Funciones de los ácidos nucleicos ribonucleicos




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Biología 2º Bachiller


TEMA 6 ÁCIDOS NUCLÉICOS


  1. ÁCIDOS NUCLEICOS

    • CONCEPTO.

    • FUNCIONES




  1. LOS NUCLEÓTIDOS: COMPONENTES

    • LAS BASES NITROGENADAS

    • EL AZÚCAR (GLÚCIDO)

    • LOS NUCLEÓSIDOS

    • ESTRUCTURA DE LOS NUCLEÓTIDOS

    • NUCLEÓTIDOS O DERIVADOS DE NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO.

    • LOS POLINUCLEÓTIDOS




  1. NUCLEOSIDOS Y NUCLEOTIDOS.

    • ATP

      1. ESTRUCTURA

      2. FUNCIÓN

    • ADN

      1. COMPOSICIÓN QUIMICA

      2. LOCALIZACION

      3. ESTRUCTURA ( MODELO DE WATSON Y CRICK)

    • ARN

      1. COMPOSICIÓN QUIMICA

      2. LOCALIZACION

      3. TIPOS Y FUNCIONES DE CADA UNO DE ELLOS

      4. FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS RIBONUCLEICOS

    • ADN Y ARN: DIFERENCIAS A NIVEL QUÍMICO



  1. ÁCIDOS NUCLEICOS.

    1. CONCEPTO.

Químicamente, los ácidos nucleicos son polímeros constituidos por la unión mediante enlaces químicos de unidades menores llamadas nucleótidos. Los ácidos nucleicos son compuestos de elevado peso molecular, esto es, son macromoléculas.


    1. FUNCIONES.

Los ácidos nucleicos, llamados así porque en un principio fueron localizados en el núcleo celular, son las moléculas de la herencia y por lo tanto van a participar en los mecanismos mediante los cuales la información genética se almacena, replica y transcribe. Ésta no va a ser su única función. Determinados derivados de estas sustancias: los nucleótidos, van a tener otras funciones biológicas, entre las que pueden destacarse, como ejemplo, la de servir de intermediarios en las transferencias de energía en las células (ATP, ADP y otros) o en las transferencias de electrones (NAD+ , NADP+ , FAD, etc.).


  1. LOS NUCLEÓTIDOS: COMPONENTES.

Los nucleótidos están formados por: una base nitrogenada (BN), un azúcar (A) y ácido fosfórico (P); unidos en el siguiente orden: PABN


    1. LAS BASES NITROGENADAS.

Son sustancias derivadas de dos compuestos químicos: la purina y la pirimidina. Las que derivan de la purina son las bases púricas.


En los nucleótidos vamos a encontrar, normalmente, dos base púricas: la adenina (A) y la guanina (G). Las que derivan de la pirimidina se llaman pirimidínicas. Tres son las bases pirimidínicas presentes en los ácidos nucleicos: la citosina (C), la timina (T) y el uracilo (U).


En ciertos casos, aunque esto pasa muy raramente, pueden encontrarse en los ácidos nucleicos otras bases diferentes de estas cinco, por lo general derivados metilados de ellas.



    1. EL AZÚCAR (GLÚCIDO).

El azúcar que interviene en los nucleótidos puede ser o la ribosa (R) o la desoxirribosa (dR). Ambas son aldopentosas y las encontraremos en los nucleótidos como ß furanosas.

Conviene destacar que la única diferencia entre ambas está en que en el carbono 2 de la desoxirribosa hay un hidrógeno (-H) en lugar del grupo alcohol (-OH).

    1. LOS NUCLEÓSIDOS.

El azúcar y la base nitrogenada se unen entre sí como se indica en las figuras formando un nucleósido. El enlace se forma entre el carbono anomérico del azúcar y uno de los nitrógenos de la base nitrogenada, en concreto, el indicado en las figuras.

En la unión se forma una molécula de agua. Este enlace recibe el nombre de enlace N-glicosídico.

    1. ESTRUCTURA DE LOS NUCLEÓTIDOS.

Los nucleótidos son los monómeros que constituyen los ácidos nucleicos. Se forman cuando se unen el ácido fosfórico y un nucleósido. Es una unión fosfoéster entre un OH del ácido fosfórico y el OH situado en el carbono 5 del azúcar, con formación de una molécula de agua. Según el azúcar sea la ribosa o la desoxirribosa, tendremos ribonucleótidos o desoxirribonucleótidos. La timina nunca forma parte de los ribonucleótidos y el uracilo no forma parte de los desoxirribonucleótidos.


    1. NUCLEÓTIDOS O DERIVADOS DE NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO.

Algunos nucleótidos cumplen funciones por sí mismos. Así, por ejemplo:


      1. Nucleótidos que intervienen en las transferencias de energía: Se trata de moléculas que captan o desprenden energía al transformarse unas en otras. Así, el ATP desprende energía cuando se hidroliza, transformándose en ADP y fosfato inorgánico (Pi). Por el contrario, el ADP almacena energía cuando reacciona con el fosfato inorgánico y se transforma en ATP y agua. De esta forma se transporta energía (unas 7 kilocalorías por mol de ADP/ATP) de aquellas reacciones en las que se desprende (exergónicas) a aquellas en las que se necesita (endergónicas).


Ejemplos de nucleótidos transportadores de energía:
- AMP (adenosina-5'-monofosfato) A-R-P

- ADP (adenosina-5'-difosfato) A-R-P-P

- ATP (adenosina-5'-trifosfato) A-R-P-P-P

- GDP (guanosidina-5'-difosfato) G-R-P-P

- GTP (guanosidina-5'-trifosfato) G-R-P-P-P


      1. Nucleótidos que intervienen en los procesos de óxido-reducción. Estas moléculas captan electrones de moléculas a las que oxidan y los ceden a otras moléculas a las que a su vez reducen. Así, el NAD+ puede captar 2e- transformándose en su forma reducida, el NADH, y éste puede ceder dos electrones a otras sustancias, reduciéndolas y volviendo a transformarse en su forma oxidada, el NAD+. Así, se transportan electrones de aquellas reacciones en las que se desprende a aquellas en las que se necesitan.


Ejemplos de nucleótidos transportadores de electrones:

- NAD+ /NADH (Nicotinamida-adenina-dinucleótido) oxidado y reducido, respectivamente.

- NADP+ /NADPH (Nicotinamida-adenina-dinucleótido-fosfato), oxidado y reducido.

- FAD/FADH2 (Flavina-adenina-dinucleótido), oxidado y reducido.


      1. Nucleótidos reguladores de procesos metabólicos. Algunos nucleótidos cumplen funciones especiales como reguladores de procesos metabólicos, por ejemplo el AMPc (adenosina-3',5'-monofosfato) o AMP cíclico, en el que dos OH del fosfato esterifican los OH en posiciones 3 y 5 de la ribosa formando un ciclo. Este compuesto químico actúa en las células como intermediario de muchas hormonas.




    1. LOS POLINUCLEÓTIDOS.

Dos nucleótidos van a poder unirse entre sí mediante un enlace ésterfosfato (fosfoéster). Este enlace se forma entre un OH del ácido fosfórico de un nucleótido y el OH (hidroxilo) del carbono número 3 del azúcar del otro nucleótido con formación de una molécula de agua. La unión de otros nucleótidos dará lugar a un polinucleótido.

Es de destacar que en toda cadena de polinucleótidos el nucleótido de uno de los extremos tendrá libre el OH del azúcar en posición 3, éste será el extremo 3' de la cadena. El ácido fosfórico del nucleótido que se encuentre en el extremo opuesto también estará libre, éste será el extremo 5'. Esto marca un sentido en la cadena de polinucleótidos.

Toda cadena podrá considerarse bien en sentido 3'5' o en sentido 5' 3' y así habrá que indicarlo.



http://campus.usal.es/~dbbm/modmol/modmol06/index06.html


  1. NUCLEOSIDOS Y NUCLEOTIDOS.

    1. ATP

      1. ESTRUCTURA.

El trifosfato de adenosina (ATP) o adenosín trifosfato es una molécula que consta de una purina (adenina), un azúcar (ribosa), y tres grupos fosfato. Es una molécula que se encuentra en todos los seres vivos y constituye la fuente principal de energía utilizable por las células para realizar sus actividades. Gran cantidad de energía para las funciones biológicas se almacena en los enlaces de alta energía que unen los grupos fosfato y se liberan cuando uno o dos de los fosfatos se separan de las moléculas de ATP. El compuesto resultante de la pérdida de un fosfato se llama difosfato de adenosina, adenosín difosfato o ADP; si se pierden dos se llama monofosfato de adenosina, adenosín monofosfato o AMP, respectivamente.


      1. FUNCIÓN.

Impulsa reacciones transmitiendo grupos fosfato. Si el aceptor fuera el agua, la reacción de hidrólisis sería:

ATP + H2O  ADP + Pi

ATP + H2O  AMP + Pi + pirofosfato

Función del ATP en el metabolismo.

  • Reacciones acopladas.

  • Reacciones de transferencia de fosfatos. Concepto de potencial de transferencia de fosfato.

  • Concepto de carga energética.

El ATP se origina por el metabolismo de los alimentos (glucólisis - respiración celular) en unos orgánulos especiales de la célula llamados mitocondrias. El ATP se comporta como una coenzima, ya que su función de intercambio de energía y la función catalítica (trabajo de estimulación) de las enzimas están íntimamente relacionadas. Con la liberación del grupo fosfato del final se obtiene siete kilocalorías (o calorías en el lenguaje común) de energía disponible para el trabajo y la molécula de ATP se convierte en ADP (difosfato de adenosina). La mayoría de las reacciones celulares que consumen energía están potenciadas por la conversión de ATP a ADP, incluso la transmisión de las señales nerviosas, el movimiento de los músculos, la síntesis de proteínas y la división de la célula. Por lo general, el ADP recupera con rapidez la tercera unidad de fosfato a través de la reacción del citocromo, una proteína que se sintetiza utilizando la energía aportada por los alimentos. En las células del músculo y del cerebro de los vertebrados, el exceso de ATP puede unirse a la creatina, proporcionando un depósito de energía de reserva.



La liberación de dos grupos fosfatos del ATP por la enzima adenilato ciclasa forma AMP (monofosfato de adenosina), un nucleótido que forma parte de los ácidos nucleicos o el material del ADN. Esta enzima es importante en muchas de las reacciones del organismo. Una forma de AMP llamada AMP cíclico originado por la acción de esta participa en la actividad de muchas hormonas, como la adrenalina y la ACTH.



Las plantas producen ATP utilizando directamente la energía solar en un proceso denominado fotosíntesis.

    1. ADN

      1. COMPOSICIÓN QUIMICA.

Concepto: Químicamente son polinucleótidos constituidos por d-AMP, d-GMP, d-CMP y d- TMP. Los nucleótidos del ADN no tienen ni uracilo, ni ribosa, como ya se ha dicho.

Características: Los ADN celulares tienen una elevada masa molecular, muchos millones de daltons. Así, por ejemplo: el genoma humano está formado por 3x109 pares de nucleótidos. Esto hace que sean moléculas de una gran longitud; por ejemplo: 1,7 µm en el caso del virus de la poliomielitis y 2,36 m si sumamos todo el ADN de todos los cromosomas de una célula humana. El ADN fue aislado por primera vez en 1869, pero hasta 1950 no se empezó a conocer su estructura. Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas asociado a proteínas (histonas y otras) formando la cromatina, sustancia que constituye los cromosomas y a partir de la cual se transcribe la información genética. También hay ADN en ciertos orgánulos celulares (por ejemplo: plastos y mitocondrias).


      1. LOCALIZACION.

El ADN se encuentra exclusivamente en el núcleo de las células eucariotas aunque también se encuentra en mitocondrias, cloroplastos y centriolos. En el genoma (conjunto integral y secuenciado del ADN) humano se estima que hay aproximadamente 50.000 ó más genes. Los genes son trozos funcionales de ADN compuestos a su vez de1.000 hasta 200.000 unidades c/u llamadas nucleótidos.

En las células procarióticas se encuentra en el citoplasma, en la denominada zona nuclear.


      1. ESTRUCTURA (MODELO DE WATSON Y CRICK).


Se pueden distinguir 3 niveles estructurales:

  • Estructura primaria: La secuencia de los nucleótidos.

  • Estructura secundaria: La doble hélice.

  • Estructura terciaria: Collar de perlas, estructura cristalina, ADN superenrollado.

En las células eucariotas, a partir de la estructura 30, se dan otros niveles de empaquetamiento de orden superior.



http://www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf
ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN.

Es la secuencia de nucleótidos de una cadena o hebra. Es decir, la estructura primaria del ADN viene determinada por el orden de los nucleótidos en la hebra o cadena de la molécula. Para indicar la secuencia de una cadena de ADN es suficiente con los nombres de las bases o su inicial (A, T, C, G) en su orden correcto y los extremos 5' y 3' de la cadena nucleotídica.
Así, por ejemplo:
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