ÁCIDOS NUCLEICOS
Los
ácidos nucleicos representan la cuarta gran clase de macromoléculas. Éstas,
igual que las proteínas y los polisacáridos, contienen múltiples unidades
monoméricas similares que se unen en forma covalente para producir polímeros
grandes.
Los
nucleótidos son los bloques de construcción de los ácidos nucleicos
Los
ácidos nucleicos son polinucleótidos, o polímeros de nucleótidos, tienen tres componentes: un azúcar con cinco
carbonos, uno o más grupos fosfato y un compuesto nitrogenado débilmente básico
llamado base
Las bases que se encuentran en los nucleótidos
son pirimidinas y purinas sustituidas. La pentosa suele ser ribosa
(D-ribofuranosa) o 2-desoxirribosa (2-desoxi-D-ribofuranosa). Los N-glicósidos
pirimidina o purina de estos azúcares se llaman nucleósidos.
Los
nucleótidos son los ésteres de fosfato de los nucleósidos; los nucleótidos
comunes contienen uno a tres grupos fosforilo. Los nucleótidos que contienen
ribosa se llaman ribonucleótidos, y los que contienen desoxirribosa se llaman
desoxirribonucleótidos
A. Ribosa y desoxirribosa
Los
dos azúcares aparecen como proyecciones de Haworth de la configuración b de las
formas de anillo de furanosa .
Es la configuración estable que existe en los nucleótidos y polinucleótidos.
Cada uno de esos anillos de furanosa puede adoptar conformaciones diferentes.
B. Purinas y pirimidinas
Las bases que se encuentran en los
nucleótidos son derivados de pirimidina o de purinas son compuestos heterocíclicos
La
pirimidina
o
Tiene
un solo anillo de cuatro átomos de carbono y dos de nitrógeno.
o
Las
principales pirimidinas que hay en los nucleótidos son uracilo
(2,4-dioxopirimidina, U), timina (2,4-dioxo-5-metilpirimidina, T) y citosina
(2-oxo-4-aminopirimidina, C).
La
purina:
o
Tiene
un sistema de anillos fundidos de pirimidina y de imidazol.
o
Las
principales purinas son adenina (6-aminopurina, A) y guanina
(2-amino-6-oxopurina, G).
Las purinas y pirimidinas
sustituidas son ubicuas en las células vivas, pero casi nunca se encuentran las
bases no sustituidas en los sistemas biológicos.
La
adenina, la guanina y la citosina están en ribonucleótidos y
desoxirribonucleótidos. El uracilo se encuentra principalmente en
ribonucleótidos y la timina en desoxirribonucleótidos.
Las
purinas y las pirimidinas son bases débiles relativamente insolubles en agua al
pH fisiológico.
Dentro
de las células la mayor parte de bases pirimidina y purina se encuentran como
constituyentes de nucleótidos y polinucleótidos, compuestos que son muy
hidrosolubles.
Los nucleosidos están formados por ribosa y desoxirribosa y una base heterociclica.
Los nucleósidos son derivados N-ribosilo o
N-desoxirribosilo de las pirimidinas o las purinas. Los nombres de los
nucleósidos se derivan de los de sus base.
o Ejemplo: El ribonucleósido que contiene
adenina se llama adenosina, los ribonucleósidos de guanina, citosina y uracilo
son guanosina, citidina y uridina, respectivamenteos desoxirribonucleósidos de
guanina, citosina y timina son desoxiguanosina, desoxicitidina y
desoxitimidina, respectivamente.
Los
desoxirribonucleósidos se abrevian dA, dG, dC y dT, cuando es necesario
distinguirlos de los ribonucleósidos.
En
los nucleósidos de purina, dos conformaciones, syn y anti, están en rápido
equilibrio
En
los nucleósidos comunes de pirimidina predomina la conformación anti.
En
los ácidos nucleicos, que son polímeros de los nucleótidos, predominan las
conformaciones anti.
D. NUCLEÓTIDO
Los nucleótidos son derivados fosforilados
de los nucleósidos.
Los ribonucleósidos contienen tres grupos
hidroxilo que se pueden fosforilar y los desoxirribonucleósidos contienen dos
de esos grupos hidroxilo.
FORMACIÓN DE UNA DOBLE HÉLICE CON DOS HEBRAS
ANTIPARALELAS
La
mayor parte de las moléculas de ADN consisten de dos hebras, de
polinucleótidos. Cada una de las bases en una hebra forma puentes de hidrógeno
con una base de la hebra opuesta
Los
pares de bases más comunes están entre los tautómeros lactama y amino de las
bases. La guanina se aparea con citosina y la adenina con timina, maximizando
los puentes de hidrógeno entre sitios potenciales
La
mayor parte de las moléculas de ADN consisten de dos hebras, de
polinucleótidos. Cada una de las bases en una hebra forma puentes de hidrógeno
con una base de la hebra opuestas
C. Estabilización
de la doble hélice por fuerzas débiles
Las fuerzas que mantienen las
conformaciones nativas de las estructuras celulares complejas tienen la fuerza
suficiente para mantener las estructuras, pero la debilidad suficiente para
permitir que haya flexibilidad de conformación. Los enlaces covalentes entre
los residuos adyacentes determinan las formas tridimensionales de esas
macromoléculas. Hay cuatro
clases de interacciones que afectan la conformación del ADN de doble hebra.
1.
Interacciones de apilamiento
Los pares de bases apilados forman contactos de van der Waals. Aunque las
fuerzas entre los pares de bases individuales apilados son débiles, son
aditivas, por lo que en las moléculas grandes de ADN los contactos de van der
Waals son una fuente importante de estabilidad.
2.
Puentes de hidrógeno. Los
puentes de hidrógeno entre pares de bases forman una importante fuerza
estabilizadora
3.
Efectos hidrofóbicos. Al
sepultar los anillos hidrofóbicos de purina y pirimidina en el interior de la
doble hélice aumenta la estabilidad de la hélice
4.
Interacciones entre cargas. La
repulsión electrostática de los grupos fosfato con carga negativa en el
esqueleto es una fuente potencial de inestabilidad de la hélice de ADN.
CONFORMACIONES DE ADN DE
DOBLE HEBRA
El ADN de doble hebra puede asumir
distintas conformaciones bajo condiciones diferentes. Los estudios
cristalográficos con rayos X de diversos oligodesoxirribonucleótidos
sintéticos, de secuencia conocida, indican que las moléculas dentro de la célula
no existen en una conformación B “pura”. En vez de ello, el ADN es una molécula
dinámica cuya conformación exacta depende hasta cierto grado de las secuencia
de nucleótidos.
DIFERENTES ARN
ÁCIDO RIBONUCLEICO MENSAJERO (ARNm)
Los ARNm son moléculas con un peso molecular muy alto, aunque menor al del ADN. Se encuentran tanto en el núcleo, como en el citoplasma de las células. Su función es la de transportar la información genética almacenada en el núcleo de la célula, en el ADN, hacia el citoplasma que es el sitio en donde se realiza la síntesis de proteínas. Los siguientes incisos están orientados a analizar este proceso. En la Figura 15.15 se aprecia un esquema de la estructura del ARNm.
Figura 15.15 Esquema que representa la estructura del ARN.
ÁCIDO RIBONUCLEICO RIBOSOMAL (ARNr)
Hay cuando menos dos tipos de ARN ribosomal, el cual , como su nombre lo dice, se encuentran formando parte de la estructura de los ribosomas. El ribosoma es el sitio en donde la información que lleva el ARNm es leída para ser traducida a una secuencia de aminoácidos; es en donde se forman las proteínas.
ÁCIDO RIBONUCLEICO DE TRANSFERENCIA (ARNt)
En la bacteria E. coli se han encontrado cuando menos 60 moléculas diferentes de ARNt. El ARNt es el más pequeño de los diferentes tipos de ARN. Estas moléculas tienen la propiedad de unir, en uno de sus extremos, un aminoácido específico. El ARNr reconoce una secuencia de tres bases en el ARNm, permitiendo así el ensamble de los aminoácidos en una secuencia específica, para producir todas las proteínas de una célula. En el ARNt la cadena de polinucleótidos está plegada, de tal forma que algunas de las bases se unen mediante puentes de hidrógeno siguiendo las reglas de apareamiento. En la se aprecia la estructura de un ARN de transferencia.
Figura 15.16 Esquema de la estructura del ARNt.
La síntesis
de proteínas
Es un proceso que ocurre en el interior de las
células de todos los organismos vivientes. Ocurre en dos etapas: transcripción
y traducción. La primera tiene lugar en el núcleo de la célula, la otra en el
citoplasma.
La transcripción es el proceso mediante el cual se sintetiza una
molécula de ARN (ácido ribonucleico) a partir de un molde de ADN (ácido
desoxirribonucleico). La información contenida en los genes -que son secuencias
de ADN que se transcriben- es copiada a la molécula de ARN mensajero, la que
migrará hacia el núcleo celular para unirse a los ribosomas, orgánulos donde se
lleva a cabo la traducción.
En la transcripción participan enzimas y factores de transcripción. Estos últimos estimulan a una enzima llamada ARN polimerasa para que se una a una sección del gen a transcribir llamada promotor. Una vez que la polimerasa se encuentra unida al promotor, la cadena de ADN es abierta (se separan las hebras) ya que ocurre la ruptura de los puentes de hidrógeno que unen las hebras, proceso que ocurre gracias a la actividad helicasa de la ARN polimerasa. Una vez abierto el promotor, la ARN polimerasa se desliza a lo largo de la hebra de ADN que corre en dirección 3' à 5' y se comienza a formar la cadena de ARN por apareamiento de bases complementarias. Así, si en la cadena de ADN se lee una secuencia de AAGGTAG, en la de ARN se copiará la siguiente secuencia: UUCCAUC (dada la complementariedad de bases en el ARN: A=U, C=G). Las bases nitrogenadas en el ARN forman la secuencia en dicha nueva molécula, que es complementaria a la originaria (ADN).
Una vez formado el ARN mensajero, éste migra al núcleo celular tras sufrir breves transformaciones y se acopla a los ribosomas. En el proceso de traducción participan molécula de ARN trasferencial que son los que portan los aminoácidos para formar la nueva proteína. Cada ARN trasferencial posee dos regiones principales: la región aminoacídica, donde porta al aminoácido, y la región anticodón, que contiene un triplete de bases determinado, que es complementario a los codones del ARNm. De este modo, según el condón que se lea en la molécula de ARNm, se colocará un aminoácido determinado en la nueva cadena polipeptídica. En la traducción participan enzimas como la aminoacil-ARNt-sintetasa, encargada de activar los aminoácidos mediante su unión con el ARNt correspondiente, para que estén listos para su agregación lineal en la cadena del nuevo péptido o proteína. En el ribosoma se va leyendo la secuencia de ARNm en tripletes, y por cada triplete (condón) se coloca un aminoácido; la unión entre ellos está mediada por la enzima peptidil transferasa, encargada de formar el enlace peptídico que une los aminoácidos. El proceso de traducción es continuo hasta que se leen los llamados codones de terminación: UAG, UAA, UGA, que le ponen fin.
La nueva cadena polipeptídica sufre algunas transformaciones y luego adopta su conformación tridimensional, volviéndose biológicamente activa. En algunos casos, dichas transformaciones incluyen la adición de grupos prostéticos determinados u otras biomoléculas.
La síntesis de proteínas es un proceso vital para la célula; su cese provocaría la muerte de la misma, ya que ellas catalizan
En la transcripción participan enzimas y factores de transcripción. Estos últimos estimulan a una enzima llamada ARN polimerasa para que se una a una sección del gen a transcribir llamada promotor. Una vez que la polimerasa se encuentra unida al promotor, la cadena de ADN es abierta (se separan las hebras) ya que ocurre la ruptura de los puentes de hidrógeno que unen las hebras, proceso que ocurre gracias a la actividad helicasa de la ARN polimerasa. Una vez abierto el promotor, la ARN polimerasa se desliza a lo largo de la hebra de ADN que corre en dirección 3' à 5' y se comienza a formar la cadena de ARN por apareamiento de bases complementarias. Así, si en la cadena de ADN se lee una secuencia de AAGGTAG, en la de ARN se copiará la siguiente secuencia: UUCCAUC (dada la complementariedad de bases en el ARN: A=U, C=G). Las bases nitrogenadas en el ARN forman la secuencia en dicha nueva molécula, que es complementaria a la originaria (ADN).
Una vez formado el ARN mensajero, éste migra al núcleo celular tras sufrir breves transformaciones y se acopla a los ribosomas. En el proceso de traducción participan molécula de ARN trasferencial que son los que portan los aminoácidos para formar la nueva proteína. Cada ARN trasferencial posee dos regiones principales: la región aminoacídica, donde porta al aminoácido, y la región anticodón, que contiene un triplete de bases determinado, que es complementario a los codones del ARNm. De este modo, según el condón que se lea en la molécula de ARNm, se colocará un aminoácido determinado en la nueva cadena polipeptídica. En la traducción participan enzimas como la aminoacil-ARNt-sintetasa, encargada de activar los aminoácidos mediante su unión con el ARNt correspondiente, para que estén listos para su agregación lineal en la cadena del nuevo péptido o proteína. En el ribosoma se va leyendo la secuencia de ARNm en tripletes, y por cada triplete (condón) se coloca un aminoácido; la unión entre ellos está mediada por la enzima peptidil transferasa, encargada de formar el enlace peptídico que une los aminoácidos. El proceso de traducción es continuo hasta que se leen los llamados codones de terminación: UAG, UAA, UGA, que le ponen fin.
La nueva cadena polipeptídica sufre algunas transformaciones y luego adopta su conformación tridimensional, volviéndose biológicamente activa. En algunos casos, dichas transformaciones incluyen la adición de grupos prostéticos determinados u otras biomoléculas.
La síntesis de proteínas es un proceso vital para la célula; su cese provocaría la muerte de la misma, ya que ellas catalizan
AQUI LES DEJO UN PEQUEÑO VIDEO DE LOS ACIDOS NUCLEICOS Y SINTESIS EN GENERAL.
