Departamento de Biología y Geología

Transcripción

1 Ácidos Nucleicos: Son polímeros formados por la unión de unidades básicas, denominadas nucleótidos que se unen entre si mediante enlaces fosfodiéster. Al hidrolizar por completo los ácidos nucleicos se obtiene: Ácido fosfórico (H 3 PO 4 ): Se encuentra en forma de ion fosfato. Un azúcar (Aldopentosa): Ribosa (forma parte de la estructura del ARN) o desoxirribosa (forma parte de la estructura del ADN). Base nitrogenada: Puede ser de dos tipos: o Púricas: Derivan de una molécula de purina. Son la Adenina (A) y la Guanina (G). o Pirimidínicas: derivan de una molécula de pirimidina. Son la Citosina (C), Timina (T), que es exclusiva del ADN, y el Uracilo (U), que es exclusiva del ARN.

2 Nucleósidos: Unión de una pentosa con una base nitrogenada mediante un enlace N Glucosídico entre el C1 de la pentosa (C1 ) y el N-1 de la base nitrogenada, si esta es pirimidínica, o el N-9 si es una base púrica. Se pierde una molécula de agua. Se nombran añadiendo la terminación -osina, si derivan de una base púrica, o -idina, si ésta es pirimidínica, al nombre de la base que lo forma. Nucleótidos: Unión de un nucleósido y un ácido fosfórico mediante un enlace éster entre el OH del C5 de la pentosa y un OH del grupo fosfato. Algunos nucleótidos están unidos a dos o más grupos fosfatos. Las uniones entre los distintos grupos fosfato se produce mediante un enlace de tipo anhídrido. Se nombran ante-poniendo la palabra ácido y añadiendo la termina-ción -ílico. Se pueden escribir tam-bién de forma abreviada. Ej.: ácido adenílico o adenosina-5 -fosfato o AMP. Derivados de los nucleótidos de interés biológico: Fosfatos de adenosina: Los más importantes son el ADP y el ATP. Los enlaces anhídrido que unen los grupos fosfato entre si son enlaces ricos en energía. Esto significa que, para formarse necesitan un elevado aporte energético del exterior y al hidrolizarse (romperse) liberan la energía contenida. Esta energía es utilizada por la célula para diversas funciones.

3 Nucleótidos que actúan como coenzimas en procesos metabólicos: El FAD, NAD y NADPH actúan como coenzimas de las deshidrogenasas, son por tanto, cofactores en las reacciones redox. AMP cíclico: Actúa como mediador en procesos hormonales y controla la velocidad de numerosas reacciones intracelulares. Ácidos nucléicos: Los ácidos nucléicos son polímeros de nucleótidos, unidos a través del radical fosfato, que por una parte se enlaza con el C3 de la pentosa de un nucleótido y por otra con el C5 de la pentosa de otro nucleótido. Al enlace se le denomina fosfodiéster. Se clasifican, según la pentosa que poseen, en: ADN, si es desoxirribosa, ARN, si es ribosa. Las bases nitrogenadas que intervienen también son diferentes: La T sólo existe en el ADN y el U en el ARN. Diferencias ADN y ARN

4 ADN: Polímero de elevado peso molecular de desoxirribonucleótidos de A, G, C y T, que constituyen dos cadenas enrolladas formando una doble hélice. LOCALIZACIÓN Célula eucariota Núcleo. El ADN nuclear está asociado a histonas y a proteína no histónicas. Mitocondria. ADN similar al de la célula procariota. Cloroplastos. ADN similar al de la célula procariota. Célula procariota Asociado a proteínas parecidas a las histonas, a ARN y a proteínas no histónicas, formando una condensación llamada nucleoide. No delimitado por membrana. Presenta tres niveles estructurales: Estructura primaria o secuencia de nucleótidos. Estructura secundaria o doble hélice. Estructura de ADN superenrollado (terciaria?) A. Estructura primaria Es la secuencia de nucleótidos, de una sola cadena o hebra, unidos por enlaces fosfodiéster En la cadena se puede distinguir un esqueleto de polidesoxirribosa fosfato y una secuencia de bases nitrogenadas. 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 secuencia de bases Combinando los 4 tipos de nucleótidos se forman numerosas hebras diferentes de ADN. Estas combinaciones permiten, a través de la secuencia de bases, estructurar una determinada información: la información genética. B. Estructura secundaria Es la disposición en el espacio de dos hebras o cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice, con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante enlaces de hidrógeno. Cómo se deduce esta estructura? Todos los ADN tienen tantas moléculas de A como de T, y tantas de C como de G. Chargaff en 1950 observó que se cumplían las siguientes igualdades:

5 nº de moléculas de A nº de moléculas de C nº de moléculas de T nº de moléculas de G Esto implica que los puentes de hidrógeno se establecen entre las A y las T y, entre las C y las G. Por tanto existe una complementariedad entre las bases. Entre A - T se establecen dos puentes de hidrógeno y entre G-C tres. Estructura del ADN: Mediante análisis por difracción con rayos X, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, en 1950 y 1953, concluyeron que: Modelo de la doble hélice del ADN: En 1953 Watson y Crick establecen el modelo de la doble hélice del ADN.

6 Características: El ADN es una doble hélice, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario. Las pentosas y los grupos fosfato quedan en el exterior Las dos cadenas de ADN son: - Antiparalelas - Complementarias El enrollamiento de la doble hélice es dextrógiro y plectonímico (para separarlas hay que desenrollar previamente la doble hélice). C. Estructura superenrollada (terciara?) La molécula se retuerce sobre si misma formando una superhélice. Esta disposición se denomina estructura terciaria? o ADN superenrollado. Esta es la forma de almacenar grandes cantidades de ADN en un volumen reducido y, al mismo tiempo, que la información que contiene resulte accesible. En las células Eucariotas: el empaquetamiento debe ser más compacto que en las Procariotas debido a la longitud del ADN (en una célula humana más de un metro de ADN en un núcleo de 10 µm). Existen varios niveles de empaquetamiento: a. Primer nivel de empaquetamiento : fibra de cromatina de 100Å o collar de perlas. Formada por la fibra de ADN asociada a histonas (proteínas básicas). Esta estructura aparece en el núcleo interfásico de todas las células excepto en los espermatozoides. la fibra de cromatina está constituida por una sucesión de partículas de 100Å de Ø: los nucleosomas. Cada nucleosoma consta de un octámero de histonas y una fibra de ADN de 200 pares de bases de longitud. El ADN que hay entre un octámero y el siguiente se llama ADN espaciador (linker) La fibra de cromatina de 100Å se encuentra en forma laxa. Cuando el nucleosoma se asocia a otra histona, la H1, la fibra se acorta y pasa a estar condensada.

7 Segundo nivel de empaquetamiento: fibra de cromatina de 300Å (30 nm) o solenoide Se forma por el enrollamiento sobre si misma de la fibra de cromatina de 100Å condensada. Cada vuelta tiene seis nucleosomas y seis H1 que se agrupan entre si y forman el eje central de la fibra de 300Å. Esto acorta unas 5 veces la longitud del collar de perlas. c) Niveles superiores de empaquetamiento. La fibra de 300Å se pliega en forma de grandes bucles o lazos radiales que se enrolla a su vez para formar rosetones de bucles hasta formar los cromosomas (en el núcleo mitótico). Con esto se logra un grado de compactación de unas veces mayor que la fibra de ADN desnudo. Tipos de ADN: Según el nº de cadenas Según su forma ADN monocatenario: Poco frecuente (sólo algunos virus) ADN bicatenario: Mayoría de los organismos Lineal: células eucariotas y algunos virus. Circular: Bacterias, mitocondrias, cloroplastos y algunos virus.

8 Según el tipo de moléculas usadas en el empaquetamiento ADN asociado a histonas: Núcleo de todas las células eucariotas excepto en espermatozoides. ADN asociado a protaminas: (Son pequeñas proteínas ricas en arginina y lisina) Núcleo de los espermatozoides. ADN procariota: Asociado a proteínas parecidas a las histonas, a ARN y a proteínas no histónicas. ARN: Polímero de ribonucleótidos de A, G, C y U que se unen entre si mediante un enlace fosfodiéster en sentido 5 3. Casi siempre es monocatenario (sólo en algunos reovirus es bicatenario). Tipos de ARN: 1. ARN mensajero (ARN m ) El ARN m es monocatenario y lineal. Constituye largas cadenas de polinucleótidos de tamaño variable que solo presentan estructura primaria, por lo que tienen aspecto filamentoso. Función: Copia la información contenida en el ADN y la lleva hasta los ribosomas, para que se sinteticen las proteínas a partir de los aa que aportan los ARN t, de ahí el nombre de mensajero. En los eucariotas, los ARN m poseen en el extremo 5 una especie de caperuza compuesta por un residuo de metilguanosina, unida al grupo trifosfato, y en el extremo 3 presentan una cola formada por un fragmento de entre 150 y 200 nucleótidos de A (cola de poli A). Además, contienen secuencias de bases que codifican para la síntesis de proteínas (exones) intercaladas con secuencias que no contienen información para la síntesis proteica (intrones). Esto quiere decir que, la información genética aparece fragmentada y, por tanto, requieren de un proceso de maduración antes de convertirse en ARN m funcionales (lo veremos cuando estudiemos la transcripción)

9 2. ARN transferente (ARN t ) Son moléculas pequeñas, entre nucleótidos. Se encuentra disperso en el citoplasma. Función: Transporta aa hasta los ribosomas durante la síntesis de proteínas. Cada ARN t presenta zonas con estructura secundaria en doble hélice, debido a la complementariedad entre las bases de unos segmentos y las de otros, y otras zonas con estructura monocaternaria que forman asas o bucles. El aspecto es el de una hoja de trébol, pero si se observa en tres dimensiones se puede distinguir una estructura terciaria en forma de L. (Obsérvese la existencia de derivados de las bases nitrogenadas, como la dihidrouridina, ribotimidina, etc.) 3. ARN ribosómico (ARN r ) Constituye los ribosomas y representa el 60% de su masa. Presentan zonas con estructura secundaria en doble hélice y zonas monocatenarias. Son moléculas de diferentes tamaños. La masa de los ARN r y de los ribosomas se expresa según el coeficiente de sedimentación de Svedberg, que se expresa en unidades Svedberg (S). 4. ARN nucleolar (ARN n ) Es el componente principal del nucléolo. Se origina a partir de diferentes segmentos de ADN, el principal se llama región organizadora nucleolar. A partir de este ADN se forma en el nucléolo un ARN de 45 S, que será el precursor de los diferentes tipos de ARN r.