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Profesora: María Antonia Rojas Serrano
NUCLEÓTIDOSLos nucleótidos son las unidades que forman los ácidos nucleicos.
Cada nucleótido está formado: por una base nitrogenada, por una pentosa y por uno o varios ácidos fosfóricos.
Uracilo (U)
La base nitrogenada puede ser de dos tipos:
Púrica: derivada del anillo de purina. La adenina (A) y la guanina (G), son bases púricas.
Pirimidínica: derivada del anillo de pirimidina. La citosina (C), la timina (T), y el uracilo (U) pertenecen a este tipo. La timina (T) sólo aparece en el ADN y el uracilo (U) es exclusivo del ARN.
La pentosa, siempre es una aldopentosa que puede ser de dos tipos:
b-D-ribofuranosa: se encuentra en los nucleótidos del ARN (ribonucleótidos).
b-D-2-desoxirribofuranosa: constituye los nucleótidos que forman el ADN (desoxirribonucleótidos), y el prefijo desoxi-indica que se ha perdido un oxígeno en el carbono 2.
Los carbonos de la pentosa se numeran con números prima, para diferenciarlos de los carbonos de las bases nitrogenadas.
La base nitrogenada se une a la pentosa mediante enlace
N-glucosídico, entre el carbono 1´de la pentosa y el nitrógeno 9 de las bases púricas o el nitrógeno 1 de las bases pirimidínicas, dando lugar a un nucleósido.
En la formación del enlace N-glicosídico se produce la pérdida de una molécula de agua.
NUCLEÓSIDO = BASE NITROGENADA + PENTOSA
El ácido fosfórico (H3PO4), se encuentra en forma de ion fosfato (PO4
3-) y suele unirse al carbono 5´ de la pentosa, mediante enlace éster, existiendo también liberación de agua .
Los nucleótidos pueden presentar uno, dos o tres ácidos fosfóricos.
NUCLEÓTIDO = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICO
NUCLEÓTIDO = BASE NITROGENADA + PENTOSA + ÁC FOSFÓRICO
La unión de varios nucleótidos formarán un polinucleótido que vendrá determinado por la secuencia de bases nitrogenadas.
Los nucleótidos se unen entre sí, mediante un enlace fosfodiéster entre el carbono 3´ de la pentosa de un nucleótido y el carbono 5´ de la pentosa de otro, perdiéndose una molécula de agua.
Denominamos polinucleótidos a la unión de nucleótidos siempre que el número de estos sea igual o inferior a 100.
Cuando el número de nucleótidos es superior a 100 hablamos de ácidos nucleicos.
Hay dos tipos de ácidos nucleicos: ADN Y ARN
Ácidonucleico
PentosaBases nitrogenadas
Tipo de molécula
Localización en la célula
ADN Desoxirribosa A, T, C y G Cadena doble
Núcleo celular (cromosomas), mitocondrias y cloroplastos
ARN Ribosa A, U, C y GGeneralmente Cadena sencilla
Núcleo (disperso o concentrado en el nucleolo), libre en el citoplasma o en los ribosomas
ADN ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
El ADN, al igual que las proteínas, presenta diferentes niveles de complejidad estructural. Presentado principalmente estructura primaria y secundaria; la estructura terciaria se alcanza mediante la unión de proteínas al ADN aumentando su compactación y empaquetamiento.
Estructura primaria: consiste en la secuencia de nucleótidos unidos por enlace fosfodiéster.
Como los enlaces fosfodiéster se establecen entre el fosfato situado en el carbono 5´ y un hidroxilo situado en 3´; en la cadena de ADN aparecerán dos extremos 5´y 3´ libres.
La estructura primaria del ADN se representa indicando la dirección de los extremos y la secuencia de bases nitrogenadas.
Estructura secundaria: modelo de Watson y Crick
La estructura tridimensional del ADN fue propuesta en 1953 por Watson y Crick, lo que les supuso la obtención del premio Nobel de medicina en 1962.
Características de la molécula de ADN:
• Está formada por dos largas cadenas de nucleótidos unidos entre sí.
• Su enrollamiento es dextrógiro, es decir, se enrolla hacia la derecha y plectonémico, esto significa que para que se puedan separar ambas cadenas, primero han de desenrollarse.
• Las cadenas son antiparalelas, es decir, si el carbono libre de una cadena es el 3´, estará enfrentado con el 5´de la hélice complementaria.
• Las bases nitrogenadas se encuentran unidas complementariamente (2 a 2) en el centro de la hélice, mediante enlaces por puentes de hidrógeno. Uniéndose siempre la A y la T por dos enlaces de hidrógeno y la C y G por tres enlaces de hidrógeno.
• Las bases nitrogenadas quedan en el interior de la doble hélice, mientras que los esqueletos pentosa-fosfato se sitúan en la parte externa.
• La anchura de la hélice es de 2 nm, la longitud de cada vuelta es de 3,4 nm y cada 0,34 nm se encuentra un par de bases complementarias. Puede deducirse por tanto que existen 10 pares de nucleótidos por cada vuelta.
Estructura terciaria: la estructura en doble hélice sufre nuevos plegamientos que dan lugar a un tercer nivel estructural. Esto es necesario por dos razones:
• Las largas cadenas de ADN deben acoplarse en el reducido espacio que está disponible en el interior celular. La complejidad del plegamiento y el grado de empaquetamiento del ADN es mucho mayor en el caso de las células eucariotas, ya que la longitud de la cadena es muy grande y debe estar incluida dentro del núcleo.
• La regulación de la actividad del ADN depende en gran medida del grado de plegamiento que posea la molécula. La estructura terciaria es compleja y no del todo conocida, pero sí se sabe que existen unas proteínas que están asociadas al ADN encargadas de organizar la estructura, originando la cromatina y los cromosomas.
Desnaturalización, renaturalización e hibridación del ADN
En condiciones naturales, la molécula de ADN es muy estable.
Sin embargo, en determinadas condiciones como cambios en el pH o aumento de la temperatura, la molécula se puede disociar en sus dos hebras denominándose a este procesos desnaturalización.
La desnaturalización se debe a la rotura de los enlaces de hidrógeno, separándose ambas cadenas.
Se denomina temperatura de fusión (Tm) a la temperatura en la cual el 50% de la doble hélice se encuentra separada.
Su valor depende de la cantidad de pares G-C que contenga la molécula, ya que se necesitará más calor para romper los pares G-C, puesto que estos se unen mediante 3 puentes de hidrógeno.
La desnaturalización es un proceso reversible, ya que si se retorna a las condiciones iniciales, las hebras pueden volver a unirse, recuperándose la doble hélice, a este proceso se denomina renaturalización.
Cuando la unión ocurre entre hebras de distinta procedencia hablamos de hibridación.
La hibridación es una técnica muy empleada, a partir de la cual se puede determinar las cercanía entre dos especies o individuos, así como localizar genes o diagnosticar enfermedades genéticas.
ARNÁCIDO RIBONUCLEICO
Está formado por la unión de ribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5´ 3´.
En la mayoría de organismos el ARN es monocatenario(formado por una cadena), salvo en algunos virus (reovirus).
El ARN, aunque sea de una sola cadena, puede presentar zonas apareadas, siempre y cuando la cadena posea bases complementarias.
La función que lleva a cabo el ARN es la síntesis de proteínas a partir de la información procedente del ADN.
Los principales tipos de ARN son: ARNm , ARNt y ARNr
ARN mensajero
Presenta estructura lineal.
Su función es copiar la información genética del ADN (transcripción) y llevarla hasta los ribosomas, que son los orgánulos donde se realiza la síntesis de proteínas.
Cada ARNm se sintetiza tomando como molde una porción de ADN, y es complementario a él.
Es muy inestable, pues se degrada rápidamente por enzimas, de no ser así el proceso de síntesis de proteínas continuaría indefinidamente.
ARN transferenteSu función es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para que allí se unan y formen las proteínas.
Algunas zonas de la molécula presentan una estructura en forma de doble hélice y en donde no existe apareamiento de bases, se forman bucles.
Entre los nucleótidos que forman los ARNt ,además de A, G, C y U, aparecen bases nitrogenadas modificadas, como la dihidrouridina(UH2), timina (T), la inosina (I), y otras. Estas bases modificadas constituyen el 10% de los nucleótidos totales del ARNt.
Si la molécula de ARNt se dispone en un plano, su aspecto recuerda al que tiene una hoja de trébol, pero vista en tres dimensiones su forma es parecida a la de la letra L.
Todos los tipos de ARNt presentan las siguientes características:
• En el extremo 5´ hay un triplete de bases nitrogenadas en el que siempre existe guanina y un ácido fosfórico libre.
• El extremo 3´está formado por tres bases nitrogenadas (CCA) sin aparear, siendo este el lugar por donde el ARNt se une al aminácido que va a trasportar hasta el ribosoma.
• En el brazo anticodon existe un triplete de bases nitrogenadas, llamado anticodón, diferente para cada ARNt en función del aminoácido que va a transportar.
• Además de estas tres zonas, los ARNt poseen otras dos como el brazo T, llamado así por contener timina (T) y el brazo D, que presenta dihidrouridina.
ARN ribosómico
Es el ARN más abundante. Consiste en largas moléculas en donde aparecen regiones apareadas ; y junto con las proteínas forma los ribosomas.
NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOSAdemás de los nucleótidos que constituyen los ácidos nucleicos, existen otros de gran importancia biológica denominados nucleótidos no nucleicos.
Dentro de estos destacaremos:
ATP/ADP
El ADP (adenosín difosfato) y el ATP (adenosín trifosfato) son los transportadores de energía más importantes.
El ATP es la “moneda de intercambio de energía” de la célula.
La ruptura (hidrólisis) de los enlaces fosfatos desprende mucha energía.
ATP + H2O ADP + Pi + ENERGÍA
ADP + H2O AMP + Pi +ENERGÍA
De igual manera, cuando existe excedente de energía en la célula, este se almacena en forma de ATP.
AMP + Pi + ENERGÍA ADP + H2O
ADP + Pi + ENERGÍA ATP + H2O
En algunas ocasiones la energía puede ser aportada por los nucleótidos GTP/GDP.
AMP cíclico (AMPc)
El AMPc es un nucleótido de adenina cuyo ácido fosfórico está esterificado con los carbonos 5´y 3´ de la ribosa, formando una estructura cíclica.
Puede actuar como segundo mensajero, es decir, es capaz de desencadenar una respuesta en el interior celular, a partir de moléculas externas que se unen a receptores específicos.
FAD/FADH2
Estos nucleótidos derivan de la vitamina B2 o riboflavina y actúan como coenzimas (sustancia no proteicas que intervienen en los procesos catalíticos junto a las enzimas) en las reacciones de oxidación-reducción (ganando o cediendo electrones).
FAD + 2 H+ + 1 electrón FADH2
H
NAD+/NADH y NADP+/NADPH
Derivan de la vitamina B3, PP o nicotinamida y también son coenzimas que intervienen en reacciones de oxidación-reducción.
NAD+ + H+ + 2 electrones NADH
El NADP+ tiene un grupo fosfato unido al –OH subrayado de rojo.
Coenzima A (CoA)
Deriva del ADP y de la vitamina B5 o ácido pantoténico.
Interviene en el metabolismo celular.
