ACIDOS NUCLEICOS 1. INTRODUCCION Químicamente están formados por C, H, O, N y P. Son moléculas de elevado peso molecular. Están constituidas por la unión en cadena de numerosas unidades (monómeros) denominados nucleótidos. 2. COMPOSICIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS En la formación de un nucleótido intervienen tres tipos de compuestos diferentes: A.

Ácido fosfórico, H3PO4. Los nucleótidos pueden tener varias moléculas de ácido fosfórico así distinguimos entre nucleótidos monofosfato, difosfato, trifosfato, etc.. B. Un monosacárido (Pentosa) que puede ser Ribosa o Desoxirribosa. C. Una Base nitrogenada. Las bases nitrogenadas pueden ser de dos tipos: púricas (derivada del compuesto purina, de doble anillo) o pirimidínicas (derivadas del compuesto piridimina, de un sólo anillo). Dentro de las púricas distinguimos la Adenina (A) y Guanina (G). Dentro de las pirimidínicas distinguimos la Citosina (C), Timina (T) y Uracilo (U). La asociación de una pentosa con una base nitrogenada se denomina nucleósido. Esta unión se realiza mediante el Carbono 1 de la pentosa y un Nitrógeno de la base, con liberación de una molécula de agua. Si a un nucleósido se le une un ácido fosfórico a nivel del Carbono 5 de la pentosa se forma un nucleótido. En este enlace se libera una molécula de agua. A esta molécula de ácido fosfórico se le pueden unir otras formando los nucleótidos difosfato, trifosfato, etc.. La reunión de varios nucleótidos (varios cientos de miles en ocasiones) forman un ácido nucleico, debido a ello también se denominan polinucleótidos. Los nucleótidos sencillos se denominan mononucleótidos para distinguirlos de aquellos constituidos por la unión de dos nucleótidos (dinucleótidos), de tres nucleótidos (trinucleótidos ), etc.. Los nucleótidos formados por la pentosa ribosa se denominan Ribonucleótidos, los formados

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por desoxirribosa se denominan Desoxirribonucleótidos. Los nucleótidos que forman los ácidos nucléicos son: Desoxirribonucleótidos

Ribonucleótidos

desoxiadenosín monofosfato (dAMP)

Adenosín monofosfato (AMP)

desoxiguanosín monofosfato (dGMP)

Guanosín monofosfato (GMP)

desoxicitidín monofosfato (dCMP)

Citidín monofosfato (CMP)

desoxitidimín monofosfato (dTMP)

Uridín monofosfato (UMP)

Los nucleótidos también pueden encontrarse libres en las células, sin formar parte de ácidos nucleicos, en estos casos podemos encontrarlos unidos a más de un ácido fosfórico. Por ejemplo, citidín difosfato (CDP), Uridín trifosfato (UTP), etc.. De ellos los más importantes son el adenosín difosfato (ADP) y adenosín trifosfato (ATP). 3. FUNCIÓN DE LOS NUCLEÓTIDOS Los nucleótidos desempeñan funciones muy importantes en las células: A.

Son las unidades (monómeros) que constituyen los ácidos nucleicos.

B. Constituyen las moléculas principales del especialmente el ATP.

transporte de energía,

El ADP puede pasar a ATP mediante unión de un ácido fosfórico, y a la inversa, el ATP puede pasar a ADP mediante liberación de un ácido fosfórico. En el primer proceso se consume energía (necesaria para la unión), en el segundo se libera energía. Este mecanismo lo utilizan las células para captar, transportar y liberar energía. En las reacciones que liberen energía se acopla un ADP que pasa a ATP, este ATP se transporta a aquellas zonas donde ocurran reacciones que requieran energía, pasando el ATP de nuevo a ADP. La energía necesaria para pasar de ADP a ATP es de 7,3 Kcal, la misma que se libera al pasar de ATP a ADP. ATP + H2O ADP + Pi + 7,3 Kcal

= ADP + Pi + 7,3 Kcal(Pi = grupo fosfórico) = ATP + H2O

El ATP puede pasar directamente a AMP con liberación de dos ácidos fosfóricos

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(grupo pirofosfato PPi). Funciones similares al ATP, pueden desempeñar también el CTP y GTP. C.

Algunos nucleótidos son coenzimas.

4. TIPOS DE ACIDOS NUCLEICOS Son polinucleótidos. Existen dos tipos: - Ácido Desoxirribonucleico, ADN. - Ácido Ribonucleico, ARN. Las diferencias entre el ADN y ARN son las siguientes: 1.

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Por su composición química. La pentosa que forma parte del ADN es la desoxirribosa mientras que en el ARN es la ribosa. Además, las bases nitrogenadas que utilizan ADN y ARN son iguales a excepción de la Timina y Uracilo. La primera es exclusiva del ADN, mientras que la segunda es del ARN. Por su localización. El ADN se encuentra en el núcleo de las células (en los cromosomas), mientras que el ARN se encuentra tanto en el núcleo (en los nucleolos y jugo nuclear) como en el citoplasma, especialmente en los Ribosomas. Por su estructura. La cadena de ARN es mucho más corta que la de ADN, por tanto, su peso molecular es menor. Además, la cadena de ARN es sencilla (formada por una sola fila de nucleótidos) mientras que la de ADN es doble (formada por dos cadenas de nucleótidos enfrentados y unidas por enlaces débiles de puente de Hidrógeno). La cadena de ADN se encuentra retorcida sobre si misma, adoptando la forma de escalera de caracol o doble hélice. Por su función. El ADN es portador de los genes: dicta las normas para que la célula elabore sus proteínas. El ARN recibe dichas órdenes y las ejecuta. Se distinguen varios tipos de ARN según su función: 4.1. ARN mensajero (ARNm ). Tiene forma lineal. Su función es la de trasladar la información contenida en el ADN, del núcleo hasta los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas. 4.2. ARN ribosómico (ARNr ). Forma parte de la estructura de los ribosomas del citoplasma. 4.3. ARN transferente (ARNt ). Son moléculas pequeñas formadas por 70-90 nucleótidos que se encuentran libres en el citoplasma. Tienen forma de hoja de trébol. Cada ARNt va asociado a un determinado

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aminoácido.El ARNt se encarga de transportar los distintos aminoácidos hasta el lugar donde se sintetizan las proteínas (Ribosomas). 5. ESTRUCTURA DEL ADN Estructura primaria. El ADN está formado por dos cadenas simples de nucleótidos. De manera que las bases nitrogenadas de una cadena se enfrenta a las bases nitrogenadas de la otra cadena, estableciéndose entre ellas un enlace de puente de hidrógeno. Las bases enfrentadas son siempre Adenina con Timina y Guanina con Citosina. Estas bases se denominan complementarias. Al existir dos cadenas complementarias, la cantidad de Adenina (A) en el ADN ha de ser igual a la de Timina (T) , y lo mismo ocurre con la cantidad de Guanina (G) y Citosina (C). Es decir, el número de bases púricas ha de ser igual al de pirimidínicas (A+G = C+T). No obstante, existen casos (como en los virus) en que el ADN es monocatenario, no cumpliéndose entonces la relación anterior. La estructura lineal del ADN constituye su estructura primaria, definida por la secuencia de nucleótidos. Por ejemplo, en el dibujo anterior la secuencia 5´-3´ sería: A-G-T-C-T-C-A. Al igual que ocurre en la proteínas, la estructura primaria del ADN sufre deformaciones. El modo en que se orienta en el espacio la estructura primaria constituye la estructura secundaria. Estructura Secundaria. En 1953 Watson y Crick postularon un modelo tridimensional para la estructura del ADN, basados en datos de difracción de Rayos X. En este modelo la cadena de ADN se encuentra enrollada alrededor de un eje y a modo de doble hélice. Este enrollamiento se denomina plectonémico y se caracteriza porque ambas cadenas no pueden separase, a menos, que se desenrollen. En las bacterias la cadena de ADN es cíclica, sus dos extremos se encuentran enlazados formando un anillo o ciclo. En las células eucariotas la molécula de ADN es lineal y se presenta asociada a proteínas, el modo en que lo hace constituye la estructura terciaria. Estructura terciaria. También llamada en "collar de perlas", ocurre cuando el ADN se asocia a histonas. Aparece en células en reposo (es decir que no están en división), es la estructura que presenta la cromatina.

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Esta estructura está constituida por una sucesión de partículas denominadas nucleosomas. Los nucleosomas están formados por 8 moléculas de histonas rodeadas por un fragmento del ADN (compuesto por 146 pares de nucleótidos). Un nucleosoma con otro se unen mediante el filamento de ADN, el cual presenta entre ambos, 54 pares de nucleótidos. El filamento de ADN estirado tendría una longitud 10 veces mayor que la que presenta cuando se asocia a las histonas. Estructura Cuaternaria. Es la estructura que adopta el "collar de perlas" al plegarse espacialmente. 6. DUPLICACIÓN DEL ADN El ADN contiene la información necesaria para realizar todas las funciones que la célula necesita (contiene la información de todas las proteínas). Esta información ha de transmitirse a las células hijas. Para ello, antes de que una célula se divida, el ADN se duplica y cada célula recibe una copia del mismo. La duplicación del ADN se realiza de la siguiente forma: en primer lugar se produce el desenrollamiento y la separación de las dos cadenas de la doble hélice que forma el ADN; a continuación, se van colocando los nuevos nucleótidos enfrentándose a los de las cadenas preexistentes, de tal manera que frente a cada base nitrogenada se dispone su complementaria. Al final del proceso, se obtienen dos moléculas de ADN idénticas a la molécula inicial.

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