ADN (ácido desoxirribonucleico)

Los ácidos nucleicos son biomoléculas orgánicas compuestas siempre por C, H, O, N, P. Son moléculas fibrilares (alargadas) gigantes no ramificadas, que desempeñan funciones biológicas de trascendental importancia en todos los seres vivos; contienen información genética, es decir, la información que permite a los organismos disponer de lo necesario para desarrollar sus ciclos biológicos, desde su nacimiento a su muerte, además de contar el mensaje genético, también poseen las instrucciones precisas para su lectura.

Los ácidos nucleicos son biopolímeros, formada por unidades estructurales más pequeñas o monómeros denominados nucleótidos (a diferencia de los aminoácidos que constituyen cada uno una especie química definida, son moléculas complejas resultantes de la combinación de un ácido fosforito, un azúcar y una base nitrogenada).

CLASIFICACIÓN:

• ADN

El ADN se define como un conjunto de desoxirribonucleótidos de Adenina, Guanina y Timina (como azúcar lleva desoxirribosa y como grupo nitrogenado todos menos Uracilo, que nunca va a aparecer en el ADN, nunca se une a la desoxirribosa).

El ADN siempre se va a formar dejando en la parte superior de la cadena el extremo 5' y el extremo inferior de la cadena 3'.

Aparece sin excepción en todos los organismos, si el orgasmo esta formado por células eucariotas el ADN aparece en el núcleo de las células y en el interior de algunos orgánulos celulares, mientras que en las procariotas aparece disperso en el citoplasma (no aparece recluida en ningún orgánulo).

El ADN se caracteriza porque suele adoptar distintos niveles estructurales en el espacio, en concreto, va a poseer tres niveles estructurales:

Nivel primario: consiste en el encadenamiento de nucleótidos formando una sola cadena (o una sola hebra), la estructura primaria permite saber que tipos de bases nitrogenadas forman parte del ADN, así como el orden (la secuencia) y la proporción. La secuencia de bases nitrogenadas de cada ADN, es especifica para cada individuo, y en ella se recoge toda la información que necesita el individuo para vivir. Lo que se cumple es que todos los individuos de la misma especie poseen la misma proporción de las distintas bases nitrogenadas.

Nivel secundario: unión de dos cadenas de ADN en doble hélice y los enlaces que las unen se establecen entre las bases nitrogenadas de las dos cadenas. Esta estructura se descubrió en el año 1953 y fue obra de Watson y Crick, para descubrirlo se basaron en los estudios de otros científicos. Al principio se creía que el ADN, estaba solo en el nivel primario, pero al hacer pruebas se dieron cuenta se que no podía ser solo así. Las pruebas que siguieron fueron:

• Calcularon la masa, y la masa teórica no correspondía con la verdadera. El peso era mayor.

• En los años 40 un científico ruso Chargaff, que trabajaba con el ADN, y se dedicaba a degradar las moléculas, separar los nucleótidos y observar las bases nitrogenadas, se dio cuenta de que en todos ellos siempre se cumplía una proporción, la cantidad de adenina era la misma que de timina, y la de citosina coincidía con la de guanina. El no supo darle explicación a eso pero Watson y Crick dijeron que las moléculas de ADN estarían formadas por dos filamentos de ADN. Estas igualdades reciben el nombre de “ley de equivalencia de Chargaff” además decían que las cadenas eran complementarias (porque están constituidas por bases nitrogenadas complementarias).

Si en una cadena hay:

A T T A C C G G A A A T C C G G T

T A A T G G C C T T T A G G C C A

Con ello se explicaría que hubiese la misma proporción, al degradarse, de A=T y C"G.

Los enlaces que unen A=T son puentes de hidrógeno. Entre A=T hay dos puentes de hidrógeno y entre C"G van a formar tres puentes de hidrógeno.

Las cadenas además de ser complementarias tenían que ser antiparalelas.

5'C G A A T C3'

3'G C T T A G 5'

Con un tercer grupo de experimentos acabaron de definir el nivel secundario, una pareja de científicos estudiaron por ayos X las moléculas (imagen de cómo se podía hacer la molécula) mediante una difracción de rayos X observaron que tenia un diámetro de 20 ángstrom (Å) (1 Å = 10-8m) y observaron que cada cierto tiempo aparecían unas repeticiones cada 3´4 Å, de una estructura mayor.

• Clasificación de los ADN

Según la estructura del ADN: monocatenario o bicatenario.

• Monocatenario ! el ADN está constituido por una cadena de nucleótidos.

• Circular ! en forma de anillo (virus)

• Lineal ! en forma de línea (virus)

• Bicatenario ! el ADN está constituido por dos cadenas de nucleótidos

• Circular ! la molécula está cerrada (virus, c.procariotas,orgánulos de las c. eucariota: cloroplastos, mitocondrias)

• Lineal ! la molécula está abierta. (virus, núcleo de c. eucariota)

• Según la forma de empaquetarse (a que tipo de moléculas se puede unir y de esa manera se repliegan en el espacio y ocupan el menor espacio posible):

• ARN

El ARN se define como un encadenamiento de ribonucleótidos de Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U). (nunca va a aparecer la ribosa unida a la Timina (T) si éste forma parte del ARN). Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiester.

Siempre presentan forma monocatenaria y va a aparecer en todo tipo de organismos (virus, células procariotas y eucariota), en las células eucariotas suele ser mucho mayor la cantidad de ARN que de ADN.

• Clasificación del ARN

• Monocatenario ! constituidos por una cadena de nucleótidos

• 

Los monocatenarios se pueden clasificar en cuatro tipos:

ARN transferente (ARN t)

ARN mensajero (ARN m)

ARN ribosómico (ARN r)

ARN nucleolar (ARN n)

1. ARN transferente (ARN t) ! es una molécula relativamente pequeña (constituido por entre 70 y 90 ribonucleótidos) debido a esto, es por lo que se puede disolver y por ello recibía el nombre de ARN soluble.

Se encuentra localizado siempre en el citoplasma celular, y con la función de transportar hasta el ribosoma, aminoácidos para que éste pueda fabricar proteínas que hagan falta.

La molécula de ARN t, es una molécula especial, porque va a presentar unas falsas estructuras secundarias y terciarias, ya que su estructura secundaria no tiene dos cadenas sino que dentro de la misma cadena, existen regiones complementarias, pudiéndose unir esas zonas. La forma que tiene es esa porque al replegarse van a quedar enfrentadas zonas complementarias, y los ensanchamientos que aparecen son regiones que no aparecen son regiones que no se unen las bases (moléculas con forma de trébol) dentro de esta molécula se distinguen varias regiones:

Las regiones de ARN que presentan zonas complementarias (se unen) reciben el nombre de brazos cada uno recibe un nombre: “brazo aceptor” (arriba), “brazo T” (derecha), “brazo anticodón” (abajo), “brazo D” (izquierda); y cada uno de los ensanchamientos recibe el nombre de asa.

El extremo 3' estaría situado hacia la derecha y el extremo 5' hacia la izquierda, todos los ARN tienen en el extremo 3' una secuencia de nucleótidos que se repiten en todos los ARN t (Adenina, Citosina, Citosina), que se une al aminoácido para que pueda transportar a los ribosomas. En el extremo 5' va a tener una Guanina.

Todos tienen en el asa de “brazo anticodón” una secuencia de tres nucleótidos llamada anticodón, que va a unir este ARN t para ser transportado al ribosoma, esto implica que existen ARN t específicos para cada aminoácidos, un ARN t va a transportar a un aminoácido en concreto, que depende del anticodón (secuencia de aminoácidos).

El ARN t se caracteriza porque además de esas bases nitrogenadas va a tener bases nitrogenadas llamadas “bases modificadas” porque son bases que han sufrido un tipo de modificación, la mas usual es la que se conoce como mutilación, a la molécula se le añade un grupo metilo. Esta falsa estructura secundaria conlleva a que aparezca una estructura terciaria.

2. ARN mensajero (ARN m) ! Es un ARN lineal, que la cadena no va a sufrir grandes desplegamientos, y la estructura sigue siendo alargada. Es de tamaño mas grande que los ARN t, nos podemos encontrar pequeñas zonas complementarias que hace que el ARN contenga una forma como de herradura y en algunas ocasiones se puede encontrar unido a algunas proteínas y entonces estaríamos hablando de una falsa estructura terciaria.

El ARN m aparece para transportar hasta el ribosoma la información contenida en el ADN.

El ADN no se puede poner en contacto con el ribosoma por ello se crea el ARN m

El ARN m va ser diferente según lo estudiemos en las células procariotas o en las células eucariotas.

• Células eucariotas: es un ARN que siempre presenta estructuras secundarias y terciarias falsas, y además, se caracteriza porque en la secuencia del ARN m se van a distinguir zonas que contienen información y zonas que no contiene información para sintetizar las proteínas. Las zonas que no contienen información se llaman “intrones”; y las zonas que tienen información se llaman “exones”. este ARN m en el que aparecen intercaladas exones e intrones recibe el nombre de “ tránsito primario ”; además se caracteriza porque: en el extremo 5' siempre va a tener un primer nucleótido que va a tener como base nitrogenada una Guanina y que está unida a tres grupos fosfatos, y además, va a estar metilada (GTP), es decir, siempre comienza el ARN m con un intrón, el primer exón comienza siempre con el triplete Amina, Uracilo, Guanina; y en el extremo 3' al final en vez de acabar ahí la cadena, se le va a añadir una secuencia de aproximadamente 200 nucleótidos todos constituidos por Aminas, que recibe el nombre de “ cola poli-A ”.