDOS RIBONUCLEICOS (ARN)
El ARN es un ácido nucleico constituido por nucleótidos, unidos mediante enlace fosfodiéster, que están formados por una pentosa, la ribosa y las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y uracilo. No aparece la timina. Su estructura es generalmente monocatenaria, a excepción de algunos virus, como los reovirus, en los que es bicatenaria. Su función general es permitir el flujo de información (interviene en los procesos de transcripción y traducción de la información genética). Utiliza la información del ADN para producir proteínas. Tipos de ARN:
ARN MENSAJERO (ARNm)
- Monocatenario y generalmente lineal.
- Se sintetiza en el núcleo celular mediante el proceso de transcripción y se exporta al citoplasma. Contiene información copiada de una parte del ADN (gen) y lleva la información hasta los ribosomas para la síntesis de proteínas.
- Vida corta (una vez que se sintetiza la proteína se destruye).
- Supone el 3-5% del ARN total.
ARN DE TRANSFERENCIA (ARNt)
- Monocatenario pero la molécula adopta una estructura secundaria debido a la complementariedad de bases. Se pueden observar tramos de doble hélice intracatenaria, es decir, entre las bases que son complementarias, dentro de la misma cadena, formando unos bucles o asas, dando lugar a tres “brazos” que han sido representados como una hoja de trébol.
- Moléculas pequeñas de 80-100 nucleótidos.
- Representa el 15 % de todo el ARN.
- Realiza su función en el citoplasma mediante la identificación del codón (secuencia de tres nucleótidos) del ARNm y transporta un aminoácido hasta los ribosomas, donde los aminoácidos se unen para formar las proteínas durante la traducción. ARN RIBOSÓMICO (ARNr)
- Monocatenario, con regiones de doble hélice o apareamiento interno. Presenta abundantes bucles que conforman su estructura tridimensional. Se encuentra asociado a proteínas.
- Se sintetiza en el nucléolo y se transporta al citoplasma asociándose al componente proteico del ribosoma para realizar su función estructural y posibilitar la unión del ARNm para realizar la traducción.
- Supone el 60% de la masa de los ribosomas y representa un 80% del total de ARN. ARN NUCLEOLAR Se encuentra en el nucléolo y es precursor de la síntesis de ARNr.
