T6 - Nucleótidos y ácidos nucleicos

T6 – NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS.

1. Composición de los ácidos nucleicos.1. Composición de los ácidos nucleicos.2. Nucleótidos no nucleicos.2. Nucleótidos no nucleicos.3. Ácido desoxirribonucleico (ADN).3. Ácido desoxirribonucleico (ADN).4. Estructuras alternativas a la doble hélice.4. Estructuras alternativas a la doble hélice.5. Función biológica del ADN.5. Función biológica del ADN.6. Ácido ribonucleico (ARN).6. Ácido ribonucleico (ARN).

ANTECEDENTES PAU:

2003 – Septiembre: ADN y ARN, constitución, estructura y tipos;2007 – Junio: ARN, estructura química;

ARN y ADN, diferencias químicas y estructurales;2009 – Junio: diferencias de composición y estructura entre ADN y ARN;

tipos distintos de ARN;

Biomoléculas encargadas de Biomoléculas encargadas de ALMACENAR, TRANSMITIR ALMACENAR, TRANSMITIR y y EXPRESAR EXPRESAR la la información genética.información genética.

Tipos: Tipos: ADN ADN y y ARN.ARN. Constituidas por Constituidas por NUCLEÓTIDOSNUCLEÓTIDOS (base nitrogenada + azúcar pentosa + (base nitrogenada + azúcar pentosa +

ácido fosfórico).ácido fosfórico). Del ARN: Del ARN: RIBONUCLEÓTIDOS.RIBONUCLEÓTIDOS. Del ADN: Del ADN: DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS.DESOXIRRIBONUCLEÓTIDOS.

T6. NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS

1 – Composición de los ácidos nucleicos.


1 – Composición de los ácidos nucleicos.

PIRIMIDÍNICAS(derivan de la pirimidina → compuesto orgánico con 2 átomos de N que sustituyen al C en 1 y 3)

PÚRICAS(derivan de la purina → compuesto orgánico formado por 2 anillos fusionados con

4 átomos de N en los C 1, 3, 7 y 9)

BASES NITROGENADAS: compuestos formados por C y N.

Monosacáridos de interés biológicoMonosacáridos de interés biológico

Ribosa:Ribosa: Aldopentosa. Forma parte de muchas sustancias orgánicas de gran Aldopentosa. Forma parte de muchas sustancias orgánicas de gran interés biológico, como el ATP o el ARN.interés biológico, como el ATP o el ARN.

Desoxirribosa:Desoxirribosa: Derivada de la ribosa. Le falta el grupo alcohol en el carbono 2. Derivada de la ribosa. Le falta el grupo alcohol en el carbono 2. Forma parte del ADN.Forma parte del ADN.


1 – Composición de los ácidos nucleicos.MONOSACÁRIDOS: PENTOSAS.

Se encuentra en los nucleótidos en forma de Se encuentra en los nucleótidos en forma de IÓN FOSFATOIÓN FOSFATO..


1 – Composición de los ácidos nucleicos.ÁCIDO FOSFÓRICO.


1 – Composición de los ácidos nucleicos.FORMACIÓN DE UN NUCLEÓTIDO.

• Nucleósido: base nitrogenada + pentosa mediante enlace N-glucosídico.

• Nucleótido: nucleósido + ión fosfato mediante enlace éster.


2 – Nucleótidos no nucleicos.NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS: ATP Y ADP.


2 – Nucleótidos no nucleicos.NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS: FAD, NAD, NADP y CoA.

Catalizan reacciones de oxidación-reducción

Intervienen en la respiración celular

Interviene en reacciones enzimáticas del metabolismo celular

ADN: polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de A, ADN: polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de A, G, C, T.G, C, T.

– ESTRUCTURA 1ESTRUCTURA 1ariaaria: es la secuencia de nucleótidos.: es la secuencia de nucleótidos.– ESTRUCTURA 2ESTRUCTURA 2ariaaria: en la estructura espacial que adoptan los : en la estructura espacial que adoptan los

nucleótidos.nucleótidos.


3 – El ácido desoxirribonucleico (ADN).

ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN.ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN.



• Es la secuencia de nucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster en sentido 5´-3´.

• La cadena presenta dos extremos libres: el 5´ unido al grupo fosfato y el 3´ unido a un Hidroxilo.

• Cada cadena se diferencia de otra por:• Su tamaño.• Su composición.• Su secuencia de bases.

• La secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido:

ACGT• GEN: información contenida en una porciónde ADN que lleva la información necesaria paraque los aa se unan en un determinado orden formando la estructura 1aria de una proteína.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADNESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN



F. Crick

J. Watson

¡Hemos encontrado el secreto de la vida!

Son macromoléculas encargadas de:

• Almacenar información genética.

• Transmitir información genética:

• del núcleo a citoplasma.

• de padres a hijos.

• Expresar la información genética.

Existen 2 tipos de Ácidos Nucleicos:

• ADN.

• ARN.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTES.ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN: ANTECEDENTES.En 1950 se conocían solo algunos datos acerca de la estructura 2ª del ADN:En 1950 se conocían solo algunos datos acerca de la estructura 2ª del ADN:



E. Chargaff: analizó muestras de ADN de distintas especies y concluyó que en toda cadena de ADN, la proporción de bases púricas es igual a la de pirimidinas:

A=T y G=C

Si bien en la proporción exacta de estas bases es distintas en cada especie.

R. Franklin y Wilkins: con experimentos de difracción de rayos X concluyeron que el ADN era una molécula larga y rígida. Existían 2 periodicidades (detalles estructurales repetidos) a 0,34 y a 3,4 nm.



La proporción de Adenina es igual a la

de Timina. A=T

La proporción de Guanina es igual a la

de Citosina. G=C

La proporción de bases púricas (A+G)Es igual a la de bases pirimidínicas

(T+C). (A+G)=(T+C)

La proporción entre (A+T) y (G+C) escaracterística de cada organismo, tomando

valores diferentes según la especie.

Estudios de

Erwin Chargall

En 1950 se conocían solo algunos datos de la estructura 2ª del ADN:En 1950 se conocían solo algunos datos de la estructura 2ª del ADN:





Estudios deDIFRACCIÓN DE

RAYOS X (Maurice Wilkins

Rosalind Franklin)

• El diámetro del polinucleótido es de 20 Å y está enrollado helicoidalmente alrededor de su eje. Cada 34 Å se produce una vuelta completa de la hélice.

• Existe más de una cadena polinucleotídica enrollada helicoidalmente (Wilkins et al. 1953, Frankling y Gosling. 1953).

• Las bases púricas y pirimidínicas se encuentran unas sobre otras, apiladas a lo largo del eje del polinucleótido a una distancia de 3,4 Å. Las bases son estructuras planas orientadas de forma perpendicular al eje (Astbury, 1947).



Rosalind Franklin con su hermana Jenifer

(1930)

“La ciencia y la vida ni pueden ni deben estar separadas. Para mi la cienciada una explicación parcial de la vida. Tal como es se basa en los hechos, laexperiencia y los experimentos… Estoy de acuerdo en que la fe es fundamental para tener éxito en la vida, pero no acepto tu definición de fe,la creencia de que hay vida tras la muerte. En mi opinión, lo único que necesita la fe es el convencimiento de que esforzándonos en hacer lomejor que podemos nos acercamos al éxito, y que el éxito de nuestrospropósitos, la mejora de la humanidad de hoy y del futuro, merece la pena de conseguirse”. Así se expresaba Rosalind Franklin hacia 1940, cuandotenía veinte años, en una carta a su padre con quien, como buena einteligente hija, discrepaba en varias cuestiones.

¿Un mundo de hombres?

Antes de trabajar con el ADN, Rosalind estudió la porosidad del carbón y tras obtener su doctorado se especializó en la técnica de difracción de rayos X, la que luego sirvió para obtener una fotografía ya célebre, que Maurice Wilkins mostró indiscretamente a un joven americano. James Watson que en colaboración con el británico Francis Crick, estaba obsesionado por vencer a su compatriota Linus Pauling en la carrera por descifrar la estructura del ADN.

Pese a ser la científica que obtuvo los datos que permitieron definir que el ADN tiene estructura de doble hélice, no fue premiada con el Nobel. Había fallecido en 1958, cuatro años antes de que la Academia Sueca reconociese la importancia del descubrimiento.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADNA: FORMA ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADNA: FORMA BB (modelos de Watson y (modelos de Watson y Crick)Crick)







COMPLEMENTARIEDAD DE BASES.COMPLEMENTARIEDAD DE BASES.– Las bases Las bases siempresiempre son complementarias (A con T) y (C con G). son complementarias (A con T) y (C con G).



FORMA B = Configuración de Watson y Crick.FORMA B = Configuración de Watson y Crick.– Forma de mayor interés biológico por ser la que se encuentra al Forma de mayor interés biológico por ser la que se encuentra al

estudiar el ADN en disolución.estudiar el ADN en disolución.– Forma en que normalmente interacciona el ADN con las proteínas del Forma en que normalmente interacciona el ADN con las proteínas del

núcleo.núcleo. FORMA A.FORMA A.

– Se obtiene por deshidratación de la B (sólo en condiciones de Se obtiene por deshidratación de la B (sólo en condiciones de laboratorio).laboratorio).

– Doble hélice dextrógira, + ancha y + corta que la forma B, pares de Doble hélice dextrógira, + ancha y + corta que la forma B, pares de bases 20º respecto al eje.bases 20º respecto al eje.

FORMA Z.FORMA Z.– Aparece cuando alternan muchos nucleótidos de G y C Aparece cuando alternan muchos nucleótidos de G y C

(GCGCGCGCGC). Presente en algunos virus.(GCGCGCGCGC). Presente en algunos virus.– Hélice levógira enrollada en zigzag, + larga y + estrecha que la forma Hélice levógira enrollada en zigzag, + larga y + estrecha que la forma

B.B.


4 – Estructuras alternativas a la doble hélice.








5 – Función biológica del ADN.

ADN es el almacén de la información genética y la molécula encargada detransmitir a la descendencia las instrucciones necesarias para construir todaslas proteínas presentes en un ser vivo.

Las 3 funciones básicas del ADN pueden resumirse en:

ALMACENAR

TRANSMITIR EXPRESAR



DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA



En VIRUS:

Tienen una molécula que puede ser de ADN o de ARN.



En PROCARIOTAS:

Tienen un cromosoma circular formado de ADN. A veces pueden existir varias moléculas más pero más pequeñas y transferibles llamadas PLÁSMIDOS.

En MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS:

Tienen un cromosoma circular formado de ADN y que regula parte de la estructura y de los procesos que tienen lugar en estos orgánulos.



En EUCARIOTAS:

Todo el ADN de los 46 cromosomas humanos de una célula humana mide ≈ 2,36 m.

Se estima que una persona de 70 kg tiene unos 70 billones de células .

En nuestro cuerpo tenemos un total de ≈ 1,65 · 1014 m de ADN.



DESNATURALIZACIÓN E HIBRIDACIÓN DEL ADN.DESNATURALIZACIÓN E HIBRIDACIÓN DEL ADN. La desnaturalización se produce al separarse las dos hebras por la La desnaturalización se produce al separarse las dos hebras por la

rotura de los enlaces de H.rotura de los enlaces de H.

Manteniendo una temperatura de 65 ºC durante un tiempo Manteniendo una temperatura de 65 ºC durante un tiempo prolongado se puede producir la prolongado se puede producir la renaturalizaciónrenaturalización o o hibridaciónhibridación del ADN.del ADN.

La presencia de pares de C-G La presencia de pares de C-G dificulta la desnaturalizacióndificulta la desnaturalización puesto que sus 3 enlaces hacen más estable la molécula de ADN.puesto que sus 3 enlaces hacen más estable la molécula de ADN.




6 – Ácido ribonucleico (ARN). Es un Es un polirribonucleótidopolirribonucleótido (contiene la ribosa como pentosa). Las (contiene la ribosa como pentosa). Las

bases nitrogenadas que lo forman son ADENINA (A), URACILO (U), bases nitrogenadas que lo forman son ADENINA (A), URACILO (U), CITOSINA (C) y GUANINA (G) (carece de TIMINA).CITOSINA (C) y GUANINA (G) (carece de TIMINA).

Es Es MONOCATENARIOMONOCATENARIO (excepto algunos virus). (excepto algunos virus). En algunas zonas se pueden establecer enlaces de H entre bases En algunas zonas se pueden establecer enlaces de H entre bases

nitrogenadas complementarias nitrogenadas complementarias → → HORQUILLASHORQUILLAS.. FUNCIÓN: FUNCIÓN: dirigir la síntesis de proteínasdirigir la síntesis de proteínas a partir de la información a partir de la información

obtenida del ADN.obtenida del ADN.


6 – Ácido ribonucleico (ARN).

ARN MENSAJERO (ARNARN MENSAJERO (ARNmm).).– Son copias o transcritos de secuencias (de 500-10.000 nucleótidos) de Son copias o transcritos de secuencias (de 500-10.000 nucleótidos) de

una cadena de DNA.una cadena de DNA.– FUNCIÓN: copiar la información genética del ADN y llevarla hasta los FUNCIÓN: copiar la información genética del ADN y llevarla hasta los

ribosomas (ribosomas (donde se sintetizan las proteínasdonde se sintetizan las proteínas) ) → → TRANSCRIPCIÓNTRANSCRIPCIÓN..



ARN TRANSFERENTE (ARNARN TRANSFERENTE (ARNtt).).– Transportan los aminoácidos hasta los ribosomas.Transportan los aminoácidos hasta los ribosomas.– Son el diccionario por medio del cual se traduce el lenguaje de los Son el diccionario por medio del cual se traduce el lenguaje de los

ácidos nucleicos al lenguaje de las proteínas.ácidos nucleicos al lenguaje de las proteínas.– Contienen ≈ 80 nucleótidos.Contienen ≈ 80 nucleótidos.– Su estructura 2Su estructura 2ariaaria es en es en forma de trébolforma de trébol con regiones de doble con regiones de doble

cadena (en 3D tiene cadena (en 3D tiene forma de Lforma de L).).





ARN RIBOSÓMICO (ARNARN RIBOSÓMICO (ARNrr).).– Agrupa a varios ARN diferentes y constituye hasta un 80% del total del Agrupa a varios ARN diferentes y constituye hasta un 80% del total del

ARN de una célula.ARN de una célula.– Se asocia a proteínas formando un ribosoma. Se asocia a proteínas formando un ribosoma.

ARN NUCLEOLAR (ARNARN NUCLEOLAR (ARNnn).).– Se encuentra asociado a diferentes proteínas formando el nucleólo.Se encuentra asociado a diferentes proteínas formando el nucleólo.

– Da lugar a los diferentes tipos de ARNDa lugar a los diferentes tipos de ARNrr..

Otros tipos de ARN.Otros tipos de ARN.– Algunos tienen función catalítica: Algunos tienen función catalítica: ribozimas.ribozimas.– Otros se asocian con proteínas para formarOtros se asocian con proteínas para formar

ribonucleoproteínas.ribonucleoproteínas.– Existen algunos que pueden escindirse enExisten algunos que pueden escindirse en

varios fragmentos por si mismos: varios fragmentos por si mismos: autocatalíticos.autocatalíticos.



Relación entre ADN/ARNRelación entre ADN/ARNmm/ARN/ARNtt..

TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓNTRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN




Con esto acabamos con el bloque de las biomoléculas.

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