Acidos_nucleicos

TEMA : Ácidos nucleicos
1.-LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.
En 1869 se descubrió que en el núcleo de las células, además de proteínas, existía una
sustancia rica en fósforo que se le llamó nucleína, la cual posteriormente se llamó ácido
nucleico.
Estos ácidos nucleicos se pueden romper en sus componentes:
 ácido ortofosfórico,
 una pentosa ( azúcar): ribosa o desoxirribosa y
 una base nitrogenada. Son compuestos cíclicos con nitrógeno y pueden ser púricas
(adenina y guanina) o pirimidínicas (citosina, timina y uracilo).
A la unión de estos tres componentes lo llamamos nucleótido, y si falta el grupo fosfato
nucleósido. Podemos entonces considerar a los ácidos nucleicos polímeros de nucleótidos.
BASE + PENTOSA = NUCLEÓSIDO
BASE + PENTOSA + FOSFATO = NUCLEÓTIDO
LOS NUCLEÓSIDOS
Se forman por la unión de una pentosa (ribosa o desoxirribosa) con una base nitrogenada
(púrica o pirimidínica) mediante un enlace N-glucosídico entre el carbono 1 de la pentosa y el
nitrógeno 1 (si la base es pirimidínica) o el 9 (si es púrica), liberando una molécula de agua.
Se nombran añadiendo la terminación –osina si es una base púrica (adenosina,
desoxiadenosina, guanosina, desoxiguanosina) o –idina si es pirimidínica (citidina,
desoxcitidina, timidina y desoxitimidina).
LOS NUCLEÓTIDOS
Se forman por la unión de una molécula de ácido fosfórico a un nucleósido a través del carbono
5’ de la pentosa mediante un enlace éster. Se nombran: adenosin – 5’ monofosfato, citidin 5’
monofosfato, desoxiadenosin-5’ monofosfato.
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2.-LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Son polinucleótidos, es decir son varios nucleótidos unidos entre sí
por los grupos fosfato de un nucleótido y el radical OH del carbono 3’
de la pentosa del otro nucleótido mediante un enlace fosfodiéster.
Según la pentosa distinguimos:
 ácido ribonucleico y
 ácido desoxirribonucleico.
El esqueleto está formado por la alternancia de grupos fosfato y
pentosas, estando las bases en las cadenas laterales. Todo
polinucleótido presenta dos extremos: el 5’ que es el que lleva los
grupos fosfato y el 3’ que es el que lleva un grupo hidroxilo (OH) en
la última pentosa.
3-EL ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
El ADN está formado por una cadena de nucleótidos de adenina,
guanina, citosina y timina, unidos entre sí mediante un enlace
fosfodiester en sentido 5’ 3’, es decir entre el carbono 3’ del último
nucleótido de la cadena y el carbono 5’ del nucleótido que se añade
a ella.
En las células eucariotas el ADN se encuentra principalmente en el
núcleo, pero también en mitocondrias y cloroplastos.
En la estructura del ADN se distinguen tres niveles:
 estructura primaria o secuencia de nucleótidos: es la secuencia de nucleótidos de
una cadena o hebra. Distinguimos un esqueleto de fosfopolidesoxirribosas y una
secuencia de bases nitrogenadas. Podemos formar innumerables ADN distintos
combinando entre si las 4 bases nitrogenadas, y ahí reside el llamado “mensaje biológico”
o “información genética”.

estructura secundaria o doble hélice: Este modelo tridimensional fue elaborado por
Watson y Crick. Explica como se disponen en el espacio las dos hebras o cadenas
enfrentando las bases que se unen mediante puentes de hidrógeno (en esta doble hélice
se enfrenta la A con la T mediante dos puentes de hidrógeno, y la C con la G mediante
tres puentes de hidrógeno). Obtenemos así la llamada “doble hélice”. Esta hélice es
antiparalela, complementaria y plectonímica. Es antiparalela porque las dos cadenas
llevan sentidos opuestos, es decir una va desde el extremo 5’ 3’ y la otra del extremo
3’ 5’. Es complementaria porque la A se une siempre a la T (A=T), y la C a la G (C=G) ,
de forma que las dos cadenas no son iguales pero si complementarias. Es plectonímica
porque las dos cadenas están enrolladas una sobre otra de forma que para separarlas,
hay que girar una respecto a otra. En esta estructura los grupos hidrófobos se disponen
en el interior de la molécula, y las pentosas y grupos fosfato hacia el exterior. Esta doble
hélice en condiciones normales es muy estable, pero si se alcanzan temperaturas de 100
º C, las dos hebras se separan, se desnaturalizan pero se pueden renaturalizar si se
mantiene el ADN a 65º C. Esto permite hibridar hebras distintas de ADN.

estructura terciaria o ADN superenrollado: la presentan moléculas de ADN circular
donde la fibra de ADN se encuentra retorcida sobre si misma hacia la derecha formando
una superhélice. Este superenrollamiento supone dos ventajas: reducen la longitud
siendo por tanto la molécula más estable y facilitan la duplicación del ADN. Esto es
debido a que las enzimas que desenrollan el ADN para iniciar la duplicación van hacia la
izquierda, y por tanto se eliminan vueltas y tensiones en la molécula.
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3.1-TIPOS DE ADN
Según su estructura se distinguen los siguientes tipos
de ADN:
 Monocatenarios o de una cadena; por ejemplo
los de algunos virus. A su vez puede ser lineal o
circular.
 Bicatenarios, con dos hebras o cadenas .
Puede ser también lineal ( células eucariotas) o
circular ( virus, bacterias, mitocondrias y
cloroplastos).
Según su forma el ADN puede ser:
 Lineal, como por ejemplo el del núcleo de las
células eucariotas y el de algunos virus.
 Circular, como el de las mitocondrias,
cloroplastos, bacterias y algunos virus.
Según la forma de empaquetarse el ADN puede ser:
 Asociado a histonas: reduce su longitud al
asociarse con estas proteínas y así se
empaqueta en el núcleo como es el caso de la
célula eucariota.
 No asociado a histonas: sino asociado a
proteínas no histónicas y a ARN, como es el
caso de las células procariotas.
4.-EL ARN
El ácido ribonucleico o ARN parece ser que fue la primera molécula capaz de autoduplicarse,
siendo posteriormente el ADN, molécula más estable, la que guardaría la información genética.
A diferencia del ADN, está formado por ribosa y por las bases adenina, guanina, citosina y
uracilo, por tanto no posee timina. Al igual que el ADN, se unen los nucleótidos mediante
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enlaces fosfodiéster en sentido 5’ 3’. Suele ser monocatenario (excepto en un tipo especial
de virus, los reovirus, en los que es bicatenario).
Tipos de ARN:
 ARN bicatenario: como el de reovirus,
 ARN monoctenario:
-ARN soluble (ARNs) o de transferencia (ARNt),
-ARN mensajero (ARNm),
-ARN ribosómico (ARNr) y
-ARN nucleolar (ARNn)
ARN transferente
Está localizado en el citoplasma y actúa como transportador de los aas hasta los ribosomas
donde se sintetizan las proteínas. Cada aa posee su ARNt e incluso algunos poseen varios. La
molécula de ARNt posee forma de trébol con zonas de doble hélice, y zonas con estructura
lineal por lo que presenta “bolsas o asas” en su estructura. En realidad la molécula está mucho
más replegada adoptando una forma de “L”.
En el extremo 5’ posee un resto de guanina, y en el extremo 3’ la secuencia CCA, zona donde
se va unir el aa que va a ser transportado hasta el ribosoma.
Como hemos dicho, presenta una estructura en forma de trébol con cuatro brazos:
-brazo aceptor o
brazo por donde se
une el aa en el
extremo 3’,
-brazo
del
anticodon, posee
el
anticodon
(secuencia de tres
nucleótidos
que
determina el aa
que se unirá a la
molécula),
-brazo T que es el
que se une al
ribosoma durante
la transcripción y
-brazo D, que se
une a las enzimas que
catalizan la unión del
aa.
ARN MENSAJERO
Es un ARN lineal cuya función es transmitir la información contenida en el ADN y llevarla hasta
los ribosomas, para que en ellos, se sinteticen los aas a partir de los distintos aas que aportan
los ARNt. En eucariotas:
 presenta algunas zonas con doble hélice y zonas lineales que originan los “brazos en
herradura”.
 Se encuentra asociado a proteínas.
 Se sintetiza en el núcleo en el que sufre un proceso de maduración en el que pierde una
serie de fragmentos sin información (intrones) y sólo contendrá los segmentos con
información (exones), pasando posteriormente al citoplasma donde se asociará a los
ribosomas.
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


Posee una caperuza,
es decir, en el extremo
5´posee unas molécula
que bloquea la acción
de las enzimas y la
destrucción del ARNm.
En el extremo 3´ posee
unos 200 nucleótidos
de adenina (poli-A)
que también lo protege
de la acción de las
exonucleasas.
Es
monocistrónico,
es decir sólo contiene
información para una cadena polipeptídica.
En procariotas no presenta exones, ni intrones, ni caperuza, ni cola de poli-A y es
policistrónico.
ARN RIBOSÓMICO
Es el más abundante. Constituye junto
con proteínas, los ribosomas, formando
una estructura que está relacionado
con la síntesis de proteínas, ya que le
da la forma adecuada para alojar el
ARNm y los ARNt. El peso de los ARN
r y los ribosomas se expresa con el
coeficiente de sedimentación (s) de
Svedberg, a partir del cual se puede
calcular el peso molecular. (la velocidad de sedimentación depende de la masa de la
partícula).
ARN NUCLEOLAR
Se asocia a proteínas y forma parte del nucleolo. Es
un ARN que se origina a partir de diferentes segmentos
de ADN, llamados organizadores nucleolares.
Posteriormente se fragmenta y da las subunidades de
los ribosomas, que a través de los poros nucleares
salen al citoplasma.
A partir de los organizadores nucleolares, se forma en
el núcleo un ARN de 45 s, que al unirse a proteínas,
dará lugar a los ribosomas. Este ARN 45 s se rompe
en tres:
 ARN 18s,
 ARN 28s y
 ARN 5,8s
A partir de ellos, se formarán las dos subunidades ribosómicas (40s y 60s) que salen del
núcleo y se unen en el citoplasma originando un ribosoma 80s.
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5.-FUNCIONES GENERALES
Los ácidos nucleicos, llamados así porque en un principio fueron localizados en el núcleo
celular, son las moléculas de la herencia y por lo tanto van a participar en los mecanismos
mediante los cuales la información genética se almacena, replica y transcribe. Ésta no va a ser
su única función. Determinados derivados de estas sustancias: los nucleótidos, van a tener
otras funciones biológicas, entre las que pueden destacarse:
 Nucleótidos que intervienen en las transferencias de energía: Se trata de moléculas
que captan o desprenden energía al transformarse unas en otras. Así, el ATP desprende
energía cuando se hidroliza, transformándose en ADP y fosfato inorgánico (Pi). Por el
contrario, el ADP almacena energía cuando reacciona con el fosfato inorgánico y se
transforma en ATP y agua.
De esta forma se transporta energía (unas 7 kilocalorías por mol de ADP/ATP) de
aquellas reacciones en las que se desprende (exergónicas) a aquellas en las que se
necesita (endergónicas). Ejemplos de nucleótidos transportadores de energía: AMP,
ADP, ATP, GDP y GTP.
 Nucleótidos que intervienen en los procesos de óxido-reducción. Estas moléculas
captan electrones de moléculas a las que oxidan y los ceden a otras moléculas a las que
a su vez reducen. Así, el NAD+ puede captar 2e- transformándose en su forma reducida,
el NADH, y éste puede ceder dos electrones a otras sustancias, reduciéndolas y
volviendo a transformarse en su forma oxidada, el NAD+ . Así, se transportan electrones
de aquellas reacciones en las que se desprende a aquellas en las que se necesitan.
Ejemplos de nucleótidos transportadores de electrones: NAD+ /NADH, NADP+ /NADPH
y FAD/FADH2.

Nucleótidos reguladores de procesos metabólicos. Algunos nucleótidos cumplen
funciones especiales como reguladores de procesos metabólicos, por ejemplo el AMPc
(AMP cíclico,) que actúa en las células como intermediario de muchas hormonas.
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