Tema N° N° 5 Nucleótidos y Ácidos Nucleicos
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Son unidades estructurales de los ácidos nucleicos. Contienen: Azúcar cíclica, pentosa. Base Nitrogenada. Ácido fosfórico.
Contienen C, H, O, N y P en su estructura. Carácter ácido.
ARN
ADN
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Nucleósido + RIBOSA: Ribonucleótido
Nucleósido + DESOXIRRIBOSA: Desoxirribonucleótido
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Desoxiribosa
Adenina
Desoxiadenosina
Guanina
Desoxiguanosina
Citocina
Desoxicitidina
Timina
Adenina Guanina
Ribosa
Citocina Uracilo
Desoxitimidina
Adenosina Guanosina Citidina Uridina
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Desoxiadenosina Monofosfato ((dAMP dAMP))
Desoxiadenosina
Desoxiguanosina Monofosfato ((dGMP dGMP))
Desoxiguanosina Desoxicitidina
Desoxicitidina Monofosfato ((dCMP dCMP))
Desoxitimidina Acido Fosfórico Adenosina
Desoxitimidina Monofosfato ((dTMP dTMP))
Adenosinamonofosfato (AMP)
Guanosina
Guanosinamonofosfato (GMP)
Citidina Uridina Uridinamonofosfato (UMP)
Citidinamonofosfato (CMP)
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Abreviaturas A, G, C, T, U. Prefijo “d” indica desoxi. Ej: dGTP. Nucleósidos fosforilados sobre los carbonos 3’y 5’de la Ribosa : 3’monofosfato y 5’monofosfato. UMP o AMP (fosfato está esterificando al carbono 5’de la pentosa).
2 comportamientos diferentes: El azúcar y los fosfatos tienen un papel básicamente estructural. Las bases, por el contrario, tienen un papel más funcional, ya que son las que modulan de un modo específico las interacciones que suceden en los ácidos nucleicos.
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Son importantes funcionalmente. Se encuentran distribuidas ampliamente en la naturaleza. Ej.: 5-metilcitosina. Existe tanto en ADN de humanos como de bacterias.
Es común encontrar otras bases en los ácidos nucleicos, especialmente en el ARN (t).
Desempeñan un papel en el Metabolismo Energético: ATP. Unidades monoméricas de los ácidos nucleicos. Mediadores fisiológicos: Segundos mensajeros como AMPc (glucogenólisis y glucogénesis). Componentes de Coenzimas: NAD+, NADP, FAD+, Coenzima A. Intermediarios activados: son portadores de intermediarios activados UDP-glucosa, clave para la síntesis de glucógeno y glucoproteínas.
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El 5’-fosfato esterificado de un nucleótido puede esterificar un segundo grupo funcional alcohólico (-OH) (3’), formando un diéster. El nucleótido cíclico AMPc tiene una esterificación doble. El enlace 3’ 5’ forma el esqueleto de polinucleótidos como ARN y ADN.
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dGTP
ATP
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Los Ácidos Nucleicos son polímeros lineales de nucleótidos. Existen básicamente dos tipos ADN (Ácido DesoxirriboNucleico) y ARN (Ácido RiboNucleico).
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Formación de enlaces fosfodiéster
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El ADN constituye el depósito fundamental de información genética. Esta información es copiada o transcrita en las moléculas de ARN, cuyas secuencias de nucleótidos contienen el código para las secuencias específicas de aminoácidos. Entonces se produce la síntesis de las proteínas en un proceso en el que interviene la traducción del ARN.
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Cada base expuesta emparejará sólo con su complementaria. Dada esta complementariedad de bases, cada una de las cadenas actuará como molde, o plantilla, y empezará a reproducir una hélice doble idéntica a la que se abrió.
La molécula de ADN parental podría estar relacionada con las moléculas hijas de tres formas diferentes.
En la replicación semiconservativa semiconservativa, cada hélice doble hija contiene una cadena parental y otra recién sintetizada.
En la replicación conservativa conservativa, sin embargo, una hélice doble hija tiene las dos cadenas sintetizadas de nuevo y se conserva la hélice doble parental.
La replicación dispersiva da lugar a dos moléculas hijas cuyas cadenas contienen ciertos segmentos de ADN parental y otros sintetizados de nuevo.
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Estructura primaria: primaria: se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas.
Estructura secundaria: secundaria: es la disposición en el espacio de dos hebras o cadenas de polinucleótidos en la doble hélice.
Estructura terciaria: terciaria: se refiere a como se almacena el ADN en un volumen reducido. Varía según se trate de organismos procariontes o eucariontes.
Es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra. Se distingue un esqueleto de pentosas-fosfato y una secuencia de bases nitrogenadas. La secuencia de los nucleótidos en esta larga molécula lineal, es lo que posibilita almacenar una información tan diversa: el llamado mensaje biológico o información genética.
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Es la disposición en el espacio de dos hebras o cadenas de polinucleótidos en doble hélice, con las bases nitrogenadas enfrentadas en el interior, formando puentes de hidrógeno, y el esqueleto de pentosas fosfato en el exterior de la hélice.
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El ADN está formado por dos cadenas de polinucleótidos que son: ◦ Helicoidal doble. ◦ Antiparalelas: tienen los enlaces 5´ y 3´ orientados en diferente sentido. ◦ Complementarias: apareamiento específico de las bases nitrogenadas.
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Los puentes de hidrógeno se forman entre pares de bases. Cada par de bases consiste en una purina y una pirimidina, emparejadas de acuerdo con la regla siguiente: G empareja con C, y A lo hace con T.
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En procariontes se pliega como una superhélice en forma, generalmente, circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en la mitocondrias y en los plastos.
En eucariontes el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto y para esto necesita la presencia de proteínas, como son las histonas y otras de naturaleza no histona (en los espermatozoides las proteínas son las protaminas). A esta unión de ADN y proteínas se conoce como cromatina, en la cual se distinguen diferentes niveles de organización.
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ADN Superenrollado: consiste en que la fibra de 20 Å se halla retorcida sobre sí misma, formando una especie de superhélice. Se debe a la acción de enzimas denominadas topoisomerasas-II. Este enrollamiento da estabilidad a la molécula y reduce su longitud.
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Cada cromosoma contiene una única y larga molécula lineal de ADN (107-109 kpb aproximadamente).
Los cromosomas constituyen el estado de máxima condensación de la cromatina, la cual es una entidad dinámica formada por ADN y proteínas que varia su apariencia durante las diferentes fases del ciclo celular.
ADN + Proteínas = CROMATINA
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• Se llama genoma al conjunto completo de información genética de un organismo. – Se hereda de generación en generación. – Codificado en secuencias de ácidos nucleicos. – Organizado en cromosomas.
• Cada cromosoma contiene una sola molécula de ADN. • Los genomas se diferencian por su tamaño y complejidad.
Los genomas se diferencian por su tamaño y complejidad – En eucariotas • Múltiples cromosomas de ADN lineal de cadena doble. • Genoma diploide, excepto en gametos (haploide). • Gran cantidad de ADN no codificador. • Las mitocondrias y cloroplastos tienen genoma propio (similar al genoma de procariotas).
– En procariotas • Un solo cromosoma de ADN circular de cadena doble. • + ADN extracromosómico circular de cadena doble (plásmido).
– En virus • Genoma de ADN o ARN, de cadena simple o doble, circular o lineal.
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Acido ribonucleico, polímero formado por la repetición de monómeros llamados ribonucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiéster. Están formados por una sola cadena, a excepción del ARN bicatenario de los reovirus
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Diferencias entre ADN y ARN ADN
ARN
A–C–G–T
A–C–G–U
A-T, C-G
A-U, C-G
2’desoxiribosa
ribosa
ADN
ARN
A–C–G–T
A–C–G–U
A-T, C-G
A-U, C-G
2’desoxiribosa
ribosa
Cadena Doble
Cadena Simple
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• ARN mensajero (ARNm) – Se transcribe en el núcleo a partir de la secuencia de ADN de los genes. Su secuencia será leída en el citoplasma para dar lugar a proteínas específicas.
• ARN de transferencia (ARNt) – Transporta los aminoácidos hasta los ribosomas para formar las proteínas. – Existen tipos específicos para cada aminoácido. – Contienen diversas bases modificadas.
• ARN ribosómico (ARNr) – Principal componente de los ribosomas (formados también por proteínas).
• ARN heterogéneo (ARNhn) – Es un ARN de alto peso molecular, también conocido como transcrito primario del ARN, ya que es el ARN recién sintetizado por la ARN polimerasa en el proceso de transcripción. – En células procariotas, el transcrito primario actúa como molde para la síntesis de proteínas. – En el núcleo de las células eucariotas actúa como precursor del ARNm.
• ARN nuclear pequeño (ARNsn) – Está presente en el núcleo, y es de pequeño tamaño. Está implicado en los procesos de maduración del ARNhn. – En este proceso, el ARNsn se asocia a proteínas formando las ribonucleoproteínas pequeñas nucleares (snurps) que se encargan de eliminar los intrones (aquellos fragmentos del transcrito primario de ARN que no aparecen en el molde de ARNm).
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– Cadena sencilla plegada sobre sí misma. – Su estructura secundaria presenta un plegamiento complejo en donde alternan zonas apareadas (regiones dúplex con apareamientos C≡G y A=U entre zonas palindrómicas de complementariedad) y zonas no apareadas, y en donde se pueden distinguir zonas críticas, como la zona de unión a aminoácidos y la zona que reconoce los codones del ARNm. – Forman hélices dextrógiras similares a las del ADN. – Globalmente adoptan una estructura terciaria compleja, por asociación de hélices y bucles.
Forma de trébol – Cuatro brazos principales con zonas dúplex
Brazo aceptor – Une el aminoácido activado en el extremo CCA 3’
Brazo del anticodón – Contiene la secuencia complementaria de los codones del ARNm.
Brazo timina pseudo Brazo adicional Brazo D
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El ARN mensajero se sintetiza sobre un molde de ADN y sirve de pauta para la síntesis de proteínas (traducción).
5’
A - A - T - G - G - C - T - A - A - C
3’
ADN codificado
3’
T - T - A - C - C - G - A - T - T - G
5’
ADN molde
5’
A - A - U - G - G - C - U - A - A - C
3’
ARNm
Su peso molecular es alto y contiene únicamente los nucléotidos A, U, G y C. Además de contener codificada la secuencia de una proteína, contiene señales para la iniciación (codón AUG, que codifica al aminoácido metionina) y terminación de la síntesis (codones UAA, UAG o UGA).
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En eucariotas, el ARNnh sufre modificaciones post transcripcionales (capping, poliadenilación, cortes y emplames, conocidos como splicing) para dar lugar al ARNm maduro. El ARNm maduro además de los codones de iniciación (AUG) y de terminación (UAG) presenta en su extremo 5' posee un grupo metilguanosina unido a un grupo trifosfato, llamado "capucha" (cap), y en su extremo 3' una cadena de poliA de longitud variable. Estas modificaciones tienen por objeto aumentar la vida media de estas moléculas en el citoplasma.
En procariotas se sintetiza a partir del ADN, siendo complementario a la hebra de ADN. Posteriormente, se traslada hasta el ribosoma. En el extremo 5´posee un solo el grupo trifosfato.
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El ARN ribosómico es el tipo de ARN más abundante en las células y está presente en los ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas. Se conocen 3 tipos distintos de ARNr en procariotes y 4 en células eucariotas, denominados tradicionalmente según su coeficiente de sedimentación, medido en svedbergs (S). Está formado por una sola cadena de nucleótidos (aunque presenta regiones de doble hélice intracatenaria). Su estructura secundaria y terciaria presenta un plegamiento complejo que le permite asociarse tanto a las proteínas integrantes de los ribosomas como a otros ARNr y participar en el proceso de síntesis proteica.
ARN + proteínas = Nucleoproteínas
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Eucariotas: 40 S + 60 S Procariotas: 30 S + 50 S
Eucariotas ADN nuclear ADN mitocondrial ARNm ARNt ARNr ARNhn ARNsn
Procariotas ADN celular y plasmídico ARNm ARNt ARNr -
* ADN y ARN viral
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BLANCO, A. Química biológica. Séptima edición. Editorial El Ateneo. RIGALLI, A. Química Biológica. Fundamentos y concepto. Editorial Corpus. DEVLIN, T. Bioquímica, libro de texto con aplicaciones clínicas. 3ª Edición. Editorial Reverté. MATHEWS C., VAN HOLDE K. Bioquímica. Interamericana Mc Graw- Hill. MURRAY R., GRANNER D., MAYES P., RODWELL V. Bioquímica de Harper. Ed. El Manual Moderno.
Las presentaciones en Power Point son simplemente orientativas acerca de los contenidos desarrollados. Las mismas deben ampliarse con la bibliografía sugerida por los docentes.
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