Tema 5. Los nucleótidos y los ácidos nucléicos

1. Los nucleótidos

1.1. La composición de los nucleótidos

Ácidos Nucleicos: Macromoléculas formadas por la unión de nucleótidos. ADN/ARN.

Nucleótidos: compuestos por tres tipos de moléculas.

1. Los nucleótidos

1.1. La composición de los nucleótidos

BASES NITROGENADAS

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Compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno.

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Dos tipos:

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• Bases pirimidínicas → Derivan del anillo de la pirimidina.

Citosina, Timina y Uracilo.

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• Bases púricas → Derivan del anillo de purina.

Adenina y Guanina.

1. Los nucleótidos

1.1. La composición de los nucleótidos

LAS PENTOSAS

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Dos tipos:

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• ARN → β-D-ribofuranosa (Ribosa)
• ADN → β-D-desoxirribosa (Desoxirribosa)

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Estructura cíclica, enlace hemiacetal intramolecular.

1. Los nucleótidos

1.1. La composición de los nucleótidos

EL ÁCIDO FOSFÓRICO

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El Ácido Fosfórico (H3PO4) se encuentra en

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forma de ión fosfato (PO4).

-3

1. Los nucleótidos

1.2. El enlace N-glucosídico: nucleósidos.

PENTOSA + BASE NITROGENADA = NUCLEÓSIDO

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Se lleva a cabo entre el C1’ de la pentosa y el N que ocupa la posición 1 en las bases pirimidínicas y el 9 en las púricas, perdiendo una molécula de agua.

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1. Los nucleótidos

1.2. Enlace éster: nucleótidos

NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICO = NUCLEÓTIDOS

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Esterificación de la pentosa de un nucleósido con ácido fosfórico, desprendiéndose una molécula de agua.

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Unión entre cualquier hidroxilo (OH) de la pentosa (normalmente en 3’ o 5’ mediante enlace fosfodiéster con el ácido fosfórico.

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Algunos están unidos a dos o más grupos fosfatos.

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1. Los nucleótidos

Enlace fosfodiéster: ADN y ARN

2. El ADN

Portador de la información genética.

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Polímero lineal formado por nucleótidos, cuya pentosa es la desoxirribosa y cuyas bases nitrogenadas son A, G, C y T.

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2. El ADN

2.1. La estructura primaria del ADN

Secuencia de desoxirribonucleótidos de una sola cadena (con un extremo 5’ y otro 3’), unidos entre sí por enlaces fosfodiéster.

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Enlace fosfodiéster entre el grupo fosfato del carbono 5’ de un nucleótido y el grupo hidroxilo (-OH) del carbono 3’ del siguiente nucleótido.

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2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

1. ADN es una molécula larga y rígida

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2. En la molécula hay estructuras que se repiten cada 0,34 (distancia entre bases) y 3,4 nm (vuelta completa de la hélice).

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3. Existe una equivalencia de las bases (Regla de Chargaff)

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4. Son antiparalelas una va de 5’>3’ y la otra de 3’>5’)

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Contenido en bases púricas = pirimidínicas

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A=T G=C

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A+G= T+C

2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

EL MODELO DE WATSON Y CRICK

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• ADN formado por dos cadenas de polinucleótidos formando una doble hélice.
• Dextrógiro (hacia la derecha).
• Plectométrico (las dos cadenas no pueden separarse ni desenrollarse).
• Bases nitrogenadas en el interior de la hélice.
• Con un surco mayor y un surco menor.
• Cadenas antiparalelas (una de 5’🡪3’ y la otra de 3’ 🡪 5’)
• Complementariedad entre cadenas.
• A-T (2 puentes de hidrógeno) → C-G (3 puentes de hidrógeno).

​

​

2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

Watson y Crick (1953) elaboraron el modelo de doble hélice del ADN, gracias a anteriores estudios de Rosalind Franklin, Erwin Chargaff Maurice Wilkins.

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https://www.youtube.com/watch?v=-kyXya6hS28

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2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

VARIACIONES AL MODELO DE WATSON Y CRICK

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B-DNA: Dextrógiro, 10 nucleótidos por vuelta (3,4 nm). Modelo de Watson y Crick.

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A-DNA: Dextrógira, 11 nucleótidos por vuelta (2,8 nm)

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Z-DNA: Levógira, 12 nucleótidos por vuelta (4,5 nm).

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2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

OTRAS ESTRUCTURAS SECUNDARIAS

​

En algunos virus, las cadenas de ADN son sencillas (circulares o lineales).

​

En las bacterias el ADN es bicatenario circular.

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2. El ADN

2.3. Estructura terciaria . La condensación del ADN

EMPAQUETAMIENTO EN PROCARIOTAS

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• Doble hélice circular.
• Asociado a algunas proteínas que mantienen la estructura en el nucleoide.

​

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2. El ADN

2.3. Estructura terciaria . La condensación del ADN

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EMPAQUETAMIENTO EN EUCARIOTAS (link)

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• Tienen mayor cantidad de ADN.
• Tiene que caber 1 m de ADN en un núcleo de 10 micras (0.01 mm).
• Se asocia a las histonas formando nucleosomas, después con varios nucleosomas y los linkers (ADN entre nucleosomas), se forma el collar de perlas.
• El collar de perlas se enrolla dando lugar a la fibra de 30 nm, con forma de solenoide (6 nucleosomas +H1) CROMATINA
• La fibra se pliega en grandes bucles de 300 nm.
• Los bucles se pliegan formando rosetones (fibra de 700 nm).
• La fibra de 700 nm se enrolla, dando lugar a las cromátidas de los cromosomas. (máximo grado de compactación en metafase).

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​

ADN < nucleosoma < collar de perlas < fibra de 30 nm (solenoide) < bucles de 300 nm < fibras de 700 nm (rosetones) < cromosomas

cromatina interfásica

metafase

2. El ADN

2.La desnaturalización del ADN

Pérdida de la estructura de doble hélice debido a cambios en la temperatura o el pH.

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Es un proceso reversible una vez se vuelve a la temperatura o pH inicial.

​

Una secuencia rica en A y T se desnaturalizará más fácilmente que otra rica en pares C y G ¿por qué?

3. El ARN

Polímero formado por nucleótidos cuya pentosa es la ribosa (ribonucleótidos) y cuyas bases nitrogenadas son A, G, C y U, unidos mediante enlaces fosfodiéster.

3. El ARN

3.1. La estructura del ARN

Monocatenario con estructura primaria, excepto el de algunos virus (reovirus → bicatenario).

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Se espiraliza sobre sí misma formando horquillas, dando lugar a estructuras parecidas a las del ADN.

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También podemos encontrar bucles (sin doble hélice).

3. El ARN

3.2. Las funciones del ARN

Copiar información del ADN (TRANSCRIPCIÓN).

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Después tendrá lugar la TRADUCCIÓN.

(Síntesis de proteínas)

​

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En los virus que carecen de ADN, el ARN hace la función de almacenar y transmitir la información genética.

3. El ARN

3.3. Los tipos de ARN

3. El ARN

3.3. Los tipos de ARN

ESTRUCTURA DEL ARNt

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Cuatro brazos:

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1. Brazo aceptor (extremos de la molécula).
2. Brazo anticodón (determina el aminoácido que se unirá a la molécula).
3. Brazo T (se une al ribosoma en la traducción).
4. Brazo D (se une a los enzimas que catalizan la unión ARNt-aminoácido)

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​

Se une al

ribosoma

Se une al enzima que «carga» al ARN-t con el aa correspondiente.

Aquí se une el

aminoácido

3. El ARN

3.3. Los tipos de ARN

Se une al enzima que «carga» al ARN-t con el aa correspondiente.

Se une al

ribosoma

3. El ARN

3.3. Los tipos de ARN

ARNn = ARN nucleolar

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Unido a diferentes proteínas formando el nucleolo.

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Se origina a partir de segmentos de ADN. Estos segmentos se llaman región organizadora nucleolar.

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Después se fragmenta y da lugar a ARNr.

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Otros tipos de ARN

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• Ribozimas (con función catalítica sobre ARN).
• Asociados con proteínas formando ribonucleoproteínas.
• ARN autocatalíticos.

4. Otros nucleótidos de interés biológico

Se encuentran libres en la célula.

No forman parte de los ácidos nucléicos.

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Funciones:

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• Proporcionar energía (ATP, GTP. TTP Y UTP)

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• Mediadores: transmiten al interior celular las señales que llegan de los receptores de membrana cuando las hormonas se unen a estos y controlan la velocidad de muchas reacciones químicas. (AMPc)

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• Actuar como coenzimas*. Actúan como coenzimas en muchas reacciones del metabolismo, sobre todo en las de óxido-reducción (NADH, NADPH, FADH2 –formas reducidas) o transportadores de grupos acilos R-CO (el Coenzima A).

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RECUERDA: coenzimas son cofactores orgánicos unidos débil y temporalmente a las apoenzimas para que estas sean funcionales (ver tema proteínas)

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AMPc

4. Otros nucleótidos de interés biológico