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Tema 5. Los nucleótidos y los ácidos nucléicos

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  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.

Ácido fosfórico

Pentosa (aldosa de 5C)

Base nitrogenada

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  1. Los nucleótidos

1.1. La composición de los nucleótidos

BASES NITROGENADAS

Compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno.

Dos tipos:

  • Bases pirimidínicas → Derivan del anillo de la pirimidina.

Citosina, Timina y Uracilo.

  • Bases púricas → Derivan del anillo de purina.

Adenina y Guanina.

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  1. Los nucleótidos

1.1. La composición de los nucleótidos

LAS PENTOSAS

Dos tipos:

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

Estructura cíclica, enlace hemiacetal intramolecular.

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  1. Los nucleótidos

1.1. La composición de los nucleótidos

EL ÁCIDO FOSFÓRICO

El Ácido Fosfórico (H3PO4) se encuentra en

forma de ión fosfato (PO4).

-3

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  1. Los nucleótidos

1.2. El enlace N-glucosídico: nucleósidos.

PENTOSA + BASE NITROGENADA = NUCLEÓSIDO

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

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

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

Algunos están unidos a dos o más grupos fosfatos.

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  1. Los nucleótidos

Enlace fosfodiéster: ADN y ARN

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2. El ADN

Portador de la información genética.

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.

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

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

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

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

Contenido en bases púricas = pirimidínicas

A=T G=C

A+G= T+C

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2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

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2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

EL MODELO DE WATSON Y CRICK

  • 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).

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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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2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

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2. El ADN

2.2. La estructura secundaria del ADN

VARIACIONES AL MODELO DE WATSON Y CRICK

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

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

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

  • 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

EMPAQUETAMIENTO EN EUCARIOTAS (link)

  • 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).

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

cromatina interfásica

metafase

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2. El ADN

2.La desnaturalización del ADN

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

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?

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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.

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3. El ARN

3.1. La estructura del ARN

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

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

También podemos encontrar bucles (sin doble hélice).

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3. El ARN

3.2. Las funciones del ARN

Copiar información del ADN (TRANSCRIPCIÓN).

Después tendrá lugar la TRADUCCIÓN.

(Síntesis de proteínas)

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

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3. El ARN

3.3. Los tipos de ARN

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3. El ARN

3.3. Los tipos de ARN

ESTRUCTURA DEL ARNt

Cuatro brazos:

  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)

Se une al

ribosoma

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

Aquí se une el

aminoácido

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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

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3. El ARN

3.3. Los tipos de ARN

ARNn = ARN nucleolar

Unido a diferentes proteínas formando el nucleolo.

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

Después se fragmenta y da lugar a ARNr.

Otros tipos de ARN

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

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4. Otros nucleótidos de interés biológico

Se encuentran libres en la célula.

No forman parte de los ácidos nucléicos.

Funciones:

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

  • 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)

  • 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).

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

AMPc

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4. Otros nucleótidos de interés biológico

Nucleótidos de Adenina

Nucleótidos coenzimáticos

Ricos en energía

Mediadores

Flavín nucleótidos

Piridín nucleótidos

Coenzima A

Los enlaces del fosfato se rompen por hidrólisis y liberan energía.

ADP y ATP

Mediador en procesos hormonales (transmite y amplifica las señales de las hormonas).

AMPc

Base nitrogenada llamada Flavina, su pentosa es el Ribitol (derivado de la Ribosa) Redox.

FMN y FAD

Dos nucleótidos unidos con enlace fosfodiéster. Bases: Nicotilamida+Adenina. Redox.

NADH y NADPH

Transportador de grupos Acilo (-R-CO). Respiración celular

CoA