Ácidos Nucleicos Temario. Objetivos.

Ácidos Nucleicos
Temario.
Ácidos Nucleicos | bases | estructura |Resumen de datos básicos del ADN| ARN
| Biología | enlaces | Glosario |Bibliografía
Objetivos.
Conocer las unidades moleculares básicas que componen los ácidos
nucleicos.
Entender la variabilidad funcional de los mismos.
Relacional el principio de complementariedad de bases con la formación de
puentes de Hidrógeno.
Comprender la disposición espacial del ADN
Contenidos
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Ácidos Nucleicos
Hay dos tipos de ácidos nucleicos (AN): el ácido
desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico
(ARN), y están presentes en todas las células. Su función
biológica no quedó plenamente demostrada hasta que
Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el
ADN era la molécula portadora de la información
genética.
Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de un
monómero llamado nucleótido (Figura de la derecha),
cada nucleótido está formado, mediante un enlace éster, por un ác. Fosfórico y
un nucleósido (zona sombreada de la figura), este último se constituye por la
unión de una pentosa (la D-ribosa o la 2-desoxi-D-ribosa), y una base
nitrogenada (purina o pirimidina).
Las bases nitrogenadas pueden ser purinas: ADENINA y GUANINA, las bases
pirimidínicas son: CITOCINA, TIMINA y URACILO. La timina solo puede
formar ADN y el uracilo solo está presente en el ARN.
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Versión en colores de las bases solas, obtenida de la
Universidad de Virginia.
La figura que sigue muestra las base en los nucleótidos: base + azúcar+ fosfato.
Note que la adenina y guanina son purinas y que la timina y citosina son
pirimidinas.
Apareamiento de bases
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Los nucleótidos se enlazan para formar los ácidos nucleicos o polinucleótidos.
En las hebras enfrentadas A se complementa con T, y G se complementa con C.
A menudo los pares de bases son mencionados como A-T o G-C, adenina a
timina y guanina a citosina. Raramente los libros o las personas usan los
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nombres completos de las bases. A-T están unidas por dos puentes Hidrógeno y
C-G por tres.
En la clase de este año (2004) un alumno me enseño esta mnemotécnica, apta
para aquellos que gustan del tango
Anibal Troilo por A-T
Carlos Gardel por C-G
Los nucleótidos se forman por la unión del C5' de la pentosa con el grupo
fosfato formando un nucleótido monofosfato. La cadena se va formando al
enlazar los fosfatos al C3' de otro nucleótido. Así la cadena tiene un extremo 5´y
un extremo 3´.
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Estructura del ADN.
Algunos autores definen estructuras que denominan primarias, secundarias,
etc. en orden de complejidad creciente, similar a las de las proteínas.
Las cuatro bases nitrogenadas del ADN se encuentran distribuidas a lo largo de
la "columna vertebral" que conforman los azúcares con el ácido fosfórico en un
orden particular, (la secuencia del ADN). La adenina (A) se empareja con la
timina (T) mientras que la citosina (C) lo hace con la guanina.
La estructura primaria del ADN está determinada por esta secuencia de
bases ordenadas sobre la "columna" formada por los nucleósidos: azúcar +
fosfato. Este orden es en realidad lo que se transmite de generación en
generación (herencia).
Estructura secundaria: es el modelo postulado por Watson y Crick: la doble
hélice, las dos hebras de ADN se mantienen unidas por los puentes hidrógenos
entre las bases. Los pares de bases están formados siempre por una purina y
una pirimidina, de forma que ambas cadenas están siempre equidistantes, a
unos 11 Å una de la otra. Los pares de bases adoptan una disposición
helicoidal en el núcleo central de la molécula, ya que presentan una rotación de
36º con respecto al par adyacente, de forma que hay 10 pares de bases por
cada vuelta de la hélice. La A se empareja siempre con la T mediante dos
puentes de hidrógeno, mientras que la C se empareja siempre con la G por
medio de 3 puentes de hidrógeno
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En cada extremo de una doble hélice lineal de ADN, el extremo 3'-OH de una de
las hebras es adyacente al extremo 5'-P (fosfato) de la otra. En otras palabras,
las dos hebras son antiparalelas (Figura superior), es decir, tienen una
orientación diferente. Por convención, la secuencia de bases de una hebra
sencilla se escribe con el extremo 5'-P a la izquierda.
Estructura terciaria: es la forma en que se organiza esta doble hélice,
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En Procariotas (así como en las
mitocondrias y cloroplastos
eucariotas) el ADN se presenta
como una doble cadena (de cerca
de 1 mm de longitud), circular y
cerrada, que toma el nombre de
cromosoma bacteriano. Esta
"gigantesca" molécula circular
tiene un peso de 3 X 10 9 d
(daltons). No posee las histonas del
cromosoma eucariota, pero se ha
comprobado la existencia de
proteínas y poliaminas de bajo peso molecular y de iones magnesio que
cumplirían su función. El cromosoma bacteriano se encuentra altamente
condensado y ordenado ("supercoiled" o superenrrollado).
En virus, el ADN puede presentarse como una doble hélice cerrada, como una
doble hélice abierta o simplemente como una única hebra lineal.
En los Eucariotas el ADN se encuentra localizado principalmente en el núcleo,
apareciendo el superenrrollamiento (trenzamiento de la trenza) y la
asociación con proteínas histónicas y no histónicas.
El ADN se enrolla (dos vueltas) alrededor de un octeto de proteínas histónicas
formando un nucleosoma, estos quedan separados por una secuencia de ADN
de hasta 80 pares de bases, formando un "collar de perlas" o más
correctamente denominado fibra de cromatina, siendo la estructura propia
del núcleo interfásico, que no ha entrado en división. Este collar de nucleosomas
vuelve a enrollarse y cada 6 nucleosomas constituyen un "paso de rosca" por
medio de histona H1 formando estructuras del tipo solenoide.
En el ciclo mitótico de las células eucariotas la cromatina se enrolla formando
cromosomas, que son complejas asociaciones de ADN y proteínas.
Doble hélice y fibra de
cromatina
Enrollamiento
de la cromatina
Cromosoma
Núcleo de célula
eucariota
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Resumen de datos básicos del ADN
1. Unidades químicas básicas
a. un azúcar de 5 carbonos - desoxirribosa
b. fosfato - uniones entre los azúcares
c. bases: purinas = adenina y guanina
pirimidinas = timina y citosina
d. base + azúcar = nucleósido
e. base + azúcar + fosfato = nucleótido
2. Una hebra
Cada hebra esta hecha de un azúcar unido covalentemente a un fosfato
que a su vez se une a otro azúcar y así sucesivamente. Cada hebra de ADN
puede contener miles o millones de estas uniones azúcar-fosfato.
Cada azúcar tiene también, una purina o pirimidina unida a él
covalentemente.
3. La doble hélice
Una molécula de ADN consiste en dos hebras que se encuentran
arrolladas una alrededor de la otra formando una doble hélice. Las bases
de las dos hebras se disponen en manera tal que cuando en una de ellas
hay una adenina en la enfrentada hay timina y, cuando hay guanina en la
otra hay citosina. Esto satisface la regla de Chargaff en manera tal que:
la cantidad de adenina = a la cantidad de timina (A = T)
la cantidad de guanina = a la cantidad de citosina (G = C)
4. Direccionalidad
La cadena de uniones azúcar-fosfato (la "columna vertebral", backbone
en inglés) está construida en manera tal que posee una polaridad, esto es,
que el fosfato en el carbono 5' de la desoxirribosa se une al 3' de la
siguiente desoxirribosa. En este caso se dice que tiene una dirección 5' a
3'. Las dos hebras del ADN están dispuesta en manera tal que su
disposición se conoce como antiparalela, donde una de ellas va de 5'- 3' y
la complementaria de 3'- 5'.
ARN
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Una célula típica contiene 10 veces más ARN que ADN. El azúcar
presente en el ARN es la ribosa. Esto indica que en la posición 2' del
anillo del azúcar hay un grupo hidroxilo (OH) libre. Por este motivo, el
ARN es químicamente inestable, de forma que en una disolución
acuosa se hidroliza fácilmente. En el ARN la base que se aparea
con la A es U, a diferencia del ADN, en el cual la A se aparea con T.
Según las modernas teorías sobre el origen de la vida, parece bastante probable
que el ARN fuese el primer biopolímero que apareció en la corteza terrestre
durante el transcurso de la evolución.
Se distinguen varios tipos de RNA en función, sobre todo, de sus pesos
moleculares:
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RNA MENSAJERO (RNAm)
Se sintetiza sobre un molde de ADN por el proceso de transcripción por el
cual se copia el ARN a partir del molde del ADN, pasa al citoplasma y sirve de
pauta para la síntesis de proteínas (traducción).
RNA RIBOSÓMICO (RNAr)
El RNA ribosómico (RNAr) está presente en los ribosomas,
orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas.
Su función es leer los RNAm y formar la proteína
correspondiente.
Arn de transferencia: Son cadenas cortas de una estructura básica, que
pueden unirse específicamente a determinados aminoácidos.
ARN corto de interferencia (si ARN: del inglés: short interfering RNA):
son componentes de una gran respuesta antiviral denominada
interferencia del ARN.
Ribo-llaves (ribo-switches): son formas de ARN que actúan como llaves
"encendido-apagado" de gran precisión.
ARN nc : ARN funcional que no codifica para síntesis proteica
Dogma central de la Biología
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El mensaje genético se encuentra en la/las cadenas de ADN. Para que la célula
se divida este ADN debe duplicarse: REPLICACIÓN, repartiéndose entre las
células hijas.
Durante la interfase el funcionamiento de la célula está dirigido por las
proteínas. A partir del ADN se forma una molécula de ARN mensajero
(TRANSCRIPCIÓN) que sale del núcleo; el ARNm es "leído" por
el ribosoma (que contiene ARNr o ribosómico) con la ayuda del ARNt (o de
transferencia) que le provee los aminoácidos para la formación de las
proteínas (TRADUCCIÓN)
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Esta serie de procesos se conoce como el dogma central de la
Biología
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