Tema 5. Los ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos están formadas por nucleótidos (carácter ácido y descubiertos en el núcleo). Cada nucleótido contiene: ● Ácido fosfórico (H3PO4) → interviene en la unión de los nucleótidos y es el responsable del carácter ácido de los ácidos nucleicos. ● Pentosa → se distinguen dos tipos de ácidos nucleicos. ○ Ácido ribonucleico (ARN) → formado por ribosa. ○ Ácido desoxirribonucleico (ADN) → formado por desoxirribosa. ● Base nitrogenada → moléculas de carácter básico que contienen nitrógeno. Según su estructura hay 2 tipos de bases. ○ Púricas: Se parecen a la molécula de purina (adenina y guanina). ○ Pirimidínicas: similares a la pirimidina (citosina, timina (exclusivo ADN) y uracilo (exclusivo ARN)). 5.1. Los ácidos nucleicos están formados por la unión de varios nucleótidos 5.1.1. Los nucleósidos Están formados por la unión de una ribosa o una desoxirribosa con una base nitrogenada mediante un enlace N-glucosídico. Este enlace se da entre el carbono 1’ de la pentosa y el nitrógeno 1’ de la base nitrogenada, si es la pirimidínica (carbono 1’ de la pentosa y nitrógeno 9’ si es base púrica). 5.1.2. Los nucleótidos Están formados por la unión de un nucleósido con un ácido fosfórico, mediante un enlace entre el carbono 5’ de la pentosa y el ácido fosfórico. El enlace se denomina fosfodiéster. Unión de nucleótidos Da lugar a largas cadenas de ácidos nucleicos. Presentan 2 extremos: ● 5’ → con un grupo fosfato unido al carbono 5’ del primer nucleótido. ● 3’ → radical hidroxilo del carbono 3’ del último nucleótido libre. Por tanto, se sintetizan desde el extremo 5’ → 3’ (no hay enzimas capaces de añadir nucleótidos al extremo 5’). La unión de otros nucleótidos dará lugar a un polinucleótido. Los extremos 5’ y 3’ marcarán el sentido de la cadena polinucleótida. Enlace 3’, 5’ fosfodiéster (2 enlaces éster, uno entre la pentosa y el fosfato y otro entre los 2 nucleótidos) Nucleótidos no nucleicos No forman parte de los ácidos nucleicos, se encuentran libres en las células e intervienen en el metabolismo y en la regulación de enzimas, aportando energía química en las reacciones celulares, como coenzimas o como intermediarios activos en la síntesis de biomoléculas. ● Adenosín trifosfato (ATP) → actúa como coenzima en diversas reacciones metabólicas implicadas en la transferencia de fosfato y energía siendo el intermediario energético celular por excelencia. Al hidrolizarse a ADP + P, libera la energía que es utilizada por la célula para realizar diversas funciones (movimiento, síntesis de moléculas, producción de calor, transmisión nerviosa, transporte activo, etc) ● NAD (nicotín-adenin-dinucleótido) y FAD (flavin-adenin-dinucleótido) → son dinucleótidos formados por la unión de un nucleótido de adenina a un nucleótido de nicotinamida y flavina, respectivamente. ● NADP (nicotin-adenin-dinucleótido fosfato) → posee además un fosfato; actúan como coenzimas en procesos metabólicos de transferencia de electrones (reacción de óxido-reducción). Estas 3 coenzimas actúan aceptando o cediendo electrones (reduciéndose u oxidándose) al tiempo que el sustrato se oxida o se reduce 5.2. El ácido desoxirribonucleico o ADN presenta muchos tipos El ácido desoxirribonucleico (ADN) está formado (excepto en algunos virus), por 2 cadenas de nucleótidos enrolladas entre sí formando una doble hélice. Cada cadena es un polímero de desoxirribonucleótidos de A, G, C y T. Además, tiene una masa molecular muy elevada y cumple la función de contener la información genética. Tamaño molecular elevado → 23 moléculas de ADN de una célula reproductora humana, suman 3200 millones de pares de nucleótidos Según donde se encuentre, hay diferentes tipos de ADN: ● Células eucariotas ○ ADN nuclear → Es lineal y se enrolla sobre las histonas (proteínas) formando nucleosomas. El conjunto es la fibra de cromatina. ○ ADN mitocondrial y de cloroplastos → Similar al de las bacterias. ● Células bacterianas → circular y no asociado a histonas. Está asociado a proteínas no histónicas o incluso a ARN. Da lugar a una condensación llamada nucleoide (no delimitado por ninguna membrana). ● Células de arqueobacterias → es circular y se asocia de histonas (diferentes de la eucariotas) formando nucleosomas. ● ADN de virus → circular o lineal y bicatenario o monocatenario. Hay proteínas asociadas. 5.3. El ADN tiene diferentes niveles estructurales En el ADN se distinguen 3 niveles estructurales: ● Estructura primaria → secuencia de nucleótidos ● Estructura secundaria → doble hélice ● Estructura terciaria → ADN superenrollado Hay 3 tipos de ADN según las moléculas sobre las que se soporta el empaquetamiento: ● ADN asociados a histonas formando nucleosomas → en el núcleo de las células eucariotas (excepto espermatozoides y arqueobacterias). ● ADN asociados a protaminas → encontrado en el núcleo de los espermatozoides. El grado de empaquetamiento es superior. ● ADN asociado a otro tipo de proteínas → en las bacterias se encuentran asociados a proteínas parecidas a las histonas, pero sin formar nucleosomas. También puede asociarse con ARN y proteínas no histónicas. 5.3.1. Estructura primaria Se trata de la secuencia de nucleótidos de una sola cadena y a través de ella se puede almacenar la información genética o biológica. El número de hebras diferentes de ADN que se puede formar combinando de distinta forma los cuatro tipos de nucleótidos (G, C, A y T) es muy elevado y su porcentaje de nucleótidos es el mismo para los individuos de una misma especie. Ley de Chargaff → Erwin Chargaff (1949) analizó el contenido molar de las bases de ADN procedente de diversos organismos y descubrió que en todos los casos [A]=[T] y que [G]=[C], o lo que es lo mismo, [A+G]=[T+C] 5.3.2. Estructura secundaria Es la disposición en el espacio de las 2 hebras o cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice, en la que las bases están enfrentadas y unidas mediante enlaces de hidrógeno. Adenina = Timina (2 enlaces de hidrógeno) // Guanina - Citosina (3 enlaces de hidrógeno) 5.3.3. Modelo de la doble hélice Propuesto por Watson y Crick en 1953. Según este modelo las características del ADN son las siguientes: ● Formado por 2 cadenas de polinucleótidos antiparalelas. Cada cadena tiene los enlaces 5’-3’ orientados en sentidos contrarios. ● Sus cadenas son complementarias (A-T) ● Enrolladas de forma dextrógira. La estructura gira a la derecha a medida que avanza. ● El enrollamiento es plectónimico (las cadenas no pueden separarse sin desenrollarse) La estabilidad de la doble hélice se debe a los enlaces de H entre las bases complementarias en la que la A se une siempre a la T mediante dos puentes de hidrógeno y la G a la C por tres. Además, de la presencia de las fuerzas de Van der Waals que se dan entre los grupos hidrófobos de dichas bases. Éstas quedan orientadas en el interior de la doble hélice, mientras que la pentosa y los fosfatos hacia el exterior → carácter ácido (polianiones) 100º → desnaturalización (se rompen los enlaces de H) // 65º → renaturalización 5.3.4. Estructura terciaria El ADN circular como el bacteriano o mitocondrial presentan estructura terciaria → ADN superenrollado que son enrollamientos de la estructura de la doble hélice sobre sí misma Proporciona dos ventajas : ● Reduce la longitud de la cadena ● Facilita su duplicación 5.4. Existen muchos tipos de ARN según su función El ARN está constituido por nucleótidos de ribosa con 4 bases nitrogenadas (A,G,C y U), que se unen mediante enlace fosfodiéster 5’ → 3’, igual que el ADN. Podemos encontrarlo en virus, en células procariotas y en eucariotas, en éstas últimas hay 10 veces más ARN que ADN. Bicatenario solo en reovirus, de resto monocatenario. Se diferencian los ARN según su función 5.4.1. ARN mensajero Es monocatenario lineal. Su función es copiar la información contenida en el ADN y llevarla hasta los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas a partir de los aa que aportan los ARN-t. 5.4.2. ARN soluble o ARN transferencia Se encuentra en el citoplasma. Su función es la de transportar los aa específicos hasta los ribosomas donde se sintetizan las proteínas. 5.4.3. ARN ribosómico Es el ARN que constituyen los ribosomas. Se unen a proteínas específicas, constituyen el 60% del peso de los órganos. Los ribosomas son globulares e intervienen en la síntesis de proteínas alojando el ARNm y los ARNt. Además, el ARNr presenta segmentos monocatenarios y bicatenarios (por la presencia de secuencias complementarias). Su masa molecular se expresa según el coeficiente de sedimentación de Svedberg, S que es directamente proporcional a la velocidad de sedimentación de las partículas (centrifugación). Células procariotas → 70 S // Células eucariotas → 80 S 5.4.4. ARN nucleolar El ARN nucleolar se encuentra constituyendo el nucleolo. Se origina a partir de segmentos de ADN y es el precursor de la síntesis de los ribosomas. A través del ARNm, en los que se transforman tras un proceso de maduración que implica la eliminación de secuencias de nucleótidos no codificantes.
