UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS Asignatura: QQ-214 Química Orgánica general BIOMOLECULAS Ácidos nucleicos Integrantes: Víctor Miguel Domínguez Domínguez - 20221004008 Dulce Maireth Carcamo Maradiaga - 20201000565 Celeste Rachel Díaz Flores - 20201000796 Sección - 0801 Doctora: Claudia Coca Ciudad Universitaria, Tegucigalpa M.D.C. / F.M Índice Resumen ........................................................................................................................... 1 ¿Que son los ácidos nucleicos? ........................................................................................ 2 Como se forman los ácidos nucleicos .............................................................................. 2 Nucleótidos ................................................................................................................... 2 Enlaces que unen a los componentes de los nucleótidos .................................................. 5 Clasificación de acuerdo a su composición ...................................................................... 6 (ADN) ........................................................................................................................... 6 Replicación del ADN .................................................................................................... 7 Tipos de replicación del ADN: ..................................................................................... 7 Estructura ...................................................................................................................... 7 Características ............................................................................................................... 8 Funciones ...................................................................................................................... 8 ARN .............................................................................................................................. 9 Estructura ...................................................................................................................... 9 Funciones .................................................................................................................... 10 Fuentes de obtención ...................................................................................................... 10 Cáncer de mama ............................................................................................................. 11 Síntomas: .................................................................................................................... 11 Factores para reducir el riesgo: ................................................................................... 11 Tratamiento: ................................................................................................................ 12 Anexos ............................................................................................................................ 14 Apéndice ......................................................................................................................... 15 ........................................................................................................................................ 15 Referencias Bibliográficas .............................................................................................. 16 Resumen Los ácidos nucleicos son biomoléculas esenciales que se encargan de almacenar y transmitir la información genética en los organismos vivos. Son vitales para el buen funcionamiento de las células y juegan un papel crucial en varios procesos biológicos. En este ensayo, discutiremos la definición, estructura, funciones y aplicaciones de los ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son polímeros formados por monómeros llamados nucleótidos. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). El ADN es el material genético que está presente en el núcleo de las células y contiene las instrucciones para el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos. El ARN, por otro lado, juega un papel fundamental en la síntesis de proteínas y la regulación de genes. La composición química de los ácidos nucleicos consta de una molécula de azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. La estructura de los ácidos nucleicos es una doble hélice, con dos hebras de nucleótidos unidas por enlaces de hidrógeno. En este informe, discutiremos la definición, estructura, funciones y aplicaciones de los ácidos nucleicos. 1 ¿Que son los ácidos nucleicos? Los Ácidos Nucleicos son las biomoléculas portadoras de la información genética. Son biopolímeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados Nucleótidos. De acuerdo a la composición química, los ácidos nucleicos se clasifican en Ácidos Desoxirribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos, y en Ácidos Ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma. Los ácidos nucleicos están formados por largas cadenas de nucleótidos, enlazados entre sí por el grupo fosfato. El grado de polimerización puede llegar a ser altísimo, siendo las moléculas más grandes que se conocen, con moléculas Fig. 1: ADN constituidas por centenares de millones de nucleótidos en una sola estructura covalente. Como se forman los ácidos nucleicos Nucleótidos Son los componentes a partir de los cuales se forman los ácidos nucleicos, aunque en ocasiones podemos encontrarlos libres desarrollando importantes funciones. Componentes de los nucleótidos a) Base nitrogenada. Compuesto cíclico que contiene átomos de Nitrógeno. Pueden ser: Púricas (derivan de la purina, la cual posee un grupo NH en el C9): Fig. 2: Bases nitrogenadas Adenina(A), Guanina (G). 2 Pirimidínicas (derivan de la pirimidina, la cual posee un NH en el C1): Timina (T), Citosina(C) y Uracilo (U). Fig. 3: Bases nitrogenadas b) Pentosa: β-Ribosa o β-desoxirribosa c) Grupo fosfato: Ácido fosfórico. Toda célula viva con tiene ciertos compuestos complejos conocidos como ácidos nucleicos, los cuales constituyen los centros de in formación y control de la célula. En realidad hay dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (DNA, por sus siglas en inglés), el ácido ribonucleico (RNA, por sus siglas en inglés Los ácidos nucleicos de ambos tipos son largas cadenas de unidades que se repiten y que se llaman nucleótidos. Un nucleótido consta de tres partes: un azúcar (ribosa o desoxirribosa), una amina heterocíclica básica y una unidad de fosfato. La secuencia es. Fig. 4: Secuencia para la formación de nucleótidos El azúcar puede ser ribosa, presente en el RNA, o desoxirribosa, cuando se trata del DNA. Como se muestra en la Fig. 5 La única diferencia estructural entre las Fig. 5: Pentosas dos pentosas se localiza en el carbono número 2, donde la desoxirribosa no tiene un átomo de oxígeno que está presente en la ribosa. Para visualizar la construcción de la estructura de un ácido nucleico, imagina que inicias con la ribosa o la desoxirribosa como unidad 3 de azúcar. A continuación, sustituye el grupo hidroxilo del carbono número 1 por una de las cinco aminas heterocíclicas básicas que se muestran en la Fig. 2 y la Fig. 3. Dos de las cinco bases tiene dos anillos fusionados, y son bases de purina o púricas. Tres de las bases tienen anillos heterocíclicos sencillos; se trata de las bases de pirimidina o pirimídinicas. La tercera parte de un nucleótido es un éster de fosfato presente en el quinto carbono de la unidad de azúcar. El monofosfato de adenosina (AMP, por sus siglas en inglés) es un nucleótido Fig. 6: Monofosfato de adenosina representativo. En el AMP, la base es adenina, y el azúcar, ribosa. Como ya se dijo, el azúcar del DNA es desoxirribosa; en cambio, en el RNA el azúcar es ribosa. Las bases del DNA son adenina, guanina, citosina y timina. Las del RNA son adenina, guanina, citosina y uracilo Tabla 1: Componentes del DNA y el RNA DNA RNA Bases de purina Adenina y guanina Adenina y guanina Bases de pirimidina Citosina y timina Citosina y Uracilo Azúcar pentosa Desoxirribosa Ribosa Ácido inorgánico Ácido fosfórico Ácido fosfórico Una característica muy importante de las moléculas de DNA o RNA es la secuencia de las cuatro bases a lo largo de la cadena. Estas moléculas son enormes, con millones de nucleótidos y con pesos moleculares del orden de miles de millones en el caso del DNA de los mamíferos. A lo largo de estas grandes cadenas, las cuatro bases se pueden ordenar 4 conforme a secuencias prácticamente infinitas. Ésta es una característica crucial de las moléculas de DNA y RNA, porque es la secuencia de bases lo que permite almacenar la enorme cantidad de información que se necesita para construir organismos vivos. Enlaces que unen a los componentes de los nucleótidos a) Enlace N-glucosídico. (Entre pentosa y base nitrogenada) Es el enlace que se estable entre el C1' de la pentosa y el N del C1 de la base nitrogenada si ésta es pirimidínica y el N del C9 si la base el púrica, desprendiéndose una molécula de agua. La unión de la pentosa con la base nitrogenada mediante el enlace N-glucosídico da lugar a un compuesto Fig. 7: Adenosina: llamado nucleósido. b) Enlace éster. (Entre ácido fosfórico y C5 de la pentosa) Es el enlace que une el ácido fosfórico a un nucleósido para formar el nucleótido. El ácido fosfórico se une al nucleósido mediante un enlace ester con el OH del C5 de la pentosa, desprendiéndose una molécula de agua. 5 c) Enlace 3’5’ fosfodiéster. (Entre nucleótidos) Es el enlace que une entre sí a los nucleótidos que forman ácidos nucleicos. La unión es una esterificación que se realiza entre el grupo fosfato situado en posición 5 de un nucleótido y el grupo hidroxilo que se encuentra en el carbono 3 de otro nucleótido, liberándose una molécula de agua. Clasificación de acuerdo a su composición Según su composición química, los ácidos nucleicos se clasifican en: (ADN) El ADN o ácido desoxirribonucleico es un polímero esencial para la vida, encontrado en el interior de todas las células de los seres vivos y en el interior de la mayoría de los virus. Es una proteína compleja, larga, en cuyo interior se almacena toda la información genética del individuo, esto es, las instrucciones para la síntesis de todas las proteínas que componen su Fig. 8: Estructura del ADN organismo: podría decirse que contiene las instrucciones moleculares de armado de un ser viviente. El ADN está contenido en las células, ya sea disperso en su citoplasma (en el caso de los organismos procariotas: bacterias y arqueas) y o dentro del núcleo celular (en el caso de los Fig. 9: vista en microscopio eucariotas: plantas, animales, hongos). 6 Replicación del ADN Es el proceso mediante el cual una molécula de ADN genera dos idénticas a sí misma, y es clave en la reproducción celular, ya que todas las células del cuerpo han de tener el mismo exacto genoma. El proceso consiste en la separación de las dos hebras del ADN, cada una de las cuales funcionará como un molde para sintetizar una nueva compañera. Tipos de replicación del ADN: Semiconservativa. Las hebras se separan y de cada una de las antiguas se sintetiza una nueva. Conservativa. Tendría lugar si las dos hebras antiguas, luego de servir de molde, volvieran a juntarse con su antigua compañera y al final hubiese una molécula de ADN enteramente nueva, junto a la vieja que se reconstituiría. Dispersiva. Ocurriría si las hélices resultantes estuvieran compuestas por fragmentos del Fig. 10: Replicación del ADN ADN viejo y del nuevo. Estructura Está constituida por una doble cadena en la que cada una de sus hebras está formada por uniones covalentes sucesivas entre un azúcar (desoxirribosa) y una molécula de fosfato. Cada azúcar de las dos cadenas está unido a una de las siguientes 4 bases nitrogenadas. 7 Fig. 11: ADN Las Bases Nitrogenadas son las que contienen la información genética. En el caso del ADN las bases son dos Purinas y dos Pirimidinas. Las purinas son A (Adenina) y G (Guanina). Las pirimidinas son T (Timina) y C (Citosina). Características Son aromáticas, tanto las bases púricas como las pirimídinicas son planas, lo cual es importante en la estructura de los ácidos nucleicos. Son insolubles en agua y pueden establecer interacciones hidrófobas entre ellas. Es decir, no se pueden unir entre ellas. Las bases nitrogenadas absorben luz siempre Fig. 12: Bases nitrogenadas y cuando se encuentren en el rango del espectro electromagnético ultravioleta entre valores de 250-280nm. La Adenina y la Guanina se forman a partir de una purina. Funciones Trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente (son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas) Constituyen el material genético celular. Duplicación del ADN Dictan la información necesaria para la formación de proteínas Intracelulares como el AMP (Adenosina Mononofosfato) cíclico, que funciona como mensajero celular Almacén de energía como el ATP, el cual almacena energía en sus enlaces de fosfatos 8 ARN Fig. 13: ARN El ARN es una molécula, similar al ADN, que hace posible la síntesis de proteínas. Tanto el ADN como el ARN son los ácidos nucleicos que conforman la base de nuestro genoma. O lo que es lo mismo, el conjunto de “instrucciones” genéticas que se encuentran en una célula. El ADN (Ácido Desoxirribonucleico) contiene la información genética, mientras que el ARN (Ácido Ribonucleico) es el que permite que las células comprendan esta información dando lugar a las proteínas, imprescindibles para el funcionamiento de todos los tejidos y órganos del cuerpo. Estructura Una molécula de ARN tiene un eje formado por grupos fosfato alternante y el azúcar ribosa, en lugar de la desoxirribosa del ADN. Unida a cada azúcar hay una de cuatro bases: adenina (A), uracilo (U), citosina (C) o guanina (G). Fig. 14: Cadena de ARN 9 Funciones ARNm o mensajero Como su nombre lo indica, lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína, desde el ADN (ubicado en el núcleo en las células eucariotas) hasta los ribosomas (ubicados en el citoplasma), lugar en que se sintetizan las proteínas de la célula. ARNt o de transferencia Es el ácido ribonucleico más pequeño (entre 70 y 90 nucleótidos) dentro de la célula. Pueden presentar nucleótidos poco usuales como ácido pseudouridílico, ácido inosílico e incluso bases características del ADN como la timina ARNr o ribosómico Es el más abundante de la célula, representando el 80% del ARN hallado en el citoplasma de las células eucariotas. Está formado por una sola cadena de nucleótidos, aunque presenta zonas de doble hélice debido a su conformación tridimensional. El ARNr se halla unido a proteínas para formar los ribosomas. ARN nucleolar (ARNn) Se origina a partir de diferentes segmentos de ADN denominados región organizadora nucleolar. Una vez formado el ARNn se fragmenta y da lugar a los diferentes ARNr. Fuentes de obtención El ADN se encuentra principalmente en el núcleo celular y una pequeña cantidad en las mitocondrias y cloroplastos. El ARN en el núcleo y citoplasma celular. 10 Cáncer de mama El cáncer de mama es el crecimiento descontrolado de las células mamarias. Los genes se encuentran en el núcleo de las células, el cual actúa como la “sala de control” de cada célula. Normalmente, las células del cuerpo se renuevan mediante un proceso específico llamado crecimiento celular: las células nuevas y sanas ocupan el lugar de las células viejas que mueren. Pero con el paso del tiempo, las mutaciones pueden “activar” ciertos genes y “desactivar” otros en una célula. El término “cáncer de mama” hace referencia a un tumor maligno que se ha desarrollado a partir de células mamarias. Generalmente, el cáncer de mama se origina en las células de los lobulillos, que son las glándulas productoras de leche, o en los conductos, que son las vías que transportan la leche desde los lobulillos hasta el pezón. Síntomas: Los signos de advertencia del cáncer de mama pueden ser distintos en cada persona.. Un bulto nuevo en la mama o la axila (debajo del brazo). Aumento del grosor o hinchazón de una parte de la mama. Irritación o hundimientos en la piel de la mama. Enrojecimiento o descamación en la zona del pezón o la mama. Dolor en cualquier parte de la mama. Factores para reducir el riesgo: Existen muchos factores en el transcurso de la vida que pueden influir en el riesgo de que tenga cáncer de mama. Algunos factores no se pueden cambiar, como hacerse mayor o 11 los antecedentes familiares, pero usted puede disminuir el riesgo de tener cáncer de mama al cuidar su salud de la siguiente manera: Mantenga un peso saludable. Haga actividad física. Elija no tomar alcohol o, si lo hace, tome alcohol en moderación. Si es posible, amamante a sus hijos. Si tiene antecedentes familiares de cáncer de mama o cambios heredados en sus genes BRCA1 y BRCA2, hable con su médico acerca de otras maneras de reducir su riesgo. Mantener una buena salud durante toda la vida disminuirá el riesgo de tener cáncer y mejorará las probabilidades de sobrevivir si se enferma de cáncer. Tratamiento: El cáncer de mama se trata de varias maneras. Esto depende del tipo de cáncer de mama y del grado de diseminación. Las personas con cáncer de mama a menudo reciben más de un tipo de tratamiento. Cirugía: Una operación en la que los médicos cortan el tejido con cáncer. Quimioterapia: Se usan medicamentos especiales para reducir o matar las células cancerosas. Estos medicamentos pueden ser pastillas que se toman o medicamentos que se inyectan en las venas, o a veces ambos. Terapia hormonal: Impide que las células cancerosas obtengan las hormonas que necesitan para crecer. 12 Terapia biológica: Trabaja con el sistema inmunitario de su cuerpo para ayudarlo a combatir las células cancerosas o a controlar los efectos secundarios que causan otros tratamientos contra el cáncer. Los efectos secundarios son la manera en que su cuerpo reacciona a los medicamentos u otros tratamientos. Radioterapia: Se usan rayos de alta energía (similares a los rayos X) para matar las células cancerosas. 13 Anexos 14 Apéndice 15 Referencias Bibliográficas 1. Genética médica: herencia multifactorial [Internet]. Ucsd.edu. [citado el 18 de abril de 2023]. Disponible en: https://myhealth.ucsd.edu/Spanish/DiseasesConditions/Pediatric/MedicalGenetic s/90,P05241 2. Enfermedades monogénicas [Internet]. Mhmedical.com. [citado el 18 de abril de 2023]. Disponible en: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?bookid=1803&sectionid=1 24156363 3. Enfermedades cromosómicas: ¿Qué son y cómo se evitan? [Internet]. CREA: Clínica de reproducción asistida y fertilidad en Valencia. Crea Valencia; 2018 [citado el 18 de abril de 2023]. Disponible en: https://creavalencia.com/blog/enfermedades-cromosomicas-que-son-como-seevitan/ 4. ADN - Concepto, estructura, replicación y diferencias con ARN [Internet]. Concepto. [citado el 16 de abril de 2023]. Disponible en: https://concepto.de/adn/ 5. 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