Biología 2º de bachillerato

 Composición química de los seres vivos
Ácidos Nucléicos

Definición caracterización Históricamente compuestos orgánicos con carácter ácido que se encontraban en el núcleo celular. Posteriormente se hallaron también en el citoplasma y algunos otros orgánulos, pero conservaron el nombre. Elementos  Siempre llevan C H O N P y generalmente nada más. Polímeros de peso molecular elevadísimo. Los más grandes de las células. Dos tipos: ARN = RNA . Ácido Ribonucléico ADN = DNA . Ácido Desoxirribonucléico Componentes En iguales proporciones tres componentes: Bases nitrogenadas Pentosa Fosfato Púricas Pirimidínicas Ribosa Desoxirribosa Adenina A Citosina C b D Ribofuranosa b D 2´desoxiibofuranosa Guanina G Timina T     Uracilo U Las bases púricas enlazan por el Nitrógeno en posición 1 con alcohol del C1 de la pentosa Las bases pirimidínicas enlazan por Nitrígeno en posición 9 con alcohol del C1 de la pentosa Las pentosas enlazan por alcohol situado en el C1 con la base y por el alccohol del C3 y C5 con los fosfatos Los fosfatos tienen uniones con los alcoholes 3 y 5 de los azúcares Ácido Nucléico Bases Azúcares Fosfato ARN A G C U Ribosa Fosfato ADN A G C T Desoxirribosa Fosfato

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1.8.2 - Nucleósidos Compuestos formados por una base nitrogenada y una pentosa. Son moléculas poco frecuentes libres en las células Hay diez posibilidades para los azúcares y bases de los ácidos nucléicos. Ribonocleósidos Desoxirribonicleósidos Adenosina Guanosina Citidina  TimidinaUridina Desoxiadenosina Desoxiguanosina Desoxicitidina Desoxitimidina Desoxiuridina Los nucleósidos son más solubles que las bases nitrogenadas solas

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1.8.3 - Nucleótidos Compuestos formados por una base nitrogenada, una pentosa y uno o varios fosfatos (en ocasiones pueden llevar más de una base) Son sustancias ácidas a pH 7 Solubles en agua El fosfato va habitualmente en la posición 5´ de la pentosa. Menos frecuentemente en 3´y raramente en la posición 2´. Peden ser cíclicos en 2´3´ o en 3´5´

Nomenclatura: Nucleósido + C del fosfato + nº de fosfatos + "fosfato" Por ejemplo: Desoxiadenosín 3´5´di fosfato En los que llevan fosfatos en 5´ se puede utilizar una nomenclatura abreviada sin indicar la posición del fosfato Por ejemplo : AMP dGTP (Adenosín monofosfato , desoxiguanosin tri fosfato) Ejemplo de formulación y nomenclatura de algunos nucleótidos ATP Adenosín 5´trifosfato dTMP Desoxitimidín 5´monofosfato AMPc Desoxiadenosín 5´3´fosfato cíclico

Funciones Síntesis de ácidos nucléicos   ADN : dATP . dGTP . dCTP . dTTP ARN : ATP . GTP . CTP . UTP Transporte energético intracelular   Energía química contenida en enlaces fosfato por repulsión de cargas Lugares de consumo ATP + H2O -> ADP + Pi + Energía ATP + H2O -> AMP + PPi + Energía. Regeneración de ADP AMP + ATP ----> 2 ADP     En lugares de producción ADP + Pi + Energía ----> ATP + H2O Mensajeros intracelulares     AMPc y GMPc ATP -> AMPc + Ppi Nucleótidos que no forman ácidos nucléicos Metabolismo celular y coenzimas   FMN FAD NAD CoA Algunos nucleótidos que no forman ácidos nucléicos FMN : Flavín Mononucleótido NAD : Nicatamín Adenosín Dinucleótido FAD : Flavín adenosín Dinucleótido Coenzima A

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1.8.4 - Ácidos Nucléicos Polímeros lineales de nucleótidos Unidos por enlace fosfodiester en 3´y 5´ del azúcar Cadena formada por repetición de pentosa-fosfato-pentosa- .... . Las bases unidas a las pentosas La única variación en la estructura de la cadena la proporcionan las bases. Su secuencia. Son cadenas asímétricas; es distinta la base que se lleve en el extremo 3´o 5´ Estructura de una cadena de ADN Estructura de una cadena de ARN Dentro de una misma cedena o entre cadenas diferentes pueden aparear las bases por enlaces no covalentes Si las decuencias son complementarias las cadenas tienden a aparear A con T ó U C con G La adenina con la timina o la adenina con el uracilo forma dos puentes de hidrógeno La citosina con la guanina forma tres puentes de hidrógeno

Nomenclatura: Se nombran indicando el extremo y las bases Ejemplo: ADN 5´ATTACGCGGCCTCGGCTTTAAA 3´

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1.8.5 - ADN : Ácido desoxirribonucleico Polímero de desoxirribonucleótidos Componentes: Bases : A G C T Azucar: Desoxirribosa Fosfato Peso molecular muy elevado E10 Diferente organización en distintos grupos de seres vivos Número de cadenes de la molécula Monocatenario - Cadena única Bicatenario - Dos cadenas enrrolladas en espiral Topología de la molécula Lineal - con extremos libres Circular - sin extremos   Lineal Circular Monocatenario Virus Virus Bicatenario VirusEucariotas VirusBacterias Mitocondrias Cloroplastos Plástidos En los eucariotas el ADN se encuentra en el núcleo celular unido a proteínas (Histonas y otras proteínas estructurales y reguladoras) En los ADN bicatenarios las bases se encuentran apareadas por puentes de hidrógeno entre A=T y C=G Forman una doble hélice con hebas antiparalelas.

Estructura El ADN se organiza espacialmente en diferentes niveles de estructuración: Nivel Estructural    Compactación Estructura Primaria Secuencia de nucleótidos   Estructura Secundaria Doble hélice Cadena doble. Tipo B Hebras antiparalelas Bases al interior planas. Fosfatos al exterior Diámetro : 2 nm Vuelta : 3.4 nm Pares de bases 10 Estructura Terciaria  Estructuras esféricas 10 x 5.7nm ADN da 2.75 vueltas Unidas por tramos de 50 pb Núcleo de histonas : H2A, H2B, H3 y H4 Puentes entre nucleosomas H1 Diámetro : 10 nm Vuelta : 60 nm Pares de bases 200 7:1 Estructura Cuaternaria Solenoides Cadenas de nucleosomas Filamentos de 25 a 30 nm Estructurado por: Histona H1 y PCNH (proteínas cromosomales no histónicas) Diámetro : 30 nm Vuelta : Pares de bases 6:1 Supersolenoides Diámetro de 400 nm huecos de 360 nm Estructurado por PCNH Diámetro : 400 nm Vuelta : Pares de bases 35:1 Estructura secundaria del ADN forma B Estructura secundaria del ADN forma A Estructura terciaria del ADN : Nucleosoma Estos cuatro niveles cosiguen una compactación de 1344:1 Compactación adicional en división celular ADN lineal con 10.000.000 de pares de bases Estructura Diámetro Longitud Primaria 2 nm 3.4 cm Nucleosomas 10 nm 4.9 mm Solenoide 30 nm 800 micras Supersolenoide 400 nm 25 micras Estructura de un NucleosomaADN Histonas Estructura de una fibra cromatínica (Solenoide)

Función  Almacén de la información celular

Síntesis Cada célula sintetiza su propio ADN a partir de desoxirribonucleótidos El proceso recibe el nombre de Replicación del ADN Necesita ADN monocatenario molde Enzima ADN polimerasa desoxirribonucleótidos trifosfato: dATP . dGTP . dTTP . dCTP Otras moléculas para separar las hebras de ADN, cortarlo, unirlo, etc

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1.8.6 - ARN : Ácido ribonucleico Polímero de ribonucleótidos Componentes Bases : A G C U Azucar: Ribosa Fosfato Pm variable entre 25.000 y 1.100.000 Generalmente lineal monocatenario excepto en algunos virus Con frecuencia aparea la misma cadena con bases complementarias El ARN es más fácilmente degradable que el ADN. En condiciones externas a las células dura de horas a días

Estructura El ARN se puede organizar espacialmente en diferentes niveles de estructuración El tipo de estructura que adoprte depende del tipo de ARN Estructura primaria Secuencia de nucleótidos Estructura secundaria Regiones de bases apareadas Puede aparear bases en la misma cadena. Las hélices formadas son de tipo A: tienen un surco mayor muy profundo y estrecho y un surco menor amplio y superficial. Estructura terciaria Plegamientos de la estructura secundaria en el espacio

Tipos Existen diferentes tipos de ARN y su conocimiento y función biológica es uno de los campos más importantes de investigación genética actual Por la información que se pasa del ADN a las proteínas ARN codificante - Lleva información para la síntesis de proteínas . Es el ARNm ARN no codificante - Muchos ARN que no codifican para proteínas Por su implicación en la sintesis de proteínas ARN implicados en la síntesis de proteínas : ARNm , ARNr, ARNt ARN reguladores ARN víricos ARN implicados en la síntesis de proteínas celulares Tipo Transferencia ARNt ó ARNs Mensajero ARNm Ribosómico ARNr Pm 23.000 - 30.000 25.000 - 1.000.000 35.000 - 1.100.000 Nucleótidos 75 - 90 75 - 3.000 100 - 3.100 % ARN celular 16 2 82 Tipos 50 - 100 Miles 3 en procariotas (2+1) 4 en eucariotas (3+1) Características Bases poco frecuentes alteradas tras la síntesis Puede llevar un aminoácido en 3´ Tamaño muy variable Poca vida celular, minutos. Cola poliA en 3´ Sin estructura 2ª concreta 65% en peso del ribosoma resto proteínas básicas Estructura tridimensional complicada Probable catalizador Función Transporte de aminoácidos en la síntesis de proteínas Transmisión de información del tipo y orden de aminoácidos en la síntesis de proteínas   Formación y funcionamiento de los ribosomas Vida media Intermedia Corta Larga ARN reguladores Regulan la expresión genética por su capacidad de unirse por complementariedad al ADN o a otros ARN ARNi - ARN Interferente Aprovecha mecanismo de destrucción de ARN de doble cadena para regular la expresión de ciertos genes Un ARN de doble cadena es troceado por una ARNasa que conserva la secuencia de una cadena y busca otras cadenas semejantres para seguir hidrolizándolas. Se supone un mecanismo de defensa ante virus de ARN Son ARN cortos de unos 20 nucleótidos que se generan en intrones, virus, o a partir de ADN  Ver ARN interferentes en Wikipedia ARN Antisentido Moléculas de ARN que son complementarias de ARNm por lo que se unen a ellos. Generalmente inhiben su expresión ARN de genomas víricos. Existen virus que tienen como material genético moléculas de ARN Pueden ser de cadena sencilla o de doble cadena

Estructura ARNm Sin estructura espacial definida ARNt Estructura primaria con bases raras, modificadas tras su síntesis. Longitud de 75 a 90 nucleótidos Estructura secundaria con cuatro brazos: Aceptor, Ribosoma, Anticodon, Enzima Estructura terciaria característica Estructura terciaria de un ARNt Estructura secundaria de un ARNt Estructura terciaria de un ARNt unido a su Aminoácido ARNr Estructura primaria habitualmente larga (100 a 3100 nucleótidos) Utilizada para establecer relaciones taxonómicas por su universalidad y conservación Estructura secundaria compleja ARN muy largo. Se conoce en algunos organismos. Estructura terciaria forma las subunidades de los ribosomas. Estructura secundaria del ARNr de la subunidad mayor de un ribosoma de E. coli Estructura secundaria del ARNr de la subunidad menor de un ribosoma de E. coli Estructura terciaria de la subunidad 40s de un Ribosoma Estructura terciaria de la subunidad 60s de un Ribosoma Estructura terciaria de un Ribosoma completo ARNi Sin estructura espacial definida Aparea con ARN formando zonas de doble hélice ARN víricos Pueden ser de cadena sencilla o dobleEstructura secundaria y terciaria conocida en algunos casos Estructura de las dos subunidades de un ribosoma mostrando las estructuras de : Proteínas de la subunidad mayor (L1, L2, ...) Proteínas de la subunidad menor (S1, S2, ...) ARNr de la subunidad mayor ARNr de la subunidad menor ARNt (Sitios A, P, E)

Síntesis Cada célula sintetiza su propio ARN a partir de ribonucleótidos El proceso recibe el nombre de Trascripción del ADN Necesita ADN monocatenario molde Enzima ARN polimerasa ARN dependiente Ribonucleótidos trifosfato: ATP . GTP . UTP . CTP

Ribozimas Moléculas de ARN con capacidad catalítica. Actúan generalmente sobre otras moléculas de ácidos nucleicos: Eliminación de intrones y síntesis de proteínas Son una prueba a favor de un periodo anterior de la evolución celular en la que el ARN era la molécula principal de los procesos biológicos