ÁCIDOS NUCLEICOS. Son biopolímeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados nucleótidos.

Transcripción

1 ÁCIDOS NUCLEICOS Son biopolímeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados nucleótidos. El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Meischer (1869), el cual trabajando con leucocitos y espermatozoides de salmón, obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. A esta sustancia se le llamó en un principio nucleina, por encontrarse en el núcleo. Años más tarde, se fragmentó esta nucleina, y se separó un componente proteico y un grupo prostético, este último, por ser ácido, se le llamó ácido nucleico. En los años 30, Kossel comprobó que tenían una estructura bastante compleja. En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional de uno de estos ácidos, concretamente del ácido desoxirribonucleico (ADN). Son biopolímeros formados por unidades llamadas monómeros, que son los nucleótidos. Los nucleótidos están formados por la unión de: a) Una pentosa, que puede ser la D-ribosa en el ARN; o la D-2- desoxirribosa en el ADN b) Una base nitrogenada, que puede ser: - Púrica, como la Guanina (G) y la Adenina (A) - Pirimidínica, como la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U) 1

2 C) Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de una unión fosfodiester. Esta unión se hace entre el C-3 de la pentosa, con el C-5 de la segunda. A la unión de una pentosa con una base nitrogenada se le llama nucleósido. Esta unión se hace mediante un enlace -glucosídico. - Si la pentosa es una ribosa, tenemos un ribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, guanina, citosina y uracilo. 2

3 - Si la pentosa es un desoxirribosa, tenemos un desoxirribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, citosina, guanina y timina. 3

4 Ácidos Nucleicos. ADN Hay dos tipos de ácidos nucleicos (AN): el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN), y están presentes en todas las células. Su función biológica no quedó plenamente demostrada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la información genética. Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de un monómero llamado nucleótido (Figura de la izquierda), cada nucleótido está formado, mediante un enlace éster, por un ác. fosfórico y un nucleósido (zona sombreada de la figura), este último se constituye por la unión de una pentosa (la D-ribosa o la 2- desoxi-d-ribosa), y una base nitrogenada (purina o pirimidina). Las bases nitrogenadas pueden ser purinas: ADENINA y GUANINA, las bases pirimidínicas son: CITOCINA, TIMINA y URACILO. La timina solo puede formar ADN y el uracilo solo está presente en el ARN. 4

5 Apareamiento de bases Los nucleótidos se enlazan para formar los ácidos nucleicos o polinucleótidos. En las hebras enfrentadas A se complementa con T, y G se complementa con C. A menudo los pares de bases son mencionados como A-T o G-C, adenina a timina y guanina a citosina. Raramente los libros o las personas usan los nombres completos de las bases. A-T están unidas por dos puentes Hidrógeno y C-G por tres. Los 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. 5

6 Estructura del ADN 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 (Figura superior), es decir, tienen una orientación diferente. Por convención, la secuencia de bases de una hebra sencilla se escribe con el extremo 5'-P a la izquierda. 6

7 Estructura terciaria: es la forma en que se organiza esta doble hélice. En Procariotas (así como en las mitocondrias y cloroplastos eucariotas) el ADN se presenta como una doble cadena (de cerca de 1 mm de longitud), circular y cerrada, que toma el nombre de cromosoma bacteriano. Esta "gigantesca" molécula circular tiene un peso de 3 X 10 9 d (daltons). No posee las histonas del cromosoma eucariota, pero se ha comprobado la existencia de proteínas y poliaminas de bajo peso molecular y de iones magnesio que cumplirían su función. El cromosoma bacteriano se encuentra altamente condensado y ordenado ("supercoiled" o superenrrollado). En virus, el ADN puede presentarse como una doble hélice cerrada, como una doble hélice abierta o simplemente como una única hebra lineal. En los Eucariotas el ADN se encuentra localizado principalmente en el núcleo, apareciendo el superenrrollamiento (trenzamiento de la trenza) y la asociación con proteínas. Doble hélice y fibra de cromatina Enrollamiento de la cromatina Cromosoma Núcleo de célula eucariota 7

8 ÁCIDOS NUCLEICOS. ARN A.- ESTRUCTURA Está formado por la unión de muchos ribonucleótidos, los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiester en sentido 5-3 ( igual que en el ADN ). Están formados por una sola cadena, a excepción del ARN bicatenario de los reovirus. ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ARN Al igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucleótidos. 8

9 ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ARN Alguna vez, en una misma cadena, existen regiones con secuencias complementarias capaces de aparearse. ESTRUCTURA TERCIARIA DE ARN Es un plegamiento, complicado, sobre al estructura secundaria. 9

10 B.- CLASIFICACIÓN DE LOS ARN. Para clasificarlos se adopta la masa molecular media de sus cadenas, cuyo valor se deduce de la velocidad de sedimentación. La masa molecular y por tanto sus dimensiones se miden en svedberg (S). Según esto tenemos: ARN MENSAJERO (ARN m ) Sus características son la siguientes: - Cadenas de largo tamaño con estructura primaria. - Se le llama mensajero porque transporta la información necesaria para la síntesis proteica. - Cada ARN m tiene información para sintetizar una proteina determinada. - Su vida media es corta. a) En procariontes el extremo 5 posee un grupo trifosfato b) En eucariontes en el extremo 5 posee un grupo metil-guanosina unido al trifosfato, y el el extremo 3 posee una cola de poli-a 10

11 En los eucariontes se puede distinguir también: - Exones, secuencias de bases que codifican proteinas - Intrones, secuencias sin información. Un ARN m de este tipo ha de madurar (eliminación de intrones) antes de hacerse funcional. Antes de madurar, el ARN m recibe el nombre de ARN heterogeneonuclear (ARN hn ). ARN RIBOSÓMICO (ARN r ) Sus principales características son: - Cada ARN r presenta cadena de diferente tamaño, con estructura secundaria y terciaria. - Forma parte de las subunidades ribosómicas cuando se une con muchas proteinas. - Están vinculados con la síntesis de proteinas. ARN NUCLEOLAR (ARN n ) Sus características principales son: - Se sintetiza en el nucleolo. - Posee una masa molecular de 45 S, que actua como recursor de parte del ARN r, concretamente de los ARN r 28 S (de la subunidad mayor), los ARN r 5,8 S (de la subunidad mayor) y los ARN r 18 S (de la subunidad menor) ARN u Sus principales características son: - Son moléculas de pequeño tamaño - Se les denomina de esta manera por poseer mucho uracilo en su composición - Se asocia a proteinas del núcleo y forma ribonucleoproteinas pequeño nucleares (RNP pn ) que intervienen en: a) Corte y empalme de ARN b) Maduración en los ARN m de los eucariontes c) Obtención de ARN r a partir de ARN n 45 S. 11

12 ARN TRANSFERENTE (ARN t ) Sus principales características son. - Son moléculas de pequeño tamaño - Poseen en algunas zonas estructura secundaria, lo que va hacer que en las zonas donde no hay bases complementarias adquieran un aspecto de bucles, como una hoja de trebol. - Los plegamientos se llegan a hacer tan complejos que adquieren una estructura terciaria - Su misión es unir aminoácidos y transportarlos hasta el ARN m para sintetizar proteinas. El lugar exacto para colocarse en el ARN m lo hace gracias a tres bases, a cuyo conjunto se llaman anticodón (las complementarias en el ARN m se llaman codón). 12