Nucleótidos y ácidos nucleicos

Unidad 5

Nucleótidos y ácidos nucleicosNucleótidos y ácidos nucleicos

I.E.S. Los BolichesBiología 2º Bachillerato

1. Nucleósidos y nucleótidos2. Nucleótidos de interés biológico3. Polinucleótidos. Ácidos nucleicos4. Estructura del ARN5. Estructura del ADN6. Variaciones en la estructura del ADN7. La cromatina

*Nucleósidos: son el resultado de la unión de una base nitrogenada con la ribosa o con la desoxirribosa mediante un enlace β-N-glucosídico. Este enlace se establece entre el N-9 de las púricas o el N-1 de las pirimidínicas y el C-1' de la pentosa (indicamos 1', 2', etc. en lugar de 1, 2, etc. para evitar confusión con la numeración de los átomos de la base).

*Nucleótidos: son ésteres fosforilados de los nucleósidos, por lo que a veces se les denomina nucleósidos-fosfato. Podría producirse el éster con los hidroxilos 2', 3' y 5' de los ribonucleótidos o con los 3' y 5' de los desoxirribonucleótidos. Sin embargo los 2' fosfato y los 3' fosfato son escasos.

La presencia de fosfato confiere carácter ácido a la molécula de los nucleótidos.

Ejemplos

Ejemplo de ribonucleótido trifosfatado:

La presencia de fosfato confiere carácter ácido a la molécula de los nucleótidos

H+

H+

H+

Fosfatos de adenosina (adenosín fosfatos)

Intervienen en las reacciones metabólicas en que se libera o consume energía, ya que los enlaces entre fosfatos de los nucleótidos acumulan energía química que puede transferirse a otras sustancias cuando dichos enlaces se hidrolizan:

ATP + H2O ADP + Pi + EnergíaADP + H2O AMP + Pi + Energía

De igual manera, la energía desprendida en muchas reacciones químicas y procesos fisiológicos puede aprovecharse para sintetizar las formas energéticas de los adenosín-fosfatos:

AMP + Pi + Energía ADP + H2OADP + Pi + Energía ATP + H2O

El ATP es denominado a menudo “la moneda energética de la célula”

El AMP cíclico (AMPc)

El grupo fosfato forma enlaces éster con los carbonos 5´ y 3´ de la ribosa

Denominado “segundo mensajero” en la recepción de señales por parte de la célula.

oxidado reducido

oxidado

reducido

AMP

Nicotinamida

NAD

Coenzimas derivadas de nucleótidosFlavín nucleótidos (FMN, FAD)Piridín nucleótidos (NAD, NADP)Coenzima A

Coenzima A (CoA)

Derivado del ADP con ácido pantoténico (vit. B5) y b-aminoetanotiol

Interviene en la activación de los ácidos orgánicos (ác. grasos…) para su metabolismo

La CoA se enlaza con ácidos orgánicos mediante la formación de enlaces tio-éster:

R-CO-SCoA

3.- Polinucleótidos. Ácidos nucleicos3.- Polinucleótidos. Ácidos nucleicos

Estructura de un polirribonucleótido

Polinucleótido = polímero de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster







El grupo fosfato de un nucleótido (que estaba unido al C 5´ de la pentosa), se une también por un enlace éster al C 3´ del nucleótido siguiente.

Cadena en la que alternan las pentosas y los Pi

Lateralmente quedan las bases nitrogenadas


P

O

L

A

R

I

D

A

D

5´- 3´

Extremo 5´

Extremo 3´

(No estamos hablando de polaridad eléctrica)


Con ribosa => POLIRRIBONUCLEOTIDOS => ARN ( = RNA ) (varios tipos)

Con desoxirribosa => POLIDESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS = ADN ( = DNA)

ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG

Cuando va a copiarse el ADN ocurre esto:

ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCATTCGCGGCATTAATCCGTAAGCGCCGTAATTAGGCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG

1º se abre la doble cadena:1º se abre la doble cadena:

2º se van añadiendo nuevas letras, 2º se van añadiendo nuevas letras, de forma complementariade forma complementaria::ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCATTCGCGGCATTAATCCGTAAGCGCCGTAATTAGGCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG

C

T

CCA AATACCTAGT

TTGTACCTAG

La doble cadena se terminará abriendo del todo


Cuando va a copiarse el ADN ocurre esto:

ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCATTCGCGGCATTAATCCGTAAGCGCCGTAATTAGGCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG

1º se abre la doble cadena:1º se abre la doble cadena:

2º se van añadiendo nuevas letras, 2º se van añadiendo nuevas letras, de forma complementariade forma complementaria::ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCATTCGCGGCATTAATCCGTAAGCGCCGTAATTAGGCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG

C

T

CCA AATACCTAGT

TTGTACCTAG

La doble cadena se terminará abriendo del todo

3º Continúa el proceso de añadir “letras” hasta 3º Continúa el proceso de añadir “letras” hasta formarse dos doble cadenas hijas, idénticas a la formarse dos doble cadenas hijas, idénticas a la original:original:ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG


En rojo se muestran las nuevas “letras” que se han ido uniendo de la manera “correcta” o complementaria (A con T y C con G).De este modo, cada una de las cadenas

originales ha servido de MOLDE para crear otra

A veces se producen errores en este proceso, dando lugar a genes alterados, distintos al original. Son las MUTACIONES.

Estos son algunos de los dibujos de la replicación o duplicación del ADN que pueden encontrarse en Internet:

Los genes del ADN son capaces de sacar copias de su información en forma de otra molécula: El ARN (ácido ribonucleico)

GGCGCCUAAAUUUGLas cadenas de ARN son más cortas que las de ADN y están formadas por una cadena simple (no doble como ocurría con el ADN)

La letra U (Uracilo) sustituye a la T en el ARN

1º se abre una parte de la doble cadena de ADN:1º se abre una parte de la doble cadena de ADN:

2º se copia la información del gen añadiendo 2º se copia la información del gen añadiendo letras, de forma complementaria, para formar letras, de forma complementaria, para formar ARN:ARN:


Cuando se transcribe el ADN a ARN ocurre esto:

ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTA TACCTAGTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCAT ATGGATCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG

La doble cadena de ADN NO se terminará abriendo del todo. Sólo se transcribe a ARN la información de algunos genes.

ADN

ATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTACCGCGGATTTAAACATGGATCATTCGCGGCATTAATCCGATACCTAGTAGGCGCCUAAAUUUGTACCTAGTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCAT ATGGATCTAAGCGCCGTAATTAGGCTATGGATCATGGCGCCTAAATTTGTACCTAG

CG

U

ALa letra U (Uracilo) sustituye a la T en el ARN

ARNGen trascrito a ARN

Gen que va a transcribirse

GGCGCCUAAAUUUG

Finalmente, el ARN sale fuera del núcleo.

Gracias a los ribosomas, en el citoplasma, la información que lleva el ARN es “leída” por los ribosomas para formar proteínas en el proceso llamado TRADUCCIÓN o SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

ARN

ribosomas

Este ARN también se llama ARN mensajero, porque lleva un mensaje para fabricar proteínas.

Núcleo celular

Citoplasma

GGCGCCUAAAUUUAUGGCACCAUGCCAUG

Ocurre en el citoplasma celular, fuera del núcleo.La información del ARN mensajero es “leída” por los ribosomas para fabricar proteínas.Cada grupo de tres bases (o “letras”) del ARN mensajero determina la unión, a la cadena proteica, de uno de los 20 aminoácidos que existen.

4.- Estructura del ARN4.- Estructura del ARN

ARNm: Lineal, largo (masa molecular 105 – 106). Es la copia de un fragmento de ADN con sentido biológico (copia de un gen). Con tripletes=codones

ARNr: Más corto, con regiones plegadas y con bases apareadas. Forma, junto con proteínas ribosómicas, la estructura de ribosomas. Hay unos 3 ó 4 tipos.

ARNt: Pequeño. Estructura en “hoja de trébol”

Brazo aceptor

ARNm con tripletes (codones)

Hay unos 50 tipos de ARNt

Ribosoma

(ARNr + Prot.)

Otros ARN: P.ej. Los que forman el material genético de algunos virus.

ARNt

5.- Estructura del ADN5.- Estructura del ADN

Rosalind Franklin

5.- Estructura del ADN5.- Estructura del ADN

-Doble hélice con enrrollamiento a la derecha y plectonémico.-Dos cadenas antiparalelas-Bases n. con anillos perpendiculares al eje (como escalones de una escalera de caracol).-Bases (=> y dos cadenas) unidas por puentes de hidrógeno entre las bases complementarias

7.- La cromatina7.- La cromatina-En células eucariotas, visible únicamente en células en interfase o reposo (sin dividirse) [al producirse la mitosis y meiosis se condensa en cromosomas].-Formado por: ADN + PROTEÍNAS

-HISTONAS-NO HISTONAS

La existencia de cromatina se explica porque la célula debe resolver dos problemas:-La enorme cantidad-longitud de ADN-La gran cantidad de Pi => elevada acidez y gran acumulación de cargas negativas

HISTONAS:-Muy básicas debido a muchos aa Lys y Arg (lisina y arginina)-Hay varios tipos de histonas, todas de p.m. bajo




H2AH2BH3

H4

Con número fijo de nucleótidos (146 pares) en torno a cada octámero




“Collar de perlas”

“Solenoide”

Nuevos plegamientos y arrollamientos consiguen un gran empaquetamiento hasta formar los cromosomas.

Es importante comprender que este empaquetamiento debe desaparecer para que un gen se exprese. El octámero de histonas debe desmontarse, por lo que se piensa que deben tener, además de una función estructural, una función en la regulación de la expresión génica.



Variadas:-Algunas con función estructural, contribuyendo a fijar la forma de filamentos > 30nm y cromosomas.-Otras con actividad en replicación, transcripción y regulación de la expresión génica.-Otras son necesarias para formar estructuras del núcleo (nucléolo, matriz nuclear…).

Education

Nucleótidos y ácidos nucleicos