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ANDRES FELIPE GONZALEZ YEPES :v A’CIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucleicos son macromoléculas construidas a partir de cadenas largas (cadenas) de monómeros llamados nucleótidos. Los ácidos nucleicos funcionan principalmente en el almacenamiento y la transmisión de información genética, pero también pueden tener funciones estructurales o catalíticas. Hay dos tipos de ácidos nucleicos que se encuentran en los organismos vivos, el ácido desoxirribonucleico (DNA) y el ácido ribonucleico (RNA). El DNA sirve como el material genético de todos los organismos celulares, aunque el RNA desempeña esa función para muchos virus. En las células, la información almacenada en el DNA se usa para controlar las actividades celulares a través de la formación de mensajes de RNA. En la presente discusión, examinaremos la estructura básica de los ácidos nucleicos usando ARN monocatenario como la molécula representativa. Grupo funcional El grupo funcional principal presente en los ácidos nucleicos es el grupo fosfato (-PO4). Cada nucleótido en el ácido nucleico contiene un grupo fosfato unido a un azúcar (ribosa en el caso del ARN y desoxirribosa en el caso del ADN) y una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina y timina en el ADN y uracilo en el ARN). El grupo fosfato es importante en los ácidos nucleicos (ADN y ARN), porque es responsable de la carga negativa que los hace altamente hidrófilos y ayuda a estabilizar la estructura de doble hélice del ADN. Además, el grupo fosfato es crucial para la transferencia de energía en la célula y actúa como un grupo funcional en muchos procesos bioquímicos importantes.
Propiedades y enlaces Los nucleótidos son los componentes básicos de los ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son polímeros compuestos por monómeros llamados nucleótidos. Un nucleótido consta de tres componentes: una base que contiene nitrógeno , un azúcar pentosa y de uno a tres grupos fosfato Las moléculas que consisten en un azúcar pentosa y una base, pero sin un grupo fosfato, se denominan nucleósidos. Los nucleótidos que componen los ácidos nucleicos contienen solo un grupo fosfato: son monofosfatos de nucleósidos. Las bases de los ácidos nucleicos toman una de dos formas químicas: una estructura de un solo anillo de seis miembros llamada pirimidina , o una estructura de doble anillo fusionado llamada purina En el ADN, el azúcar pentosa es la desoxirribosa , que se diferencia de la ribosa que se encuentra en el ARN por la ausencia de un átomo de oxígeno.
NUCLEÓTIDOS.
Los nucleótidos resultan de la unión mediante enlace éster de la pentosa de un nucleósido con una molécula de ácido fosfórico. Esta unión, en la que se libera una molécula de agua, puede producirse en cualquiera de los grupos hidroxilo libres de la pentosa, pero como regla general tiene lugar en el que ocupa la posición 5'; es decir, los nucleótidos son los 5' fosfatos de los correspondientes nucleósidos. La posesión de un grupo fosfato, que a pH 7 se encuentra ionizado, confiere a los nucleótidos un carácter marcadamente ácido. En la Figura 9.3 se muestra la estructura de un nucleótido de manera que se puedan distinguir sus tres constituyentes químicos. Además de los nucleótidos monofosfato que acabamos de describir, que son los sillares estructurales de los ácidos nucleicos, existen en la naturaleza nucleótidos di~ y trifosfato, que resultan de la unión mediante enlace anhidro de 1 ó 2 moléculas de ácido fosfórico adicionales a la que se encuentra unida al carbono 5' de la pentosa. Estructura del ARN El ADN por sí solo no puede dar cuenta de la expresión de los genes. Se necesita ARN para ayudar a realizar las instrucciones en el ADN. Igual que el ADN, el ARN está formado de nucleótidos que constan de una ribosa de 5 carbonos, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Sin embargo, hay tres diferencias principales entre el ADN y el ARN:
El ARN usa el azúcar ribosa en lugar de la desoxirribosa. El ARN generalmente es monocatenario en lugar de bicatenario. El ARN contiene uracilo en lugar de timina. Estas diferencias ayudan a las enzimas en la célula a distinguir el ADN del ARN El apareamiento de bases ocurre tanto en el ADN como en el ARN. Además de diferir en sus grupos de azúcar, el ADN y el ARN también difieren en sus bases y estructuras generales ( TABLA 3.1 ). En el ADN se encuentran cuatro bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T). El ARN también contiene adenina, citosina y guanina, pero la cuarta base del ARN es uracilo (U) en lugar de timina. La falta de un grupo hidroxilo en la posición 2' del azúcar desoxirribosa en el ADN hace que la estructura del ADN sea menos flexible que la del ARN. Como describimos a continuación, el ADN se compone de dos cadenas de polinucleótidos, mientras que el ARN suele ser monocatenario. Sin embargo, un ARN largo puede plegarse sobre sí mismo, formando una variedad de estructuras. Clasificacion
polimerización, sino que lo hace a través de otras moléculas, los ARN. ARN mensajero (ARNm) Consiste en una molécula lineal de nucleótidos (monocatenaria), cuya secuencia de bases es complementaria a una porción de la secuencia de bases del ADN. El ARNm dicta con exactitud la secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica en particular. Las instrucciones residen en tripletes de bases a las que llamamos Codones. ARN ribosomal (ARNr) Este tipo de ARN una vez trascrito, pasa al nucleolo donde se une a proteínas. De esta manera se forman las subunidades de los ribosomas. ARN de transferencia (ARNt) Este es el más pequeño de todos, tiene aproximadamente 75 nucleótidos en su cadena, además se pliega adquiriendo lo que se conoce con forma de hoja de trébol plegada. El ARNt se encarga de transportar los aminoácidos libres del citoplasma al lugar de síntesis proteica. En su estructura presenta un triplete de bases complementario de un codón determinado, lo que permitirá al ARNt reconocerlo con exactitud y dejar el aminoácido en el sitio correcto. A este triplete lo llamamos Anticodón. LOS VIRUS Los virus son partículas de pequeño tamaño formadas por una molécula de ácido nucleico, ARN o ADN, que pueden encontrarse en forma monocatenaria o bicatenaria, lineal o circular, cuya función es el suministro de la información necesaria para producir la síntesis de sus propios componentes en la celula huesped 2. El ácido nucleico del virus está cubierto por una cápsula proteica de simetría icosaédrica o helicoidal, determinada por la disposición de las subunidades de
la cápsula o capsómeros, que además de protegerlo facilita su entrada en la célula huésped. El conjunto de ácido nucleico y cápside se denomina nucleocápside. Transcripción y traducción En la transcripción, una secuencia de ADN se vuelve a escribir o se transcribe, en un "alfabeto" similar de ARN. En eucariontes, la molécula de ARN debe ser procesada para convertirse en un ARN mensajero (ARNm) maduro. En la traducción, la secuencia de ARNm se decodifica para especificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido. El nombre "traducción" refleja que la secuencia de nucleótidos del ARNm se debe traducir al "idioma", completamente diferente, de los aminoácidos.
Catabolismo de purinas
- La degradación de ADN y ARN en la célula produce nucleótidos de desoxiadenosina, desoxiguanina, adenosina y guanina.
- Adenosina desaminasa: Adenina pasa a Inosina.
- Fosforilasa: separa la Inosina en Hipoxantina y pentofosfato.
- Xantina oxidasa: Formación de Xantina por oxidación del C2.
- Guanasa: Desaminación hidrolítica de guanina, forma Xantina.
- Xantina oxidasa: Oxida la Xantina en el C8, formando ácido úrico, poco soluble en agua, eliminado por orina. Biosíntesis de pirimidinas
- El núcleo pirimidina se forma a partir de aspartato y carbamilfosfato
- Primer paso: formación de carbamil fosfato, catalizado por la carbamil fosfato sintetasa 2. Se incorpora un grupo amina cedido por glutamina.
- El carbamil fosfato se combina con aspartato para formar carbamilaspartato, catalizado por aspartato transcarbamilasa.
- El compuesto se cicliza, catalizado por dihidroorotasa, convertido en ácido orótico.
- El ácido orótico reacciona con 5-fosforribosil- 1 - pirofosfato (PRPP), para formar una estructura nucleotídica.
- Se forma orotato monofosfato (OMP).
Biosíntesis de nucleósidos di y tri fosfato
- Al nucleósido monofosfato se le agregan grupos fosforilo por transferencia desde un nucleósido trifosfato.
- Los nucleósidos trifosfato participan del la síntesis de ácidos nucleicos. Biosíntesis de desoxirribonucleótidos
- Se obtienen por reducción de ribosa ya incorporada en los nucleótidos.
- Sustrato: nucleósidos difosfato.
- Catalizado por el complejo multienzimático ribonucleosido difosfato reducatasa, activo solo cuando se sintetiza ADN.
- Activador alostérico: ATP
- dATP, dGTP, dTTP y dCTP: inhiben su síntesis por retroalimentación
