TEMA 6 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

7/29/2019 TEMA 6 LOS CIDOS NUCLEICOS

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PRUEBA ESPECFICA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD APUNTES DE BIOLOGA

TEMA 6: LOS CIDOS NUCLEICOS

1. Componentes de los cidos nucleicosLos cidos nucleicos son macromolculas biolgicas de carcter cido que sedescubrieron en el interior del ncleo de las clulas eucariotas, son muy ricos enfsforo concretamente en cido fosfrico.

1.1.Composicin qumica

Son polmeros formados por la unin de nucletidos, los cuales son unasunidades sencillas que se van repitiendo a lo largo de una cadena, cada unade estas unidades est formada por la siguiente asociacin de molculas:

cido fosfrico (H3PO4), se encuentra en los nucletidos en formade in fosfato.

Pentosa, puede ser de dos tipos: ribosa que es la que se encuentra enlos nucletidos del cido ribonucleico (ARN) o la 2-desoxirribosa,que forma parte del cido desoxirribonucleico (ADN), en ningncaso, se encuentran los dos tipos de pentosas en la misma cadena.

Base nitrogenada, segn su estructura existen dos tipos:o Pricas: derivan de una molcula de purina y son: adenina

(A) y la guanina (G).o Pirimidnicas: derivan de una molcula de pirimidina y son:

citosina (C), timina (T), que es exclusiva del ADN, y uracilo(U) que es exclusivo del ARN.

1.2.Nuclesidos

Se forman por la unin de una pentosa con una base nitrogenada, mediante

un enlace N-glucosdico entre el carbono 1 de la pentosa y el nitrgeno 1 dela base nitrogenada (si es pirimidnica) o el nitrgeno 9 (si es una base

prica).

1.3.Nucletidos

Se forman por la unin de un nuclesido y un cido fosfrico, mediante unenlace entre el grupo hidroxilo del carbono 5 de la pentosa y el cidofosfrico, este enlace recibe el nombre de enlace ster fosfrico.

En los cidos nucleicos bicatenarios, cada nucletido se asocia a otro de lacadena complementaria formando pares de nucletidos.


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1.4.Cadenas de cidos nucleicos

Estas cadenas presentan dos extremos: el extremo 5 donde hay un grupofosfato unido al carbono 5 del primer nucletido y el extremo 3 donde hayun radical hidroxilo unido al carbono 3 del ltimo nucletido.Los cidos nucleicos se sintetizan aadiendo nucletidos al extremo 3,formndose un enlace fosfodister.

2. El cido desoxirribonucleico (ADN)El ADN est constituido por dos cadenas de nucletidos enrolladas formandouna doble hlice, cada cadena est formada por un polmero dedesoxirribonucletidos de adenina, guanina, citosina y timina. El cidodesoxirribonucleico presenta una estructura comn en todas las clulas, aunque

es distinta en algunos virus. Segn el modelo celular el ADN se puede encontraren distintos lugares de la clula y presentar diferentes caractersticas:

ADN de clulas eucariotas: se encuentra principalmente en el ncleopero tambin en las mitocondrias y cloroplastos, as se diferencia:

o ADN nuclear: est unido a unas protenas bsicas denominadashistonas y a un pequeo grupo heterogneo de protenasdenominadas protenas no histnicas, esta asociacin se conocecomo fibra de cromatina.

o ADN de mitocondrias y cloroplastos: es similar al de las clulasprocaritas.

ADN de clulas procariotas: est asociado a protenas parecidas a lashistonas, a ARN y a protenas no histnicas formando una condensacindenominada nucleoide que no est delimitado por ninguna membranaenvolvente.

El ADN presenta diferentes rangos de complejidad estructural y se puedendistinguir tres niveles estructurales:

Estructura primaria o secuencia de nucletidos Estructura secundaria o doble hlice Estructura terciaria o ADN superenrrollado que surge de la torsin de

la doble hlice sobre s misma.

La estructura del ADN puede condensarse ms hasta llegar a unasuperespirilizacin cuando se inicia la mitosis, momento en el que la fibra decromatina se compacta para formar los cromosomas.

2.1.Estructura primaria del ADN

Es la secuencia de nucletidos de una sola cadena o hebra, que puedepresentarse como un simple filamento extendido o bien ligeramente doblado


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sobre s mismo. El nmero de hebras diferentes de ADN que se puedeformar combinando los cuatro tipos de nucletidos es muy elevado, estasinnumerables combinaciones permiten, a travs de la secuencia de basesnitrogenadas estructurar una determinada informacin, la llamadainformacin gentica.

2.2.Estructura secundaria del ADN

Esta estructura corresponde a la disposicin en el espacio de dos hebras ocadenas de polinucletidos que forman una doble hlice con las basesnitrogenadas enfrentadas y unidas mediante enlaces de hidrgeno. Estaestructura se dedujo a partir de los siguientes datos experimentales quefueron aportando diversos investigadores:

La densidad y la viscosidad de las dispersiones acuosas del ADNeran superiores a las esperadas, es decir, a las que se habancalculado a partir de su composicin qumica y su masa molecular

Todos los ADN tiene tantas molculas de adenina como de timinaytantas de citosina como de guanina. Existe unacomplementariedad entre las bases, esto es, la adenina siempre seune con la timina mediante dos puentes de hidrgeno y la citosinaest unida a la guanina a travs de tres puentes de hidrgeno.As, si yo divido el nmero de molculas de adenina entre el nmerode molculas de timina el resultado es igual a 1, lo mismo ocurre con

las molculas de citosina divididas entre las molculas de guanina elresultado siempre va a ser 1.

El cido desoxirribonucleico tiene una estructura fibrilar de 20 Adedimetro.

2.2.1. Modelo de la doble hlice del ADNLos fsicos James Watson y Francis Crick en 1953, basndose entodas estas aprotaciones cientficas sobre la estructura del ADN,

establecieron el modelo de la doble hlice del ADN. El ADN es una doble hlice de 20 A de dimetro, formada

por dos cadenas de polinucletidos enrolladas alrededor de uneje imaginario. Los grupos hidrfobos de las bases sedisponen hacia el interior de la molcula, las pentosas y elgrupo fosfato quedan en el exterior y la ionizacin de esteltimo proporciona el carcter cido de esta macromolcula

Las cadenas de ADN que forman la doble hlice son:o Antiparalelas: tienen los enlaces 5-----3 orientados en

sentido contrario.


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o Complementarias: las dos cadenas no son iguales, yaque si en una existe una adenina en la otra al mismonivel hay timina lo mismo ocurre para la citosina y laguanina, se complementan las bases.

El enrollamiento de la doble hlice es dextrgiro yplectonmico, es decir, que para que se separen las doscadenas una debe girar con respecto a la otra.La doble hlice de ADN se puede desnaturalizar si secalienta una dispersin de fibras hasta los 100 C, y si esteADN desnaturalizado se enfra por debajo de los 65C las doshebras vuelven a unirse, la doble hlice se ha renaturalizado.Gracias a estos dos procesos se pueden hibridar cadenas deADN de diferentes individuos para conocer el grado de

parentesco entre ellos.

2.3.Estructura terciaria del ADN

Las molculas con ADN circular (bacteriano o mitocondrial) presentan unaestructura terciaria en la que la fibra de ADN se encuentra retorcida sobre smisma a esto se le conoce como estructura terciaria o ADNsuperenrollado.

2.4.Niveles de empaquetamiento

El ADN consigue una elevada condensacin gracias a los diferentes nivelesestructurales que presenta, aunque se empaqueta todava ms gracias a suunin con las histonas, por eso presenta diferentes niveles deempaquetamiento:

Primer nivel de empaquetamiento o fibra cromatina de100 A, tambin llamado collar de perlas, est constituida porla fibra de ADN de 20 A asociada a histonas (protenas

bsicas de baja masa molecular), aproximadamente hay la

misma cantidad en masa de histonas y de ADN.Estructuralmente esta fibra de cromatina est constituida poruna sucesin de fibras de 100 A de dimetro denominadasnucleosomas, cada unidad de stas est formado por unoctmero de histonas (ocho molculas de cuatro tiposdiferentes de histonas) y por una fibra de ADN de 200 paresde bases de longitud. El ADN que queda entre un octmero yel siguiente se denomina ADN espaciador. La fibra decromatina de 100 A tambin recibe el nombre de filamentonucleosmico o nucleofilamento.

Segundo nivel de empaquetamiento o fibra cromatina de300 A, tambin llamado solenoide, se forma por el


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enrollamiento sobre s misma de la fibra de cromatina de 100A condensada, esto es, la que contiene la histona H1. En cadavuelta hay seis nucleosomas y seis histonas H1 que forman eleje central de esta fibra de 300 A, esto implica unacortamiento de unas cinco veces la longitud del collar de

perlas.

Tercer nivel de empaquetamiento o dominios en formadebucle, la fibra de 300 A forma una serie de buclesdenominados dominios estructurales en forma de bucle deentre 20.000 y 70.000 pares de bases de longitud.

Niveles superiores de empaquetamiento, en loscromosomas los niveles de empaquetamiento son muysuperiores a los vistos anteriormente, el cromosoma enmetafase presenta el grado mximo de empaquetamiento de la

fibra de cromatina.

2.5.Tipos de ADN

Las molculas de ADN se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios:

- Segn el nmero de cadenas que forman se clasifican en: ADN monocatenario: es muy poco frecuente, se ha encontrado

en forma lineal en los parvorius y en forma circular en otro virus.

ADN bicatenario: es el que presentan la mayora de losorganismos, este ADN puede presentar superenrollamiento oestar concatenado.

- Atendiendo a su forma pueden ser: Lineal: el ADN del ncleo de las clulas eucariotas es lineal y

tambin el de algunos virus como el bacterifago T4 y el virusdel herpes

Circular: este ADN se encuentra en las bacterias, en lasmitocondrias, en los cloroplastos y en algunos virus.

- Segn el tipo de molculas que sirven de soporte en el empaquetado delADN para reducir su longitud, se puede distinguir:

ADN asociado a histonas: se encuentra en el ncleo de lasclulas eucariotas, excepto en los espermatozoides

ADN asociado a protaminas: est presente en el ncleo de losespermatozoides

ADN procariota: se encuentra asociado a protenas parecidas alas histonas, a ARN y a protenas no histnicas.


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3. El cido Ribonucleico (ARN)A finales del siglo XIX se descubri el cido ribonucleico (ARN) que estconstituido por nucletidos de ribosa y cuatro de las bases nitrogenadas:adenina, guanina, citosina y uracilo., estos ribonucletidos se unen entre smediante enlaces fosfodister, en sentido 5.3. Suele ser siempre

monocatenario, excepto en algunos casos como en los retrovirus que esbicatenario.Existen varios ARN diferentes con la misma composicin qumica pero que

presentan distinta estructura y funcin.

3.1.ARN mensajero

El ARN mensajero (ARNm) es monocatenario, generalmente lineal. Copia

la informacin contenida en el ADN y la lleva hasta los ribosomas para quese sinteticen las protenas a partir de los aminocidos que aportan los ARNt.El ARNm tiene una estructura diferente segn el tipo de clula:

ARNm eucaritico. Presenta algunas zonas con doble hlice y otraszonas monocatenarias que dan lugar a los denominados lazos enherradura, es el pre-ARN mensajero, es monocistrnico ya que llevainformacin para que se sintetice una protena.Este ARNm presenta la siguiente composicin: capucha (seencuentra en el extremo 5); cola de poli A (se encuentra en el

extremo 3); intrones (son segmentos sin informacin); exones (sonsegmentos con informacin).

ARNm procaritico: no adopta la estructura del ARN eucaritico yno presenta intrones, ni capucha ni cola de poli A, adems puede ser

policistrnico (puede contener informacin para dos o ms cadenaspolipeptdicas).

3.2.ARN de transferencia

El ARN de transferencia (ARNt) o ARN soluble (ARNs), se encuentra enel citoplasma en forma de molcula dispersa, hay unos cincuenta tipos deARNt. Transporta aminocidos determinados hasta los ribosomas, dondesegn la secuencia especificada en un ARNm (transcrito a su vez del ADN)se sintetizan las protenas. Este ARNt presenta dos tipos de zonas distintasunas con estructura secundaria en doble hlice y otras con estructuramonocatenaria que forma asas o bucles, esta molcula presenta forma dehoja de trbol.


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3.3.ARN ribosmico

El ARN ribosmico (ARNr) constituye los ribosomas y representa el 60%de la masa de estos orgnulos, unidos a las protenas ribosmicas originanlugares adecuados para la unin con el ARNm y de estos con los ARNt queson los portadores de los aminocidos que forman las protenas. Este ARNr

presenta segmentos moncatenarios y segmentos en doble hlice.

3.4.ARN nucleolar

El ARN nucleolar (ARNn) es el componente principal del nuclolo. Seorigina a partir de diferentes segmentos del ADN, el principal de ellos sedenomina regin organizadora nucleolar. Este ADN nucleolar se asocia a

protenas procedentes del citoplasma y forman una ribonucleoprotena.

3.5.ARN pequeo nuclear

El ARN pequeo nuclear (ARNpn) es de tamao muy pequeo y seencuentra en el ncleo de las clulas eucariotas, tambin se le denominaARNu por su elevado contenido en uridina.

3.6.ARN de interferencia

El ARN de interferencia (ARNi) es de doble cadena y presenta tan solo 20a 25 nucletidos, es usado por determinadas enzimas para reconocer ARNmensajeros concretos, despus los degrada impidiendo as que estos ARNmoriginen protenas. Se considera que este ARNi constituye un mecanismo deautocontrol de la clula.

Las preguntas ms frecuentes relacionadas con los cidos nucleicos en las pruebasde acceso a la universidad suelen estar referidas a:

-

Conocer la composicin y estructura general de los nucletidos ydiferenciar entre nuclesido y nucletido- Distinguir los diferentes enlaces que se producen entre las molculas que

forman un nucletido- Describir el enlace fosfodister como caracterstico de los

polinucletidos- Diferenciar y analizar los diferentes tipos de cidos nucleicos de acuerdo

con su composicin, estructura, localizacin y funcin.- Describir el modelo de la doble hlice de Watson y Crick, sealando los

descubrimientos previos que lo hicieron posible


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- Explicar en qu consiste el proceso de desnaturalizacin del ADN y quenlaces se rompen

- Conocer la estructura y funcin de los principales tipos de ARN- Saber cules son las funciones y propiedades de los cidos nucleicos- Resolver problemas relacionados con la complementariedad de bases del

ADN- Describir las funciones ms relevantes de los cidos nucleicos en los

seres vivos.

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