Àcids nucleics

ÀCIDS NUCLEICS

Els àcids nucleics són grans biomolècules que contenen sempre carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen i fòsfor. S’encarreguen d’emmagatzemar, transmetre i expressar la informació genètica, és a dir, la informació necessària per a la síntesi de proteïnes.

S’anomenen àcids nucleics perquè són substàncies de caràcter àcid i es van trobar al nucli de les cèl·lules eucariotes

Composició química:

1. Àcid fosfòric
2. Bases nitrogenades: → Bases púriques: adenina i guanina

                                     → Bases pirimidíniques: citosina, timina i uracil

1. Pentoses: → Desoxiribosa

                  → Ribosa

NUCLEÒSIDS

Els nucleòsids es formen per mitjà de la unió d’una ribosa o d’una desoxiribosa amb una base nitrogenada, mitjançant un enllaç N-glicosídic entre el carboni 1’ de la pentosa i el nitrogen 1’ de la base nitrogenada, si aquesta és pirimidínica, o el nitrogen 9 si és una base púrica.

NUCLEÒTIDS

Els nucleòtids es formen per la unió d’un nucleòsid i un àcid fosfòric, per mitjà de l’enllaç èster fosfòric, que s’estableix entre el grup hidroxil del cinquè carboni de la pentosa i l’àcid fosfòric.

ÀCIDS NUCLEICS

Els àcids nucleics són polímers de nucleòtids. Aquests nucleòtids s’uneixen mitjançant l’enllaç fosfodièster, el qual s’estableix entre el grup fosfòric, que està unit al carboni 5 (5’) d’una pentosa, i el grup OH del carboni 3 (3’) de la pentosa del nucleòtid següent i desprèn una molècula d’aigua. Per això els àcids nucleics presenten dos extrems:  l’extrem 5’, on hi ha un grup fosfat unit al carboni 5’ del primer nucleòtid, i l’extrem 3’, on hi ha un radical hidroxil unit al carboni 3’ de l’últim nucleòtid.

Segons la pentosa que presenten, existeixen dos tipus d’àcids nucleics:

1. ADN:

L’àcid desoxiribonucleic està format, excepte en alguns virus, per dues cadenes de nucleòtids enrotllades entre si formant una doble hèlix. Cada cadena és un polímer de desoxinucleòtids d’adenina, guanina, citosina i timina, sintetitzada des de l’extrem 5’ cap a l’extrem 3’.

L’ADN és la molècula on s'emmagatzema, de forma codificada, la informació genètica d'un ésser viu i l’encarregada de transmetre-la a la descendència. La seva seqüència de nucleòtids conté la informació necessària per a poder controlar el metabolisme, les funcions vitals d'un ésser viu i fabricar les seves proteïnes. És un tipus de molècula molt complexa.

En les cèl·lules eucariotes, l’ADN es troba principalment en el nucli, però també es troba en els mitocondris i els cloroplasts; mentre que en les cèl·lules procariotes es troba lliure en el citoplasma.

L’ADN es distingeix en tres nivells estructurals:

1. Estructura primària: és la seqüència de nucleòtids d’una sola cadena o bri, que pot presentar-se com un simple filament estès o bé una mica doblegada en si mateixa. El nombre de brins diferents d’ADN que es pot formar combinant de forma diferent els quatre tipus de nucleòtids és molt elevat, i això permet emmagatzemar la informació genètica o el missatge biològic.
2. Estructura secundària: és la disposició en l’espai de dues cadenes o brins de polinucleòtids en doble hèlix, amb les bases nitrogenades enfrontades i unides mitjançant ponts d’hidrogen i amb les pentoses i els grups fosfats mirant cap a l’exterior. Per tant, les dues cadenes són:

• Antiparal·leles: Les dues cadenes d’ADN tenen els enllaços 5’→3’ orientats en diferent sentit.
• Complementàries: Les dues cadenes no són iguals, sinó que l’aparellament de les bases de les dues cadenes és: G→C / A→T.

A més a més, l’enrotllament és dextrogir i plectonèmic i cada parella de nucleòtids està separada de la següent per una distància de 0.34nm i cada volta de la doble hèlix està formada per 10 nucleòtids, la qual cosa representa una longitud de 3,4nm per volta d’hèlix.

1. Estructura terciària: és l’enrotllament de l’estructura secundària sobre si mateixa formant una superhèlix, anomenada ADN superenrotllat. Aquests superenrotllaments proporcionen dos avantatges: aconsegueixen reduir la longitud de l’ADN i faciliten el procés de la duplicació d’ADN. Dintre d’aquesta estructura es troben els següents nivells d’empaquetament:

• 1r nivell d’empaquetament: és la fibra de cromatina de 100A o collaret de perles, la qual  està constituïda per la fibra d’ADN de 20A (doble hèlix) associada a histones, que són proteïnes bàsiques i de baix pes molecular. Estructuralment, la fibra de cromatina de 100A està constituïda per una successió de partícules de 100A de diàmetre anomenades nucleosomes. Cada nucleosoma està format per un octàmer d’histones i per una fibra d’ADN de 200 parells de bases de longitud entre la part que s’enrotlla sobre l’octàmer i els dos extrems amb els quals s’uneix al nucleosoma anterior i posterior. Aquest ADN s’anomena ADN espaiador, i la fibra de cromatina de 100A formada així rep el nom de forma laxa, mentre que quan cada nucleosoma s’associa a una molècula d’un cinquè tipus d’histona (histona H1) i la fibra s’escurça, rep el nom de forma condensada.  
• 2n nivell d’empaquetament: és la fibra de cromatina de 300A o solenoide. Es forma per l’enrotllament sobre si mateixa de la fibra condensada de cromatina de 100A; és a dir, la que conté la histona H1. Per fer-ho, les histones H1 s’agrupen entre si i formen l’eix central de la fibra de 300A. S’inverteixen uns sis nucleosomes per volta, fet que provoca un escurçament de 5 vegades, aproximadament, la longitud del collaret de perles. En el medi interfàsic, la major part de la cromatina es troba en forma de fibres de 100A; en canvi, en els cromosomes el nivell més baix d’empaquetament és la fibra de 300A.
• 3r nivell d’empaquetament: és la fibra de 300A que forma una sèrie de bucles, (dominis estructurals en forma de bucle) d’entre 20.000 i 70.000 parells de bases de longitud, que queden estabilitzats per determinades proteïnes. Moltes vegades es troben enrotllats sobre si mateixos formant prominències d’uns 600A de diàmetre.

Tipus d’ADN:

• Segons l’estructura → Monocatenari: un sol bri (molt rar)

                                   → Bicatenari: dos brins

• Segons la forma → Circular (bacteris, mitocondris, cloroplasts, alguns virus)

                              → Lineal (ADN de les cèl·lules eucariotes, alguns virus)

1. ARN:

L’àcid ribonucleic està constituït per nucleòtids de ribosa, amb les bases adenina, guanina, citosina i uracil. Aquests ribonucleòtids s’uneixen entre ells mitjançant enllaços fosfodièster (dos enllaços estèrics seguits) en sentit 5’→3’, igual que en el ADN; tot i que, a diferència d’aquest, l’ARN és gairebé sempre monocatenari, excepte en els reovirus, que és bicatenari.

...