TEMA 5 BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS
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BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO Mª Ángeles Morales López
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TEMA 5
BIOMOLÉCULAS: ÁCIDOS NUCLEICOS
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E) LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.
Se trata de biomoléculas orgánicas que contienen C, H, O, P, N. Su función
fundamental es dirigir y controlar la síntesis de proteínas, y por tanto
determinar las características biológicas a nivel funcional y estructural. A
veces se plantea, por la importancia y relación de ambas biomoléculas, ¿qué
fueron primero las proteínas o los ácidos nucleicos? ¿el "huevo" o la "gallina"?
Los ÁCIDOS NUCLEICOS estan formados por:
BASES NITROGENADA. Las bases nitrogenadas son compuestos orgánicos con
estructura cíclica. Existen 2 tipos: pirimidínicas- timina (T), citosina (C),
uracilo (U)- o púricas -adenina (A) y guanina (G)).
GLÚCIDO monosacárido. Dos monosacáridos forman parte del esqueleto de un
ácido nuclecio: ribosa- ARN, el glúcido es una ribofuranosa; desoxirribosa-
ADN, el glúcido es una ribofuranosa que ha perdido un oxígeno, es decir, se ha
reducido.
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Actividad
.- Observa los 2 monosacáridos anteriores y nómbralos científicamente.
Previamente contesta: ¿Aldosas o cetosas? ¿Furano o pirano? ¿nº de carbonos
asimétricos de cada uno? ¿Nº de estereoisómeros?
ÁCIDO FOSFÓRICO. Grupo FOSFATO que se une al monosacárido mediante
enlace tipo “éster”.
¿Cómo se producen las uniones para formar los MONÓMEROS?
Cuando se une la pentosa y la base, lo hace mediante un enlace llamado
"glucosídico", y se une el Carbono
(pirimidinas) o Nitrógeno
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monosacáridos anteriores y nómbralos científicamente.
Previamente contesta: ¿Aldosas o cetosas? ¿Furano o pirano? ¿nº de carbonos
asimétricos de cada uno? ¿Nº de estereoisómeros?
Grupo FOSFATO que se une al monosacárido mediante
¿Cómo se producen las uniones para formar los MONÓMEROS?
Cuando se une la pentosa y la base, lo hace mediante un enlace llamado
"glucosídico", y se une el Carbono-1 de la pentosa con el Nitrógeno
(pirimidinas) o Nitrógeno-9 (púricas); esta estructura se llama NUCLEÓSIDO
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monosacáridos anteriores y nómbralos científicamente.
Previamente contesta: ¿Aldosas o cetosas? ¿Furano o pirano? ¿nº de carbonos
Grupo FOSFATO que se une al monosacárido mediante
Cuando se une la pentosa y la base, lo hace mediante un enlace llamado
1 de la pentosa con el Nitrógeno-1
NUCLEÓSIDO.
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Si al nucleósido se une un ácido fosfórico, mediante un enlace tipo "ester" (se
pierde una molécula de agua) se forma un NUCLEÓTIDO; la unión se produce
entre el ácido y la pentosa (carbono 3 ó carbono 5).
La unión de nucleótidos forma el ÁCIDO NUCLEICO, se trata de un
POLINUCLEÓTIDO; los nucleótidos se van uniendo mediante enlaces
"NUCLEOTÍDICOS", entre el grupo fosfórico y el C_3 de la pentosa. En estas
uniones se produce pérdida de agua.
EJEMPLO. Formación de un DINUCLEÓTIDO (unión de 2 nucleótidos)
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.- Los NUCLEÓTIDOS.
Como ya se ha dicho se trata de biomoléculas que se forman por unión de una
base nitrogenada+ pentosa+ ácido fosfórico. Pero los nucleótidos no solo
forman parte de los ácidos nucleicos, también pueden desempeñar otras
funciones: energética ( acumulan y ceden energia cuando a en lugar de un
solo fosfato se unen dos o tres, de modo que la ruptura de estos enlaces
proporcionan gran energía; habitualmente suelen ser nucleótidos de
"adenina"- adenosín trifosfato, ATP-, o de "guanina"-guanosín trifosfato, GTP);
mensajeros (como el AMP-cíclico que interviene como mediador "bioquímico"
en algunas respuestas celulares); coenzima (FADH y NADH o NADPH,
fundamentales en procesos de oxidorreducción, captando y cediendo H+, y
que serán más evidentes para ustedes cuando estudien procesos como la
FOTOSÍNTESIS o el METABOLISMO CELULAR)
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.- FORMACIÓN de un ÁCIDO NUCLÉICO.
Los nucleótidos se van uniendo mediante enlace nucleotídico. La unión se
produce entre el "grupo fosfato" situado en la posición 5´ (carbono 5 de la
pentosa) del nucleótido-1 y el grupo "hidroxilo" del carbono 3´ de la pentosa
del siguiente, nucleótido-2.
El nucleótido_3 se unirá a la cadena por enlace "nucleotídico" entre el grupo
fosfato de la posíción 5´(carbono 5) del nucleótido-2 y el grupo -OH
(hidroxilo) del carbono 3´ de la pentosa del nucleótido-3, y así
sucesivamente.
A la izquierda vemos un “tetranucleótido”.
Actividad
.- Indica el nombre del monosacárido y
bases nitrogenadas que lo forman.
.- Señala el primer nucleótido y el último,
teniendo en cuenta como se sintetizan (leer
párrafo siguiente)
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Según esto, ¿qué extremo queda libre al principio de una cadena de ácido
nucleico, 3´ ó 5´? ¿y al final de la cadena?
3`, habrá al principio un grupo fosfato “libre” del carbono5 de la pentosa del
primer nucleótido, y al final un grupo
del último nucleótido.
¿Qué diferencia al ADN del ARN?
composición, su estructura
"bacterias").
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¿qué extremo queda libre al principio de una cadena de ácido
al final de la cadena? Si se sintetizan en dirección 5´
3`, habrá al principio un grupo fosfato “libre” del carbono5 de la pentosa del
primer nucleótido, y al final un grupo –OH “libre” del carbono3 de la pentosa
l ADN del ARN? Las diferencias entre ambos están en su
estructura y su función (hay excepciones en "virus" y
COMPOSICIÓN
DNA o ADN = bases nitrogenadas
desoxirribosa + ácido fosfórico
RNA o ARN= bases nitrogenadas
ribosa + ácido fosfórico)
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¿qué extremo queda libre al principio de una cadena de ácido
Si se sintetizan en dirección 5´-
3`, habrá al principio un grupo fosfato “libre” del carbono5 de la pentosa del
OH “libre” del carbono3 de la pentosa
Las diferencias entre ambos están en su
(hay excepciones en "virus" y
= bases nitrogenadas- A,G,C,T- +
xirribosa + ácido fosfórico
nitrogenadas-A,G,C,U +
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FUNCIÓN
El ADN contiene la información biológica, es la unidad central; el
transcribe, transporta y traduce esa información para que pueda ser utilizada
por la célula en forma de "proteína". Existen dist
según su función: ARNt, ARNm y ARNr.
.- ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO o ADN/DNA.
Es una cadena polinucleotídica (muchos nucleótidos
unidos
información
letras;
Se forma por unión de nucleótidos en cuya composición
hay:
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ESTRUCTURA
El ADN/DNA
formado por una “doble
cadena” de
polinucleótidos,
antiparalela y con
niveles de complejidad
El ARN/RNA
formada por una cadena
sencilla de
polinucleótidos.
complejidad estructural.
contiene la información biológica, es la unidad central; el
transcribe, transporta y traduce esa información para que pueda ser utilizada
célula en forma de "proteína". Existen distintos tipos de
según su función: ARNt, ARNm y ARNr.
ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO o ADN/DNA.
Es una cadena polinucleotídica (muchos nucleótidos
unidos, del tipo "desoxirribonucleótidos") que contiene la
información de un organismo en forma de
letras; contiene el CÓDIGO GENÉTICO.
Se forma por unión de nucleótidos en cuya composición
hay:
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ESTRUCTURA
ADN/DNA está
formado por una “doble
cadena” de
polinucleótidos,
antiparalela y con
niveles de complejidad
ARN/RNA está
formada por una cadena
sencilla de
polinucleótidos. Menos
complejidad estructural.
contiene la información biológica, es la unidad central; el ARN
transcribe, transporta y traduce esa información para que pueda ser utilizada
intos tipos de moléculas
Es una cadena polinucleotídica (muchos nucleótidos
) que contiene la
en forma de código de
Se forma por unión de nucleótidos en cuya composición
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PENTOSA (desoxirribosa), una BASE NITROGENADA (A, T, G, C), y un ÁCIDO
FOSFÓRICO
Los distintos ADN se diferencian en el
orden y nº de las bases nitrogenadas que
presentan. Habitualmente es una CADENA
DOBLE, ANTIPARALELA, unida mediante
enlaces (puentes de hidrógeno) entre las
bases de cada cadena. Ver dibujo de la
izquierda.
Puede adoptar forma lineal o circular
(Ej: bacterias, ver en GOOGLE-IMAG:
plásmido bacteriano)
Actividad. ¿La unión de que bases forma 3
puentes de hidrógeno? ¿Y 2 puentes?
¿Qué significa "antiparalela"?
Imagina dos cuerdas, cada una representa una cadena "sencilla" de ADN, en el
extremo de cada una colocamos una bola "roja" (que representa el extremo
3´-el nucleótido de la cadena que tiene el grupo-OH libre del carbono3 de la
pentosa), y en el otro extremo colocamos una bola "verde" (que representa el
extremo 5´-el nucleótido de la cadena que tiene el grupo "fosfato" libre unido
al carbono5 de la pentosa). Si unimos las dos cuerdas tenemos una "cadena
doble" que si tuviera enfrentradas en un extremo las dos bolas rojas y en el
otro las dos bolas verdes= sería PARALELA; sin embargo el ADN, tiene las dos
cadena enfrentadas y en cada extremo una bola "roja" y una bola "verde"
(enfrentados extremos 3´ y 5´de cada cadena)= será ANTIPARALELA.
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.- Estructura del ADN.
Es muy compleja, y como en las proteínas podemos distinguir niveles
distintos, desde el más sencillo al más complejo. Los niveles estructurales
son:
Estructura PRIMARIA ( es la secuencia de "nucleótidos"
que forma el polinucleótido ADN. Tendrá un extremo
5´libre y un extremo 3´libre.
Según la secuencia de bases, tendremos ADN
diferentes: AACCGGG, es distinto de AACGCGG).
Estructura SECUNDARIA (la cadena doble se dispone en forma de DOBLE
HÉLICE, estructura descubierta por técnicas de difracción con Rayo X por
Rosalind Franklin, y que llevarón a Watson y Crick a diseñar el modelo
tridimensional que les proporcionó el Premio Nobel a ambos- años más tarde
se reconoció el papel fundamental de la científica R. Franklin, aunque de
manera insuficiente). La DOBLE HÉLICE: 1.- Formada por una doble cadena de
ADN, antiparalela. 2.- Las dos cadenas están unidas entre sí por "puentes de
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hidrógeno" entre las bases nitrogenadas (A-T, dos puentes de hidrógeno; G-C,
tres puentes de hidrógeno). 3.- Las cadenas no son "idénticas", sino
"complementarias" para poder unirse entre sí; jamás se podría unir una A de
una cadena con una A de la otra (y así para todas las bases). 4.- Quedan hacia
dentro de la hélice las bases, y hacía fuera (en contacto con el medio) los
grupos fosfato. 5.- El enrrollamiento de la hélice es plectonémico, no se
pueden desenrrollar sin desenrollar la hélice. 6.- La "doble hélice" se enrrolla
y gira en el sentido de las agujas del reloj (dextrógira).
Estructura TERCIARIA en la que la doble hélice vuelve a empaquetarse por
cuestiones de "espacio" y de "funcionalidad" de esta molécula. En esta
estructura existen proteinas asociadas- histonas- que darán como resultado la
constitución de la "cromatina" o, en estado más denso y consolidado, los
"cromosomas".
Imagen de la CROMATINA con distinto nivel de compactación.
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MODELO COMPLETO DE NIVELES DE COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL DEL ADN
En el nivel terciario se compacta el ADN, se pliega varias veces para ocupar
un mínimo espacio.
La temperatura, el pH
“desnaturalización”, rompiendo puentes de H y separando las cadenas. El
proceso será reversible si la exposición no ha sido excesiva y larga en el “t”.
Ley de Chargaff
Según la Ley de Chargaff
pirimidínicas" en la molécula de ADN es la misma. ¿Por qué? Porque cada base
de un grupo se empareja con otra
que A+G=C+T. Entre ellas se producen uniones mediante “puentes de
Hidrógeno”.
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MODELO COMPLETO DE NIVELES DE COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL DEL ADN
En el nivel terciario se compacta el ADN, se pliega varias veces para ocupar
pH y la concentración salina pueden ser factores de
“desnaturalización”, rompiendo puentes de H y separando las cadenas. El
versible si la exposición no ha sido excesiva y larga en el “t”.
Ley de Chargaff el número de "bases púricas" y de "bases
pirimidínicas" en la molécula de ADN es la misma. ¿Por qué? Porque cada base
de un grupo se empareja con otra del otro grupo. Así A-T y G
que A+G=C+T. Entre ellas se producen uniones mediante “puentes de
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MODELO COMPLETO DE NIVELES DE COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL DEL ADN
En el nivel terciario se compacta el ADN, se pliega varias veces para ocupar
pueden ser factores de
“desnaturalización”, rompiendo puentes de H y separando las cadenas. El
versible si la exposición no ha sido excesiva y larga en el “t”.
el número de "bases púricas" y de "bases
pirimidínicas" en la molécula de ADN es la misma. ¿Por qué? Porque cada base
T y G-C, de modo
que A+G=C+T. Entre ellas se producen uniones mediante “puentes de
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.- Observa el dibujo que hay a continuación e indica con qué nivel de
complejidad estructural se identifica cada uno.
.- Sabrías indicar en la estructura número 1, ¿qué representan las líneas de
colores paralela y horizontales? ¿Qué uniones entre bases se podrán dar?
¿Cómo son las cadenas? ¿Qué tipo de enlace hay entre las cadenas?
.- Utilizando las bases nitrogenadas corre
se producirán en función del tipo de bases nitrogenadas que se unan.
.- ÁCIDO RIBONUCLEICO o ARN/RNA
Es un
Ribosa
fosfórico
Es el más abundante a nivel celular, y al contrario que
el ADN, es
sencilla* (existen excepciones en los "virus"). Se
plantea la hipótesis de que este fuese el "primer
polímero" que apareció en la Tierra, en el caldo
"primigenio".
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Actividades
Observa el dibujo que hay a continuación e indica con qué nivel de
complejidad estructural se identifica cada uno.
en la estructura número 1, ¿qué representan las líneas de
colores paralela y horizontales? ¿Qué uniones entre bases se podrán dar?
¿Cómo son las cadenas? ¿Qué tipo de enlace hay entre las cadenas?
Utilizando las bases nitrogenadas correspondientes, indica cuántos enlaces
se producirán en función del tipo de bases nitrogenadas que se unan.
ÁCIDO RIBONUCLEICO o ARN/RNA
Es un polinucleótido formado por "ribonucleótidos" de
Ribosa + Base nitrogenada (A, U, G, C) +
fosfórico.
Es el más abundante a nivel celular, y al contrario que
el ADN, es monocatenario, es decir, en una cadena
sencilla* (existen excepciones en los "virus"). Se
plantea la hipótesis de que este fuese el "primer
polímero" que apareció en la Tierra, en el caldo
"primigenio".
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Observa el dibujo que hay a continuación e indica con qué nivel de
en la estructura número 1, ¿qué representan las líneas de
colores paralela y horizontales? ¿Qué uniones entre bases se podrán dar?
¿Cómo son las cadenas? ¿Qué tipo de enlace hay entre las cadenas?
spondientes, indica cuántos enlaces
se producirán en función del tipo de bases nitrogenadas que se unan.
o formado por "ribonucleótidos" de
(A, U, G, C) + Ácido
Es el más abundante a nivel celular, y al contrario que
, es decir, en una cadena
sencilla* (existen excepciones en los "virus"). Se
plantea la hipótesis de que este fuese el "primer
polímero" que apareció en la Tierra, en el caldo
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Participa en la síntesis de "proteínas". Sus cadenas son más cortas que las de
ADN, y podemos localizarlo a nivel nuclear y citoplasmático. Existen
diferentes ARN según su función:
RNAr (ribosómico), se encuentra en los ribosomas donde participa en la
unión de aminoácidos para formar las proteínas, es una cadena sencilla.
RNAm (mensajero), es una cadena sencilla que lleva una copia de parte de la
información contenida en el DNA (uno o varios genes) a los ribosomas, allí se
sintetizará la proteína. Una vez sintetizadas las proteínas necesarias, el ARNm
se destruye.
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RNAt (transferente) es una cadena sencilla con
cierta complejidad estructural, con tramos en los
que la cadena se hace doble y se forman enlaces
"intracatenarios" (enlaces entre bases de la cadena
sencilla , debido a que esta, debido a la estructura
que adquiere, enfrenta tramos de la cadena), estas
zonas con estos enlaces se llaman brazos, y en
alguno de ellos existen bucles , se trata de un nivel
estructural "secundario", similar a un "trébol"; a él
se unen los aa´s de la proteína que se va a sintetizar
en los ribosomas. Cada ARNt lleva un aminoácido
específico, y esa especificidad se deriva de que cada
ARNt tiene una secuencia de bases distinta en la
zona llamada "anticodón"
RECORDATORIO
Los ÁCIDOS NUCLEICOS se sintetizan en dirección 5´ a 3´, es decir, el primer
nucleótido de la cadena tendría un ácido fosfórico "libre" en el Carbono5 de la
pentosa, y el último nucleótido de la cadena tendría un -OH "libre" en el
Carbono3 de la pentosa.