ácidos nucleicos

Tema 4. Los Ácidos Nucleicos
1. Los ácidos nucleicos
2. Moléculas de los ácidos nucleicos
3. Nucleótidos que no forman ácidos
nucleicos
4. Diferencias químicas ADN-ARN
5. El ADN
6. El ARN
7. Dogma de la Biología molecular

TTeemmaa 44.. LLooss ÁÁcciiddooss NNuucclleeiiccooss
Diario de la Ciencia
Hallan bases nitrogenadas en un meteorito
El descubrimiento hace pensar que parte del material necesario para la formación de las primeras moléculas de
ADN y ARN en nuestro planeta podría haber procedido del espacio.
Científicos de Europa y Estados Unidos
han publicado, en junio de 2008, los
resultados de una investigación en la
que se descubrieron precursores de
ácidos nucleicos en unos fragmentos
de roca del meteorito Murchison, que se
estrelló en Australia en 1969. Las
moléculas descubiertas incluyen el
uracilo y la xantina, precursores de las
que forman el ácido desoxirribonucleico
y el ácido ribonucleico, respectivamente.
En investigaciones anteriores en estos
mismos fragmentos se habían
observado diversos aminoácidos, como
la glicina o la alanina. Para descartar
que las nuevas moléculas encontradas
pudieran proceder de una posible
contaminación terrestre, se han hecho
diversos análisis que han mostrado la
presencia de un isótopo de carbono-13,
más pesado que el habitual,
el carbono- 12, que hay en los organismos
terrestres y que principalmente se forma en el
espacio. Los autores del estudio,
el doctor Zita Martins y el profesor Mark
Sephton, del Imperial College, han afirmado
que la investigación puede proporcionar
nuevas pistas que expliquen el origen de la
vida en nuestro
planeta, ya que hace 4 500 a 3 800 millones
de años numerosos meteoritos, muchos de
ellos similares al meteorito Murchison,
cayeron sobre la Tierra
y podrían haber aportado el material
orgánico necesario para la formación
de los primeros ácidos nucleicos.

4.1 Los ácidos nucleicos
–Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos.
–Su nombre procede de su carácter ácido y de que se
encuentran en gran cantidad en el núcleo celular.
–Fueron descubiertos hace 150 años, pero hasta
mediados del siglo XX no empezó a comprenderse su
importancia biológica.
–Hay dos tipos de ácidos nucleicos: el ARN y el ADN.

4.2 Las moléculas de los ácidos nucleicos
Los nucleótidos son moléculas orgánicas formadas por
la unión de:
PENTOSAS
b-D-Ribosa
ARN
2’ desoxi b-D-Ribosa
ADN
a) Un glúcido (pentosa)
b) Una base nitrogenada
c) Ácido ortofosfórico

Moléculas orgánicas formadas por la unión de:
BASES NITROGENADAS
A G C T U
–Se unen al carbono 1’ de la pentosa con un enlace N-glucosídico
por el N9 de las purinas o por el N1 de las
pirimidinas.
–PENTOSA + BASE NITROGENADA = NUCLEÓSIDO

Nucleótidos: su composición
Los nucleótidos son las piezas
elementales que han ensamblarse
forman los ácidos nucleicos.
En su composición intervienen:
• Ácido Fosfórico (H3PO4)
• Una pentosa: ribosa o
desoxirribosa
• Una base nitrogenada

Moléculas orgánicas formadas por la unión de:
ÁCIDO ORTOFOSFÓRICO
–Se unen al carbono 5’ de la pentosa con un enlace éster.
–Al primer fosfato se le puede añadir 1 o 2 fosfatos extra.
–NUCLEÓSIDO + FOSFATO/S = NUCLEÓTIDO

Ion fosfato Pentosa Base nitrogenada
+ +
PENTOSAS BASES NITROGENADAS

+ +
Ribosa Desoxirribosa
ARN ADN
BASES NITROGENADAS
VOLVER

NUCLEÓSIDOS
• Son la unión de una base N con una pentosa (enlace N-glucosídico
o b).
• Se nombran:
– Purinas: (desoxi-) + Base + -osina
– Pirimidinas: (desoxi-) + Base + -idina
RIBOSA DESOXIRRIBOSA
A Adenosina Desoxiadenosina
G Guanosina Desoxiguanosina
C Citidina Desoxicitidina
T Timidina Desoxitimidina
U Uridina Desoxiuridina

Nucleótidos: su estructura
2.Nucleótidos

+ +
VOLVER PENTOSAS
Bases púricas Bases pirimidínicas
Adenina Guanina
Uracilo
Citosina
Timina
ADN, ARN
ARN ADN
ADN, ARN ADN, ARN

Citosina
Desoxirribosa +
H2O
NUCLEÓSIDO
Desoxicitidina
5

NUCLEÓTIDOS
• Son la unión de un nucleósido con 1, 2 o 3 ácidos fosfóricos.
• Se nombran:
– (Desoxi-) + Base + -osín/ -idín Mono/ Di/ Tri + fosfato
– Con siglas: AMP, dAMP, CDP, ATP, …
ATP: Adenosín Trifosfato

1 + NUCLEÓTIDO
NUCLEÓSIDO
H2O
Desoxicitidina-5’-monofosfato
Ácido fosfórico

• Los nucleótidos trifosfato sirven para la síntesis de ADN y ARN.
• El ATP y, en menor medida, el GTP
sirven de “moneda energética”
celular (transportadores de energía).
• El AMPc y el GMPc actúan
como un segundo mensajero,
activando la acción de enzimas
específicas.
• El UDP actúa como transportador de monosacáridos en la
síntesis de almidón, glucógeno, etc.

Los nucleótidos se unen formando cadenas, con enlace fosfodiéster 5´-
3´
• En la cadena alternan Pentosa y Fosfato, con las bases hacia el lado.
• Pueden ser polirribonucleótidos (ARN) o polidesoxirribonucleótidos
(ADN).
• Las bases y, por tanto, los ácidos nucleicos absorben luz de 260 nm (luz
UV).

Nucleótidos: su función
Además de formar parte de los ácidos nucleicos, hay nucleótidos con funciones
activas en las reacciones metabólicas:
• Intermediarios de energía: fosfatos de adenosina (AMP, ADP, ATP)
• Segundo mensajero de receptores hormonales: AMP cíclico
• Transportadores de moléculas: UDP
• Coenzimas: flavinnucleótidos, piridin-nucleótidos, coenzima A

4.3 Nucleótidos fuera de los ác. nucleicos
• Algunos coenzimas contienen derivados nucleotídicos en su
estructura.
NUCLEÓTIDOS DE FLAVINA
– Son derivados de la riboflavina o Vit. B2.
– Actúan en reacciones rédox, pues
pueden captar y ceder electrones.
FAD + 2H+ + 2e-   FADH2

NUCLEÓTIDOS DE PIRIDINA
-Proceden de la riboflavina o ácido
nicotínico (Vit. B3).
-Formados por 2 nucleótidos (AMP +
nicotínamida).
-Muy importantes en reacciones rédox.
-Son el NAD (usado en reacciones
catabólicas) y el NADP (en reacciones
anabólicas).
NAD+ + H+ + e-   NADH

COENZIMA A
– Deriva del ADP y del Ácido Pantoténico (Vit. B5).
– Se usa para transferir grupos acetilos ( CH3-COO-), que se unen
a su grupo sulfhidrilo terminal.
– Muy usado en el metabolismo de los lípidos y en el catabolismo de
los glúcidos.

Nucleótidos: coenzimas
Las coenzimas son sustancias orgánicas que acompañan a las enzimas en su
acción catalítica.
Son necesarias para que se produzcan las reacciones no tienen especificidad de
sustrato.
Unas están presentes en centro activo durante la reacción
• Flavín nucleótidos y piridín nucleótidos: acompañan a oxidoreductasas
capturando o cediendo electrones e hidrogeniones
NAD+ + H+ + 2e– NADH
forma oxidada forma reducida
Otras reaccionan con el sustrato, activándolo antes de la reacción enzimática:
• Coenzima a: activan los ácidos carboxilícos
R- COOH + CoA- SH R- CO- SCoA
ácido ácido activado

4.4 Diferencias químicas ADN-ARN
• Los nucleótidos se unen formando cadenas,
con enlace fosfodiéster 5´-3´
• En la cadena alternan Pentosa y Fosfato, con
las bases hacia el lado.
• Pueden ser polirribonucleótidos (ARN) o
polidesoxirribonucleótidos (ADN).
• Las bases y, por tanto, los ácidos nucleicos
absorben luz de 260 nm (luz UV).
ADN ARN
Pentosa desoxirribosa Ribosa
Bases Sin U Sin T
Longitud --------------------- ---
Estructura Doble Simple *
Localiz. Núcleo, mit y clor. Nucleo y citop.
Estable Bastante Menos

4.4 El ADN, portador de la información
-Polímero de desoxinucleótidos.
-Características de los nucleótidos:
•Pentosa: 2’ desoxi b-D-Ribosa
•Bases Nitrogenadas: A, C, G, T
-Suele ser bicatenario (2 cadenas), pero
existen virus con ADN monohebra.
–El Ácido Desoxirribonucleico (ADN) es la molécula más importante
de un ser vivo.
–Contiene la información genética de un ser vivo.
–Su estructura puede ser estudiada a varios niveles, apareciendo
estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

-Polímero de desoxinucleótidos.
– Pentosa: 2’ desoxi b-D-Ribosa
– Bases Nitrogenadas: A, C, G, T
-Suele ser bicatenario (2 cadenas), pero
existen virus con ADN monohebra.
–El Ácido Desoxirribonucleico (ADN) es la molécula más importante
de un ser vivo.
–Contiene la información genética de un ser vivo.
–Su estructura puede ser estudiada a varios niveles, apareciendo
estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

• Su estructura primaria es la
secuencia de nucleótidos, leída desde
el extremo 5’ al 3’.

Extremo 5’
Extremo 3’

–Doble hélice, estabilizada con puentes de
hidrógeno entre bases complementarias de
cadenas opuestas.
–Fue deducida por J. Watson y F. Crick en
1953.
–Se basaron en:
• Imágenes de difracción de rayos X obtenidas por Rosalind
Franklin.
• Proporciones de bases obtenidas por Chargaff.

Puente de hidrógeno
Extremo 3’
Extremo 5’
Extremo 3’ Extremo 5’
Diámetro del ADN (20 Ǻ)
Longitud de una vuelta de hélice (34 Ǻ)
Distancia entre un par de bases (3,4 Ǻ)
MODELO DE LA DOBLE HÉLICE

– Su estructura secundaria es una doble cadena en hélice
dextrógira (en el ADN-B)
– Con 10 pares de bases por vuelta (34 Å)
– Las cadenas son antiparalelas (una es 5´-3´ y la otra es 3´-5´)
• Las bases se colocan perpen-dicularmente
al eje de la hélice.
• Se unen con puentes de H
(A=T) (CºG)
• Existe un surco menor y un
surco mayor, en el que las bases
son más accesibles.

Tipos de estructuras 2as
ADN-Z. Hélice levógira.
Frecuente en ADN inactivo (no
se transcribe).
ADN-A. Hélice dextrógira más
compacta. En moléculas
híbridas ADN-ARN.
ADN-H. Triple hélice.
Anecdótico, sólo en situaciones
muy concretas.

Parejas de bases
Parejas de bases
VOLVER A ESTRUCTURA DEL ADN
VOLVER

- La doble hélice pierde casi toda su absorbancia a 260 nm, ya que
las bases están protegidas en el interior de la doble hélice.
Desnaturalización
- Las dos cadenas de la doble hélice se separan al aumentar la Tª o
variar el pH.
-Podemos renaturalizar la molécula si volvemos a bajar la Tª poco a
poco.
Desnaturalización Renaturalización
100 oC/5 min
(NaOH) 0,1 M
65 oC, 12 h
Absorbancia

Desnaturalización
- La desnaturalización ocurre al romperse los puentes de H de las bases.
- Moléculas ricas en G y C se desnaturalizarán a mayor Tª, ya que cuesta
más romper sus puentes de H que los de los pares A=T.
- Podemos estudiar la desnaturalización ya que produce un aumento de
absorbancia al separarse las cadenas.
-Si tenemos muchas cadenas distintas la velocidad de renaturalización
será menor que si todas las cadenas proceden de la misma hélice.

ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA TERCIARIA
Secuencia de nucleótidos Doble hélice ADN superenrollado

• Es la sustancia que contiene al DNA en el núcleo de las células eucarióticas.
• Formada por DNA y proteínas
• Entre las proteínas destacan las histonas, de baja masa molecular relativa y que presentan
carga positiva
• Las histonas neutralizan la acidez del DNA y lo arrollan permitiendo que quepa en el
núcleo
• La unidad estructural de la cromatina es el nucleosoma, formado por un octámero de
histonas, 176 pares de nucleótidos envolviéndolo, y una molécula de histona H1
neutralizando el DNA espaciador entre dos nucleosomas.

Primer nivel de empaquetamiento
Fibra de cromatina compacta
LAS LUPAS AMPLÍAN
LAS IMÁGENES
SEGUNDO NIVEL
DE EMPAQUETAMIENTO
TERCER NIVEL
DE EMPAQUETAMIENTO
NIVELES SUPERIORES
DE EMPAQUETAMIENTO
Histona H1
100 Ǻ

Primer nivel de empaquetamiento
Fibra de cromatina compacta
LAS LUPAS AMPLÍAN
LAS IMÁGENES
SEGUNDO NIVEL
DE EMPAQUETAMIENTO
TERCER NIVEL
DE EMPAQUETAMIENTO
NIVELES SUPERIORES
DE EMPAQUETAMIENTO
Doble hélice de ADN
Histona H1
100 Ǻ

• La cromatina más activa es una fibra de
11 nm de diámetro formada por una
sucesión de nucleosomas, en forma de
rosario o collar de perlas.
• La cromatina menos activa es una fibra
de 30 nm de diámetro formada por la fibra
de 11nm arrollada en hélice.
• Hay proteínas no histonas que fijan la
estructura de la cromatina de 30 nm.
• Hay proteínas no histonas que fijan el
arrollamiento de la cromatina de 30 nm
para formar los cromosomas
• En la cromatina hay también proteínas no
histonas funcionales que regulan el
funcionamiento.
Tipos de estructuras 2as

Tercer nivel de empaquetamiento
VOLVER A ESTRUCTURA DEL ADN
PRIMER NIVEL
DE EMPAQUETAMIENTO
SEGUNDO NIVEL
DE EMPAQUETAMIENTO
NIVELES SUPERIORES
DE EMPAQUETAMIENTO
Bucle
Andamio proteico

Adenosina-5’-monofosfato
+
Uridina-5’-monofosfato
+
Citidina-5’-monofosfato
Enlace fosfodiéster
Extremo 5’
Extremo 3’
ARN de tres
nucleótidos A-U-C
H2O
H2O
4.6 El ARN

-Polímero de nucleótidos.
•Pentosa: b-D-Ribosa
•Bases Nitrogenadas: A, C, G, U
-Suele ser monohebra (1 cadena), pero
existen virus con ARN de doble cadena.
-Al igual que en las proteínas, hablamos de
estructura primaria, secundaria y terciaria.
-Hay varios tipos de ARN:
-ARNm: ARN mensajero
-ARNr: ARN ribosómico
-ARNt: ARN transferente
-Otros (ARNsn, ARNhn, ARN vírico,…)
4.6 El ARN

Lineal Circular
BICATENARIO
Lineal
Circular
Superenrollado
Concatenado

Estructura primaria
• Es la secuencia de nucleótidos.
• Se lee desde el extremo 5’ al 3’.
Estructura secundaria
• Aparece por el establecimiento de puentes
de hidrógeno entre bases complementarias.
• Bases complementarias: C º G y A = U
Estructura terciaria
• Plegamiento en el espacio de la estructura
secundaria.
• Algunos ARNs adquieren así actividad
enzimática (ribozimas).
4.6 El ARN

4.6 El ARN
ARNm
–ARN lineal que contiene la información para sintetizar una proteína.
–Se forma en el núcleo a partir de la secuencia de un gen del ADN
(transcripción).
–Su secuencia es complementaria a la del gen del ADN, pero
cambiando T por U.
–Se dirige hacia los ribosomas citoplasmáticos donde se leerá para
fabricar una proteína (traducción).
–Procariotas: En ocasiones el ARNm lleva información de varios
genes: ARN policistrónico.
–Eucariotas: El ARNm se sintetiza en forma de preARN que sufrirá
una serie de modificaciones hasta convertirse en un ARNm funcional
(eliminación de intrones y marcaje de extremos).

ARNm
Codos y bucles debido a la
complementariedad de las bases
Conjunto de proteínas
4.6 El ARN

4.6 El ARN
ARNr
• Forma parte, junto a proteínas, de los ribosomas.
• Es el ARN más abundante de la célula.
• Son varias moléculas muy largas, de tamaños distintos, con
fragmentos apareados.
• Su estructura terciaria es muy importante en la función de los
ribosomas.

4.6 El ARN
ARNt
• Disperso en el citoplasma, es el más pequeño (unos 80 pb)
• Con algunas bases raras (metil-G, di-H-U, etc)
• Con estructura secundaria característica:
• Brazo aceptor: Con el extremo 3´ libre, para unirse al
aminoácido correspondiente
• Anticodón: triplete de bases complementario al ARNm

Guanina
(en el extremo 5’)
Brazo aceptor
Puentes de hidrógeno
Brazo D y su asa Brazo T y su asa
Anticodón
Codón
Ribotimidina
Alanina
Dihidrouridina
Brazo anticodón
y su asa
ARNm
4.6 El ARN

4.6 El ARN
otros
ARNhn (ARN heterogéneo nuclear)
• ARN recién transcrito y sin modificar (transcrito primario).
• Sufre una serie de modificaciones para transformarse en un ARN
funcional (ARNm, ARNr, ARNt,…).
ARNsn (ARN pequeño nuclear)
• Conjunto de ARNs de pequeño tamaño que participan en la
maduración del ARNm, eliminando intrones.
ARN vírico
• Material genético de algunos virus (retrovirus).
• Puede ser líneal o circular y simple o de doble cadena.
• Su hallazgo supuso el replanteamiento del Dogma Central de la
Biología Molecular.

4.7 Dogma de la biología molecular
• El ADN es el portador de la
información genética
• Debe pasar de una generación a
otra  REPLICACIÓN
• Debe expresar el mensaje que
contiene, en forma de proteínas:
• TRANSCRIPCIÓN o copia
del mensaje en forma de ARN
• TRADUCCIÓN o síntesis de
la proteína especificada en el
ARNm.
Transporta aminoácidos
hasta los ribosomas para
formar proteínas.
Forma los ribosomas junto
con ciertas proteínas.
ARN mensajero
ARN transferente
ARN ribosómico
Copia la información de un
gen y la lleva a los ribosomas.

Transcripción
4.7 Dogma de la biología molecular
ADN Aminoácidos
ARN mensajero
Ribosomas
Proteína
Traducción

44..67 EDl oAgRmNa de la biología molecular
Funciones de los ácidos nucleicos
Para realizar las funciones de los ácidos nucleicos hacen falta tres clases
de RNA:
• RNA mensajero (mRNA), portador del mensaje genético
• RNA transferente (rRNA), que acerca aminoácidos al mRNA
• RNA ribosómico (rRNA), que ensambla los aminoácidos frente al
mRNA para formar el polipéptido correspondiente.

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