ADN Y ARN

ADN: estructura molecular

El ácido desoxirribonucleico (ADN) CONTIENE la información genética de la mayor parte de los organismos vivos (una excepción son algunos virus, denominados retrovirus, que utilizan el ARN o ácido ribonucleico para guardar su información genética).

- El ADN puede ser copiado a través de las sucesivas generaciones de células:

- El ADN puede ser traducido a proteínas: , más lejos traducido en proteínas,

- El ADN puede ser reparado cuando sea necesario:

- El ADN es un polímero, compuesto de unidades denominadas nucleótidos (o mono nucleótidos).

- Los nucleótidos tienen también otras funciones: (transportadores de energía: ATP, GTP; respiración celular: NAD, FAD; transducción de señales: AMP cíclico; coenzimas: CoA, UDP; vitaminas: nicotina mida mono nucleótido,

Vit B2).

Utilizando la nomenclatura de las proteínas, podemos hablar en términos de estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de la molécula:

I Estructura primaria de la molécula: esqueleto covalente y bases laterales

Un nucleó sido está hecho de un azúcar + una base nitrogenada.

Un nucleótido está hecho de un grupo fosfato + un azúcar + una base nitrogenada. En el ADN, el nucleótido es un desoxirribonucleótido (en el ARN, el nucleótido es un ribo nucleótido).

I-1 Ácido fosfórico

Suministra un grupo fosfato.

I-2 Azúcar

Desoxirribosa, que es una pentosa cíclica (azúcar de 5 carbonos). Nota: el azúcar en el ARN es una ribosa.

Los carbonos del azúcar se numeran de 1' a 5'. El átomo de nitrógeno de la base nitrogenada se une a C1' (por un enlace glucosúrico), y el grupo fosfato se une al C5' (enlace éster) para formar el nucleótido. El nucleótido es, por lo tanto: fosfato - C5' azúcar C1' – base nitrogenada.

I-3 Bases nitrogenadas:

Son heterociclos aromáticos; hay purinas y piramiditas.

- Purinas: adenina (A) y guanina (G).

- Piramiditas: citosina (C) y timina (T) (Nota: la timina es reemplazadas

por uracilo (U) en el ARN).

Nota: pueden existir otras bases nitrogenadas, en particular bases metaladas

derivadas de las anteriores; este tipo de bases tienen un papel funcional (ver capítulo correspondiente).

II Estructuras secundaria y terciaria de la molécula –Conformación tridimensional del ADN

II.1 Di nucleótidos

Los di nucleótidos se forman a través de un enlace fosfodiéster entre dos mono nucleótidos. Este enlace se forma entre el grupo fosfato de un mono nucleótido (en C5' de su azúcar) y el C3' del azúcar del anterior mono nucleótido. Así, comenzando con un grupo fosfato, tenemos un azúcar en 5' (+ su base) y cuyo extremo en 3', está unido a un segundo grupo fosfato en 5' de otro azúcar, cuyo extremo 3' está libre para un siguiente enlace. La unión – y la orientación de la molécula es, por tanto 5' -> 3'.

Los poli nucleótidos están formados por la sucesiva adición de monómeros en una configuración general 5' -> 3'. El esqueleto de la molécula está hecho por una sucesión de grupo fosfato-azúcar (n nucleótidos) – fosfato - azúcar (nucleótido n+1), y así sucesivamente, unidos covalentemente, con las bases nitrogenadas situadas lateralmente.

II.2 Molécula de ADN

El ADN está formado de dos ("ADN dúplex") cadenas o hebras dextrógiras (como un tornillo; con giro hacia la derecha) enrolladas alrededor de un eje formando una hélice doble de 20A° de diámetro ("la doble hélice").

Las dos cadenas son anti paralelas (esto es: sus orientaciones 5'->3' están en direcciones opuestas). La apariencia general del polímero muestra una periodicidad de 3,4 A°, correspondiente a la distancia entre dos bases, y otra de 34 A°, correspondiente a una vuelta completa de la hélice (y también a 10 pares de bases).

II.2.1 Puentes de hidrógeno: emparejamiento entre las bases

Las bases nitrogenadas (hidrofóbicas) se encuentran apiladas en el interior de la doble hélice, en planos perpendiculares a su eje. La parte exterior (grupos fosfato y azúcares) es hidrofílica.

Las bases de una de las cadenas o hebras están unidas mediante puentes de hidrógeno con las bases nitrogenadas de la otra cadena o hebra, uniendo ambas cadenas (líneas discontinuas en la figura).

De esta manera, una purina de una de las cadenas se encuentra enfrentada y unida a una pirimidina en la otra cadena. Por ello, el número de purinas es igual al número de pirimidinas.

II.2.2 Surco mayor y surco menor

La doble hélice es una molécula bastante rígida y viscosa de una longitud inmensa y un diámetro pequeño. En esta molécula se puede observar un surco mayor y un surco menor.

El surco mayor es profundo y amplio, el surco menor es poco profundo y estrecho.

Las interacciones ADN-proteína son procesos esenciales en la vida de la célula (activación o represión de la transcripción, replicación del ADN y reparación).

Las proteínas se unen a la parte interior de los surcos del ADN, mediante uniones específicas: puentes de hidrógeno, y uniones no específicas: interacciones de van der Waals, y otras interacciones electrostáticas generales.

Las proteínas reconocen donantes y aceptores de puentes de hidrógeno, grupos metilo (hidrofóbicos), éstos últimos exclusivos del surco mayor; hay cuatro patrones posibles de reconocimiento en del surco mayor , y sólo dos en el surco menor (ver figuras).

Algunas proteínas se unen al ADN por el surco mayor, algunas otras por el surco menor, y algunas necesitan unirse a ambos..

II.3 ADN no-B

El ADN es una molécula que se mueve continuamente, se pliega como haciendo gimnasia y baila. Las estructuras que se citan más abajo se ha comprobado que tienen ciertos papeles funcionales; y por otra parte, pueden favorecer las roturas y posterior pérdidas de segmentos de ADN, y fenómenos de amplificación, recombinación y mutaciones.

II.3.1 ADN-Z

- La forma Z es una forma de doble hélice levógira (con giro hacia la izquierda) con una conformación del esqueleto en zigzag (menos lisa que la forma ADN-B). Sólo se observa un surco, semejante al surco menor, el emparejamiento entre las bases (que forman el surco mayor -cercano al eje- en la forma ADN-B) está hacia un lateral, en la superficie exterior, lejos del eje. Los grupos fosfato se encuentran más cerca entre ellos que en la forma ADN-B. El ADN-Z no puede formar nucleásemos.

- La conformación Z está favorecida

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