Nucleótidos y ácidos nucleicos

1. Nucleósidos y nucleótidos

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por nucleótidos. 

Estructura:

Las bases ntitrogenadas son compuestos heterocíclicos con átomos de nitrógeno en el anillo y con carácter básico. Las presentes en nucleótidos son de dos tipos:

• Bases púricas. Derivadas de la purina. Son la adenina y la guanina.
• Bases pirimidínicas. Derivadas de la pirimidina. Son citosina, timina y uracilo.

Las pentosas son monosacáridos. En nucleótidos son aldopentosas, que son ribosa y desoxirribosa.

Los nucleósidos están formados por la unión de una pentosa y una base nitrogenada. Se establece un enlace N-Glicosídico entre el carbono 1' de la pentosa y el nitrógeno 9', si es una base púrica o el 1' en bases pirimidínicas. 

Se nombran -osina si es una base púrica o -idina en bases pirimidínicas.

Los nucleótidos son la unión del nucleósido con ácido fosfórico. Se da un enlace éster entre la pentosa y el ácido fosfórico. Un nucleótido puede tener 1, 2, 3 moléculas de ácido fosfórico (AMP, ADP, ATP)

2. Nucleótidos de interés biológico

Los fosfatos de adenosina (adenosín fosfatos)

Son intermediarios en las reacciones metabólicas en los que se libera o consume energía ya que los enlaces entre fosfatos de los nucleótidos acumulan energía química que puede transferirse a otras sustancias cuando dichos enlaces se hidrolizan.  (estamos hablando del ADP Y ATP y su capacidad para liberar la energía en las rutas metabólicas)

De igual manera, la energía desprendida en muchas reacciones químicas puede aprovecharse para sintetizar adenosín fosfatos. (estamos hablando del AMP y ADP y su capacidad para captar la energía en las rutas metabólicas y pasar a ser ADP o ATP respectivamente)

El AMP cíclico  es una forma cuyo fosfato forma enlace éster con los carbonos 5' y 3' de la ribosa. Éste nucleótido actúa como segundo mensajero: cuando una hormona es incapaz de atravesar la membrana celular desencadena ua reacción, por la cual se fija a un receptor de membrana que activa una proteína capaz de sintetizar AMPc en el interior de la célula, el cual activa las enzimas necesarias para dar la respuesta recibida (el AMPc hace de conector entre hormona y enzima)


El uridín difosfato(UDP) es transportador de monosacáridos en procesos de síntesis de polisacáridos.

Coenzimas derivadas de nucleótidos

Las coenzimas son sustancias orgánicas no proteicas que han de intervenir en las reacciones químicas catalizadas por enzimas para que éstas puedan realizar su función. 

Cada coenzima actúa en una clase de reacción, sea cual sea el sustrato. Muchas son compuestos derivados de nucleótidos. 

Hacen posible la acción de la enzima uniéndose a la enzima o bien enlazándose al sustrato, lo que produce un cambio en su estructura que facilita la acción de la enzima.

Los flavín nucleótidos son nucleótidos que tienen como base nitrogenada la flavina. Éstas sustancias actúan como coenzimas en los procesos de oxidación-reducción del metabolismo celular en las que un sustrato ha de ganar o ceder electrones, pues la flavina tienen una forma oxidada, una reducida y una intermedia o radical.

Son flavín mononucleótido cuando su bae nitrogenada es la flavina (FMN) o flavín adenín dinucleótido cuando lo son la flavina y la adenina (FAD). 

Los piridín nucleótidos están formados con dos nucleótidos, adenina y nicotinamida. Actúan de forma similar a los flavín nucleótidos.

El nicotín adenín dinucleótido (NAD) interviene de la misma forma que los anteriores.

El fosfato de nicotín adenín dinucleótido (NADP) interviene de la misma forma y tiene un grupo fosfato en el carbono 2'.

La coenzima A (CoA) es derivada del ADP que contiene ácido pantoténico y una sustancia llamada b-aminoetanotiol que contiene un grupo tiol terminal (-SH)

La CoA se enlaza con ácidos orgánicos mediante la formación de enlaces tio-éster quedando los ácidos activados para participar en el metabolismo artobio.

3. Polinucleótidos. Ácidos nucleicos

Los nucleótidos forman largas cadenas mediante el establecimiento de enlaces fosfodiéster, mediante el cual el fosfato de un nucleótido, unido al carbono 5' de la pentosa, se une por enlace éster al carbono 3' de la siguiente.  

Si la pentosa de los nucleótidos es la ribosa, se constituyen polirribonucleótidos, que dan lugar a los distintos tipos de ácidos ribonucleicos (ARN)

Si es la desoxirribosa forman polidesoxirribonucleótidos, que dan lugar al ácido desoxirribonucleico (ADN).

Diferencias entre ADN y ARN:

	DNA	RNA
PENTOSA	DESOXIRRIBOSA	RIBOSA
B.N.	TIMINA EN VEZ DE URACILO	URACILO EN VEZ DE TIMINA
LONGITUD DE LA CADENA	LARGA	CORTA
TIPO DE MOLÉCULA	Cadena doble con BN enfrentadas (A-T)(C-G)	Cadena sencilla que puede tener plegamientos. Se enfrentan BN (A-U)(C-G)
LOCALIZACIÓN	Núcleo. Componente principal en cromosomas, mitocondrias y cloroplastos	Núcleo y citoplasma (citosol disperso, ribosomas concentrado)
ESTABILIDAD	Estable debido a doble hélice	Menos estable

Funciones de los ácidos nucleicos

El DNA es el portador del mensaje genético. Ha de duplicarse transmitiendo el mismo mensaje en las copias (replicación).

El mensaje contenido en el DNA determina la especiación de las proteínas que sintetiza la célula. Se dan dos procesos para ello:

• Transcripción. El mensaje de un fragmento de DNA es copiado (transcrito) en una molécula de RNA.
• Traduccióm. Es la síntesis de la proteína siguiente las "instrucciones" del RNA.
• Para ello intervienen tres tipos de RNA:
• RNA mensajero (mRNA). Reproduce el mensaje genético del DNA.
• RNA transferente (tRNA). Transporta los aa.
• RNA ribosómico (rRNA). Forma parte de los ribosomas. (orgánulos celulares donde se realiza el acoplamiento entre mRNA y tRNA, y la unión de aminoácidos para formar proteínas.

4. Estructura del RNA

• El mRNA es una copia de un fragmento de DNA. Son moléculas de elevada masa molecular. La mayor parte de la molécula es un filamento sin enrrollar, pero pueden formarse horquillas.
• El rRNA son moléculas largas con numerosos plegamientos y regiones donde aparecen bases nitrogenadas apareadas.
• El tRNA se encuentra disperso en el citoplasma. Es una molécula pequeña que adopta una posición en hoja de trebol que sufre unos arrollamientos adoptando forma de L.
• En su estructura cabe destacar 4 regiones con bases apareadas, tres bucles sin aparear y también lo que seria el peciolo. Hay una serie de elementos comunes a todos los tipos de tRNA:
• Brazo aceptor. Es aquí donde el tRNA transporta el aminoácido.
• Anticodón. Triplete de bases que aparece en el bucle opuesto al brazo aceptor. Indica el aa que puede unirse a la molécula.

Otros tipos de RNA:

• Núcleo celular. Pequeñas moléculas de RNA. Tienen como función regular el funcionamiento de genes y catalizar el plegamiento de tRNA y rRNA
• Virus. Almacenan su información genética en forma de RNA.

5. Estructura del DNA

Está constitutido por dos cadenas de polinucleótidos formando una doble hélice. EL arrollamiento es dextrógiro y plectonémico, es decir, las cadenas no se pueden separar sin desenrrollarse. 

Las cadenas son antiparalelas, es decir, si se avanza por la doble hélice de arriba a abajo en una cadena el primer carbono de la cadena es el 5' y el último el 3', en la otra primero el 3' y el último el 5'.

Las bases nitrogenadas tienen los planos de sus anillos colocados perpendicularmente al eje de la hélice. 

La unión de bases se realiza mediante puentes de hidrógeno.

La longitud de la molécula varía de unas especies a otras, pero en general es enorme y, fuera del medio celular, muy frágil.

6. Variaciones de la estructura del DNA

• Ligeras desviaciones en la longitud del paso de rosca o en la separación entre pares de bases.
• Conformaciones A y Z. El DNA estudiado se conoce como conformación B o B-DNA pero existen otras conformaciones que responden a otras medidas de paso de rosca y separación entre pares de bases. La A y Z aparece cuando se somete a la célula a factores ambientales extremos.
• DNA monocatenario. Algunos virus poseen DNA de una sola hebra.
• Desnaturalización del DNA. Consiste en la separación de dos hebras de DNA por ruptura de puentes de hidrógeno.
• Hibridación del DNA. La desnaturalización es reversible. SI se mezclan moléculas de DNA desnaturalizadas de distinta procedencia se pueden obtener moléculas híbridas. 

7. La cromatina

Conjunto de sustancias que alberga el DNA en el núcleo de células eucaróticas cuando no está teniendo lugar la duplicación celular. 

La cromatina es DNA y proteínas. SU existencia se explica por dos problemas estructurales que plantea la acumulación de DNA en el nucleo celular:

• Elevada cantidad de espacio reducido.
• Elevada carga negativa por acumulación de grupos fosfato. 

Para resolverlos, el DNA se asocia a proteínas. Pueden ser de dos tipos: Histonas y no histonas.

Las histonas son proteínas de baja masa molecular y muy básicas. Tienen carácter básico con lo que neutraliza la acidez del DNA. También resuelven el problema del empaquetamiento del DNA debido a su disposición:

• Las histonas se disponen en paquetes de ocho moléculas, denominados octómeros de histonas, formados por dos ejemplares de cuatro tipos de histona (H2A, H2B, H3 Y H4)
• El DNA envuelve los octómeros de histonas formando la unidad estructural de la cromatina (nucleosoma)
• Entre dos nucleosomas hay un fragmento de DNA denominado DNA espaciador.
• Un quinto tipo de histona (H1) se fija al DNA espaciador y a la parte externa de los nucleosomas y neutraliza la acidez del DNA.
• La estructura descrita se denomina collar de perlas.
• Esta estructura se pliega sobre sí misma en forma de solenoide.  Esta estructura va plegándose hasta adoptar la forma de los cromosomas.

Nucleosoma:

Las proteínas no histonas son heterogéneas en su composición. Funciones:

• Estructural. FIjación de la fibra cromática y de la forma de los cromosomas.
• Funciones relacionadas con la replicación y transcripción de DNA.
• Otras son enzimas o proteinas estructurales necesarias para la formación de estructuras en el núcleo celular.

En el núlceo interfásico hay dos tipos de cromatina:

• Heterocromatina. No transcribe.
• Constitutiva, se cuentra en todas las células de un organismo, carente de inf. genética.
• Facultativa. Contiene genes que no se expresan.

Con éste tema finaliza la bioquímica. Desde ya trabajando en empezar a subir la citología.

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