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Ácidu nucleico

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Ácidu nucleico
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Macromolécula y polinucleótido (es) Traducir
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Representación 3D del ADN.

Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formaos pola repetición de monómeros[1]denominaos nucleótidos, xuníos por aciu enllaces fosfodiéster. Fórmense llargues cadenes; delles molécules d'acedos nucleicos lleguen a algamar tamaños xigantescos, de millones de nucleótidos encadenaos. Esisten dos tipos básicos, l'ADN y l'ARN.[2]

El descubrimientu de los ácidos nucleicos deber a Johann Friedrich Miescher, que nel añu 1869 aislló los nucleos de les célules una sustancia acedo a la que llamó nucleína,[3] nome que darréu se camudó a ácidu nucleico. Darréu, en 1953, James Watson y Francis Crick afayaron la estructura del ADN a partir de la Fotografia 51, realizada por Rosalind Franklin emplegando la téunica de difracción de rayos X.[4]

Importancia de los ácidos nucleicos

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Tolos organismos tienen estes biomoléculas que dirixen y controlen la síntesis de les sos proteínes, apurriendo la información que determina la so especificidá y carauterístiques biolóxiques, yá que contienen les instrucciones necesaries pa realizar los procesos vitales y son les responsables de toles funciones básiques nel organismu.[5]

Tipos d'ácidos nucleicos

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Artículu principal: Estructura del ácidu nucleico

Esisten dos tipos d'ácidos nucleicos : ADN (ácidu desoxirribonucleico) y ARN (ácidu ribonucleico), que s'estremen:

Bases nitrogenadas

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Les Bases Nitrogenadas son les que contienen la información xenética, éstes presenta una estructura cíclica que contién carbonu, nitróxenu, hidróxenu y osíxenu.[7] Estremar en dos tipos:

  • Purinas, que son derivaes de la purina (dos aniellos).
  • Pirimidinas, derivaes del aniellu de la pirimidina (un aniellu).[8]

La presencia de los átomos de nitróxenu da-y un calter básicu a estos compuestos. Son arumoses y polo tanto son planes, tamién son insolubles n'agua y pueden establecer interacciones hidrofóbiques ente elles; estes interacciones sirven pa estabilizar la estructura tridimensional de los ácidos nucleicos.[9] La esistencia de distintos radicales fai que puedan apaecer delles bases nitrogenadas, que son:

Nucleósidos y nucleótidos

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Artículos principales: Nucleósido y Nucleótido

Un nucleósido ye una unidá conformada por una pentosa (ribosa o desoxirribosa) xunida a una base nitrogenada. La unión realizar por aciu un enllaz N-glucosídico, con configuración beta (β), que ye una variante del enllaz glucosídico, que se forma cuando un hemicetal intramolecular reacciona con una amina, en llugar de faelo con un alcohol, lliberar una molécula d'agua. Nos nuclósidos llevar a cabu ente'l carbonu 1 (carbonilo) del azucre y unu de los átomos de nitróxenu de la base nitrogenada, si ésta ye una pirimidina xunir a la posición 1' y si ye una purina na posición 9'.[10]

Los planos de la base y l'azucre son perpendiculares ente sigo pero les bases pueden presentar dos conformación distintes:

  • "anti" cuando'l planu de la base ta alloñada del planu de la pentosa.
  • "syn" cuando les bases tán sobre'l planu de la pentosa.[11]
  • Un exemplu de nucleósido ye la timidina.
    Un exemplu de nucleósido ye la timidina.

Esisten dos tipos de nucleósidos:

  • Estructura química de la ribosa.
    Estructura química de la ribosa.
  • Estructura química de la desoxirribosa.
    Estructura química de la desoxirribosa.

Pa nomar estos compuestos tien de tomase en cuenta qué base nitrogenada ye y a qué azucre ta xunida; cuando ye una base púrica añader al nome d'ésta la terminación “-osina” y la terminación “-idina” si ye una pirimidina y antepónse el prefixu “desoxi-” nel casu de los desoxirribonucleósidos.[13]

Los nucleótidos son les unidaes básiques de los ácidos nucleicos y químicamente son los ésteres fosfóricos de los nucleósidos, ye dicir que son la resultancia de la unión ente una ribosa, una base nitrogenada y un ácidu fosfórico. La unión ente'l nucleósido y l'ácidu fosfórico llevar a cabu por aciu un enllaz éster que puede producise en cualesquier de los grupos hidroxilo llibres de la pentosa, pero como regla xeneral tien llugar nel grupu alcohol del carbonu 5'. Los nucleótidos pueden contener d'unu a tres grupos fosfatu, xuníos unu tres otru, por casu el monofosfato que namái contienen un grupu fosfatu, el difosfato con dos, trifosfato con trés. La presencia del grupu fosfatu qu'a pH 7 atópase ionizado, confier-y a la molécula un calter marcadamente ácidu.

  • Estructura química d'un nucleótido.
    Estructura química d'un nucleótido.

Al igual que los nucleósidos, los nucleótidos tamién s'estremen en dos grupos dependiendo de la ribosa que contenga:

  • Ribonucleótidos si tienen ribosa.
  • Desoxirribunocleótidos si tienen desoxirribosa.

Pa nomar estos compuestos esisten distintes maneres, la forma más utilizada y la más senciella ye onde cada nucleótido identificar con tres lletres mayúscules. La primera d'elles correspuende a la base nitrogenada que contenga'l nucleótido, la segunda lletra indica si ye un monu-, di- o trifosfato y la tercera ye la inicial del grupu fosfatu, que ye una P y a lo último, nel casu de los desoxirribonucleótidos antepónse una d minúscula antes de los trés lletres. Otra forma de nomalos consiste en poner la pallabra ácidu al entamu y nel intre s'asitia'l nome de la base nitrogenada cola terminación -ílico, pero ésti sistema de nomenclatura puede ser un pocu ambiguu una y bones nun puede sabese la cantidá de grupos fosfatos que contién el nucleótido. Tamién se suelen nomar como los fosfatos de los correspondientes nucleósidos.

Por casu: Quier nomase el nucleótido compuestu d'una adenina con un grupu fosfatu y una ribosa.

  • Pa utilizar el métodu de los trés lletres primero identifícase la base nitrogenada la cual ye una Adenina y polo tanto la primer lletra ye una A, la segunda lletra correspuende al númberu de grupos fosfatos el cual ye namái unu y polo tanto la segunda lletra ye una M de monofosfato, y d'últimes la lletra P. El nome del nucleótido sería AMP. En casu de qu'en cuenta de ser una ribosa fuera una desoxirribosa asítiase la lletra d al entamu, dAMP.
  • Cola segunda forma asítiase la pallabra ácidu y adenina queda como adenílico, polo tanto'l nome del nucleótido sería ácidu adenílico.
  • D'últimes precísase'l nome del correspondiente nucleósido, que ye adenosina y amiéstase-y fosfatu de, y el nome completu sería fosfatu de adenosina.

Amás de formar la estructura de los ácidos nucleicos los nucleótidos tienen otres funciones relevantes:

  1. El nucleósido Adenosina tien funciones de neurotransmisor.
  2. ATP ye la molécula universal pa tresferencia d'enerxía.
  3. UDP y el CDP sirven como tresportadores nel metabolismu de glúcidus, lípidos y otres molécules.
  4. AMPc, GMPc y el mesmu ATP cumplen funciones reguladores.
  5. AMP forma parte de la estructura de coenzimes como FAD, NAD+, NADP+ y CoA.[14]

Carauterístiques del ADN

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Artículu principal: ADN

L'ADN ye bicatenario, ta constituyíu por dos cadenes polinucleotídicas xuníes ente sigo en toa'l so llargor.[15] Esta doble cadena puede disponese en forma llinial (ADN del nucleu de les célules eucariotes) o en forma circular (ADN de les célules procarióticas, lo mesmo que de les mitocondries y cloroplastos eucariotes). La molécula d'ADN porta la información necesaria pal desenvolvimientu de les carauterístiques biolóxiques d'un individuu y contién los mensaxes ya instrucciones por que les célules realicen les sos funciones.[16]Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o rompese les pontes d'hidróxenos ente bases pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.[8]

Escepcionalmente, l'ADN de dalgunos virus ye monocatenario.[17]

L'ADN ye un polímeru relativamente estable. Les reacciones bonales, como la desanimación de ciertes bases, la hidrólisis de los enllaces base-azucre N-glucosídicos, la formación de dímeros de pirimidina inducida por radiación, asoceden amodo, pero son importantes por cuenta de que la célula tien una baxa tolerancia a los cambeos nel material xenético.

Puede determinase la secuencia del ADN y pueden sintetizase polímeros d'ADN por un reglamentu qu'incorpora métodos químicos y enzimáticos.[18]

Estructures ADN

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  • Estructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos (monocatenario) esto ye, ta formáu por un solu polinucleótido, ensin cadena complementaria.[19] Nun ye funcional, sacante en dellos virus.
  • Estructura secundaria. Doble héliz, estructura bicatenaria, dos cadenes de nucleótidos complementaries, antiparalelas, xuníes ente sigo poles bases nitrogenadas per mediu de pontes d'hidróxenu. Ta endolcada helicoidalmente en redol a una exa imaxinaria.[20] Hai tres tipos:
    • Doble héliz A, con xiru dextrógiro,[21]pero les vueltes atopar nun planu inclináu (ADN non codificante).
    • Doble héliz B, con xiru dextrógiro, vueltes perpendiculares (ADN funcional).
    • Doble héliz Z, con xiru levógiro,[22] vueltes perpendiculares (non funcional); atópase presente nos parvovirus.

Carauterístiques del ARN

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Artículu principal: ARN

El ARN difier del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes ye ribosa en llugar de desoxirribosa, y en que, en llugar de los cuatro bases A, G, C, T, apaez A, G, C, O (esto ye, uracilo en llugar de timina). Les cadenes de ARN son más curties que les d'ADN, anque felicidá carauterística ye por cuenta de considerancies de calter biolóxicu, yá que nun esiste llimitación química pa formar cadenes de ARN tan llargues como d'ADN, al ser l'enllaz fosfodiéster químicamente idénticu. El ARN ta constituyíu casi siempres por una única cadena (ye monocatenario), anque en ciertes situaciones, como nos ARNt y ARNr puede formar estructures plegaes complexes y estables.[23]

Ente que l'ADN contién la información, el ARN espresa dicha información,[24] pasando d'una secuencia llinial de nucleótidos, a una secuencia llinial d'aminoácidos nuna proteína. Pa espresar dicha información, precísense delles etapes y, en consecuencia esisten dellos tipos de ARN:

  • El ARN mensaxeru sintetizar nel nucleu de la célula, y la so secuencia de bases ye complementaria d'un fragmentu d'una de les cadenes d'ADN.[25] Actúa como intermediariu nel treslláu de la información xenética dende'l nucleu hasta la citoplasma. Poco dempués de la so síntesis sale del nucleu al traviés de los poros nucleares acomuñar a los ribosomas onde actúa como matriz o molde qu'ordena los aminoácidos na cadena proteica. La so vida ye bien curtia: una vegada cumplida la so misión, destrúyese.
  • El ARN de tresferencia esiste en forma de molécules relativamente pequeñes. La única hebra de la que consta la molécula puede llegar a presentar zones d'estructura secundaria gracies a los enllaces por ponte d'hidróxenu que se formen ente bases complementaries, lo que da llugar a que se formen una serie de brazos, bucles o ases. La so función ye la de captar aminoácidos na citoplasma xuniéndose a ellos y tresportándolos hasta los ribosomas, asitiándolos nel llugar fayadizu qu'indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensaxeru[26]pa llegar a la síntesis d'una cadena polipeptídica determinada y poro, a la síntesis d'una proteína
  • El ARN ribosómico ye'l más abondosu (80 per cientu del total del ARN), atopar nos ribosomas y forma parte d'ellos,[26]anque tamién esisten proteínes ribosómicas. El ARN ribosómico acabante sintetizar ye empaquetado darréu con proteínes ribosómicas, dando llugar a les subunidades del ribosoma.

Química de los ácidos nucleicos

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L'ADN y el ARN pueden desnaturalizarse.

La elevación de la temperatura y los valores estremos de pH producen la desnaturalización del ADN de doble héliz (xeneralmente asocede a la temperatura del so puntu de fusión). Esto provoca'l desenrollamiento del doble héliz, por cuenta de les desestabilización de los puente d'hidróxenu ente los pares de bases, nun hai rotura d'enllaces covalentes.

La renaturalización ye un procesu rápidu que consiste nun solu pasu, pa esto tendrá d'esistir un segmentu de doble héliz d'una docena o más residuos que caltengan xuníes los dos hebras. Cuando'l pH y la temperatura tornen a valores normales, lo que taba desenrollado volver a enrrollar bonalmente. Pero si los dos hebras tán totalmente separaes, llevar a cabu en dos pasos. Nel primeru, el procesu ye lentu, les hebras d'ADN reconocer al azar y formen un pequeñu fragmentu de doble héliz. Nel segundu, el procesu ye más rápidu y les bases que s'atopen non apariaes, apáriense progresivamente pa formar el doble héliz.

Efeutu hipocrómico.

Cuando se dan interacciones próximes del apilamientu de les bases de los ácidos nucleicos, estos producen un amenorgamientu de l'absorción del la lluz UV, en rellación cola absorción d'una disolución de nucleótidos llibres de la mesma concentración; la adsorción mengua cuando se forma la doble cadena. A esti fenómenu conózse-y como efeutu hipocrómico.

Cuando se desnaturaliza un ácidu nucleico produzse un efeutu contrariu, hai una medría de adsorción, llámase-y hipercrómico.

Les molécules d'ADN d'un virus o d'una bacteria en disolución se desnaturalizan nel so puntu de fusión (tm; ye la temperatura a la que la metá del ADN, les hebras tán separaes).  Dependiendo del conteníu de CΞG, ye mayor el puntu de fusión, por cuenta de que son tres puente d'hidróxenu los que se deben romper.[27]

Acedos nucleicos artificiales o ribonucleicos

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Esisten, amás de los naturales, dellos ácidos nucleicos non presentes na naturaleza (análogos d'ácidos nucleicos), sintetizaos nel llaboratoriu.

  • Ácidu nucleico peptídico, onde la cadarma de fosfatu-(desoxi)ribosa foi sustituyíu por 2-(N-aminoetil)glicina, xunida por un enllaz peptídico clásicu. Les bases púricas y pirimidínicas xunir a la cadarma pol carbonu carbonílico. Al escarecer d'una cadarma cargada (el ion fosfatu lleva una carga negativa a pH fisiolóxicu nel ADN/ARN), xunir con más fuercia a una cadena complementaria d'ADN monocatenario, al nun esistir repulsión electrostática. La fuercia d'interacción crez cuando se forma un ANP bicatenario. Esti ácidu nucleico, al nun ser reconocíu por dalgunos enzimes por cuenta de la so distinta estructura, aguanta l'acción de nucleases y proteases.
  • Morfolino y ácidu nucleico bloquiáu (LNA, n'inglés). El morfolino ye un deriváu d'un ácidu nucleico natural, cola diferencia de qu'usa un aniellu de morfolina en vegada del azucre, calteniendo l'enllaz fosfodiéster y la base nitrogenada de los acedos nucleicos naturales. Usar con fines d'investigación, xeneralmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Usar pa faer xenética inversa, yá que son capaces de xunise complementariamente a pre-ARNm, colo que s'evita'l so posterior retayu y procesamientu. Tamién tienen un usu farmacéuticu, y pueden actuar contra bacteries y virus o pa tratar enfermedaes xenétiques al torgar la traducción d'un determináu ARNm.
  • Ácidu nucleico glicólico. Ye un ácidu nucleico artificial onde se sustitúi la ribosa por glicerol, calteniendo la base y l'enllaz fosfodiéster. Nun esiste na naturaleza. Puede xunise complementariamente al ADN y al ARN, y sorprendentemente, facer de forma más estable. Ye la forma químicamente más simple d'un ácidu nucleico y especúlase con que fuera'l precursor ancestral de los actuales acedos nucleicos.
  • Ácidu nucleico treósico. Estremar de los acedos nucleicos naturales nel azucre de la cadarma, que nesti casu ye una treosa. Sintetizáronse cadenes híbrides ATN-ADN usando ADN polimerasas. Xúnese complementariamente al ARN, y podría ser el so precursor.

Referencies

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Enllaces esternos

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