BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS: ÁCIDOS NUCLEICOS

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS: ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son macromoléculas de carácter ácido que se descubrieron en el interior del núcleo de las células eucariotas. Son polímeros formados por la unión de nucleótidos, que a su vez están formados por un ácido fosfórico, una pentosa (ribosa en el caso del ARN y 2-desoxiribosa en el caso del ADN) y una base nitrogenada (citosina, adenina, guanina y timina o uracilo).[pic 1]

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ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN:

La secuencia de nucleótidos esta unida por enlaces covalentes de tipo fosfodiéster, que se establecen entre el radical fosfato del carbono 5’ de un nucleótido y el radical hidroxilo del carbono 3’ (5’🡪3’).  Una cadena presenta estos dos extremos libres.  Las cadenas de nucleótidos se diferencian por su tamaño, composición y secuencia de bases, que es señala el orden de estas en la cadena. El orden en el que se encuentran unidos los nucleótidos en una molécula de ADN es determinante para la formación de una proteína.[pic 3]

ESTRUCTURA SECUNDARIA:

• Enlaces de hidrógeno entre bases complementarias, estructura en doble hélice.[pic 4]
• Estructuras alternativas a la doble hélice. El ADN es una molécula muy flexible, sin embargo, suelen variaciones que no tienen efecto sobre las características fundamentales descritas. La forma de doble hélice es la A, pero además encontramos las formas B y Z:

• Forma A: predomina en disoluciones pobres en agua. Es una doble hélice dextrógira más ancha y corta.
• Forma B: Es una doble hélice más estrecha y larga que la forma A.
• Forma Z: Es una doble hélice levógira más larga y estrecha en la que predominan la guanina y citosina alternantes. Algunos datos indican la existencia de fragmentos en las procariotas y eucariotas relacionada con la recombinación y expresión de algunos genes.

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LOCALIZACIÓN DEL ADN:

En las células procariotas el ADN forma el cromosoma bacteriano y se halla en el nucleoide, pero también existen porciones dispersas por el citoplasma independientes del ADN cromosómico llamadas plásmidos. En las células eucariotas se localiza fundamentalmente en el núcleo, pero además está en la mitocondria y cloroplastos, en los que el ADN codifica proteínas exclusivas de ellos. El material genético de los virus está compuesto por ADN o ARN. En el ADN tiene una estructura de doble cadena rodeada por una cubierta proteica, la cápside que lo protege y sirve como vehículo de transmisión.[pic 6]

ESRUCTURA DEL ARN:

El ácido ribonucleico está formado por ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y uracilo unidos mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5’🡪3’. En la mayor parte de los organismos es monocatenario, salvo en algunos virus que es bicatenario. En los primeros algunas zonas de la molécula llamadas horquillas pueden presentar una estructura de doble hélice como resultado de la formación de enlaces de hidrógeno entre las bases complementarias. Cuando las áreas complementarias están separadas por regiones no complementarias se generan bucles. Todas las moléculas de ARN, a excepción de algunos virus, se constituyen a partir de la información almacenada en el ADN en el proceso de transcripción: un sistema enzimático convierte la información genética de un segmento de doble cadena de ADN en una cadena de ARN con una secuencia de bases complementaria a una de las cadenas de ADN. En los virus como la polio, las funciones del ADN las realiza el ARN. Existen tres clases principales:

• ARN mensajero. Constituye un porcentaje pequeño. Presenta una estructura lineal salvo en algunas zonas de la cadena, donde se forman horquillas. Durante la expresión genética actúa como intermediario convirtiendo la información genética codificada del ADN en una secuencia de aminoácidos de las proteínas. En las células eucariotas la síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas. El ARNm transporta el ADN desde el núcleo hasta los ribosomas para formar las proteínas. En las células procariotas una única molécula de ARN puede codificar una o varias cadenas polipeptídicas. Si solo contiene la información para la síntesis de un solo péptido es monocistrónico, y si codifica dos o más, policistrónico. Los eucarióticos suelen ser monocistrónicos. Las ribonucleasas se encargan de destruir el ARNm tras la síntesis proteíca.
• ARN de transferencia. Su función es transportar aminoácidos hasta los ribosomas, donde se unen entre sí para formar proteínas. Está compuesto por entre 70 y 90 nucleótidos. Algunas zonas presentan una estructura en doble hélice, y donde no existe apareamiento de bases se forman bucles. Sus principales características son:

• En el extremo 5’ todos llevan un nucleótido de guanina con el grupo fosfato libre.[pic 7]
• En el extremo 3’ está formado por tres bases nitrogenadas (CCA) sin aparear, siendo aquí donde se une al aminoácido que va a transportar.
• En el brazo A hay un triplete de bases nitrogenadas, el anticodón, diferente para cada ARNt en función del aminoácido que vaya a transportar y es complementario a un triplete de bases del ARNm, el codón.
• Otras zonas son el brazo T (timina) donde se reconoce al ribosoma, y el brazo D con una secuencia de bases nitrogenadas reconocida por una de las enzimas encargadas de unir cada aminoácido con su correspondiente molécula de ARNt.

• ARN ribosómico.  Agrupa varios ARN distintos y es el más abundante. Las moléculas de ARNr son largas y moncatenarias, aunque en algunas regiones las bases se encuentran apareadas. En esas zonas tiene una estructura de doble cadena. También se denomina ARN estructural ya que varias de sus moléculas, asociadas a un conjunto de proteínas básicas, forman un ribosoma.

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Además existen otros tipos de ARN:

• ARN nucleolar (ARNn). Se encuentra asociado a proteínas constituyendo el nucléolo. Se origina en el núcleo a partir de varios segmentos de ADN denominados organizadores nucleolares  y es el precursor del ARNr.
• Algunos ARN realizan funciones de catálisis (riboenzimas) y otros se asocian a proteínas (ribonucleoproteínas).

OTROS NUCLEÓTIDOS:

Se hallan libres en las células y se clasifican según la función que realizan:

• Transportadores de energía. La hidrólisis del ATP proporciona la energía química necesaria para reacciones. Los grupos fosfato se unen entre sí mediante enlaces ricos en energía, que se libera durante la hidrólisis (fosforilación y desfosforilación).
• Mensajeros químicos. A través de primeros y segundos mensajeros, el interior y exterior celular se comunican. Un ejemplo es el AMP cíclico o AMPc, formada a partir de ATP por la enzima adenilato ciclasa.
• Coenzimas. Son moléculas orgánicas no proteicas que intervienen en las reacciones catalizadas como transportadores de electrones. Muchas son nucleótidos como los de flavina o los de piridina (NAD O NADP). La coencima A está formada por un derivado del ATP e interviene en las reacciones enzimáticas relacionadas con el metabolismo celular, su derivado el acetil coenzima A participa en rutas catabólicas y anabólicas.

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