Unitat didàctica sobre el àcids nucleics

1. UNITAT 5
Els àcids nucleics

2. 1. COMPOSICIÓ QUÍMICA
• Són biomolècules molt
complexes formades per C, H,
O, P i N
• Es troben a tots els
organismes.
• Tenen la informació genètica
amb la capacitat de
transcriure-la, traduir-la i
transmetre-la a altres
generacions.
• N’hi ha dos tipus:
* ADN: àcids
desoxiribonucleics
* ARN: àcids ribonucleics
ADN
ARN
t

3. L’estructura és universal. Són
polímers de nucleòtids
Els nucleòtids estan formats per tres tipus diferents de molècules:
a) Una pentosa: la β -D-Ribosa o la β -D-Desoxiribosa

4. b) Bases nitrogenades: molècules cícliques amb nitrogen.
Poden ser de dos tipus:
* Derivats de la purina (dos anells): A (adenina) i G (guanina)
* Derivats de la pirimidina (un anell): C (citosina), T (timina) i U
(uracil)
c) L’àcid fosfòric: H3PO4

5. • Nucleòsid: unió entre una base nitrogenada i una
pentosa mitjançant un enllaç N-glucosídic (NH de la
base amb OH de la pentosa). Dos tipus:
* Ribonucleòsid (si la pentosa és la ribosa): U
(uridina), C (citidina), A (adenosina), G
(guanosina)
* Desoxiribonucleòsid (si la pentosa és la
desoxiribosa): A (adenosina), G (guanosina), T
(timidina) i C (citidina)

6.  Nucleòtid: unió d’un nucleòsid i l’àcid fosfòric mitjançant
un enllaç èster fosfòric.
+ H2O

7. Nucleòtids d’ADN

8. • Com els nucleòtids
poden estar
associats a 1, 2 o 3
àcids fosfòrics cal
indicar-ho en el nom.
Així hi podem trobar:
* AMP, ADP i ATP
* CMP, CDP i CTP
* TMP
* GMP, GDP i GTP
* UMP, UDP i UTP

9.  Àcids nucleics: són
polímers de nucleòtids
(polinucleòtids) que
s’uneixen formant llargues
cadenes gràcies a enllaços
fosfoèsterics entre el carboni
(-OH) 3’ de la pentosa i el
grup fosfòric 5´d’un nou
nucleòtid.
Les cadenes s’anomenen en
l’ordre dels nucleòtids indicant
els extrems de la cadena 5’ i
el 3’.

11. 2. ÀCID DESOXIRIBONUCLEIC (ADN)

12.  L’ADN conté tota la informació genètica que es
transmet a les generacions successives.
 Està format, excepte en alguns virus, per dues
cadenes de nucleòtids enrotllades entre si formant
una doble hèlix.
 Cada cadena és un polímer de dexosinucleòtids
d’anenina (A), guanina (G), citosina (C) i timina
(T), sintetitzada des de l’extrem 5’ cap a l’extrem
3’.

13.  El podem trobar:
* en les cèl·lules eucariotes
en el nucli, associat a histones
i a proteïnes no històniques
formant les fibres defibres de
cromatinacromatina.
* en els cloroplasts lliure en
l’estroma
* en els mitocondris lliure
en la matriu
* en els bacteris lliure en el
citoplasma, associat a
proteïnes semblants a les
histones, a RNA i a proteïnes
no històniques formant el
nucleoidenucleoide.

14. • Nivells estructurals
de l’ADN:
– Estructura primària o
seqüència de nucleòtids
– Estructura secundària
o doble hèlix
– Estructura terciària o
ADN superenrotllat 
està molt empaquetada
dins del nucli, sobretot
per formar els
cromosomes.

15.  Correspon a la seqüència de nucleòtids
d’una sola cadena o bri que ens indica:
- Nombre de nucleòtids
- Ordre dels nucleòtids (combinació
dels 4 desoxiribonucleòtids A, T, C i G)
 El nombre tan elevat de combinacions
diferents dels 4 desoxiribonucleics permet:
- Emmagatzemar informació. És el que es
coneix com a missatge biològic o informació
genètica.
 El percentatge d’A, T, C i G és el mateix per
tots els individus d’una mateixa espècie
L’estructura primària de l’ADN

16. L’estructura secundària de l’ADN
 Disposició en l’espai de 2 cadenes de
polinucleòtids en doble hèlix, que s’uneixen per
ponts d’hidrogen entre les bases nitrogenades:
Adenina = Timina (2 ponts d’H)
Guanina = Citosina (2 ponts d’H)
 Aquestes bases (AT i GC) es diu que són
complementàries entre si.
La distància entre les dues cadenes és constant
d’uns 2 nm ja que sempre s’uneixen una pirimidina
amb una purina.
Són antiparal·leles 3´ 5’ i 5’ 3’
Es replega en forma plectonímica o de doble
hèlix donant una volta completa cada 3,4 nm.

19. • Els grups hidròfobs (-
CH3 i –CH=) de les bases
es disposen cap a l’interior
de la molècula, donant-li
estabilitat.
• Les pentoses i els grups
fosfats es disposen a
l’exterior.
• Els àcids nucleics tenen
caràcter àcid degut a la
ionització dels grups
fosfats. Es diu que són
polianions.

20. • La doble hèlix de l’ADN en estat natural és molt
estable.
• Quan s’escalfa i la T arriba a 100ºC, l’ADN es
desnaturalitza perquè es trenquen els ponts d’H i les 2
cadenes se separen.
• Si baixa la T a 65ºC les 2 cadenes tornen a unir-se i es
produeix la renaturalització.
• Gràcies a aquesta tècnica es poden hibridar cadenes
d’ADN de diferents orígens per saber el grau de
parentiu entre els individus.

22. L’estructura terciària de l’ADN
• Enrotllament de la doble hèlix sobre si mateixa (cap a la dreta)
formant una superhèlix d’ADN superenrotllat.
• Diferent en les procariotes que en les eucariotes.
a) Procariotes (bacteris) i a l’interior dels mitocondris i cloroplasts:
la molècula està unida pels extrems en forma circular.

23. b) Eucariotes: està associada a unes proteïnes
anomenades histones. La doble cadena envolta un
octàmer d’histones (inclou uns 200 parells de bases)
formant un collar de perles on s’observen les unitats
estructurals anomenades nucleosomes. Al conjunt
de tota una cadena s’anomena cromàtida i el
conjunt de totes les cromàtides presents en un nucli
s’anomena cromatina.
• Avantatges de l’ADN superenrotllat:
–Reduir la longitud de l’ADN.
–Facilitar la duplicació de l’ADN

24. Els nivells d’empaquetament
• En les eucariotes l’ADN
s’empaqueta en el nucli cel·lular
sobre unes proteïnes
anomenades histones.
• Nivells d’empaquetament:
– 1r nivell, fibra de cromatina
de 100 Å o collaret de
perles.
– 2n nivell, fibra de cromatina
de 300 Å o solenoide.
– 3r nivell o dominis en forma
de bucle.
– Nivells superiors.

25. 1r nivell d’empaquetament (collaret de
perles)
• Es troba al nucli en repòs de
les eucariotes, excepte els
espermatozoides.
• La doble cadena d’ADN
envolta un octàmer
d’histones (inclou uns 200
parells de bases) formant un
collar de perles on s’observen
les unitats estructurals
anomenades nucleosomes.
• Al conjunt de tota una
cadena s’anomena
cromàtida i el conjunt de
totes les cromàtides presents
en un nucli s’anomena
cromatina.

26. • La fibra de cromatina formada
(100 Å) s’anomena forma
laxa.
• Quan els nucleosomes
s’associen a les histones H1,
la cromatina s’escurça
anomenant-se forma
condensada.

27. 27

28. 2n nivell d’empaquetament (solenoide)
• Enrotllament sobre si mateixa de la forma
condensada de cromatina de 100 Å.
• Les histones H1 s’agrupen entre si formant l’eix
central de la fibra de 300 Å.
• S’invirteixen 6 nucleosomes per volta 
escurçament de cinc vegades la longitud del
collaret de perles.
• És el nivell més baix d’empaquetament dels
cromosomes.

29. 29

30. 3r nivell d’empaquetament (dominis
en forma de bucle)
• La fibra de 300 Å forma una sèrie de bucles (20.000 -
70.000 parells de bases de longitud).
• Els bucles poden enrotllar-se sobre si mateixos formant
estructures de 600 Å de diàmetre.
• L’estructura s’estabilitza per la bastida proteica (proteïnes
no històniques presents en els cromosomes).

32. Nivells superiors d’empaquetament
• Són necessaris per
reduir la longitud de la
fibra d’ADN en el nucli
(100 – 1.000 vegades) i
en els cromosomes
(10.000 vegades).
• Els bucles s’empaqueten
gràcies a l’associació
amb la bastida proteica
dels cromosomes.

35. Tipus d’ADN
1) Segons l’estructura
- Monocatenari: una
cadena. En alguns virus.
- Bicatenari: dos cadenes.
1) Segons la forma
- Circular: en bacteris,
mitocondris, cloroplasts
i alguns virus.
- Lineal: eucariotes i
alguns virus.

36. 3) Segons la forma d’empaquetar-se:
- ADN associat a histones o protamines (als
espermatozoides)  al nucli eucariota.
- ADN associat a proteïnes semblants a histones,
a ARN i a proteïnes no històniques  als
procariotes.
- ADN associat a proteïnes bàsiques pròpies o
amb histones de la cèl·lula parasitada  als
virus.

37. 4) ADN supernumerari
És l’ADN que tenen algunes espècies i que és
molt més llarg que l’estrictament necessari.
No se sap realment quin és el motiu d’aquesta
gran longitud innecessària i quines són les
funcions d’aquest ADN.
Animació de l’organització de l’ADNAnimació de l’organització de l’ADN

38. Es diferencia de l’ADN per:
- Pentosa (ribosa, no
desoxiribosa)
- Base nirogenada (U, no T)
- Monocatenari (una cadena
simple)
- N’hi ha diferents tipus
- Localitzables al citoplasma
- Funcions diverses
(energètiques, de transport,
funcionals, estructurals)
3. ÀCID RIBONUCLEIC (ARN)

39. Transporta la
informació genètica
Forma l’estructura dels
ribosomes
Capta els aminoàcids presents
en els citoplasma per
transportar-los als ribosomes
TIPUS D’ARN
ARN de transferència (ARNt) ARN missatger (ARNm) ARN ribosòmic (ARNr)
ARN nucleolar (ARNn) .
És el precursor de l’ARN

40. En l’origen de la vida:
- Els ARN són les primeres molècules amb
capacitat d’autoduplicar-se.
En l’actualitat:
- Aquesta capacitat la realitza l’ADN.
- ADN conté la informació genètica.
- ARN sintetitza les proteïnes a partir de la
informació de l’ADN.

41. ARN DE TRANSFERÈNCIA ARNt
70-90 nucleòtids.
Pes molecular de 25.000 daltons (molt més
baix que l’ADN).
Es troba en el citoplasma de forma dispersa.
Funció: transportar aa fins als ribosomes on se
sintetitzen les proteïnes.
És monocatenari.

42. • Zones amb estructura secundària en doble hèlix.
• Zones amb estructura primària formant bucles.
• Forma de fulla de trèvol.
• Braç D i el seu bucle.
• Braç T i el seu bucle.
• Braç anticodó i el seu bucle.
• Braç acceptor d’aa.
• En 3D presenta estructura terciària en forma de L.

43. • Braç anticodó: conté un triplet de nucleòtids
(anticodó) que és complementari d’un triplet
d’ARNm anomenat codó.
• A l’extrem 5’ hi ha sempre un ribonucleòtid
de guanina G.
• A l’extrem 3’ hi ha sempre el triplet acceptor
-C-C-A

44. ARN MISSATGER ARNm
 És monocatenari lineal.
 Pes molecular de 200.000-
1.000.000 daltons.
 Funció: copiar la
informació de l’ADN i dur-
la als ribosomes on es
sintetitxen les proteïnes a
partir dels aa que aporten
els ARNt.

45. ARNm eucariòtic
 Amb zones en doble hèlix i
zones lineals que formen els
llaços en ferradura.
 Associat a proteïnes formant
ribonucleoproteïnes.
 Es forma a partir del
transcrit primari o
preARNm que té uns
segments amb informació
(exons) alternats amb uns
altres sense (introns).
 El preARN sofreix un procés
de maduració al nucli: els
introns es suprimeixen i no
apareixen en l’ARNm.

46.  A l’extrem 5’ té una guanosina
trifosfat (Gppp) anomenada
caputxa. És el senyal d’inici
de la síntesi de proteïnes.
 A continuació hi ha un
segment sense informació,
seguit d’un segment amb
informació que comença amb
la seqüència AUG.
 A l’extrem 3’ té uns 200
nucleòtids d’adenina,
anomentat cua de poli-A.
 L’ARNm és monocistrònic,
només conté informació per a
una cadena.

47. ARNm procariòtic
No presenta exons ni introns.
No té caputxa (guanosina
trifosfat), sinó un nucleòtid
trifosfat.
No té cua de poli-A.
Generalment és policistrònic,
conté informacions separades per
a diferents proteïnes.

48. ARN RIBOSÒMIC ARNr
 Constitueix els
ribosomes.
 Representa el 60% del
pes dels ribosomes.
 Originen en el
ribosomes llocs
adequats per donar
allotjament a l’ARNm i
l’ARNt.
 Presenta segments
lineals i en doble hèlix.

49.  El pes molecular entre
500.000 i 1.700.000
daltons.
 El pes dels ARNr i dels
ribosomes s’expressa
segons el coeficient de
sedimentació de Svedberg
(s) en unitats svedberg
(S).
1 S=10-13
segons
 Cèl·lula procariota:
ribosomes de 70S.
 Cèl·lula eucariota:
ribosomes de 80S.

50. Fi