Ácidos Nucleicos.

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1 Ácidos Nucleicos

2 Universidad Nacional Autónoma de Honduras Integrantes:
Alejandro Umaña Andrea Esbeih Bryan Paz Eduardo Castillo José Mejía Josselin López Juliette Erazo Kathy Iscoa Xiomara Ramos

3 Ácidos Nucleicos Los ácidos nucleicos son macromoléculas en las que los nucleótidos están unidos por enlaces fosfodiéster entre las posiciones 3’ y 5’ de los azúcares. La función primordial de los ácidos nucleicos es almacenar y transmitir la información genética, proceso que es la base para poder mantener la identidad de los organismos, sus características como especie, y las variaciones entre los individuos de la misma especie. Los nucleótidos y los ácidos nucleicos también desempeñan papeles estructurales y catalíticos en la célula.

4 LOS NUCLEÓTIDOS Desempeñan numerosas funciones en el metabolismo:
Actúan como transmisores de energía (ATP). Actúan como señales químicas en los sistemas celulares en respuesta a las hormonas y otros estímulos extracelulares (AMPc). Son componentes extracelulares de una serie de coenzimas e intermedios metabólicos (NAD+, FAD, NADP+). Son los constituyentes de los ácidos nucleicos: ADN y ARN.

5 Nucleósidos y nucleótidos
Composición química y estructura Los nucleótidos están constituidos por tres componentes característicos: Una base nitrogenada, una pentosa y al menos un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas son moléculas planas, aromáticas, heterocíclicas, que derivan de la purina o de la pirimidina. Las bases púricas mas comunes son: La adenina y la guanina. Las bases pirimidínicas principales son: la citosina, el uracilo, y la timina. Mientras que las bases púricas se encuentra en los dos tipos de ácidos nucleicos , las bases pirimidínicas no presentan una distribución uniforme en todos los ácidos nucleicos, ya que el uracilo es propio del ARN y la timina del ADN.

6 El glúcido que interviene en la formación de los nucleótidos es una aldopentosa, la D-ribosa que se encuentra en los ácidos ribonucleicos (ARN), y un derivado reducido de la misma, la 2-desoxiD-ribosa presente en los ácidos desoxirribonucleicos (ADN), ambos en su forma ciclada de β-furanosa.

7 Estructura del nucleósido
La molécula formada por el enlace entre la base nitrogenada y la pentosa se denomina nucleósido. El enlace es de tipo N-glicosídico y se establece entre la molécula de pentosa a través del átomo de carbono 1' (el signo', prima, permite diferenciar los átomos de carbono del anillo de la pentosa de los correspondientes a la base nitrogenada) y por parte de la base, el N 1 ó N 9 según sean bases pirimidínicas o púricas respectivamente.

8 Estructura del nucleótido
La molécula de nucleósido se esterifica con ácido fosfórico para formar un nucleótido, el enlace éster se sitúa, normalmente, sobre el carbono 5' de la pentosa, aunque también puede aparecer en otras posiciones (2‘,3‘). La denominación del nucleótido puede hacerse con el nombre del nucleósido del que deriva y la indicación del fosfato con su posición.

9 Los nucleótidos de los ácidos nucleicos están unidos por enlaces fosfodiéster
Los nucleótidos pueden unirse unos a otros para formar el DNA o el RNA. La unión se realiza mediante “puentes” de grupos fosfato, en los cuales el grupo -OH en la posición 5‘ de un nucleótido está unido al grupo –OH del siguiente mediante un enlace fosfodiéster. De esta forma, los esqueletos de los ácidos nucleicos consisten en residuos de fosfato y pentosa, quedando las bases nitrogenadas como grupos laterales unidos al esqueleto. Un ácido nucleico de cadena corta se denomina oligonucleótido (generalmente hasta 50 nucleótidos). Los ácidos nucleicos de mayor longitud se denominan polinucleótidos.

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11 Estructura y función del DNA
El DNA es la molécula depositaria de la información genética. Son estructuras filamentosas muy largas pero flexibles. Los cromosomas están formados por una sola molécula tremendamente larga de DNA que contiene millones de nucleótidos, la secuencia de estos nucleótidos almacena toda la información genética del individuo. En las células eucariotas se localiza básicamente en el núcleo, aunque hay también una cantidad bastante más inferior a nivel de las mitocondrias (1%).

12 Gen: es la unidad de almacenamiento de información de los seres vivos. Son también las unidades que se heredan, que pasan de padres a hijos. Un gen es un segmento de ADN que codifica para una proteína. Codificar significa en este caso que cada gen contiene información para la producción de una proteína que llevará a cabo una función específica en la célula, en el organismo. En realidad es algo más complejo, puesto que algunos genes no codifican para proteínas, sino que son reguladores y algunos genes dan lugar a más de una proteína.

13 Cromosoma: Para entender qué es un cromosoma, lo primero que tenemos que tener en cuenta es que nuestras células no tienen un solo “cúmulo” de ADN en su núcleo, sino que este ADN se encuentra organizado, almacenado, de una manera estructurada. Estas estructuras en las que se organiza el ADN se denominan cromosomas.

14 La estructura primaria del DNA  está determinada por la secuencia en que se encuentran ordenadas las cuatro bases sobre la "columna" formada por los nucleósidos: azúcar + fosfato. Este orden es lo que se transmite de generación en generación (herencia). En los trabajos de Chargaff, se había mostrado la relación que existía, próxima a la unidad, entre el número de bases púricas y el de pirimidínicas. Las moléculas de DNA presentan diferentes tamaños dependiendo de la célula u organismo del que procedan.

15 Las moléculas de DNA tienen diferente composición de Bases
Se encontró que las cantidades de las cuatro bases de los nucleótidos del DNA variaban según el organismo y que las cantidades relativas de ciertas bases estaban muy relacionadas. La proporción cuantitativa de las bases en una macromolécula se adapta en ocasiones a las denominadas Reglas de Chargaff, que sirvieron como pauta para el establecimiento de la estructura tridimensional del DNA, así como de los mecanismos sobre cómo se codifica la información genética en el DNA y cómo se transmite de una generación a la siguiente.

16 Tales reglas son las siguientes:
La composición de las bases del DNA generalmente varía de una especie a otra. Las muestras de DNA aisladas de los diferentes tejidos de la misma especie se componen de las mismas bases. La composición de bases del DNA de una determinada especie no varía con la edad del organismo, ni con su estado nutricional, ni con las variaciones ambientales. En todos los DNA de diferentes especies, el número de los residuos de adenina es igual al de los residuos de timina, y el número de residuos de guanina es igual al número de residuos de citosina, lo que hace posible considerar que la suma de los residuos de purinas es igual a la suma de los residuos de pirimidinas.

17 La estructura secundaria del ADN fue establecida por Watson y Crick en 1953, a partir de varios estudios previos en los que se había cuantificado las proporciones entre las bases nitrogenadas y se habían realizado medidas entre las posiciones de los átomos mediante difracción de rayos X. Los postulados de este modelo son: 1. Existen dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje común, formando una doble hélice.

18 2. Las dos cadenas del DNA son antiparalelas (es decir, transcurren en direcciones opuestas), pero cada una forma una hélice dextrógira (gira sobre su eje mayor hacia la derecha).

19 3. Las bases ocupan el centro de la hélice y las cadenas de azúcares y fosfatos se sitúan en el exterior. Esto minimiza las repulsiones entre los grupos fosfato cargados. La superficie de la doble hélice contiene dos hendiduras de ancho desigual: los surcos mayor y menor.

20 4. Cada base está unida por puentes de hidrógeno a una base de la hebra opuesta, para formar un par de bases plano. Cada residuo de adenina debe formar pareja con un residuo de timina y viceversa, y cada residuo de guanina debe aparearse con un residuo de citosina y viceversa. Estas interacciones por puentes de hidrógeno, conocidas como apareamiento de bases complementarias, da como resultado la asociación específica de las dos cadenas de la doble hélice.

21 La estructura descrita corresponde a la forma denominada B-ADN o de Watson y Crick, la forma mayoritaria en condiciones fisiológicas. Se han descrito también otras estructuras que posiblemente corresponden a cambios de conformación cuando se desarrollan algunas de las funciones de la molécula. La flexibilidad de la hélice permite estos cambios de forma, proporcionando una idea del dinamismo y la capacidad de modificación que presenta el ADN.

22 La Forma A predomina en disoluciones relativamente pobres en agua
La Forma A predomina en disoluciones relativamente pobres en agua. El DNA está estructurado en una doble hélice dextrógira mas corta y ancha que la forma B, donde las bases se sitúan más inclinadas con respecto al eje de la hélice. La Forma Z, se denomina así por la disposición en zig-zag de los grupos fosfato, es una hélice levógira más larga y estrecha que el B-ADN. Estas regiones pueden participar en la regulación de la expresión de algunos genes o en la recombinación genética.

23 Replicación del DNA La replicación o duplicación de la molécula de ADN se produce en la interfase de la división celular (mitosis), más precisamente en la fase S, con el objetivo de conservar la información genética. Los puentes de hidrógeno que unen las dos hileras de polinucleótidos se rompen, con lo cual ambas cadenas se separan, sirviendo cada una de molde para fabricar una nueva hilera complementaria. La enzima ADN polimerasa se encarga de agregar nucleótidos fabricados por la célula que están esparcidos en el núcleo. Dicha enzima los va añadiendo a cada hilera separada conforme con la secuencia adenosina-timina y citosina-guanina (A-T y C-G). Al terminar la duplicación se obtienen dos moléculas idénticas de ADN de forma helicoidal, cada una con una hilera original y otra hilera neoformada. El núcleo tiene ahora el doble del ADN y de proteínas que al principio. De esta manera, la información genética de la célula madre será transmitida a las células hijas al producirse la mitosis.

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25 Es el vínculo entre el DNA y las enzimas (en su mayoría proteínas).
Estructura y función del RNA Es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas. Es el vínculo entre el DNA y las enzimas (en su mayoría proteínas). Varios tipos de ARN regulan la expresión génica, mientras que otros tienen actividad catalítica.

26 La estructura primaria del RNA es una sola cadena polinucleotídica, (son monocatenarios), formada por ribonucleótidos, cuyas bases son A,G,C y U. En algunos tipos de ARN son frecuentes las bases secundarias y las modificadas químicamente. Las moléculas de ARN tienen en su composición cantidades de bases muy variadas, y a diferencia del DNA no hay ninguna relación numérica entre ellas.

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28 Las células contienen diversos tipos de RNA:
El RNA Ribosómico (rRNA): Es el componente principal de los ribosomas, constituyendo hasta un 65% de su peso tota. Desempeña un papel tanto catalítico como estructural en la síntesis de proteínas, se encargan de crear los enlaces peptídicos entre los aminoácidos del polipéptido en formación. Y en cada ribosoma se encuentran en grandes cantidades y tipos que se distinguen y nombran por su tamaño. El RNA de transferencia (tRNA): Consta de alrededor de 75 nucleótidos, siendo una de las moléculas de RNA mas pequeñas. intervienen en la síntesis de proteínas permitiendo que los aminoácidos se unan con la secuencia correcta.

29 El RNA Mensajero (mRNA): Es el menos abundante de los RNA, constituyendo del 5 al 10% de todo el RNA celular. Es el molde para la síntesis de proteínas o traducción. El RNA nuclear pequeño (snRNA): Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. Tiene apenas entre 100 y 200 nucleótidos. Su función es contribuir al procesamiento del mRNA inicial que se transcribe del DNA, para dar una forma madura que pueda exportarse al núcleo.

30 Síntesis de Proteínas El proceso de síntesis de proteínas consta básicamente de dos etapas: la transcripción y la traducción. La transcripción ocurre dentro del núcleo y la traducción en los ribosomas en el citoplasma. En la primera etapa, las "palabras" (genes) escritas en el ADN en el lenguaje de los nucleótidos se copian o transcriben a otra molécula, el ARN mensajero (ARNm). Luego, en la etapa siguiente, el ARNm se traduce al idioma de las proteínas, el de los aminoácidos. Este flujo de información se conoce como el "dogma central de la biología".

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32 La transcripción Durante la transcripción la enzima ARN polimerasa, copia la secuencia de una hebra del ADN y fabrica una molécula de ARN complementaria al fragmento de ADN transcrito. El proceso es similar a la replicación del ADN, pero la molécula nueva que se forma es de cadena simple y se denomina ARN. Se denomina ARN mensajero porque va a llevar la información del ADN hacia los ribosomas, las organelas encargadas de fabricar las proteínas. El ARN, o ácido ribonucleico, es similar al ADN aunque no igual.

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34 La traducción La molécula del ARN mensajero se traslada a los ribosomas donde ocurre la etapa de traducción. Durante esta etapa el ribosoma lee la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero por tripletes o tríos de nucleótidos, denominados codones.  A medida que el ribosoma lee la secuencia de codones va formando una proteína, a partir de la unión de aminoácidos. Según cuál es el codón que el ribosoma "lee" va colocando el aminoácido que corresponde.

35 Cada codón del ARNm es leído por otro ARN, llamado ARN de transferencia (ARNt).
El ARNt es muy pequeño comparado con los ARNm y tiene una secuencia, denominada anticodón que aparea (es decir, es complementaria) con el codón. Este proceso de síntesis proteica ocurre en los ribosomas.

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37 Catabolismo de los ácidos nucleicos:
Los ácidos nucleicos son hidrolizados por enzimas nucleasas, liberándose los nucleótidos que los constituyen. Posteriormente, otras enzimas rompen los nucleótidos en sus componentes (pentosa, fosfato y base nitrogenada). Los cuales pueden ser reutilizados para sintetizar de nuevo nucleótidos. Si esto no es así, estas moléculas se catabolizan: Las pentosas (ribosa o desoxirribosa) siguen en su degradación la vía de los glúcidos. El ácido fosfórico se excreta en parte como ión fosfato, a través de la orina y en parte se utiliza para la síntesis de ATP. Las bases nitrogenadas se degradan para dar productos que son excretados. - Las bases púricas (A y G) originan ácido úrico, que se elimina por la orina. - Las bases pirimidínicas (C, T y U) se degradan liberando amoniaco o urea.

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39 BIBLIOGRAFÍA Feduchi, Blasco, Romero, Yáñez (2009): “Bioquímica, Conceptos Esenciales”, pág H. Curtis, S. N. Barnes, A. Schnek, A. Massarini (2008). Curtis Biología. Buenos Aires, Editorial Panamericana.