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acidos nucleicos
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Ácido Nucleico
IA1-IV 13/MARZO/2015
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
CAMPUS POZA RICA-TUXPAM
E.E.
Bioquímica
Tema
Ácidos nucleicos
Carrera
Ingeniería Ambiental IA1-IV
Integrantes
Cortés Pérez Yuliana Yunuel
Moctezuma Díaz Emmy Gpe.
Sánchez Rivera Patricia
González Juárez Elizbeth
Docente
Ing. María Elena Rebolledo Molina
Poza Rica-Tuxpan a 13 de marzo de 2015
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INTRODUCCIÓN
Todas las células contienen la información necesaria para realizar distintas
reacciones químicas mediante las cuales las células crecen, obtiene energía y
sintetizan sus componentes.
Los ácidos nucleicos son las macromoléculas muy complejas que se encuentran
en el interior de las células, portadoras de la información genética y las
responsables de su transmisión hereditaria.
De acuerdo a la composición química, estos se clasifica en: ácidos
desoxirribonucleicos (ADN) se localiza en los cromosomas que se encuentra
residiendo en el núcleo celular, y los ácidos ribonucleicos (ARN) que se halla en el
núcleo y en otras estructuras celulares y desempeña importantes funciones.
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Contenido INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 2
1. Ácidos nucleicos ........................................................................................................................... 4
2. Clasificación .................................................................................................................................. 5
3. Función .......................................................................................................................................... 5
4. Estructura ...................................................................................................................................... 6
a) Pentosas: .................................................................................................................................. 6
b) Ácido fosfórico .......................................................................................................................... 7
c) Bases nitrogenadas ................................................................................................................. 8
4. Nucleosidos y nucleótidos .......................................................................................................... 9
Nucleósido ................................................................................................................................... 9
Nucleótidos ................................................................................................................................ 10
5. Funciones de los nucleótidos ................................................................................................... 13
a) Fosfatos de adenosina .......................................................................................................... 13
b) Piridín nucleótidos: ................................................................................................................... 14
c) Flavín nucleótidos: ................................................................................................................. 14
d) Polinucleótidos ....................................................................................................................... 14
5. ADN .............................................................................................................................................. 16
Estructura primaria ..................................................................................................................... 16
Estructura secundaria ................................................................................................................ 16
Estructura terciaria ..................................................................................................................... 18
6. ARN .............................................................................................................................................. 19
7. Ácidos nucleicos artificiales o ribonucleicos .................................................................. 21
8. Diferencias estructurales entre ADN y ARN .......................................................................... 22
CONCLUSIÓN ................................................................................................................................ 23
BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................... 24
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1. Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son biomoléculas orgánicas formadas por C, H, O, N y P.
Son macromoléculas de elevado peso molecular constituidas por unas unidades
básicas llamadas nucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiéster. Por tanto son
polímeros de nucleótidos.
Tanto el ADN como el ARN pertenecen a un tipo de moléculas llamadas “ácidos
nucleicos”. El descubrimiento de estos ácidos se debe al investigador Friedrich
Meischer (1869), el cual investigaba los leucocitos y espermatozoides de salmón,
de los cuales obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno
y un porcentaje elevado de fósforo. Por encontrarse dentro del núcleo, llamó a
esta sustancia nucleina.
Años más tarde, se encontró que tenía un componente proteico y un grupo
prostético (no proteico).
Debido a que este último es de carácter ácido, a la nucleína se la pasó a llamar
ácido nucleico.
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2. Clasificación
3. Función
ADN: Almacena y transmite la información genética. Dirige el proceso de síntesis
de proteínas. Constituye el material genético y forma los genes, que son las
unidades funcionales de los cromosomas.
ARN: Ejecuta las órdenes contenidas en el ADN, se encarga de sintetizar
proteínas.
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4. Estructura
Los nucleótidos están formados por tres tipos de moléculas: pentosas, ácido
fosfórico y bases nitrogenadas.
a) Pentosas:
Son dos Aldo pentosas
• Ribosa en el ARN
• Desoxirribosa en el ADN
En este esquema se muestra la estructura química de los dos tipos de azúcares
que forman el ADN y ARN. La diferencia entre ambas, radica en la presencia de
un grupo hidroxilo o alcohol (-OH) en la ribosa o un hidrógeno (-H) en la
desoxirribosa, unidos al Carbono 2. Los números indican la posición de cada uno
de los cinco carbonos de la molécula de azúcar.
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b) Ácido fosfórico
En la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de una unión
fosfodiéster.
El ácido fosfórico une dos moléculas de azúcar. Esta unión se hace entre el C-3
de una pentosa, con el C-5 de la siguiente.
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c) Bases nitrogenadas
Son compuestos heterocíclicos de C y N. Son de dos tipos:
• Bases púricas: Derivan de la purina (con dos anillos): la Guanina (G) y la
Adenina (A). Ambas bases se encuentran tanto en el ADN como el ARN.
• Bases pirimidínicas: Derivan de la pirimidina (con un anillo): la Timina (T),
Citosina (C) y Uracilo (U). La timina sólo se encuentra en la molécula de ADN, el
uracilo sólo en la de ARN y la citosina, en ambos tipos de macromoléculas.
Las bases nitrogenadas conocidas son:
Adenina, presente en ADN y ARN
Guanina, presente en ADN y ARN
Citosina, presente en ADN y ARN
Timina, presente exclusivamente en el ADN
Uracilo, presente exclusivamente en el ARN
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4. Nucleosidos y nucleótidos
Nucleósido
Es una molécula monomérica orgánica que integra las macromoléculas de ácidos
ucleicos que resultan de la unión covalente entre una base nitrogenada con una
pentosa que puede ser ribosa odesoxirribosa. Ejemplos de nucleósidos son
la citidina, uridina, adenosina, guanosina, timidina y la inosina.
Los nucleósidos pueden combinarse con un grupo fosfórico (ácido fosfórico:
H3PO4) mediante determinadasquinasas de la célula, produciendo nucleótidos,
que son los componentes moleculares básicos del ADN y el ARN.
Los nucleósidos pueden ser de dos tipos, dependiendo de la pentosa que
contengan:
Ribonucleósidos: la pentosa es la ribosa
Desoxirribonucleósidos: la pentosa es la 2-desoxirribosa
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Nucleótidos
Son moléculas orgánicas formadas por la unión covalente de un monosacárido de
cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato.
El nucleósido es la parte del nucleótido formada únicamente por la base
nitrogenada y la pentosa. Son los monómeros de los ácidos nucleicos
(ADN y ARN) en los cuales forman cadenas lineales de miles o millones de
nucleótidos, pero también realizan funciones importantes como moléculas libres
(por ejemplo, el ATP o el GTP).
Los nucleótidos monofosfatados están formados por tres componentes: un grupo
fosfato unido al azúcar pentosa, mediante una unión de tipo éster (un átomo de O
se une a otros dos) en la posición del Carbono 5 del azúcar. A su vez, el azúcar se
une a una base nitrogenada en la posición de su Carbono 1. En los
ribonucleótidos (del ARN) la pentosa es la D-ribosa, en los desoxirribonucleótidos
(del ADN), el azúcar es 2´-desoxi-D-ribosa.
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Los nucleótidos se enlazan para formar polímeros: los ácidos nucleicos o
polinucleótidos.
En la estructura de los ácidos nucleicos, las bases nitrogenadas son
complementarias entre sí. La adenina y la timina son complementarias (A-T), al
igual que la guanina y la citosina (G-C). Dado que en el
ARN no existe timina, la complementariedad se establece entre adenina y uracilo
(A-U).
La complementariedad de las bases es la clave de la estructura del ADN y tiene
importantes implicaciones, pues permite procesos como la replicación del ADN y
la traducción del ARN en proteínas.
En las hebras enfrentadas A se une con T mediante dos puentes hidrógeno,
mientras que G se une con C mediante tres. Entonces, la adhesión de las dos
hebras de ácido nucleico se debe a este tipo especial de unión química conocido
como puente de hidrogeno.
Las uniones puentes de hidrógeno son más débiles que otros enlaces químicos,
como interacciones hidrófobas y enlaces de Van der Waals. Esto significa que las
dos hebras de la hélice pueden separarse con relativa facilidad, quedando
intactas.
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Las largas cadenas de nucleótidos se forman por la unión del C5' de la pentosa
con el grupo fosfato formando un nucleótido monosfato.
La cadena se va formando al enlazar los fosfatos al C3' de otro nucleótido. Así la
cadena tiene un extremo 5´y un extremo 3´.
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5. Funciones de los nucleótidos
Derivados de los nucleótidos de interés biológico
a) Fosfatos de adenosina
Actúan como intermediarios en las reacciones metabólicas en las que se libera o
consume energía ya que los enlaces entre fosfatos acumulan energía. Son
coenzimas. Los más importantes son:
• AMP: Adenosín-monofosfato
• ADP: Adenosín-difosfato
• ATP: Adenosín-trifosfato
ATP→ ADP + Pi + Energía
ADP → AMP + Pi + Energía
AMP + Pi + Energía→ ADP
ADP + Pi + Energía → ATP
El ATP tiene un papel importante como moneda de intercambios energéticos.
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Otros ribo nucleótidos análogos al ATP son: GTP, TTP, CTP, UTP, que
desempeñan un papel más limitado como transferentes de energía. GDP, CDP,…
AMPcíclico (AMPc): Actúa como mediador en muchos procesos hormonales y
controla la velocidad de muchas reacciones químicas intracelulares.
b) Piridín nucleótidos:
• NAD: Nicotinamín-adenín-dinucleótido
• NADP: Nicotinamín-adenín-dinucleótido-fosfato Actúan como coenzimas en
reacciones de oxidación- reducción
c) Flavín nucleótidos:
La base nitrogenada es flavina.
• FMN: flavín-monofosfato
• FAD: Flavín-adenín-dinucleótido Actúan como coenzimas en reacciones de
oxidación- reducción Los nucleótidos son piezas estructurales de los ácidos
nucleicos.
d) Polinucleótidos
Un polinucleótido es un polímero de nucleótidos unidos mediante enlaces
fosfodiéster, que se establecen entre el –OH del carbono 5’ de la pentosa de un
nucleótido y el –OH del carbono 3’ de la pentosa del nucleótido siguiente.
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El ADN es un polinucleótido compuesto por desoxirribonucleótidos de adenina,
guanina, citosina y timina. El ARN es un polinucleótido compuesto por
ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y uracilo.
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5. ADN
El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas
entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal
(ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de
las células procarióticas, así como de las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos).
La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las
características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones
para que las células realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del
ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede
desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a
ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.
Estructura primaria
La estructura primaria del ADN está determinada por la secuencia en que se
encuentran ordenadas las cuatro bases sobre la "columna" formada por los
nucleósidos: azúcar + fosfato. Este orden es lo que se transmite de generación en
generación (herencia).
Estructura secundaria
Corresponde al modelo postulado por Watson y Crick: la doble hélice. Las dos
hebras de ADN se mantienen unidas por los puentes hidrógenos entre las bases.
Los pares de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, que
adoptan una disposición helicoidal en el núcleo central de la molécula. En cada
extremo de una doble hélice lineal de ADN, el extremo 3'-OH de una de las hebras
es adyacente al extremo 5'-P (fosfato) de la otra. En otras palabras, las dos hebras
son antiparalelas es decir, tienen una orientación diferente.
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Esta estructura secundaria, puede desarmarse por un proceso llamado
desnaturalización del ADN.
Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión del ADN, se separan las dos
hebras y se produce su desnaturalización. En este proceso se rompen los puentes
de hidrógeno que unen las cadenas y se produce la separación de las mismas,
pero no se rompen los enlaces fosfodiester covalentes que forman la secuencia de
la cadena.
Este es un proceso reversible, ya que al bajar la temperatura se puede producir
una renaturalización. Cuando una molécula de ADN posee un gran contenido de
bases nitrogenadas de tipo C y G (las cuales están unidas por tres puentes de
Hidrógeno), las condiciones para la desnaturalización de esa molécula deberán
ser más enérgicas, por lo tanto tendrán un punto de fusión mayor.
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Está enrollada helicoidalmente en torno a un eje imaginario. Hay tres tipos:
Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se encuentran en un plano
inclinado (ADN no codificante).
Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas perpendiculares (ADN funcional).
Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas perpendiculares (no funcional); se
encuentra presente en los parvovirus.
Estructura terciaria
Es la forma en que se organiza la doble hélice. En Procariotas, así como en las
mitocondrias y cloroplastos eucariotas el ADN se presenta como una doble
cadena (de cerca de 1mm de longitud), circular y cerrada, que toma el nombre
de cromosoma bacteriano. El cromosoma bacteriano se encuentra altamente
condensado y ordenado (superenrollado). En los virus, el ADN puede presentarse
como una doble hélice cerrada, como una doble hélice abierta o simplemente
como un única hebra lineal. En los Eucariotas el ADN se encuentra localizado en
el núcleo, apareciendo superenrollado y asociado con proteínas llamadas
histonas. Durante la mitosis, en las células eucariotas la cromatina se enrolla
formando cromosomas, que son complejas asociaciones de ADN y proteínas.
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6. ARN
El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es
ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C, T,
aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son
más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a
consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para
formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster
químicamente idéntico.El ARN está constituido casi siempre por una única cadena
(es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr
puede formar estructuras plegadas complejas y estables.
Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información,
pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de
aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan
varias etapas y, en consecuencia existen varios tipos de ARN:
ARN mensajero (ARNm): Se sintetiza sobre un molde de ADN por el
proceso de transcripción. Este ARN pasa al citoplasma y sirve de pauta
para la síntesis de proteínas (traducción).
ARN ribosómico (ARNr): El RNA ribosómico está presente en los
ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas.
Su función es leer los ARNm y formar la proteína correspondiente.
ARN de transferencia (ARNt): Son cadenas cortas de una estructura básica,
que pueden unirse específicamente a determinados aminoácidos.
Estos tres tipos de ARN están implicados en el pasaje de información del lenguaje
de los nucleótidos del ADN al de los aminoácidos de las proteínas, en un proceso
conocido como “El dogma central de la biología”, que muestra la siguiente figura:
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El ADN tiene información para la síntesis de proteínas en el que participa el ARN.
Esas proteínas determinan las características de cada organismo y sus funciones.
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7. Ácidos nucleicos artificiales o ribonucleicos
Existen, aparte de los naturales, algunos ácidos nucleicos no presentes en la
naturaleza (Análogos de ácidos nucleicos), sintetizados en el laboratorio.
Ácido nucleico peptídico, donde el esqueleto de fosfato-(desoxi) ribosa ha sido
sustituido por 2-(N-aminoetil)glicina, unida por un enlace peptídico clásico. Las
bases púricas y pirimidínicas se unen al esqueleto por el carbono carbonílico.
Al carecer de un esqueleto cargado (el ion fosfato lleva una carga negativa a
pH fisiológico en el ADN/ARN), se une con más fuerza a una cadena
complementaria de ADN monocatenario, al no existir repulsión electrostática.
La fuerza de interacción crece cuando se forma un ANP bicatenario. Este
ácido nucleico, al no ser reconocido por algunos enzimas debido a su diferente
estructura, resiste la acción de nucleasas y proteasas.
Morfolino y ácido nucleico bloqueado (LNA, en inglés). El morfolino es un
derivado de un ácido nucleico natural, con la diferencia de que usa un anillo
de morfolina en vez del azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base
nitrogenada de los ácidos nucleicos naturales. Se usan con fines de
investigación, generalmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Se
usan para hacer genética inversa, ya que son capaces de unirse
complementariamente a pre-ARNm, con lo que se evita su posterior recorte y
procesamiento. También tienen un uso farmacéutico, y pueden actuar contra
bacterias y virus o para tratar enfermedades genéticas al impedir la traducción
de un determinado ARNm.
Ácido nucleico glicólico. Es un ácido nucleico artificial donde se sustituye la
ribosa por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No existe en
la naturaleza. Puede unirse complementariamente al ADN y al ARN, y
sorprendentemente, lo hace de forma más estable. Es la forma químicamente
más simple de un ácido nucleico y se especula con que haya sido el precursor
ancestral de los actuales ácidos nucleicos.
Ácido nucleico treósico. Se diferencia de los ácidos nucleicos naturales en el
azúcar del esqueleto, que en este caso es una treosa. Se han sintetizado
cadenas híbridas ATN-ADN usando ADN polimerasas. Se une
complementariamente al ARN, y podría haber sido su precursor.
22
8. Diferencias estructurales entre ADN y ARN
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CONCLUSIÓN
Como conclusión podemos decir que con este trabajo tenemos una vista más
amplia de lo que son los ácidos nucleicos, al igual que una información más
profunda de lo que son como por ejemplo en su forma molecular y sus
componentes más pequeños lo cual podemos definirlo como la bioquímica de los
ácidos nucleicos, puesto que los estamos estudiando en su nivel molecular, o en
su manera más sencilla de cómo están compuestos o se encuentran organizados.
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BIBLIOGRAFIA
http://www.edu.xunta.es/centros/iespuntacandieira/system/files/06_%C3%81cidos
_nucleicos.pdf
http://www.profesorenlinea.com.mx/Ciencias/AcidosNucleicos.htm
http://www.uv.es/tunon/pdf_doc/AcidosNucleicos_veronica.pdf
