Fórmulas
de Bases Nitrogenadas de los Ácidos Nucléicos
Fórmulas
de Nucleótidos
Fórmulas
de ADN y ARN
Definición
caracterización
Históricamente compuestos
orgánicos con carácter ácido que se encontraban
en el núcleo celular.
Posteriormente se hallaron también en el citoplasma y algunos
otros orgánulos, pero conservaron el nombre.
Elementos
Siempre llevan C H O
N P y generalmente nada más.
Definición
química
Son polímeros
de nucleótidos
Pueden tener un peso molecular elevadísimo. Los más
grandes de las células.
Existen dos tipos:
ARN =
RNA . Ácido Ribonucléico
ADN =
DNA . Ácido Desoxirribonucléico
Componentes
Llevan en
iguales proporciones tres componentes: Base nitrogenada . Pentosa
. Fosfato
Bases
nitrogenadas
Pentosa
Fosfato
Púricas
Pirimidínicas
Ribosa
Desoxirribosa
Adenina
A
Citosina
C
b D Ribofuranosa
b D 2´desoxiibo-furanosa
Guanina
G
Timina
T
Uracilo
U
Las bases púricas
enlazan por el Nitrógeno en posición 1 con alcohol del
C1 de la pentosa
Las bases pirimidínicas enlazan por Nitrígeno en posición
9 con alcohol del C1 de la pentosa
Las pentosas enlazan por alcohol situado en el C1 con la base y por
el alccohol del C3 y C5 con los fosfatos
Los fosfatos tienen uniones con los alcoholes 3 y 5 de los azúcares
A.
Nucleico
Bases
Azúcares
Fosfato
ARN
A
G C U
Ribosa
Fosfato
ADN
A
G C T
Desoxirribosa
Fosfato
Volver
Nucleósidos
Compuestos formados por una
base nitrogenada y una pentosa.
Son moléculas poco
frecuentes libres en las células
Hay diez posibilidades para
los azúcares y bases de los ácidos nucléicos.
Ribonocleósidos
Desoxirribonicleósidos
Adenina
+ Ribosa
Adenosina
Adenina
+ desoxirribosa
Desoxiadenosina
Guanina
+ Ribosa
Guanosina
Guanina
+ desoxirribosa
Desoxiguanosina
Citosina
+ Ribosa
Citidina
Citosina
+ desoxirribosa
Desoxicitidina
Timina
+ Ribosa
Timidina
Timina
+ desoxirribosa
Desoxitimidina
Uracilo
+ Ribosa
Uridina
Uracilo
+ desoxirribosa
Desoxiuridina
Los nucleósidos son
más solubles que las bases nitrogenadas solas
Volver
Nucleótidos
Son compuestos formados
por una base nitrogenada, una pentosa y uno o varios fosfatos
(en ocasiones pueden llevar más de una base)
Estructura
El
fosfato va habitualmente en la posición 5´ de la pentosa.
Menos frecuentemente
en 3´y raramente en la posición 2´.
Peden ser
cíclicos en 2´3´ o en 3´5´
Propiedades
Son sólidos
a temperatura bambiente de puntos de fusión altos
Son sustancias ácidas a pH 7
Solubles
en agua
Nomenclatura
Se les nombra
de la siguiente forma:
Nomenclatura
completa
Nombre
del Nucleósido + nº del C que enlaza con el fosfato
+ ' + número de fosfatos + fosfato
Por ejemplo: Desoxiadenosín 3´5´di
fosfato
Nomenclatura abreviada
En los nucleótidos
que llevan fosfatos en 5´ se puede utilizar una nomenclatura
abreviada sin indicar la posición del fosfato
Por ejemplo : Adenosín monofosfato
, desoxiguanosin tri fosfato
Se pueden utilizar
en este caso solo las iniciales del nucleósido seguido
de la del número de fosfatos acabado en P
Por
ejemplo : AMP dGTP
Ejemplo
de formulación y nomenclatura de algunos nucleótidos
ATP
Adenosín 5´trifosfato
dTMP
Desoxitimidín 5´monofosfato
AMPc
Adenosín 5´3´fosfato cíclico
Funciones
Síntesis de ácidos nucléicos
Para formar el ADN: dATP
. dGTP . dCTP . dTTP Para formar el ARN: ATP . GTP . CTP . UTP
Transporte energético intracelular
Los nucleótidos
pueden portar eergía química en sus enlaces fosfato
por repulsión de cargas.
Los principales nucleótidos implicados son ribonucleótidos
de adenina ATP . ADP y AMP y, en menor medida de
guanina
Lugares
de consumo
ATP
+ H2O -> ADP + Pi + Energía
ATP + H2O -> AMP + PPi + Energía.
Regeneración
de ADP
AMP + ATP ---->
2 ADP
En
lugares de producción
ADP + Pi + Energía
----> ATP + H2O
Mensajeros intracelulares
Son segundos mensajeros
intracelulares en respuesta a un estímulo externo, por ejemplo
una hormona
Implicados AMPc y GMPc
Se producen por ciclación de NTP
Ej:
ATP -> AMPc + PPi
Metabolismo celular y coenzimas
Están implicados
nucleótidos que no forman ácidos nucléicos FMN FAD NAD CoA
Algunos
nucleótidos que no forman ácidos nucléicos
FMN
: Flavín Mononucleótido
NAD
: Nicatamín Adenosín Dinucleótido
FAD
: Flavín adenosín Dinucleótido
Coenzima
A
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Ácidos
Nucleicos
Son polímeros
lineales de nucleótidos
Unidos por enlace fosfodiester
en 3´y 5´ del azúcar
La cadena está formada por repetición de pentosa-fosfato-pentosa-
.... .
Las bases van unidas a las pentosas
La única variación
en la estructura de la cadena la proporcionan las bases. Su secuencia.
Son cadenas asímétricas;
es distinta la base que se lleve en el extremo 3´o 5´
Estructura
de una cadena de ADN
Estructura
de una cadena de ARN
Dentro de una misma
cedena o entre cadenas diferentes pueden aparear las bases por
enlaces no covalentes
Si las decuencias son complementarias las cadenas tienden a aparear
A
con T ó U
C
con G
La
adenina con la timina o la adenina con el uracilo forma dos
puentes de hidrógeno
La citosina
con la guanina forma tres puentes de hidrógeno
Nomenclatura:
Se nombran indicando
el extremo y las bases
Ejemplo: ADN 5´ATTACGCGGCCTCGGCTTTAAA
3´
Volver
ADN
: Ácido desoxirribonucleico
EL
ADN (DNA en siglas en inglés) es un polímero de desoxirribonucleótidos
Componentes
Bases Nitrogenedas
Adenina,
Guanina, Citosina, Timina
Pentosa:
Desoxirribosa
Fosfato
Proporción
siempre 1:1:1 . Base : Pentosa :Fosfato
Las proporciones de las bases nitrogenadas son variables
Propiedades
Peso molecular muy elevado
E10
Moléculas lineales
enormes, de hasta varios centímetros de longitud
Carácter ácido
Químicamente es
una molécula bastante estable
Soluble en agua por su
caracter iónico
Tipos de ADN
El ADN es una molécula
muy monótona y homogénea
Es lo que se espera de un soporte de información (Lo mismo
pasa con textos, cintas magnéticas o DVDs...)
Principales diferencias
son su tipo de cadena; sencilla o doble, si posees extremos o es circular
y su longitud.
La información que
contiene se encuentra en su secuencia de bases.
Tienen diferente
organización en distintos grupos de seres vivos
En los ADN
bicatenarios las bases se encuentran apareadas por puentes de hidrógeno
entre A=T y C=G
Forman una doble hélice con hebas antiparalelas
Localización
En eucariotas
El
ADN se encuentra en el núcleo celular unido a proteínas
(Histonas y otras proteínas estructurales y reguladoras)
También tienen ADN en mitocondrias y cloroplastos
En bacterias y
arquéas
Se
encuentra en el citoplasma pero ocupa un área denominada
zona nuclear.
Se une también a proteínas estructurales pero son
menos abundantes y no son histonas
Estructura
El ADN se
organiza espacialmente en diferentes niveles de estructuración:
Estructura
del ADN en eucariotas
Nivel
Estructural
Compactación
Estructura
Primaria
Secuencia
de nucleótidos
Estructura
Secundaria
Doble hélice
Cadena
doble. Tipo B
Hebras antiparalelas
Bases al interior planas enlazadas por puentes de hidrógeno.
Fosfatos al exterior
Diámetro
: 2 nm
Vuelta : 3.4 nm
Pares de bases
10
Estructura
Terciaria
Nucleosoma
Estructuras
esféricas 10 x 5.7nm
ADN da 2.75 vueltas
Unidas por tramos de 50 pb
Núcleo de histonas : H2A, H2B, H3 y H4
Puentes entre nucleosomas H1
Diámetro
: 10 nm
Vuelta : 60 nm
Pares de bases
200
7:1
Estructura
Cuaternaria
Solenoides
Supersolenoides
Cadenas
de nucleosomas
Filamentos de 25 a 30 nm
Estructurado por: Histona H1 y PCNH (proteínas cromosomales
no histónicas)
Diámetro
: 30 nm
Vuelta :
Pares de bases
6:1
Diámetro
de 400 nm huecos de 360 nm
Estructurado por PCNH
Diámetro
: 400 nm
Vuelta :
Pares de bases
35:1
Estos
cuatro niveles cosiguen una compactación de 1344:1
Se produce una compactación adicional en la división
celular
Ejemplo
de un
ADN lineal con 10.000.000 de pares de bases
Estructura
Diámetro
Longitud
Primaria
2
nm
3.4
cm
Nucleosomas
10
nm
4.9
mm
Solenoide
30
nm
800
micras
Supersolenoide
400
nm
25
micras
En bacterias
el ADN tiene una estructura secundaria en doble hélice
igual que en eucariotas pero su estructura terciaria consiste
en unas superhelices no ligadas a histonas.
La arquéas
si que tiene proteínas semejantes a las histonas eucariotas
Otras moléculas
para separar las hebras de ADN, cortarlo, unirlo, etc
Algunos virus pueden sintetizar
ADN a partir de un molde de ARN mediante la enzima ADN polimerasa
ARN dependiente también llamada transcriptasa
inversa
Estructura ADN - Primaria y secundaria
Estructura ADN - Nucleosoma y superiores
Volver
ARN
: Ácido ribonucleico
Polímero de ribonucleótidos
Componentes
Bases Nitrogenedas
Adenina, Guanina,
Citosina, Uracilo
Pentosa:
Ribosa
Fosfato
Proporción siempre
1:1:1 . Base : Pentosa :Fosfato
Las proporciones de las bases nitrogenadas son variables
Propiedades
Peso molecular variable.
Entre 25.000 y 1.100.000 para ARN implicados en la síntesis
de proteínas. Pueden ser menores en interferentes
Generalmente lineal monocatenario
excepto en algunos virus
Con frecuencia aparea la misma cadena con bases complementarias
El ARN es más fácilmente
degradable que el ADN. En condiciones externas a las células
dura de horas a días
Estructura
El ARN se puede organizar
espacialmente en diferentes niveles de estructuración
El tipo de estructura que
adoprte depende del tipo de ARN
Es mucho más
variable que la del ADN.
Estructura
primaria
Secuencia
de nucleótidos
Estructura
secundaria
Regiones
de bases apareadas
Puede aparear bases en la misma cadena.
Las hélices formadas son de tipo A: tienen un surco
mayor muy profundo y estrecho y un surco menor amplio y superficial.
Estructura
terciaria
Plegamientos
de la estructura secundaria en el espacio
Estructura
cuaternaria
Uniones
con otros ARN.
Tipos
Existen diferentes tipos
de ARN y su conocimiento y función biológica es uno
de los campos más importantes de investigación genética
actual.
Se pueden clasificar atendiendo
a diversos criterios:
Por la información
que se pasa del ADN
ARN codificante
- Lleva información para la síntesis de proteínas
. Es el ARNm
ARN no codificante
- Muchos ARN que no codifican para proteínas
Por su implicación
en la sintesis de proteínas
ARN directamente
implicados en la síntesis de proteínas :
ARNm , ARNr, ARNt
ARN reguladores
- Actúan activando o inactivando ARNm
ARN víricos
- Genomas de algunos virus y viroides
ARN implicados
en la síntesis de proteínas celulares
Tipo
Transferencia
ARNt ó ARNs
Mensajero
ARNm
Ribosómico
ARNr
Pm
23.000
- 30.000
25.000
- 1.000.000
35.000
- 1.100.000
Nucleótidos
75
- 90
75
- 3.000
100
- 3.100
%
ARN celular
16
2
82
Tipos
50
- 100
Miles
3
en procariotas (2 SM + 1 Sm)
4 en eucariotas (3 SM + 1 Sm)
Características
Bases
poco frecuentes alteradas tras la síntesis
Puede llevar un aminoácido
en 3´
Tamaño
muy variable
Poca vida celular,
minutos.
Cola poliA en 3´
Sin estructura 2ª
concreta
65%
en peso del ribosoma
resto proteínas básicas
Estructura tridimensional
complicada
Catalizador
Función
Transporte
de aminoácidos en la síntesis de proteínas
Transmisión
de información del tipo y orden de aminoácidos
en la síntesis de proteínas
Formación
y funcionamiento de los ribosomas
Vida
media
Intermedia
Corta
Larga
ARN reguladores
Regulan la expresión
genética
Lo consiguen por su
capacidad de unirse por complementariedad al ADN o a otros ARN
Se investiga en ellos
Se supone una función fundamental en la expresión
genética en euvariotas
ARNi
- ARN Interferente
Aprovecha mecanismo
de destrucción de ARN de doble cadena para regular la
expresión de ciertos genes
Un ARN de doble cadena es troceado por una ARNasa que conserva
la secuencia de una cadena y busca otras cadenas semejantres
para seguir hidrolizándolas. Se supone un mecanismo de
defensa ante virus de ARN
Son ARN cortos de unos 20 nucleótidos que se generan
en intrones, virus, o a partir de ADN
Ver
ARN interferentes en Wikipedia
ARN Antisentido
Moléculas
de ARN que son complementarias de ARNm por lo que se unen a
ellos.
Generalmente inhiben su expresión
ARN de genomas
víricos y viroides
Existen virus que tienen
como material genético moléculas de ARN
Pueden ser de cadena sencilla o de doble cadena
Los viroides tienen ARN
circular de cadena sencilla formadas por unos pocos cientos de nucleótidos.
Contienen la información
genética de virus de ARN
Estructura
ARNm
Sin estructura
espacial definida
ARNt
Estructura primaria
con bases raras, modificadas tras su síntesis. Longitud
de 75 a 90 nucleótidos
Estructura
secundaria con cuatro brazos: Aceptor, Ribosoma, Anticodon,
Enzima
Sin estructura
espacial definida
Aparea con ARN formando
zonas de doble hélice
ARN víricos
y de viroides
Hay virus con genoma
de ARN que pueden ser de cadena sencilla o doble.
Su estructura secundaria y terciaria conocida en algunos casos
También son de
ARN los denominados Viroides . Moléculas
de ARN infecciosas pero sin cubierta proteínica como los
virus.
Estructura
de las dos subunidades de un ribosoma mostrando las estructuras
de :
Proteínas
de la subunidad mayor (L1, L2, ...)
Proteínas
de la subunidad menor (S1, S2, ...)
ARNr
de la subunidad mayor
ARNr
de la subunidad menor
ARNt
(Sitios A,
P, E)
Síntesis
Células
Cada célula sintetiza
su propio ARN a partir de ribonucleótidos
El proceso recibe el nombre de Trascripción del ADN
Necesita
ADN monocatenario
molde
Enzima ARN polimerasa
ADN dependiente
Ribonucleótidos
trifosfato: ATP . GTP . UTP . CTP
Otros factores de
transcripción
Virus de ARN
Algunos virus pueden
sintetizar ARN tomando como molde otro ARN mediante la enzimas ARN
polimerasa ARN dependientes
Viroides
No está clara
su síntesis. Parece que los replica una ARN polimerasa celular
Ribozimas
Moléculas de ARN
con capacidad catalítica.
Actúan generalmente sobre otras moléculas de ácidos
nucleicos: Eliminación de intrones y síntesis de proteínas
Son una prueba a favor
de un periodo anterior de la evolución celular en la que el
ARN era la molécula principal de los procesos biológicos
Ejercicios
1-
Modelos moleculares
Montar
nucleótido
2 - Programas de
química
Ver en 3D enlaces
de bases : CG . AT
Ver en 3D estructura
del ADN
Ver en 3D estructura
del ARNt
2 - Programas de
química
Página
genómica
Vínculos
Fórmulas
de Bases Nitrogenadas de los Ácidos Nucléicos
Síntesis de ácidos nucléicos
Mensajeros intracelulares
