2.1. ESTRUCTURA QUÍMICA Y FÍSICA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN Y ARN. 2.2 FUNCIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.

2.1.  ESTRUCTURA QUÍMICA Y FÍSICA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN Y ARN. 

• ESTRUCTURA QUÍMICA

Qué son los Nucleotidos?

Son biomoléculas orgánicas formadas por 3 unidades fundamentales:
- Base Nitrogenada
- Azúcar (Monosacarido de 5 carbonos, Pentosa)
- Fosfato

Compuesto sólo de cuatro moléculas básicas, llamadas nucleótidos, idénticas entre si, excepto que cada uno contiene una base nitrogenada diferente. Cada nucleótido contiene:

·         Un grupo fosfato,

·         Un azúcar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN),

·         Una de las cuatro bases (A,G,C,T= para el ADN) y (A,G,C,U= para el ARN)

En ausencia del grupo fosfato, la base y el azúcar forman un nucleósido, en vez de un nucleótido.

Las cuatro bases del ADN son adenina, guanina, citosina y timina. Los nombres químicos completos son: 5´-monofosfato de desoxiadenosina, 5´-monofosfato de desoxiguanosina, 5´-monofosfato de desoxicitosina, 5´-monofosfato de desoxitimidina. Sin embargo corrientemente se refiere a cada nucleotido por la abreviatura de su base (A, G, C y T respectivamente).

Dos de las bases, adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas, las otras dos citosina y timina, también son similares y se denominan pirimidinas.

Los ácidos nucleicos están constituidos entonces por la unión de numerosos nucleótidos. Cada nucleótido esta formado por un nucleósido y un fosfato (ácido) . El nucleósido está formado por una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (básica). 

 Los Nucleotidos que forman el ADN:
- Bases Nitrogenadas:
Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa:
Desoxirribosa
- Fosfato

 Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos:
Pirimidinas: Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas: Adenina y Guanina

Los Nucleotidos que forman el ARN:

- Bases Nitrogenadas:

Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U)

- Pentosa:

Ribosa

- Fosfato

 Nucleotido de ARN.
Como observamos en la figura el Uracilo es característico de los nucleotidos de ARN

FOSFATOS

Proporciona el carácter eminentemente ácido del DNA y del RNA. Los 5 enlaces del ortofosfato están en resonancia, de manera que la distribución espacial es equivalente a una molécula tetraédrica con orbitales moleculares sp³. 

PENTOSAS

Es el componente neutro, y sólo hay dos en los ácidos nucleicos: la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-desoxirribosa (PARA EL ADN). Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde Lavene las aisló por primera vez.

 

BASES NITROGENADAS

Se encargan de darle la especificidad y el caracter básico a los ácidos nucleicos. Derivan del anillo de  pirimidina  o del doble anillo de  purina . Cada una sigue una numeración específica. Las que intervienen en los ácidos nucleicos son adenina, guanina, citosina, timina (sólo DNA) y uracilo (sólo RNA). 

• ESTRUCTURA FISICA

  

La doble hélice del ADN

La estructura que diseñaron Watson y Crick en 1953 es una doble hélice, cada hélice es una ristra de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiester, en el que un grupo fosfato forma un puente entre grupos –OH de dos residuos de azúcar adyacentes. 

Las dos hélices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno. Los puentes de hidrogeno se dan entre átomos de hidrogeno con una pequeña carga positiva y átomos con pequeña carga negativa.

Los puentes de hidrógenos son enlaces muy débiles (3% de un enlace covalente), pero esta cualidad es importante para las funciones vitales del DNA.

 

Emparejamiento  Por puentes  de H

De las bases nitrogenadas tipo

“llave-cerradura”

A con T y G con C

Las dos hélices del DNA “corren” en direcciones opuestas; se dice que son antiparalelas una se    denomina 5´         3´   y la otra 3´        5´.

Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad necesaria tipo “llave-cerradura”, para que permitiera la formación de puentes de hidrogeno.

El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno, mientras que el par A-T solo dos. Se predijo que el DNA que tuviera  muchos pares G-C seria más estable que el DNA con muchos pares A-T, y de hecho esta predicción fue confirmada.

A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN:

1) La molécula de ADN estaría constituida por 2 cadenas polinucleótidas arrolladas en una estructura helicoidal dextrógira alrededor de un mismo eje. Forman una doble hélice.

2) Las 2 cadenas son antiparalelas.

3) El arrollamiento es plectonémico (no se puede separar una de las hebras sin desenrrollarlas).

4) Las bases de una de las hebras están apareadas con las bases de la otra en planos paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice.

5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamaños y con la posibilidad de formar enlaces de H entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina): se forman tres enlaces de H para el par G-C y dos para el A-T.

6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la molécula de ADN. Por eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son idénticas ni en composición ni en secuencia de bases, sino que son complementarias entre sí.

7) Las dimensiones moleculares de la doble hélice son: los pares de bases adyacentes se encuentran a una distancia de 0'34 nm (3'4 Å); en cada vuelta de la doble hélice hay 10 restos nucleotídicos por cadena, por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la hélice es 3'4 nm (34 Å); el diámetro de la doble hélice es aproximadamente de 2 nm (20 Å), con 2 hendiduras en la superficie: una superficial y otra profunda.

 

 

 

2.2 FUNCIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.

El dogma central de la Biología Molecular

Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biología Molecular parar describir el flujo de información biológica y cómo la célula utiliza esa información. 

Implicaciones biológicas de la estructura del DNA

Esta estructura del DNA causó gran excitación entre los genetistas y en todas las áreas de la biología, por 2 razones fundamentales:

1.      la estructura sugería una forma obvia por la que la molécula puede ser duplicada o replicada, ya que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno.

2.      la estructura hace pensar que quizá la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina la secuencia de aminoácidos de la proteína dictada por un gen. En otras palabras, algún tipo de código genético podría escribir información en el DNA con una secuencia de pares de nucleótidos.

3.      por iguales razones la estructura guarda y trasmite la información genetica.

Funciones del RNA

El RNA mensajero, y se encarga de llevar la información de los genes a formar proteinas.

Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoácidos hasta el RNAm durante el proceso de traducción (síntesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos (RNAr) son componentes de los ribosomas, complejos moleculares que actuan coordinando el ensamblaje de las proteinas.

Los RNA pequeños nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones. Los RNA citoplasmáticos pequeños (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas eucarioticas.

En algunos virus su función es contener y transmitir información.

CONCLUSION

En esta II unidad se llevo a cabo trabajos de investigación con los cuales se conocieron las diferentes estructuras de ADN, como su composición química y física. En el que cada equipo elaboro una estructura de ADN (ADENINA CON TIMINA), se llevo a límite un proyecto de investigación de los diferentes tipo de estructuras que existen actualmente de acido desoxirribonucleico en el que se efectúo en práctica los objetivos de la unidad y los subtemas del bloque de la materia de biología molecular.