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UNIDAD 6
NUCLEÓTIDOS Y ÁCIDOS NUCLEICOS
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1. COMPOSICIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
• Ácidos nucleicos: macromoléculas constituidas por nucleótidos.
• ADN y ARN son los dos tipos de ácidos nucleicos
• Función: almacenar, transmitir y expresar la información genética
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COMPOSICIÓN ÁCIDOS NUCLEICOS
• BASE NITROGENADA
• PENTOSA
• ÁCIDO FOSFÓRICO
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Bases nitrogenadas
• Son compuestos heterocíclicos formados por C y N
• Su estructura es plana• Pueden ser:
– Púricas: • Adenina (A)• Guanina (G)
– Pirimidínicas:• Citosina (C)• Timina (T) – solo en ADN• Uracilo (U) – sólo en ARN
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Pentosas
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Ácido fosfórico
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NUCLEÓSIDOS = PENTOSA + BASE
• Resultan de la unión de una pentosa y una base nitrogenada mediante un enlace N-glucosídico (c1’)
• Nomenclatura:
NOMBRE BASE +
-OSINA (púrica)
-IDINA (pirimidínica)
Ejemplos: adenosina, guanosina, citidina, timidina, etc…
Si la pentosa es la desoxirribosa se le añade el prefijo desoxi-
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NUCLEÓTIDOS = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICO
• Son ésteres fosfóricos de nucleótidos
• Tienen carácter ácido
• El enlace éster se forma entre el grupo hidroxilo del c5’ y el ácido fosfórico
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2. NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS
• Se encuentran libres en las células
• Intervienen en el metabolismo como:– Activadores de enzimas (AMPc)– Aportando energía química (ATP y ADP)– Coenzimas (FMN, FAD, NAD, NADP, NADH,
NADPH, CoA)
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NUCLEÓTIDOS DE ADENINA
• ATP y ADP:– Son moléculas transportadoras de energía– Los enlaces entre grupos fosfato son ricos en energía
• Reacciones exergónicas: ADP+Pi→ATP (catabolismo)
• Reacciones endergónicas: ATP→ADP+Pi (anabolismo)
• AMPc: – El ácido fosfórico esterifica los carbonos 3’ y 5’– Se forma a partir de ATP intracelular por acción de la
adenilatociclasa de la membrana– La adenilatociclasa se activa cuando una hormona (primer
mensajero) se une al receptor adecuado – El AMPc activa enzimas (segundo mensajero)
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COENZIMAS
• Las coenzimas son moléculas orgánicas no proteicas que intervienen en las reacciones catalizadas enzimáticamente, actuando como transportadores de electrones (ver pag. 178)
• No son específicas en cuanto al sustrato
• Intervienen en un mismo tipo de reacción
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NUCLEÓTIDOS COENZIMÁTICOS
• NUCLEÓTIDOS DE LA FLAVINA:
RIBOFLAVINA (vitamina B2)
(nucleósido)
FLAVINA
(base)
RIBITOL
(pentosa+ =
• FMN y FAD actúan como coenzimas deshidrogenasas
• NUCLEÓTIDOS DE LA PIRIDINA (dinucleótidos)• NAD Y NADP actúan como coenzimas deshidrogenasas
• COENZIMA A (Co-A): interviene en reacciones enzimáticas como transportador de grupos acilo (R-CO-) procedentes de ácidos orgánicos
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3. ADN: ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
• ADN: polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y timina.
• Niveles estructurales:– Estructura primaria (secuencia nucleótidos)– Estructura secundaria (doble hélice)
– Estructura terciaria (cromatina9
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ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN
• Es la secuencia de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster
• Las secuencias de nucleótidos se diferencian por.– Tamaño– Composición– Secuencia
• El orden de los nucleótidos determina la secuencia de aa en la síntesis de proteínas
• Gen: información genética contenida en una porción concreta de ADN que lleva la información necesaria para formar una proteína con una secuencia de aa concreta
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Enlace fosfodiéster
• Es el que une dos nucleótidos• Se establece entre el radical fosfato situado en el c 5’ de un nucleótido y el
radical hidroxilo (-OH) del c 3’ del siguiente nucleótido (enlace 5’→3’)
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ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN (WATSON Y CRICK)
• Resulta de la unión de dos cadenas polinucleotídicas de forma complementaria (A-T y C-G) y antiparalela (5’→3’ y 3’→5’)
• Nº bases púricas = nº bases pirimidínicas. A+T=C+G
• Presenta una forma de doble hélice con enrrollamiento dextrógiro y plectonémico
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Detalles estructurales:
Diámetro=2 nm
Paso= 3,4nm/10bases
Distancia entre bases: 0.34nm
Estructura secundaria ADN
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Rosalin Franklin
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Complementariedad entre bases•Las dos cadenas polinucleotídicas se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno
•Es imposible que se enfrenten bases no clomplementairas
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4. ESTRUCTURAS ALTERNATIVAS A LA DOBLE HÉLICE
• FORMA B. Es la forma en la que se se encuentra el ADN en el núcleo, descrita por Watson y Crick
• FORMA A. Cuando la humedad relativa se reduce al 75%, en condiciones no fisiológicas.
• FORMA Z. Mas larga y estrecha. Aparece en determinadas condiciones en los seres vivos. Interviene en procesos de expresión del mensaje genético
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5. FUNCIÓN BIOLÓGICA DEL ADN
• ALMACÉN DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA– El ADN contiene instruciones para construir
las proteínas de un ser vivo.– Tiene la capacidad de realizar copias de si
mismo= REPLICACIÓN (pag. 126, 127, 128 y 129)
– A mayor complejidad mayor cantidad ADN
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Variación de la cantidad de ADN (pb) en diferentes grupos de especies
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ADN en eucariotas y procariotas
Interior de la cápsida (321)
-Núcleo-Mitocondrias (circular)-Cloroplastos (circular)
Libre en el citoplasmaLOCALIZACIÓN
Una sola molécula monocatenaria o bicatenaria, lineal o circular
Lineal
Asociado a proteínas básicas en forma de
–Cromatina (interfase)–Cromosomas (división)
Circular
Plasmidios
FORMA
VIRUSEUCARIOTASPROCARIOTAS
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ADN EN CÉLULAS EUCARIOTAS
ADN EN CÉLULAS EUCARIOTAS
•La mayor parte del ADN se encuentra en el núcleo.•Contiene secuencias de ADN repetitivo que no codifican proteínas: ADN repetitivo.•Los genes se encuentran fragmentados en porciones (intrones y exones)•El ADN está asociado a histonas.•También existe ADN en cloroplastos y mitocondrias parecido al ADN bacteriano
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ADN EN PROCARIOTAS
•El ADN bacteriano es una sola molécula circular y bicatenaria que se asociada a proteinas no histónicas constituyendo el cromosoma bacteriano.
•También existe pequeñas moléculas de ADN extracromosómico llamadas plásmidos
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ADN en virus
•Está constituido por una sola molécula que puede ser monocatenaria o bicatenaria.
•Además puede presentarse en forma lineal o circular
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6. EL ARN
Composición • Está formado por la unión de ribonucleótidos de adenina
(A), guanina (G), citosina (C), y uracilo (U) por enlaces fosfodiéster en sentido 5’→3’.
Estructura general• La mayor parte del ARN es monocatenario y puede
formar:– Horquillas: zonas complementarias con estructura de doble hélice– Bucles: zonas no complementarias que separan zonas
complementarias
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ARN: funcion biológica• Dirige la síntesis de proteínas a partir de la
información obtenida del ADN• Todos los ARN se forman a partir del ADN• En virus que carecen de ADN es el ARN quien
almacena y transmite la información genética
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TIPOS DE ARN
• ARN mensajero (ARNm)
• ARN ribosómico (ARNr)
• ARN de transferencia (ARNt)
• ARN nucleolar (ARNn)
• Otros tipos: ribozimas, ribonucleoproteinas
Severo Ochoa
Premio Nobel 1959 por sus trabajos sobre
el ARN
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El ARN mensajero (ARNm)
• Estructura lineal• Su función es copiar la
información genética del ADN (transcripción)
• El ARNm lleva la información hasta los ribosomas
• En eucariotas el ARNm es monocistrónico
• En procariotas el ARNm es policistrónico
• Su vida es muy corta, de lo contrario continuaría la síntesis de las proteínas indefinidamente
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ARN ribosómico(ARNr)
• Función estructural, junto con proteínas básicas forman los ribosomas
•Moléculas largas y monocatenarias•Presenta horquillas y bucles
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ARN de transferencia
(ARNt)
• Su función es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas
• Constituido por 70 a 90 nucleótidos, un 10% con bases diferentes a las normales
• Si se dispone en un plano presenta forma de trébol, con zonas apareadas en forma de doble hélice y bucles
• Existen 50 tipos de ARNt
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Extremo 5’:
Extremo
Extremo 5’: triplete con G y un ácido fosfórico libre
Extremo 3’: CCA sin aparear. Lugar de unión con el aminoácido
• Brazo A: anticodón• Brazo T: se fija al ribosoma
• Brazo D: aminoacil-t-ARN sintetasa
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ARN nucleolarARNn
• Asociado a diferentes proteínas forma el nucléolo.
• Se origina a partir de segmentos de ADN llamados organizadores nucleolares
• Una vez formado se fragmenta para dar lugar a ARNr
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SELECTIVIDADa) Si un polipéptido tiene 450 aminoácidos, indique cuántos
ribonucleótidos tendrá el fragmento del ARN mensajero que codifica esos aminoácidos [0,2].
b) Indique cuáles serán los anticodones de los ARN transferentes
correspondientes a la molécula de ARNm 5'-GUU-UUC-GCA-UGG-3' [0,4]. c) Indique la secuencia de ADN que sirvió de molde para este mismo ARN mensajero [0,4]. (2006).
a) 450 x 3 = 1350 ribonucleótidos .............................................0,2 puntosb) CAA, AAG, CGU, ACC ........................................................ 0,4 puntosc) 3’-CAAAAGCGTACC-5’ ....................................................... 0,4 puntos
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57.- a) Complete la tabla que aparece a continuación que corresponde a las cadenas complementarias de un fragmento de ADN. Utilice las letras: P para el ácido fosfórico, D para la pentosa (2' desoxirribosa), A para adenina, C para citosina, G para guanina y T para timina. Indique, en cada caso, el número de puentes de hidrógeno que se establecen entre las dos bases nitrogenadas [0,5].
b) Al analizar las proporciones de bases nitrogenadas de un fragmento monocatenario de ADN humano los resultados fueron los siguientes: 27% de A, 35% de G, 25% de C y 13% de T. Indique cuáles serán las proporciones de bases de la cadena complementaria [0,5].(2006)
b).- 13% de A 25% de G
35% de C 27 % de T
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12.- En relación con la figura adjunta, responda las siguientes preguntas: (2008)
a).- Indique cuáles son las estructuras y/o moléculas señaladas con los números 1 al 7 [0,7], e identifique los procesos señalados con las letras A y B [0,3].
b).- ¿Cuál es la función del proceso A? [0,3]. Describa el proceso B [0,7].
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21.- En relación con la figura adjunta, conteste las siguientes cuestiones:
a).- ¿Qué tipo de biomolécula representa? [0,25]. Indique el nombre de las moléculas incluidas en los recuadros 1 y 2 [0,25] e identifique los enlaces señalizados con puntos [0,25]. Identifique el enlace señalado con la flecha [0,25].
b).- Cite los procesos fundamentales para la vida relacionados con esta molécula [0,2] y explique el significado biológico de cada uno [0,8].
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8.- Indique la composición química del ADN [0,2] y explique el modelo de doble hélice [1].
Describa cómo se empaqueta el ADN para formar un cromosoma [0,5] y señale en un dibujo sencillo las cromátidas, los brazos y el centrómero de un cromosoma [0,3]. (2008)
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Otros tipos de ARN
• Ribozimas: con función catalítica• Ribonucleoproteínas: modifican ARNm
para hacerlos funcionales• ARN autocatalíticos: con capacidad para
excindirse por sí mismos.