Ácidos nucleicos

#(fuente propia)

En esta entrada os explicare los ácidos nucleicos, un tema nuevo que hemos trabajado en clase, lo dividiré en varias partes: primero hablaré como se forman los ácidos nucleicos, en segundo lugar explicaré el ADN (estructura, propiedades,tipos...) y en tercer lugar explicaré el ARN siguiendo el mismo esquema que como con el ADN.

¿Qué son los ácidos nucleicos?

Los ácidos nucleicos son biomoléculas (macromoléculas) orgánicas formadas por una pentosa, una base nitrogenada y el ácido fosfórico (H3PO4). Se descubrieron en el núcleo de las células eucariotas.

Formación

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por unidades denominadas nucleótidos. Los nucleótidos son las unidades más sencillas, formadas por una pentosa, una base nitrogenada y ácido fosfórico. Dentro de las pentosas encontramos la ribosa(ARN) y la 2-desoxirribosa(ADN) ; dentrode las bases nitrogenadas existen dos grupos, las bases pirimidínicas, Adenina (A) y Guanina (G) ,y las bases púricas Citosina (C), Timina (T) y Uracilo (U).

-Dependiendo del tipo de "piezas" que se unan, se formaran nucleótidos para formar ADN o nucleótidos para formar ARN:

-Nucleótido de ADN (No U)                                                                     -Nucleótido de ARN (No T) 

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-Cuando estos nucleótidos se unen entre si, lo hacen mediante enlaces fosfodiéster. 

ADN

El ADN o ácido desoxirribonucleico está constituido por dos dos cadenas de nucleótidos enrolladas entre sí formando una doble hélice

Dependiendo del tipo de célula a la que nos refiramos, el ADN se puede encontrar en distintos lugares de la célula y presenta distinta características:

-ADN de las células eucariotas. Se puede encontrar en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos. 

El ADN nuclear se caracteriza porque está unido a proteínas básicas, histonas, y un pequeño grupo heterogéneo de proteínas no histónicas, esta asociación se conoce como fibra de cromatina.

ADN de mitocondrias y cloroplastos. Este ADN es similar al de las células procariotas.

-ADN de células procariotas. asociado a proteinas parecidas a las histonas, ARN y proteínas no histónicas, formando el nucleoide, no está delimitado por ninguna membrana envolvente.

*En los virus también se han observado proteínas básicas asociadas al ADN.

Estructura

El ADN posee diferentes grados de complejidad estructural y se pueden distinguir tres niveles:

• Estructura primaria. Secuencia de nucleótidos de una sola cadena , se puede presentar como un simple fragmento extendido o ligeramente doblado sobre sí mismo. Se pueden formar innumerables combinaciones con los cuatro tipos de nucleótidos (A,G,C,T). Estas combinaciones permiten estructurar información llamada, información genética. 

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• Estructura secundaria. La estructura secundaria del ADN corresponde a la disposición en el espacio de las dos hebras de polinucleótidos que forman una doble hélice, con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante enlaces de hidrógeno. 

 Los físicos Watson y Crick dedujeron esta estructura a partir de los siguientes datos:

• La densidad y viscosidad de las dispersiones acuosas del ADN eran superiores a las esperadas. Esto les hizo llegar a la conclusión de que las cadenas estaban unidas entre si por puentes de hidrógeno.
• Todos los ADN tienen tantas moléculas de adenina(A) como de timina(T), y tantas de citosina(C) como de guanina(G). Complementariedad de bases.
• El ácido desoxirribonucleico tiene una estructura fibrilar de 20 Amstrong de diámetro. 

-Modelo de la doble hélice:

-Características de este modelo:

-20 Amstrong de diámetro

-Grupos hidrófobos de las bases nitrogenadas se disponen hacia el interior.(proporciona estabilidad).

-Pentosas y grupos fosfatos hacia fuera, permitiendo la ionización de esta molécula y proporcionándole carácter ácido.

- Las cadenas que forman la doble hélice son antiparalelas (5'->3') orientados en sentidos contrarios, y son también complementarias, mismo nivel de bases en ambas cadenas. 

-El enrollamiento de la doble hélice es dextrógiro.

*Se puede producir una desnaturalización de esta estructura.

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• Estructura terciaria. Esta estructura se caracteriza por el superenrollamiento de la doble hélice. Esto se genera porque una de las cadenas da más vueltas a la derecha que la otra y la tensión aumenta.

Niveles estructurales

El ADN consigue una elevada condensación gracias a los distintos niveles estructurales, aunque este puede empaquetarse aún más asociándolo a proteínas (histonas o portaminas).

• Primer nivel de empaquetamiento. También llamado fibra de cromatina 100 Amstrong o "collar de perlas", está constituido por ADN de 20 Amstrong (doble hélice) asociada a histonas.  Estructuralmente esta fibra está constituida por una sucesión de partículas de 100 Amstrong de diámetro denominadas nucleosomas. 

-Cada nucleosoma está formado por un octámero de histonas. Este nivel se forma como un collar de perlas el ADN actua como cuerda uniendo los paquetes de histonas y para aumentar el nivel de condensación se añade también un grupo histona H1 que forma un filamento nucleosómico.

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• Segundo nivel de empaquetamiento o fibra de cromatina 300 Amstrong. Forma de "solenoide",se produce a partir de la fibra de cromatina de 100 Amstrong que se enrola sobre si misma.

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• Tercer nivel de empaquetamiento o "dominios en forma de bucle". La fibra de 300 Amstrong forma una serie de bucles denominados dominios estructurales en forma de bucle. Estos bucles quedan estabilizados por un andamio proteico o armazón nuclear.

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• Niveles superiores de empaquetamiento. Los niveles superiores de plegamiento no se conocen todavía con exactitud, pero en el cromosoma se ha observado un eje de proteínas SMC, que contienen historias y topoisomerasas y que mantienen la estructura de los cromosomas condensados. El cromosoma presenta el grado de empaquetamiento máximo de la cromatina cuando está en metafase.

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Tipos de ADN

Las moléculas de ADN se pueden clasificar atendiendo a diversos criterios. 

• Según el número de cadenas que forma:

-Monocatenario: muy poco frecuente, se puede encontrar en forma de línea o circular(virus).

-Bicatenario: presentan la mayoría de organismos, puede encontrarse superenrollado o concatenado.

• Atendiendo a su forma: 

-Monocatenario:

-Lineal. El ADN del núcleo de las células eucariotas es lineal y también en algunos virus

-Circular. El ADN es circular en bacterias, mitocondrias, cloroplastos y en algunos virus. 

-Bicatenarios:

-Lineal, Circular, Superenrollado y Concatenado.

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• Según el tipo de moléculas que sirven de soporte en el empaquetamiento de ADN para reducir su longitud, se puede distinguir.

-ADN asociado a histonas. Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas excepto en los espermatozoides.
-ADN asociados a portaminas. Está presente en el núcleo de los espermatozoides.
-ADN procariota. Se encuentra asociado a proteínas parecidas a las histonas , a ARN y a proteínas no histónicas.

*En algunos tipos de organismos la longitud de ADN no guarda relación con su complejidad. ADN supernumerario, es decir, tiene más ADN del que se necesita para codificar su estructura y fisiología.







ARN

El ARN o ácido ribonucleico está constituido por nucleotidos de ribosa y cuatro de las bases nitrogenadas, adenina (A), guanina (G), citosoma (C), y uracilo (U). Casi siempre monocatenario, excepto en algunos casos como en los reovirus en que es bicatenario. Se encuentra en muchos tipos de virus y en las células procariotas y eucariotas.

-Existen varios ARN diferentes, con la misma composición química, pero que presentan distinta estructura y función.


ARN mensajero (ARNm)

-Características: es monocatenario, generalmente lineal, con una alta masa molecular.

-Función: copia la información contenida en el ADN y la lleva hasta los ribosomas, para que se sinteticen las proteínas a partir de los aminoácidos que aportan los ARNt (transferencia).

Tiene diferente estructura dependiendo del tipo de célula en el que se encuentre:

• ARNm eucariótico: aparentemente posee una estructura con doble hélice, eso se debe a la complementariedad de bases entre diferentes segmentos, y zonas monocatenarias que dan lugar a "lazos de herradura". Asociado a proteínas formando partículas ribonucleoproteicas, es el pre-ARNm.

-Es monocistrónico ya que lleva información para que se sintetice una proteína.

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• ARNm procariótico: No adopta la estructura del ARN eucarístico y no presenta intrones. No tiene capucha ni cola poli-A y empieza con un nucleótido trifosfato no invertido. 

-Es policistrónico porque puede contener información para dos o más cadenas polipeptídicas.

ARN de transferencia (ARNt)

-Características: su masa molecular es baja, se encuentra en el citoplasma en forma de molécula dispersa ( hay un cincuenta tipos de ARNt)

-Función: transporta aminoácidos determinados hasta los ribosomas, donde se sintetizan dichas proteínas.

-Estructural: presenta dos tipos de zonas distintas, una con estructura secundaria parecida a una dobles hélice, debido a la complementariedad entre bases de unos segmentos y las de otros, y otras con estructura monocatenaria , forma asas. Esta molécula presenta forma de hoja de trébol.

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ARN ribosómico (ARNr)

-Características: alta masa molecular, constituye los ribosomas y representan el 60% de la masa de estos orgánulos. Unidos a proteínas ribosómicas.

-Función: originan lugares  adecuados para la unión con el ARNm.

-Estructura: presenta segmentos monocaterios y segmentos que parecen de doble hélice , debido a la presencia de pares de segmentos con secuencia complementarias. 

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ARN nucleolar (ARNn)

Componente principal del nucleolo. El ARN de 45 Svedberg (S) se une a proteínas (citoplasmáticas) formando ribonucleoproteínas. Esta gran molécula se enciende en tres ARN ( 18S, 28S y 5,8S ) y se le añade un ARN (5S) (también con proteínas) que se sintetiza en proteínas del nucleoplasma. A partir de ahí se forman dos subunidades ribosómicas de 60S y 40S, que atraviesan la membrana nuclear y pasan al citoplasma, donde al llegar un ARNm, se asocian dando lugar a ribosomas de 80S.

-Su principal función es ayudar a formar las subunidades de los ribosomas.

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ARN pequeño nuclear (ARNpn)

-Características: tamaño muy pequeño y se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y posee un elevado contenido en uridina.

-Estructura: se une a ciertas proteínas del núcleo formando las ribonucleoproteínas nucleares (RNPpn).

-Función: actua eliminando los intrones, en el proceso de maduración del ARNm, gracias a las secuencias complementarias de los extremos de los intrones.

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ARN de interferencia (ARNi)

-Características: constituye un mecanismo de autocontrol de la célula.

-Estructura: es de doble cadena y presenta tan solo de 20 a 25 nucleótidos.

-Función: utilizado por determinadas enzimas para reconocer ARN mensajeros concretos, , por la complementariedad de la bases con una de sus cadenas. Después los degrada, impidiendo que estos ARNm originen proteínas.

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Resultado 

Cuestionario

-Aquí dejo mi resultado del cuestionario de la misión 6: