BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS

(1)

BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO Mª Ángeles Morales López

BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS Página 1

TEMA 5

BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS

(2)

E) LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.

Se trata de biomoléculas orgánicas que contienen C, H, O, P, N. Su función fundamental es dirigir y controlar la síntesis de proteínas, y por tanto determinar las características biológicas a nivel funcional y estructural. A veces se plantea, por la importancia y relación de ambas biomoléculas, ¿qué fueron primero las proteínas o los ácidos nucleicos? ¿el "huevo" o la "gallina"?

Los ÁCIDOS NUCLEICOS estan formados por:

BASES NITROGENADA. Las bases nitrogenadas son compuestos orgánicos con estructura cíclica. Existen 2 tipos: pirimidínicas- timina (T), citosina (C), uracilo (U)- o púricas -adenina (A) y guanina (G)).

GLÚCIDO monosacárido. Dos monosacáridos forman parte del esqueleto de un ácido nuclecio: ribosa- ARN, el glúcido es una ribofuranosa; desoxirribosa- ADN, el glúcido es una ribofuranosa que ha perdido un oxígeno, es decir, se ha reducido.

(3)

BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS Actividad

.- Observa los 2 monosacáridos anteriores y nómbralos científicamente.

Previamente contesta: ¿Aldosas o cetosas? ¿Furano o pirano? ¿nº de carbonos asimétricos de cada uno? ¿Nº de estereoisómeros?

ÁCIDO FOSFÓRICO. Grupo FOSFATO que se une al monosacárido mediante enlace tipo “éster”.

¿Cómo se producen las uniones para formar los MONÓMEROS?

Cuando se une la pentosa y la base, lo hace mediante un enlace llamado

"glucosídico", y se une el Carbono (pirimidinas) o Nitrógeno

BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS

monosacáridos anteriores y nómbralos científicamente.

Previamente contesta: ¿Aldosas o cetosas? ¿Furano o pirano? ¿nº de carbonos asimétricos de cada uno? ¿Nº de estereoisómeros?

Grupo FOSFATO que se une al monosacárido mediante

¿Cómo se producen las uniones para formar los MONÓMEROS?

Cuando se une la pentosa y la base, lo hace mediante un enlace llamado

"glucosídico", y se une el Carbono-1 de la pentosa con el Nitrógeno (pirimidinas) o Nitrógeno-9 (púricas); esta estructura se llama NUCLEÓSIDO

Página 3 monosacáridos anteriores y nómbralos científicamente.

Previamente contesta: ¿Aldosas o cetosas? ¿Furano o pirano? ¿nº de carbonos

Grupo FOSFATO que se une al monosacárido mediante

Cuando se une la pentosa y la base, lo hace mediante un enlace llamado 1 de la pentosa con el Nitrógeno-1

NUCLEÓSIDO.

(4)

Si al nucleósido se une un ácido fosfórico, mediante un enlace tipo "ester" (se pierde una molécula de agua) se forma un NUCLEÓTIDO; la unión se produce entre el ácido y la pentosa (carbono 3 ó carbono 5).

La unión de nucleótidos forma el ÁCIDO NUCLEICO, se trata de un POLINUCLEÓTIDO; los nucleótidos se van uniendo mediante enlaces

"NUCLEOTÍDICOS", entre el grupo fosfórico y el C_3 de la pentosa. En estas uniones se produce pérdida de agua.

EJEMPLO. Formación de un DINUCLEÓTIDO (unión de 2 nucleótidos)

(5)

.- Los NUCLEÓTIDOS.

Como ya se ha dicho se trata de biomoléculas que se forman por unión de una base nitrogenada+ pentosa+ ácido fosfórico. Pero los nucleótidos no solo forman parte de los ácidos nucleicos, también pueden desempeñar otras funciones: energética ( acumulan y ceden energia cuando a en lugar de un solo fosfato se unen dos o tres, de modo que la ruptura de estos enlaces proporcionan gran energía; habitualmente suelen ser nucleótidos de

"adenina"- adenosín trifosfato, ATP-, o de "guanina"-guanosín trifosfato, GTP);

mensajeros (como el AMP-cíclico que interviene como mediador "bioquímico"

en algunas respuestas celulares); coenzima (FADH y NADH o NADPH, fundamentales en procesos de oxidorreducción, captando y cediendo H+, y que serán más evidentes para ustedes cuando estudien procesos como la FOTOSÍNTESIS o el METABOLISMO CELULAR)

(6)

.- FORMACIÓN de un ÁCIDO NUCLÉICO.

Los nucleótidos se van uniendo mediante enlace nucleotídico. La unión se produce entre el "grupo fosfato" situado en la posición 5´ (carbono 5 de la pentosa) del nucleótido-1 y el grupo "hidroxilo" del carbono 3´ de la pentosa del siguiente, nucleótido-2.

El nucleótido_3 se unirá a la cadena por enlace "nucleotídico" entre el grupo fosfato de la posíción 5´(carbono 5) del nucleótido-2 y el grupo -OH (hidroxilo) del carbono 3´ de la pentosa del nucleótido-3, y así sucesivamente.

A la izquierda vemos un “tetranucleótido”.

Actividad

.- Indica el nombre del monosacárido y bases nitrogenadas que lo forman.

.- Señala el primer nucleótido y el último, teniendo en cuenta como se sintetizan (leer párrafo siguiente)

(7)

Según esto, ¿qué extremo queda libre al principio de una cadena de ácido nucleico, 3´ ó 5´? ¿y al final de la cadena?

3`, habrá al principio un grupo fosfato “libre” del carbono5 de la pentosa del primer nucleótido, y al final un grupo

del último nucleótido.

¿Qué diferencia al ADN del ARN?

composición, su estructura

"bacterias").

¿qué extremo queda libre al principio de una cadena de ácido al final de la cadena? Si se sintetizan en dirección 5´

3`, habrá al principio un grupo fosfato “libre” del carbono5 de la pentosa del primer nucleótido, y al final un grupo –OH “libre” del carbono3 de la pentosa

l ADN del ARN? Las diferencias entre ambos están en su estructura y su función (hay excepciones en "virus" y

COMPOSICIÓN

DNA o ADN = bases nitrogenadas desoxirribosa + ácido fosfórico RNA o ARN= bases nitrogenadas ribosa + ácido fosfórico)

Página 7

¿qué extremo queda libre al principio de una cadena de ácido Si se sintetizan en dirección 5´- 3`, habrá al principio un grupo fosfato “libre” del carbono5 de la pentosa del OH “libre” del carbono3 de la pentosa

Las diferencias entre ambos están en su (hay excepciones en "virus" y

= bases nitrogenadas- A,G,C,T- + xirribosa + ácido fosfórico

nitrogenadas-A,G,C,U +

(8)

BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS FUNCIÓN

El ADN contiene la información biológica, es la unidad central; el transcribe, transporta y traduce esa información para que pueda ser utilizada por la célula en forma de "proteína". Existen dist

según su función: ARNt, ARNm y ARNr.

.- ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO o ADN/DNA.

Es una cadena polinucleotídica (muchos nucleótidos unidos

información letras;

Se forma por unión de nucleótidos en cuya composición hay:

ESTRUCTURA El ADN/DNA

formado por una “doble

cadena” de

polinucleótidos, antiparalela y con niveles de complejidad El ARN/RNA

formada por una cadena

sencilla de

polinucleótidos.

complejidad estructural.

contiene la información biológica, es la unidad central; el transcribe, transporta y traduce esa información para que pueda ser utilizada

célula en forma de "proteína". Existen distintos tipos de según su función: ARNt, ARNm y ARNr.

ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO o ADN/DNA.

Es una cadena polinucleotídica (muchos nucleótidos unidos, del tipo "desoxirribonucleótidos") que contiene la información de un organismo en forma de

letras; contiene el CÓDIGO GENÉTICO.

Se forma por unión de nucleótidos en cuya composición hay:

Página 8 ESTRUCTURA

ADN/DNA está formado por una “doble

cadena” de

polinucleótidos, antiparalela y con niveles de complejidad

ARN/RNA está formada por una cadena

sencilla de

polinucleótidos. Menos complejidad estructural.

contiene la información biológica, es la unidad central; el ARN transcribe, transporta y traduce esa información para que pueda ser utilizada intos tipos de moléculas

Es una cadena polinucleotídica (muchos nucleótidos ) que contiene la en forma de código de

Se forma por unión de nucleótidos en cuya composición

(9)

PENTOSA (desoxirribosa), una BASE NITROGENADA (A, T, G, C), y un ÁCIDO FOSFÓRICO

Los distintos ADN se diferencian en el orden y nº de las bases nitrogenadas que presentan. Habitualmente es una CADENA DOBLE, ANTIPARALELA, unida mediante enlaces (puentes de hidrógeno) entre las bases de cada cadena. Ver dibujo de la izquierda.

Puede adoptar forma lineal o circular (Ej: bacterias, ver en GOOGLE-IMAG:

plásmido bacteriano)

Actividad. ¿La unión de que bases forma 3 puentes de hidrógeno? ¿Y 2 puentes?

¿Qué significa "antiparalela"?

Imagina dos cuerdas, cada una representa una cadena "sencilla" de ADN, en el extremo de cada una colocamos una bola "roja" (que representa el extremo 3´-el nucleótido de la cadena que tiene el grupo-OH libre del carbono3 de la pentosa), y en el otro extremo colocamos una bola "verde" (que representa el extremo 5´-el nucleótido de la cadena que tiene el grupo "fosfato" libre unido al carbono5 de la pentosa). Si unimos las dos cuerdas tenemos una "cadena doble" que si tuviera enfrentradas en un extremo las dos bolas rojas y en el otro las dos bolas verdes= sería PARALELA; sin embargo el ADN, tiene las dos cadena enfrentadas y en cada extremo una bola "roja" y una bola "verde"

(enfrentados extremos 3´ y 5´de cada cadena)= será ANTIPARALELA.

(10)

.- Estructura del ADN.

Es muy compleja, y como en las proteínas podemos distinguir niveles distintos, desde el más sencillo al más complejo. Los niveles estructurales son:

Estructura PRIMARIA ( es la secuencia de "nucleótidos"

que forma el polinucleótido ADN. Tendrá un extremo 5´libre y un extremo 3´libre.

Según la secuencia de bases, tendremos ADN diferentes: AACCGGG, es distinto de AACGCGG).

Estructura SECUNDARIA (la cadena doble se dispone en forma de DOBLE HÉLICE, estructura descubierta por técnicas de difracción con Rayo X por Rosalind Franklin, y que llevarón a Watson y Crick a diseñar el modelo tridimensional que les proporcionó el Premio Nobel a ambos- años más tarde se reconoció el papel fundamental de la científica R. Franklin, aunque de manera insuficiente). La DOBLE HÉLICE: 1.- Formada por una doble cadena de ADN, antiparalela. 2.- Las dos cadenas están unidas entre sí por "puentes de

(11)

hidrógeno" entre las bases nitrogenadas (A-T, dos puentes de hidrógeno; G-C, tres puentes de hidrógeno). 3.- Las cadenas no son "idénticas", sino

"complementarias" para poder unirse entre sí; jamás se podría unir una A de una cadena con una A de la otra (y así para todas las bases). 4.- Quedan hacia dentro de la hélice las bases, y hacía fuera (en contacto con el medio) los grupos fosfato. 5.- El enrrollamiento de la hélice es plectonémico, no se pueden desenrrollar sin desenrollar la hélice. 6.- La "doble hélice" se enrrolla y gira en el sentido de las agujas del reloj (dextrógira).

Estructura TERCIARIA en la que la doble hélice vuelve a empaquetarse por cuestiones de "espacio" y de "funcionalidad" de esta molécula. En esta estructura existen proteinas asociadas- histonas- que darán como resultado la constitución de la "cromatina" o, en estado más denso y consolidado, los

"cromosomas".

Imagen de la CROMATINA con distinto nivel de compactación.

(12)

MODELO COMPLETO DE NIVELES DE COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL DEL ADN

En el nivel terciario se compacta el ADN, se pliega varias veces para ocupar un mínimo espacio.

La temperatura, el pH

“desnaturalización”, rompiendo puentes de H y separando las cadenas. El proceso será reversible si la exposición no ha sido excesiva y larga en el “t”.

Ley de Chargaff

Según la Ley de Chargaff

pirimidínicas" en la molécula de ADN es la misma. ¿Por qué? Porque cada base de un grupo se empareja con otra

que A+G=C+T. Entre ellas se producen uniones mediante “puentes de Hidrógeno”.

MODELO COMPLETO DE NIVELES DE COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL DEL ADN

En el nivel terciario se compacta el ADN, se pliega varias veces para ocupar

pH y la concentración salina pueden ser factores de

“desnaturalización”, rompiendo puentes de H y separando las cadenas. El versible si la exposición no ha sido excesiva y larga en el “t”.

Ley de Chargaff el número de "bases púricas" y de "bases pirimidínicas" en la molécula de ADN es la misma. ¿Por qué? Porque cada base de un grupo se empareja con otra del otro grupo. Así A-T y G

que A+G=C+T. Entre ellas se producen uniones mediante “puentes de

Página 12 MODELO COMPLETO DE NIVELES DE COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL DEL ADN

En el nivel terciario se compacta el ADN, se pliega varias veces para ocupar

pueden ser factores de

“desnaturalización”, rompiendo puentes de H y separando las cadenas. El versible si la exposición no ha sido excesiva y larga en el “t”.

el número de "bases púricas" y de "bases pirimidínicas" en la molécula de ADN es la misma. ¿Por qué? Porque cada base T y G-C, de modo que A+G=C+T. Entre ellas se producen uniones mediante “puentes de

(13)

.- Observa el dibujo que hay a continuación e indica con qué nivel de complejidad estructural se identifica cada uno.

.- Sabrías indicar en la estructura número 1, ¿qué representan las líneas de colores paralela y horizontales? ¿Qué uniones entre bases se podrán dar?

¿Cómo son las cadenas? ¿Qué tipo de enlace hay entre las cadenas?

.- Utilizando las bases nitrogenadas corre

se producirán en función del tipo de bases nitrogenadas que se unan.

.- ÁCIDO RIBONUCLEICO o ARN/RNA

Es un Ribosa fosfórico

Es el más abundante a nivel celular, y al contrario que el ADN, es

sencilla* (existen excepciones en los "virus"). Se plantea la hipótesis de que este fuese el "primer polímero" que apareció en la Tierra, en el caldo

"primigenio".

Actividades

Observa el dibujo que hay a continuación e indica con qué nivel de complejidad estructural se identifica cada uno.

en la estructura número 1, ¿qué representan las líneas de colores paralela y horizontales? ¿Qué uniones entre bases se podrán dar?

Utilizando las bases nitrogenadas correspondientes, indica cuántos enlaces se producirán en función del tipo de bases nitrogenadas que se unan.

ÁCIDO RIBONUCLEICO o ARN/RNA

Es un polinucleótido formado por "ribonucleótidos" de Ribosa + Base nitrogenada (A, U, G, C) +

fosfórico.

Es el más abundante a nivel celular, y al contrario que el ADN, es monocatenario, es decir, en una cadena sencilla* (existen excepciones en los "virus"). Se plantea la hipótesis de que este fuese el "primer polímero" que apareció en la Tierra, en el caldo

"primigenio".

Página 13 Observa el dibujo que hay a continuación e indica con qué nivel de

en la estructura número 1, ¿qué representan las líneas de colores paralela y horizontales? ¿Qué uniones entre bases se podrán dar?

spondientes, indica cuántos enlaces se producirán en función del tipo de bases nitrogenadas que se unan.

o formado por "ribonucleótidos" de (A, U, G, C) + Ácido

Es el más abundante a nivel celular, y al contrario que , es decir, en una cadena sencilla* (existen excepciones en los "virus"). Se plantea la hipótesis de que este fuese el "primer polímero" que apareció en la Tierra, en el caldo

(14)

Participa en la síntesis de "proteínas". Sus cadenas son más cortas que las de ADN, y podemos localizarlo a nivel nuclear y citoplasmático. Existen diferentes ARN según su función:

RNAr (ribosómico), se encuentra en los ribosomas donde participa en la unión de aminoácidos para formar las proteínas, es una cadena sencilla.

RNAm (mensajero), es una cadena sencilla que lleva una copia de parte de la información contenida en el DNA (uno o varios genes) a los ribosomas, allí se sintetizará la proteína. Una vez sintetizadas las proteínas necesarias, el ARNm se destruye.

(15)

RNAt (transferente) es una cadena sencilla con cierta complejidad estructural, con tramos en los que la cadena se hace doble y se forman enlaces

"intracatenarios" (enlaces entre bases de la cadena sencilla , debido a que esta, debido a la estructura que adquiere, enfrenta tramos de la cadena), estas zonas con estos enlaces se llaman brazos, y en alguno de ellos existen bucles , se trata de un nivel estructural "secundario", similar a un "trébol"; a él se unen los aa´s de la proteína que se va a sintetizar en los ribosomas. Cada ARNt lleva un aminoácido específico, y esa especificidad se deriva de que cada ARNt tiene una secuencia de bases distinta en la zona llamada "anticodón"

RECORDATORIO

Los ÁCIDOS NUCLEICOS se sintetizan en dirección 5´ a 3´, es decir, el primer nucleótido de la cadena tendría un ácido fosfórico "libre" en el Carbono5 de la pentosa, y el último nucleótido de la cadena tendría un -OH "libre" en el Carbono3 de la pentosa.