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Los Ácidos Nucleicos
- Alba Cutillas
- 17 nov 2019
- 8 Min. de lectura
Como ya hemos estudiado y repasado en clase, en esta nueva entrada hablaremos sobre los ácidos nucleicos.
Para comenzar los ácidos nucleicos son biomoléculas orgánicas de carácter ácido y están compuestos por carbono, hidrogeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Están formados por nucleótidos, los cuales a su vez están compuestos por un ácido ortofosfórico, una pentosa (que puede ser beta-D-2-desoxiribofuranosa si forma el ADN o beta-D-ribofuranosa si forma ARN) y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas son compuestos heterocíclicos formados por nitrógeno y de carácter básico. Pueden ser púricas (adenina y guanina) o pirimidínicas (citosina, timina y uracilo).
La unión de la pentosa y la base nitrogenada forma los nucleósidos, lo hacen mediante un enlace N-glucosídico (en el cual se pierde una molécula de h2o) entre el OH del C1' de la pentosa y el
NH2 del carbono 9 de la base si es una purina y el C1 si es una pirimidina.
Podemos encontrar 2 tipos de nucleósidos dependiendo del tipo de pentosa que lo forme: desoxirribonucleósidos (si es beta-D-2desoxirribofuranosa) y ribonucleósidos (si es beta-D-ribofuranosa).
Los nucleósidos se unen entre si mediante enlaces éster para dar lugar a nucleótidos. Este enlace se forma entre un OH de un ácido fosfórico y un OH de la pentosa, ademas como en el enlace n-glucosídico también se pierde una molécula de H2O.
Podemos distinguir los nucleótidos en: nucleótidos nucleicos (forman ácidos nucleicos) y nucleótidos no nucleicos (que no forman ácidos nucleicos sino compuestos de interés). Los nucleótidos nucleicos pueden ser ribonucleótidos o desoxirribonucleótidos dependiendo de la pentosa que posee.
Estos nucleótidos se unen entre si mediante enlaces fosfodiéster 5'-3', en el cual el ácido fosfórico se une por un lado mediante un enlace éster al carbono 5 5' de la pentosa y por otro lado, un OH de ese ácido reacciona con el OH del carbono 3 3' de la pentosa de otro nucleótido, formando así una cadena de nucleótidos. Esta cadena presenta un extremo 5'(inicio), donde se verá el ácido fosfórico libre y un extremo 3', donde se verá el OH en el carbono 3 3' de la pentosa.
Existen 2 tipos de ácidos nucleicos: el ADN y el ARN.
Por un lado, ADN está formado por desoxirribonucleótidos-5-monofosfato y presenta timina en sus bases nitrogenadas, nunca uracilo. Lo podemos encontrar en el núcleo de las células eucariotas, en las mitocondrias y en los cloroplastos, mientras que en las células procariotas lo encontramos disperso por el citoplasma. Presenta un elevado peso molecular y su longitud varía dependiendo del organismo en el que se encuentre, en nuestro caso es de 5 cm. Además el ADN es bicatenario, presenta dos cadenas, con la excepción en algunos virus en los cual es monocatenarios.
Existen diferentes tipos de ADN, dependiendo del número de cadena, según la forma (lineal en el núcleo de la células eucariotas durante la interfase o circular en células procariotas, mitocondrias y cloroplastos) y dependiendo de las moléculas que contribuyen a su empaquetamiento (asociado a histonas o a protaminas).
Además el ADN presenta diferentes niveles de complejidad: la estructura primaria, que es la secuencia lineal de nucleótidos, la cual posee el mensaje genético que determina la síntesis de proteínas características biológicas de cada individuo. A continuación la estructura secundaria, que es la disposición espacial de la primaria. Watson y Crick fueron los que determinaron la forma de doble hélice a partir de descubrimientos científicos de la época, Chargaff determinó el principio de equivalencia de las bases y Franklin y Wilkings descubrieron que era fibrilar con un radio de 20 Å. Cada 3.4 A presenta un par de bases y cada 34 A se produce un giro a la doble hélice, existen 10 nucleótidos por vuelta. Watson y Crick concluyeron que la doble hélice es antiparalela, que el giro es dextrógiro y plectonémico (una hebra gira alrededor de la otra), y que las bases nitrogenadas se unen mediante puentes de hidrógeno.
En la estructura terciaria, esa fibra de 20 Å se enrrolla sobre si misma y se forma una superhélice. Se produce un superenrrollamiento.
En el caso de las células eucariotas estas se pueden seguir empaquetando, asociándose a histonas y en el caso de los espermatozoides a protaminas.
Existe el primer nivel de empaquetamiento o fibra de cromatina de 100 Å, en la fibra de 20Å se asocia a histonas. Está formado por una secuencia de partículas de 100 Å, que son los nucleosomas, una fibra de ADN y el ADN espaciador, que se ubica entre nucleosoma, y se tensa cuando se asocia a histonas. El segundo nivel de empaquetamiento o fibra de cromatina de 300Å, en el que la fibra de 100Å se enrrolla sobre si misma y se acorta su longitud hasta 5 veces, en este nivel ya se puede observar en los cromosomas.
El tercer nivel o dominio de estructura en bloques, que es lo que presenta la fibra de 300Å y se mantiene estable por una especie “andamio“ proteico. En ocasiones se enrolla sobre si misma dando lugar a prominencias de 600 Å.
Por último existe un nivel superior de empaquetamiento en el que ve un eje de proteínas MSC, el cual mantiene la forma de los nucleosomas y disminuye su tamaño.
Por otro lado, el ARN está formado por ribonucleótidos-5-monofosfato, pose uracilo en cambio de timina, y son más cortos y de menos peso molecular que el ADN. Además lo podemos encontrar tanto en el citoplasma como en el núcleo y es monocatenario, presenta una sola cadena.
Existen diferentes tipos de ARN:
El ARNm (mensajero): presenta una sola cadena de ribonucleótido y genera una copia de un determinado segmento de ADN en el núcleo, a través de los poros que atraviesan la envoltura nuclear lleva esa copia hasta el citoplasma mediante el proceso de transcripción. En las células eucariotas presenta zonas monocatenarias y de doble hélice, formando lo que se conoce como "lazos de herradura", además esta unido a proteínas y es el pre-ARNm ya que antes de su maduración presenta intrones y exones. El ARNm, es monocistronico, es decir, solo tiene información para la síntesis de un tipo de proteínas. Además presenta en el extremo 5', una metil-guanosina trifosfato invertida y metilada en el carbono siete, que forma lo que se conoce como capucha, y por otro lado en el extremo 3' presenta una cola que está formada por 200 nucleótidos de adenina, lo que recibe el nombre de poli A. Sin embargo en la célula procariota, no presenta intrones, tampoco capucha ni cola y puede ser policistrónico, lo cual quiere decir que contiene información para la síntesis de más de un tipo de proteína.
El ARNt (transferente): Presenta de 80 a 100 nucleótidos y está formado por moléculas de tamaño pequeño. Tiene una cadena doblada que en algunos tramos presenta estructura secundaria de doble hélice. Estas zonas se conforma en los brazos, donde se enfrentan las bases nirogenadas unidas mediante puentes de hidrógeno según la compatibilidad A-U y C-G. El primer brazo con respecto al extremo 3’, que presenta en su comienzo una alanina, se llama brazo T, y posee una base distinta llamada ribotimidina, el siguiente es el brazo del anticoón y posee una base llamada inosina, que presenta el anticodón con un codón del ARNm. El siguiente brazo es el D, el cual posee la hidroxiuridina. La funcion del ARNt es buscar aminoácidos en el citoplasma para llevarlos hasta los ribosomas donde los coloca según la secuencia que dicte el ARNm para sintetizar las proteínas en el proceso de traduccion. Existen 50 tipos de ARNt, que se sintetizan en el núcleo salen al citoplasma para realizar su función.
El ARNr (ribosómico): Está formado por moléculas de diferentes tamaños que presentan una cadena de nucleótidos, donde pueden haber zonas que presenten doble hélice. Se asocian a proteínas formando los ribosomas, que están formados por dos unidades. La masa de los ribosomas y del ARNr, se mide con unidades Svedberg, las cuales muestran la sedimentación. En los ribosomas de las células procariotas, son de 70S. A su vez esta formado por 2 subunidades: la parte pequeña es de 30S y la grande de 70S. En el caso de las células eucariotas son de 80S y presentan una parte pequeña de 40S y una grande de 60S.
El ARNn (nucleolar): Es el principal componente del nucleolo, y se forma a partir de fragmentos de ADN. Se forma en el nucleolo un ARN de 45S, el cual se asocia a proteínas y se divide en 3 fragmentos, un ARN 18S, otro 28S y otro 5.8S. Se unen a un ARN 5S que se ha formado en el nucleoplasma (con otro ADN) y que también está asociado a proteínas y así forman los ribosomas.
El ARNpn (pequeño nuclear): Se encuentra en el núcleo, es pequeño y tiene gran cantidad de uracilos. Se une a proteínas y lleva a cabo la eliminación de los intrones durante la maduración del ARNm.
EL ARNi (interferente): Presenta doble hélice y es corto (solo tiene de 20 a 25 aminoácidos). Es utilizado por algunas enzimas para detectar ARNm y degradarlo para que se frene la producción de un determinado tipo de proteína, por ello hablamos de autocontrol celular.
Y a continuación el esquema completo del tema:
ACTIVIDADES PAU
a. Se trata de una molécula que representa el ARN transferente. Esta formada por nucleótidos, los cuales forman un ácido fosfórico y un nucleósido, unidos mediante enlaces éster. Los nucleósidos están compuestos a su vez por una base nitrogenada, de las que se distinguen dos tipos: púricas y pirimidínicas; y una pentosa (azúcar) que se unen mediante enlaces N-glucosídicos. Los nucleótidos establecen enlaces fosfodiéster 5´- 3´entre sí, un enlace ester se produce entre el OH del grupo fosfato y el OH del carbono 5 de la pentosa de un nucleótido, y el otro entre otro OH del grupo fosfato y el OH del carbono 3 de la pentosa de otro nucleótido.
b. Para formar la estructura secundaria, forma de doble hélice, se establecen puentes de hidrogeno que entre las distintas bases que se enfrentan en los brazos de la estructura. En los lugares donde no hay este enfrentamiento entre las bases, como en los extremos de los brazos, se obtiene estructura monocatenaria.
c. El ARN transferente está presente en la traducción del ADN mensajero, el cual copia la información del ADN de la célula para lograr fabricar proteínas necesarias. El ARN transferente presenta en su estructura un bucle denominado anticodón (zona B), este anticodón tiene 3 bases complementarias que se codificaran con otras 3 bases del ARN mensajero (este triplete se denomina codón). En el final de la cadena (zona A), se establece el enlace con el aminoácido que se unirá a otros aminoácidos en los ribosomas para fabricar las distintas proteínas.
El ADN esta formado por nucleótidos que se unen entre sí por enlaces fosfodiéster 3´-5´. Los nucleótidos compuestos por una pentosa y un grupo fosfato se disponen hacia el interior de las bases nitrogenadas, donde se encuentra la información en la secuencia especifica de cada individuo. Las bases determinan la secuencia de nucleótidos que formarán las distintas proteínas. El ARN mensajero llevara acabo la transcripción del ADN, generando una secuencia complementaria al fragmento de ADN. Esta cadena es llevada a los ribosomas donde recibirá los aminoácidos, por el ARN transferente, para así lograr fabricar la proteína.
a. El número 3 corresponde a un ácido graso insaturado.
b. La piranosa es el número 5.
c. La base nitrogenada (2) y el beta-D-desoxirribofuranosa (6) froman parte del ADN.
d. El número 4 es un ácido graso saturado.
e. El aminoácido (1) forma parte de las proteínas.
Existen varias diferencias entre el ADN y el ARN, tanto químicas como estructurales. Para empezar ambas tienen una pentosa pero en el caso del ADN se observa desoxirribosa mientras que en el ARN es la ribosa.
El peso molecular y la longitud del ADN es mayor que la del ARN. El ADN posee el mismo número de bases púricas y pirimidínicas, mientras que el ARN no.
El ARN tiene estructura monocatenaria, por otro lado el ADN presenta estructura bicatenaria.
En cuanto a la función de cada una, el ADN contiene la información genética y el ARN realiza las ordenes dadas por el ADN.
En las bases nitrogenadas también se puede diferenciar la presencia de la timina únicamente en el ADN y ademas la presencia del uracilo únicamente en el ARN.
Por último, el ADN se localiza solamente en el núcleo y el ARN se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma.
Finalmente, para completar esta misión he realizado un test online para evaluar los conocimientos del tema:
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