Composición y estructura de los ácidos nucléicos

1. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
1.- Nucleósidos y nucleótidos.- Nucleósidos y nucleótidos
Los ácidos nucleicos al hidrolizarse generan unas moléculas llamadas nucleótidos, que por hidrólisis parcial
alcalina desprenden P y nucleósidos, mientras que mediante hidrólisis parcial ácida desprenden bases nitrogenadas y ésteres
de la pentosa con el P.
Bases nitrogenadas: compuestos heterocíclicos formados por C, O, H y N,
pueden ser :Púricas (A, G), derivan de la purina; Pirimidínicas (C, T y U),
derivan de la pirimidina
Pentosas (R, D), son pentosas con
configuración β.

2. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
1.- Nucleósidos y nucleótidos.- Nucleósidos y nucleótidos
Nucleósidos: compuestos formados por A-BN, mediante enlace N-glicosídico entre el C-1´de la pentosa y el N-9 (púricas) o
N-1 (pirimidínicas). Se nombran con el nombre de la base y el sufijo –osina (púricas) o –idina (pirimidínicas) cuando la
pentosa es la ribosa; y con el prefijo desoxi- si la pentosa es la desoxirribosa.
Nucleótidos: compuestos que se forman al unirse el nucleósido con el P (éster) a través del C-5´ de la pentosa; se nombran
con el nombre ácido y el nombre de la base con el sufijo –ilico (ácido adenílico) cuando la pentosa es la ribosa; y con el
prefijo desoxi- si la pentosa es la desoxirribosa (ácido desoxiadenílico).
AMP → adenosina-mono-fosfato (ácido adenílico)
GMP → guanosina-mono-fosfato (ácido guanidílico)
CMP → citidín-mono-fosfato (ácido citidílico)
UMP → uridín-mono-fosfato (ácido uridílico)
dAMP → ac. desoxiadenílico.
dGMP → ác. desoxiguanidílico.
dCMP → ác. desoxicitidílico.
dTMP → ác. desoxitimidílico.
Los nucleótidos pueden tener dos y
tres P: (ATP, GTP, CTP, UTP; dATP, dGTP,
dTTP, dCTP).

3. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
2.- Nucleótidos de interés biológico2.- Nucleótidos de interés biológico
Los nucleótidos se utilizan en la síntesis de ácidos nucleicos y como intermediarios en reacciones metabólicas.
Fosfatos de adenosina: intermediarios en procesos metabólicos liberadores de energía (ATP), almacenan la energía liberada
en un proceso metabólico y proporcionan energía a otros procesos químicos.
AMP cíclico (AMPc): el P del AMP se esterifica con el C-3´ de la ribosa, siendo un segundo mensajero, es decir, se
sintetiza en el interior celular por influjo de una hormona que se fija a receptores de membrana; el AMPc activa las enzimas
de un determinado proceso metabólico.
Uridín difosfato (UDP): transporta monosacáridos en la síntesis de polisacáridos.

4. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
2.- Nucleótidos de interés biológico2.- Nucleótidos de interés biológico
Coenzimas derivados de nucleótidos
Sustancias orgánicas que se unen a proteínas para catalizar un proceso químico; no son específicas de un
sustrato ya que actúan en una misma clase de reacción. Actúan uniéndose temporalmente a una enzima, facilitando su
acción catalítica, o cambiando la estructura de la enzima, lo que facilita su acción catalítica.
Flavín-nucleótidos : contienen las bases nitrogenadas flavina (B2
→ riboflavina es el precursor) y adenina (2 nucleótidos);
son coenzimas en reacciones de óxido-reducción
FAD: FAD + H+
+ e-
⇔ FADH+
+ H+
+ e-
⇔ FADH2
(con Adenina y Flavina)
FMN: contiene la base nitrogenada flavina (un solo nucleótido)
Piridín-nucleótidos: moléculas formadas por dos nucleótidos con las bases nitrogenadas adenina y nicotinamida (vit. P-P;
la Vit P-P + ribosa → piridina); son coenzimas de óxido-reductasas.
NAD: NAD+
+ 2H+
+ 2e-
⇔ NADH2
NADP: lleva un grupo P en el carbono 2´ de la ribosa
Coenzima A (Co A): deriva del ADP que se une al ácido pantoténico (vit. B) y al b-aminoetanotiol; se une a ácidos
orgánicos activándolos en procesos metabólicos.
FMN

5. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
3.- Polinucleótidos. Acidos nucleicos.3.- Polinucleótidos. Acidos nucleicos.
Los nucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster 5´→ 3´; se forman moléculas de ARN y ADN.
Menos estableMas estable (doble hélice)Estabilidad
Citoplasma, Núcleo, NucléolosNúcleo celularLocalización
Sencilla (plegamientos) A=U, C=GDoble y bases enfrentadas
A=-T, C=G
Tipo de cadena
Mas cortasMas largasLong. de cadena
A, G, C, UA, G, C, TBases
nitrogenadas
RibosaDesoxirribosaPentosa
ARNADN

6. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
Funciones de los ácidos nucleicos
El ADN tiene capacidad para autoduplicarse (replicación), lo cual permite transmitir el mensaje genético a
otras generaciones; este mensaje se traduce en proteínas que la célula sintetiza.
Transcripción: un fragmento de ADN se transcribe a moléculas de ARNm
Traducción: síntesis de la proteína interviniendo el resto de ARN.
ARNm, lleva las órdenes de colocación y el nº de AA´s de la proteína.
ARNt, transporta los AA´s hasta las moléculas de ARNm (ribosomas).
ARNr, al asociarse con proteínas básicas constituyen los ribosomas, lugar donde se realiza la síntesis de proteínas.
Cromatina
Nucleo
Nucléolo
Polisoma

7. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
4.- Estructura del ARN4.- Estructura del ARN
• ARNm: es una copia complementaria de un fragmento de ADN (T – U); su masa molecular es de 105
– 106
, siendo un
filamento lineal que puede presentar bucles; es inestable (5 min. en procariotas) por lo que se asocia a proteínas básicas para
sobrevivir a nucleasas citoplasmáticas (10 h. en eucariotas). (1 Dalton = 1/12 de la masa del C12
)
• ARNr: moléculas largas con plegamientos en los que se aparean las bases (1 Svedberg = 10-11
sg.).
• ARNt: disperso en el citoplasma (90 nucleótidos) presenta una disposición en “hoja de trébol”, presenta cuatro regiones
con bases apareadas, tres bucles con bases sin aparear y en un brazo un grupo de bases sin aparear. Hay unos 50 ARNt
distintos pudiéndose presentar bases distintas de las habituales (N-6 metil-adenina, dihidrouracilo).
Brazo aceptor: es el extremo libre de la molécula terminado en ACC, uniéndose los AA al extremo 3´ de la
adenina (aminoacil-ARNt sintetasa).
Anticodón: brazo con bucle en el que aparece un triplete llamado anticodón, complementario del codón.
Brazo D: presenta un bucle.
Brazo T: presenta un bucle; puede existir un brazo variable entre este y el anticodón.
Otros ARN, en el núcleo aparecen moléculas de ARN (45 S → 28 S, 5,8 S, 18 S) precursoras de las anteriores (ARNn); hay
virus cuyo ácido nucleico es el ARN (retrovirus) pudiendo presentar moléculas de cadena simple o doble (reovirus).

8. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
5.- Estructura del ADN5.- Estructura del ADN
Formado por dos cadenas de nucleótidos con arrollamiento helicoidal dextrógiro y plectonímico (una alrededor
de la otra). Cada paso de rosca (surco mayor y surco menor) consta de 10 pares de bases y mide 34 Å.
• Las cadenas son antiparalelas (los nucleótidos llevan distinto sentido), una cadena es 5´→ 3´ y la otra 3´→ 5´.
• Las bases nitrogenadas se colocan perpendicularmente al eje de la hélice (escalera).
•Las bases se unen mediante puentes de H (A=T, C=G).
• La longitud de la molécula varia de unas especies a otras y entre moléculas.

9. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
6.- Variaciones de la estructura del ADN.6.- Variaciones de la estructura del ADN.
• Desviaciones en la longitud del paso de rosca o en la separación entre pares de bases, al mantenerse determinadas
secuencias de bases nitrogenadas no se mantiene con exactitud la longitud del paso de rosca, lo cual permite a las enzimas
determinar cambios en el mensaje.
• Conformaciones A y Z, la conformación mas general es la B (B-DNA, 10 pares de bases y cada vuelta de rosca 34 Å), pero
al someter a la célula a factores ambientales diversos (desecación), aparece una conformación A (11 pares de bases por cada
vuelta de rosca de 28 Å) dextrógira y con las B.N. situadas en planos inclinados respecto al eje de la molécula. La
conformación Z es levógira y su enrollamiento irregular le da forma de zig-zag, aparece en regiones donde alternan muchas
citosinas y guaninas, considerando a estas regiones como señales para las proteínas reguladoras de la expresión del mensaje
genético (12 pares de bases por vuelta de rosca de 45 Å)
• ADN monocatenario, hay virus que solamente presentan una hebra de ADN (parvovirus → lineal, φX174 → circular).
• Desnaturalización del ADN, las dos hebras pueden separarse (calentamiento) al romperse los puentes de H.
• Hibridación del ADN, la desnaturalización puede ser reversible y si se mezclan moléculas de diferentes procedencias se
obtienen moléculas híbridas.

10. Unidad Didáctica I.- LAS MOLÉCULAS DE LA VIDA
Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
7.- La cromatina7.- La cromatina
Conjunto de sustancias que se encuentra en el núcleo de la célula eucariota en reposo.
El ADN se asocia a proteínas (mayor empaquetamiento; ADN humano →
2m, núcleo 5 µm de diámetro), teniendo una elevada carga negativa (grupos fosfatos)
que neutraliza asociándose a proteínas básicas, proteínas histónicas y no histónicas.
Las histonas con bajo P.M. (11.000 – 21.000) son muy básicas (lisina y arginina);
cada histona es un octómero (H2A, H2B, H3 y H4), sobre el que se arrolla la doble
hélice (2 vueltas → 146 pares de nucleótidos) formando un nucleosoma (unidad
estructural de la cromatina), entre dos nucleosomas hay una secuencia de ADN llamada
ADN espaciador o linker (54 pares de bases); la histona H1 se fija al ADN
espaciador neutralizando la acidez del ADN → collar de perlas (100 Å); la fibra se arrolla
en forma de muelle o solenoide (300 Å) con seis nucleosomas por vuelta; puede sufrir
nuevos arrollamientos para formar los cromosomas (bucles → 600 Å, rosetas, rodillo)
Las histonas tienen una función dinámica, para expresar el mensaje genético,
el ADN se desacopla de ellas y puéde ser traducido o duplicado. Las proteínas no
histónicas, tienen funciones estructurales en niveles de empaquetamiento superiores
(cromosoma), y funciones dinámicas regulando la duplicación y la transcripción.
En el núcleo de espermatozoides, el ADN se asocia a protaminas (mas
básicas y pequeñas) logrando un mayor empaquetamiento (clupeina, salmina, esturina).

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Tema 5.- Nucleótidos y ácidos nucléicos
9.- La cromatina9.- La cromatina
Estructuras
 Primaria, cadenas de desoxirribonucleótidos unidos por enlaces P-diester. Hay un extremo 5’ con un P y un extremo 3’
con un –OH. La secuencia y nº de bases le proporciona su identidad (información).
 Secundaria, dos cadenas de polinucleótidos enfrentadas por sus bases nitrogenadas complementarias y con arrollamiento
helicoidal.
 Terciaria, nucleosoma y collar de perlas
 Cuaternaria, fibra de 300 Å (30 nm).
 Bucles radiales (mitosis → rosetones, espirales de rosetones y cromátidas)
 Cromosomas (mitosis).