Acidos Nucleicos

Dr. Luis Rebolledo
Acidos Nucleicos
Introducción
Prof. Iván Rebolledo
Nucleótidos
Los
ácidos
nucleicos
son
macromoléculas orgánicas excepcionales por la cantidad considerable
de fósforo que contienen y, sobre
todo, porque algunos de ellos (ADN)
actúan en el almacenamiento y en la
transferencia de la información
hereditaria.
Las unidades monoméricas de los
ácidos
nucleicos
son
los
nucleótidos. Un nucleótido contiene
3 compuestos característicos :
Los organismos vivos tienen
ácidos nucleicos en la forma de
ácido desoxiribonucleico (ADN) y
ácido ribonucleico (ARN). Los ácidos
nucleicos están presentes también
en partículas subcelulares (virus,
viroides, plásmidos)
Una pentosa, que puede ser la
ribosa o la desoxiribosa, y
Los ácidos nucleicos reciben este
nombre por haber sido aislados al
comienzo desde el núcleo, hoy día
se sabe que se encuentran en otros
sectores de la célula : mitocondria,
cloroplastos y citoplasma.
Base
Adenina
+
Base
Adenina
Adenina
Adenina
Una molécula de ácido fosfórico.
Un nucleósido carece de ácido
fosfórico; así, un nucleótido es un
nucleósido con ácido fosfórico.
Las bases nitrogenadas derivan de
dos
compuestos
nitrogenados
heterocíclicos : la purina y la
pirimidina.
Pentosa
Nucleósido
Ribosa
Adenosina
Pentosa
+
+
+
Una
base
nitrogenada
heterocíclica, derivada de la purina o
de la pirimidina,
Ribosa
Ribosa
Ribosa
Nº PO4
1
2
3
Nucleótido
=
=
=
Adenosin mono fosfato (AMP)
Adenosin di fosfato
(ADP)
Adenosin tri fosfato
(ATP)
Acidos nucleicos
Las bases derivadas de la purina
son la adenina (A) y la guanina (G)
guanina
adenina
Las bases derivadas de
pirimidina son la citosina (C),
timina (T) y el uracilo (U).
timina
El ácido fosfórico posee 4 átomos
de O, dos de ellos usados en las
uniones diésteres explicadas más
adelante y los otros dos le confieren
al nucleótido las propiedades ácidas
necesarias para explicar la unión
con las proteínas básicas llamadas
histonas y el comportamiento
basófilo (atrae colorantes básicos)
en las técnicas de coloración.
la
la
uracilo
ADN y ARN
Una molécula de ADN es un
polímero de 2 ejes paralelos unidos
por puentes transversales, en el
cual, por una parte, los nucleótidos
están unidos axialmente por enlaces covalentes llamados uniones o
puentes fosfodiésteres y, por otra
parte, están unidos transversalmente a través de sus bases con las
bases del eje paralelo a través de
puentes de hidrógeno.
citosina
Entonces, el contenido del ADN es
A, G, T y C más desoxiribosa y más
fosfato; en cambio, el contenido del
ARN es A, G, U y C más ribosa y
más fosfato. De acuerdo con esto se
entenderá por qué se usa la timidina
tritiada como marcador específico
para ADN y uridina tritiada como
marcador específico para el ARN.
Puentes
fosfodiéster
Acidos nucleicos
Las uniones fosfodiésteres se
establecen entre el C número 3 de la
desoxiribosa de un nucléotido y el C
número 5 de la desoxiribosa del
nucléotido siguiente. Así, el eje de la
molécula de ADN está formada por
fosfatos y desoxiribosas.
Los puentes transversales están
formados por las bases unidas por
enlaces o puentes de hidrógeno, en
un modelo de complementariedad
química. En el ADN, la adenina se
complementa químicamente con la
timina, estableciéndose entre ellas 2
puentes de H (A=T); en cambio, la
guanina se complementa con la
citosina, estableciéndose entre ellas
3 enlaces de H (G≡C).
Niveles de estructura
de los ácidos nucleicos
La
estructura
primaria
se
relaciona con la secuencia de los
nucléotidos,
los
cuales
se
encuentran unidos por enlaces
fosfodiésteres.
La
estructura
secundaria
corresponde a la secuencia de las
bases, unidas por enlaces de H
(A=T) (G≡C). En el orden de estas
bases en la cadena polinucleotídica
se
encuentra
la
información
hereditaria.
La estructura terciaria es la
disposición en el espacio, que en el
caso del ADN, corresponde a la
doble hélice determinada por
Watson y Crick.
La estructura cuaternaria es la
asociación de la molécula con
proteínas específicas. Caso del ADN
asociado con histonas.
Extremo 3’
Extremo 5’
adenina
timina
Extremo 5’
citosina
Extremo 3’
guanina
Acidos nucleicos
El ARN sigue un patrón similar al
explicado para el ADN, con las
diferencias que la pentosa en el
nucléotido es la ribosa y la adenina
se complementa con el uracilo (A=U;
G≡C).
La secuencia axial de las bases a
lo largo de una cadena de
polinucleótidos
puede
variar
considerablemente,
pero
la
secuencia de las bases de la otra
cadena debe ser complementaria
con la primera.
replicación
ADN
transcripción
ARN
traducción
Prot
Ejemplo para el ADN :
1ª cadena : T
G
A
C
G
T
2ª cadena : A
C
T
G
C
A
La
importancia
de
este
comportamiento de las cadenas es
durante
la
duplicación
o
replicación de nuevas cadenas.
Así, se pueden producir 2 moléculas
de ADN de doble cadena con la
misma conformación molecular que
la original.
El papel biológico del ADN es la
expresión del código genético a
través de la secuencia específica de
los aminoácidos en las proteínas.
Esto puede resumirse en el siguiente
esquema :
Otros nucléotidos
importantes
Los nucléotidos presentes en el
ADN y ARN presentan una molécula
de ácido fosfórico, por lo cual son
considerados monofosfatos.
Otras moléculas con más de un
fosfato son el ADP (adenosin
difosfato) y el ATP (adenosin
trifosfato), muy importantes en la
acumulación y transferencia de
energía.
Adenina – ribosa – P – P ~ P
Este enlace
contiene
mucha energía
Acidos nucleicos
El nucleótido llamado AMP cíclico
(adenosin
monofosfato
cíclico)
deriva de la hidrólisis del ATP por
acción de una proteína de
membrana llamada adenililciclasa.
Este AMPc recibe el calificativo de
segundo
mensajero
porque
transmite y amplifica, en el interior
de la célula, las señales químicas
que le llegan desde el exterior; por
ejemplo, hormonas, neurotransmisores, que serían los primeros
mensajeros.
Otro nucleótido relacionado con la
transferencia de información a
través de la membrana es el GDP
(guanosin difosfato) que unido a una
molécula de membrana denominada
proteína G, la mantiene inactiva. Sin
embargo, en cuanto el primer
mensajero se une a su receptor
específico hace que la proteína G
intercambie el GDP por un GTP
(guanosin trifosfato).
1. ¿Cuál es la principal característica
del ADN y ARN?
2. Mencione la principal diferencia
entre nucleótido y nucleósido.
3.
Explique
químicamente
el
comportamiento basófilo del ADN.
4. ¿Qué es un puente fosfodiéster y
dónde se establece en la molécula
del ADN? ¿y los puentes de H?
5. La secuencia de bases mostrada
es de una hebra del ADN. Complete
con las bases complementarias la
otra hebra y una molécula de ARN :
ADN :
Una aplicación médica relacionada
con los ácidos nucleicos son las
mutaciones, que corresponden a
alteraciones en la disposición de las
bases en un sector del ADN. Esta
alteración se proyecta en la
aparición de un ARN mensajero
anómalo, el cual llevará una
información errónea para producir
una proteína que no cumplirá su
función específica.
ADN : A – A – G – T – C – T – G
ARN :
6. Definir : replicación, transcripción
y traducción.
7. ¿Qué significan las siglas :
ADP _________________________
GTP _________________________
AMP _________________________