Tema 6 cidos nucleicos 1 CIDOS NUCLEICOSNUCLETIDOS CIDOS

Tema 6: Ácidos nucleicos

1. ÁCIDOS NUCLEICOS-NUCLEÓTIDOS • ÁCIDOS NUCLEICOS: Macromoléculas biológicas encargadas de almacenar, transmitir y expresar la información genética. Existen 2 tipos ADN y ARN NUCLEÓTIDOS-COMPOSICIÓN - Son los monómeros de los ácidos nucleicos formados por C, H, O, N, P. - Se construyen con: Azucar de 5 C: Pentosa ciclada. β - D – ribosa (ARN) y β – D – 2´desoxirribosa (ADN). Base nitrogenada: Púricas ( adenina, guanina). Pirimidínicas (citosina. timina, uracilo). Ácido fosfórico: H 3 PO 4

1. Nucleótidos II COMPONENTES DE LOS NUCLEÓTIDOS. • Las bases nitrogenadas son compuestos heterocíclicos (diferentes) formados por C y N y con estructura plana( no tridimensional)

1. Nucleótidos III COMPONENTES (2): • El azúcar: puede ser, la Ribosa (β-D-ribofuranosa), que se encuentra en los nucleótidos del ARN o la Desoxiribosa (β-D 2´-desoxirribofuranosa), presente en los nucleótidos del ADN. • El ácido fosfórico se Presenta en forma de Ión fosfato.

1. Nucleótidos IV ESTRUCTURA - NUCLEÓSIDO. Unión de una base nitrogenada y una pentosa. La unión se realiza mediante un enlace N - glucosídico entre: - el carbono 1´ de la pentosa y el nitrógeno N 1 de la base pirimidínica - el carbono 1´ de la pentosa y el nitrógeno N 9 de la púrica, liberándose en ambos casos una molécula de agua. Se nombra añadiendo la terminación “-osina”( púricas) e “-idina” (pirimidínicas) - NUCLEÓTIDO. Unión de un nucleósido y un ácido fosfórico. La unión se realiza por un enlace ester entre el grupo hidroxilo( OH) del C 5 del la pentosa y el ácido fosfórico, liberándose una molécula de agua. ( En este caso siempre es igual) -Se nombran como el nucleósido del que previenen eliminando la “a” al final y añadiendo la terminación 5 fosfato o monofosfato al final. Ej: Adenosin 5 Fosfato, o bien adenosin monofosfato. ( ver resumen de nomenclatura)

Formación de los nucleótidos

• RESUMEN NOMENCLATURA - Se parte del nombre de la base. - Los nucleósidos se nombran añadiendo la terminación – osina al nombre de la base púrica o – idina al de la base pirimidínica. BASE NUCLEÓSIDO Adenina Adenosina Guanosina citidina timidina uracilo uridina - Los nucleótidos se nombran añadiendo 5´ al nucleósido y la terminación fosfórico. adenosin– 5´- fosfórico citidin– 5´ - fosfórico guanosin– 5´- fosfórico timidin– 5´- fosfórico. uridin – 5´- fosfórico

2. NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS Son nucleótidos libres en la células que intervienen en el metabolismo como activadores de enzimas, como moneda de intercambio energético o bien como coenzima. • UNIDADES ENERGÉTICAS Un nucleótido puede llevar unidos al ácido fosfórico otros ácidos fosfóricos mediante enlaces de alta energía. Una molécula de AMP se une a un ácido fosfórico, formándose ADP y se necesita para ello 7, 3 Kcal. . El ADP se une a un ácido fosfórico formándose ATP necesitándose 7, 3 Kcal para realizar dicho enlace. ( fosforilación) ( Uniónes en cadena) Al mismo tiempo el ATP se hidroliza y se obtiene ADP liberándose 7, 3 Kcal. (defosforilación)

Los nucleótidos energéticos por tanto son unas moléculas capaces de almacenar energía en forma de enlaces de alta energía, que al romperlos liberan dicha energía para su utilización en las células. (metabolismo celular) Además del par ATP/ADP existe el par GTP/GDP aunque es menos corriente.

• NUCLEÓTIDOS CÍCLICOS El ácido fosfórico de un nucleótido forma dos enlaces ester con su pentosa. Un nucleótido cíclico importante es el AMPc ( AMP cíclico) que actúa como segundo mensajero. Un primer mensajero (molécula extracelular, generalmente hormonas o neurotransmisores) contacta con una proteína de la membrana plasmática, como la proteína G, que forma el AMPc a partir de energía del ATP, y por efecto de la enzima adenilato ciclasa y este AMPc que actúará como segundo mensajero intracelular activando otras enzimas.

• Nucleótidos que funcionan como Coenzima. Tipos de enzimas: – Simples: compuestas de tan solo un grupo proteico. – Compuestas: Grupo proteico+grupo prostético: • Grupo prostético inorgánico= cofactor como por ejemplo iones Fe, Mg. . • Grupo prostético orgánico= Coenzima ( una molécula orgánica de naturaleza no proteica en el caso que nos ocupa serán nucleótidos)

• COENZIMAS Las coenzimas son moléculas que colaboran con las enzimas y que actúan normalmente transportando electrones, átomos o moléculas que se liberan en las reacciones metabólicas. Sin ellas la enzima no funciona incorrectamente Algunas son nucleótidos: -Derivados de la nicotinamida: -NAD ( dinucleótido nicotinamida y adenina o vit. B 3), -NADP ( fosfato de dinucleótido nicotinamida. Y adenina) -Derivados de la Flavina: -FMN ( riboflavina o B 2), -FAD (Flavin dinucleótido) -Coenzima A Y Acetil Co. A

Funcionamiento de una coenzima

3. ESTRUCTURA DEL ADN Se aisló por primera vez en 1869 (Miescher), de los núcleos de los leucocitos( nucleína) y posteriormente se demostró que la sustancia era un ácido nucleico. • ESTRUCTURA PRIMARIA - Es la unión de nucleótidos mediante el enlace fosfodiester. - Se realiza entre el radical fosfato situado en el C 5 de un nucleótido y el OH del C 3´ de la pentosa (azúcar) de otro nucleótido, liberándose un molécula de agua. - Los nucleótidos del ADN están compuestos por un azúcar ( desoxirribosa) y una base nitrogenada ( A, G, C, T). - Quedan libres un extremo 5´ y otro 3´, lo que confiere polaridad a la hebra

Cada fragmento diferente codifica una proteína diferente y la información genética contenida en una determinada porción es lo que conocemos como gen.

• ESTRUCTURA SECUNDARIA - HISTORIA Wilkins y Franklin por estudios de difracción de rayos X vieron que era una molécula larga, delgada, y helicoidal. Chargaff analizando el ADN de distintas células comprobó que: a) La cantidad de bases púricas es igual que el de pirimidínicas. b) El nº de A es igual al de T y el nº de G al de C. c) Las muestras de ADN de distintos tejidos de una especie son iguales. d) La composición de bases no cambia con la edad Ejercicio: Una muestra de ADN posee un 28% de A ¿Calcula el % del resto de bases?

- Estructura de la doble hélice. Watson y Crick en 1953 basándose en los estudios de Wilkins, Franklin y Chargaff proponen esta estructura. Formada por dos cadenas o hebras antiparalelas. Una en sentido 5´- 3´y la otra en sentido contrario 3´- 5´ Las hebras se encuentran enrolladas hacia la derecha( sentido dextrógiro) conteniendo cada vuelta 10 nucleótidos. Las bases quedan orientadas hacia el interior y se unen entre ellas por puentes de H. Siempre entre una base púrica y una pirimidínica ( por tamaño) Dos puentes entre A y T y tres puentes entre G y C, por tanto son hebras complementarias y que se pueden desnaturalizar.

• ESTRUCTURA TERCIARIA - Es exclusiva de célula eucariontes y de sus cromosomas. El ADN de mitocondrias y cloroplastos no la presentan. - Se forma al asociarse el ADN a proteínas, fundamentalmente histonas. La cadena de ADN se enrolla alrededor de un grupo de histonas dando dos vueltas alrededor ( una longitud de 146 nucleótidos por vuelta), formando un nucleosoma. Los nucleosomas se unen por filamentos de ADN de una longitud de 54 pares de nucleótidos. Formando la estructura más típica denominada collar de perlas.

• ESTRUCTURA CUATERNARIA A veces la estructura terciaria se vuelve a replegar. En el caso del collar de perlas se formaría otra estructura denominada, la superperla o el solenoide, dependiendo del número de nucleosomas por vuelta.

EMPAQUETAMIENTO DEL ADN

4. ESTRUCTURAS ALTERNATIVAS ADN • FORMA B Es la estructura de la doble hélice de Watson y Crick, con 10 pares de bases por vuelta. Es la estructura en la que el ADN se encuentra en disolución. • FORMA A Aparece cuando las condiciones de humedad se reducen. La doble hélice dextrógira se hace más ancha y corta, presentando 11 pares de bases por vuelta. ( solo en condiciones de laboratorio) • FORMA Z Es una doble hélice levógira, en zigzag, más larga y estrecha que presenta 12 pares de bases por vuelta

5. TIPOS DE ADN • PROCARIONTES Una molécula de ADN circular y bicatenario, que alcanza solo estructura secundaria. • EUCARIONTES ADN asociado a histonas, que alcanza estructura cuaternaria, formando un conjunto llamado cromatina, que se condensa en cromosomas para duplicarse. En mitocondrias y cloroplastos es circular y bicatenaria. (similar a procariontes) • VIRUS Pueden presentar ADN monocatenario o bicatenario, que a la vez puede ser lineal o circular

6. FUNCIONES DEL ADN El ADN es la molécula que contienen la información genética y que transmite dicha información a la descendencia. Con dicha información, se fabrican las proteínas necesarias. Tiene la capacidad de hacer copias (autoreplicación). No necesariamente hay relación entre el grado evolutivo y la cantidad de ADN, ya que no todo el ADN contiene información. La secuencia del ADN de un individuo se denomina genoma

7. ARN. • CARACTERÍSTICAS DEL ARN - El azúcar del nucleótido es la ribosa. -Se descubre casi a la vez que el ADN - Las bases nitrogenadas son A, G, C, U. - Presenta sólo una hebra (monocatenario). - Sólo presenta estructura primaria y una especie de “secundaria” de diferentes formas. ( esta estructura pseudo-secundaria recibe los nombres de horquillas y bucles) - Es más corta como molécula. - Aparece en el núcleo y citoplasma - Su función es dirigir la síntesis de proteínas.

• TIPOS DE ARN - ARN mensajero (ARNm) Tiene una sola hebra complementaria del ADN formada por transcripción. Los nucleótidos se agrupan en tripletes, denominados codones. Forma entre el 2 % y el 5% del ARN total Tiene una vida corta ( minutos) y es destruido por enzimas ribonucleasas para detener la síntesis de proteínas. Se sintetiza en el núcleo y sale por los poros de la membrana y lleva la información del ADN a los ribosomas En eucariotas es monocistrónico y en procariotas policistrónico

- ARN transferente (ARNt) Es una hebra que presenta una especie de estructura secundaria denominada hoja de trébol. Forma aproximadamente el 10% del ARN celular. Es el más pequeño de los ARN. Se fabrican en el núcleo y sale por los poros. Su papel es transportar los aa sueltos al ribosoma. Existen varios tipos diferentes pero con características comunes: 1) En el extremo 5´ hay siempre un triplete de bases con guanina y un Ac. Fosfórico 2)en el 3´hay 3 bases CCA sin aparear por donde une al aa. 3) En el brazo A existe un triplete llamado anticodón por donde se une al ARNm. 4) Brazo T ( por la Timina) es donde se une al ribosoma. 5) Brazo D se une a una enzima que cataliza su unión con el aa ( amunoacil-t. ARN-sintetasa)

Estructuras del ARN

- ARN ribosómico ( ARNr) Presenta una especie de estructura secundaria con un repliegue similar a un lazo en el que se localizan proteínas. ( horquillas y bucles) Es el más abundante, aproximadamente un 80%. Es el de mayor tamaño y el más duradero. Se fabrica en el núcleo y sale por sus poros para formar los ribosomas y colaborar en la síntesis de proteínas. Los ribosomas son los orgánulos donde se realiza la síntesis de proteínas y se forman por el ARNr y proteínas concretas

• Otros tipos de ARN -Nucleolar; formado en el nucleolo a partir de segmentos de ADN, es precursor de ARNr -Otros tipos asociados a funciones catalíticas como las ribozimas o ribonucleoproteínas. -ARN auto catalíticos; se fragmentan solo en trocitos.