Els àcids nucleics són polímers formats per la unió de nucleòtids.
Els nucleòtids són les unitats més senzilles que es van repetint al llarg de la cadena.
Cada una d’aquestes unitats està formada per:
Àcid fosfòric (H3PO4).
Pentosa. Pot ser de dos tipus:
La ribosa, que és la que es troba en els nucleòtids de l’àcid ribonuclèic (ARN).
La desoxirribosa, que forma part de l’àcid desoxirribonucleic (ADN).
Base nitrogenda.
Segons la seva estructura trobam:
Púriques: l’adenina (A) i la guanina (G)
Pirimídiques: la citosina (C), la timina (T) -exclisva de l’ADN- i l’uracil (U) -exclusiu de l’ARN-.
NUCLEÒSIDS
Els nucleòsids es formen per mitjà de la unió d'una ribosa o d'una desoxiribosa amb una base nitrogenada, mitjançant un enllaç N-glicosídic.
Els nucleòsids s'anomenen
Afegint la terminació -osina al nom de la base púrica, o la terminació -idina per al cas de les bases pirimidíniques.
Els noms dels nucleòsids amb ribosa són adenosina, guanosina, citidina i uridina.
Si la pentosa és la desoxiribosa s'anteposa el prefix desoxi-: desoxiadenosina, desoxiguanosina, desoxicitidina i desoxitimidina.
NUCLEÒTIDS
Els nucleòtids es formen per mitjà de la unió d'una molècula d'àcid fosfòric a un nucleòsid, per un enllaç ester.
Per tant, els nucleòtids tenen un caràcter àcid gràcies al grup fosfat.
Exemples de nucleòtids: AMP, CMP, dAMP, etc
A més dels nucleòtids monofosfat que acabem de descriure, que són els elements estructurals dels àcids nucleics, existeixen en la naturalesa nucleòtids di i trifosfat per la unió d'1 o 2 molècules d'àcid fosfòric addicionals a la qual es troba unida al carboni 5 'de la pentosa (per exemple, ADP, ATP -principals en l'intercanvi energètic a totes les cèl·lules-...)
En la pràctica es tendeix a utilitzar simplement la inicial de cada base nitrogenada (A, G, C, T i U) per referir-se a cada tipus de nucleòtid.
Algún dinucleòtid té molta importància biològica (NAD+ / NADH -nicotinamin adenin dinucleòtido, amb un paper essencial en el metabolisme energètic de totes les cèl·lules)
Fes les activ 1, 2 i 3 del llibre.
CADENES DE NUCLEÒTIDS: ELS ÀCIDS NUCLEICS
Els àcids nucleics són polinucleòtids.
La unió és fa mitjançant enllaços fosfodiester.
Segons el tipus de pentosa que tenen, es distingeixen dos tipus d’àcids nucleics:
L’àcid desoxirribonucleic (ADN)
L’àcid ribonucleic (ARN)
Els químics identifiquen àtoms específics en una molècula, numerant l'esquelet dels àtoms: 1, 2, etcètera.
En un nucleòtid complex, els àtoms dels anells de la purina o pirimidina són numerats: 1, 2, 3, etcètera.
Els àtoms de carboni en la pentosa són numerats com: 1', 2', 3 ', 4' i 5 '.
Els grups fosfat estan units als carbonis 5' i 3' de cada sucre de la cadena d'ADN.
Un final de la cadena porta un grup fosfat lliure enganxat al carboni 5'; és l'extrem 5 'de la molècula.
L'altre final té un grup hidroxil lliure (-OH) en el carboni 3' i se l'anomena extrem 3' de la molècula.
Quan dues cadenes d'ADN s'acoblen en una doble hèlix, les dues cadenes estan una davant de l'altra, però en direccions oposades; l'extrem 5' d'una cadena està aparellat amb l'extrem 3' de l'altra cadena.
2.L’àcid desoxirribonucleic (ADN)
L'àcid desoxiribonucleic o ADN està format per una cadena de nucleòtids d'adenina, guanina, citosina i timina.
Estan units entre si per mitjà d'enllaços fosfodiester
Formats entre el carboni 5' del darrer nucleòtid de la cadena i el carboni 3' del nou nucleòtid que s'hi afegeix.
El pes molecular d' aquests polímers és molt elevat (a les cèl·lules humanes, 46 molècules d'ADN!).
El ADN es pot trobar:
En cèl.lules eucariotes:
ADN nuclear, associat a proteïnes, principalment histones.
Aquesta associació forma la fibra de cromatina.
ADN dels mitocondris i dels cloroplasts és similar al de les cèl.lules procariotes.
En cèl.lules procariotes:
Està associat a proteïnes semblants a les histones, a RNA i a proteïnes no històniques, formant una condensació anomenada nucleoide, que a diferència del nucli, no està delimitat per cap membrana envoltant.
En virus:
En L'ADN es distingeixen tres nivells estructurals:
L'estructura primària o seqüència de nucleòtids.
L'estructura secundària o doble hèlix.
L'estructura terciària o ADN superenrotllat:
Torsió de la doble hèlix sobre si mateixa.
A més l'ADN es troba molt empaquetat, i encara més quan es condensa per formar un cromosoma.
ESTRUCTURA PRIMÀRIA DE L'ADN
L'estructura primària de l'ADN és la seqüència de nucleòtids d'una sola cadena
S'hi pot distingir un esquelet de fosforics+desoxiriboses i amb les bases nitrogenades lligades a les desoxiriboses.
EI nombre de filaments diferents d'ADN que pot formar combinant les quatre bases nitrogenades –A, G, C, i T–, és immensament elevat.
La seqüència de bases nitrogenades determina la informació genètica de totes les cèl·lules.
ESTRUCTURA SECUNDÀRIA DE L'ADN
L'estructura secundària de l'ADN és la disposició en l’espai de dos filaments o cadenes de polinucleòtids en doble hèlix
Les bases nitrogenades es siuen a l'interior, enfrontades i unides amb ponts d'hidrogen.
Tots els ADN tenen tantes molècules d'A com de T, i tantes de C com de G. → Per tant hi ha complementarietat de bases.
Això ho va observar Chargaff el 1950 i explicava que els ponts d’hidrogen s’establien entre A i T i, d’altra banda entre C i G.
Entre A i T s’han d’establir dos ponts d’hidrogen, i entre C i G, tres ponts d’hidrogen.
L'àcid desoxiribonucleic tenia una estructura fibril•lar de 20 A de diàmetre.Cada parell de nucleòtids està separat del parell següent per una distancia de 3,4 Aº, i cada volta de la doble hèlix està formada per 10 parells de nucleòtids, això suposa una longitud de 34 A per volta d’hèlix.
Aquestes conclusions es van elaborar a partir dels estudis de difracció de rajos X fets per Franklin i Wilkins entre el 1950 i el 1953. (qué és la famosa foto 51?)
El 1953, a partir de les dades anteriors, J. Watson i F. Crick van elaborar el model de la doble hèlix:
L'ADN, és una doble hèlix de 20 Aº de diàmetre, formada per dues cadenes de polinucleótids enrotllats
Les bases es disposes cap a l’interior de la molécula, de manera que s’estableixen intereccions hidrofòbiques que proporcionen, juntament amb els ponts d’hidrogen, estabilitat a la macromolécula.
Les pentoses i els grups fosfat queden a l’exterior i la ionització d’aquest últims proporciona el caràcter àcid d’aquesta molécula.
Les cadenes d’ADN que formen la doble hèlix són:
Antiparal.les. Tenen enllaços 5’ → 3’ orientats en sentits contraris.
Complementàries.
Les dues cadenes no són iguals sinó que
si a una cadena hi ha timina, en l’altra, al mateix nivell, hi ha adenina.
si en una hi ha citosina en l’altra hi ha guanina.
L’enrotllament de la doble hèlix és destrogir i plectonòmic, es a dir, que perque se separin les dues cadenes l’una ha de girar respecte a l’altra
La doble hèlix d’ADN en estat natural és molt estable; però si s'escalfa una dispersió de fibres d'ADN, quan la temperatura arriba aproximadament a 100 °C, els dos filaments de la doble hèlix se separen, és a dir, es produeix la desnaturalització de I'ADN. Si posteriorment es manté l'ADN desnaturalitzat a 65 °C, els dos filaments es tomen a unir.
Aquesta restauració de la doble hèlix és el que s'anomena renaturalització, i és el que permet la hibridació si es parteix de filaments de diferents ADN.
ESTRUCTURA TERCIÀRIA DE L'ADN circular
Les molècules d'ADN circular, com l'ADN bacterià o l'ADN mitocondrial, presenten una estructura terciària, que consisteix en el fet que la fibra de 20 Aº està retorçada sobre si mateixa i forma una espècie de superhèlix. Aquesta disposició s'anomena ADN superenrotllat.
Els superenrotllaments d'ADN proporcionen dos avantatges:
Aconsegueixen reduir la longitud de l'ADN i donen estabilitat a la molècula.
Faciliten el procés de la duplicació de l'ADN, per una qüestió enzimàtico-geomètrica.
ESTRUCTURA TERCIÀRIA DE L'ADN EUCARIOTA: NIVELLS D’EMPAQUETAMENT DE L’ADN
L'ADN nuclear aconsegueix una condensació elevada gràcies als diferents nivells d’empaquetament que presenta, en relació a proteïnes que acompanyen l'ADN (histones o protamines).
Es diferencien diferents nivells d’empaquetament.
TIPUS D'ADN SEGONS L'ESTRUCTURA
Segons l’estructura de la molècula:
ADN monocatenari, d’un sol filament.
És molt estrany, se n'ha trobat de forma lineal en alguns virus.
ADN bicatenari, de dos filaments.
Segons la forma:
ADN circular
Als bacteris, en els mitocondris, en els cloroplasts i en algun virus
ADN lineal
Com el del nucli de les cèl·lules eucariotes i el d’alguns virus
Segons el tipus de molècules que serveixen per a empaquetar:
L’ADN del nucli eucariota, va associat a histones.
En el cas dels espermatozoides l’ADN va associat a protamines.
L’ADN dels procariotes es troba associat a proteïnes semblants a les histones, a ARN i a proteïnes no històniques.
Segons la longitud:
Varia molt, per exemple l'ADN del virus del polioma mesura 1,7 μ mentre a l’ésser humà mesura 2,36 m.
Curiosament, la longitud de l'ADN no sempre té relació amb la complexitat de l'organisme.
Pel que sembla, moltes espècies tenen molt més ADN que el necessari per codificar la seva estructura i fisiologia. Això ha donat lloc a nombroses hipòtesis sobre les funcions d'aquest ADN supernumerari.
Video "La chispa de la vida a partir de minut 24" (7min)
Fes les act 7, 8 i 9 del llibre
3. L’àcid ribonucleic (ARN)
Constituït per
Nucleòtids de ribosa
Amb les bases A, G, C i U (no té timina com l'ADN).
Aquests ribonucleòtids s'uneixen entre si amb enllaços fosfodiester
L'ARN és gairebé sempre monocatenari (a alguns virus bicatenari).
L'ARN es troba en molts tipus de virus i a totes les cèl·lules.
Els ARN es classifiquen en:
ARN bicatenari (en els reovirus)
ARN monocatenari, com
L'ARN soluble o de transferència (ARNs o ARNt),
L'ARN missatger (ARNm)
L'ARN ribosòmic (ARNr)
L'ARN nucleolar (ARNn).
Està bàsicament relacionat amb la transmisió de la informació genètica dins la cèl·lula.
ARN MISSATGER (ARNm)
Característiques:
És monocatenari, bàsicament lineal, resultat de la transcripció d'un frangment d'ADN.
Té la funció de transmetre la informació continguda en l'ADN i portar-la fins als ribosomes, perquè s'hi sintetitzin les proteïnes à partir dels aminoàcids que aporten els ARNt.
L' ARNm té una estructura i mecanisme de formació diferent en procariotes i en eucariotes.
L'ARNm eucariòtic es forma a partir del transcrit primari (pre-ARNm), també anomenat ARN heterogeni nuclear (ARNhn), nom que fa refència a la variabilitat de la mida.
Aquest presenta una sèrie de segments amb informació, anomenats exons, alternats amb d'altres sense informació anomenats introns, que després són suprimits i no apareixen en l'ARNm. Aquest procés s'anomena maduració i es produeix al nucli.
A l'extrem 5' una guanosina trifosfat que rep el nom de caputxa, bloqueja l'acció dels enzims exonucleases que poden destruir l'ARNm, i constitueix el senyal d'inici en la síntesi de proteïnes.
A continuació, hi ha un segment sense informació, seguit d'un altre segment amb informació que sol començar amb la seqüència «AUG».
A l'extrem 3' o extrem final té de 150 a 200 nucleòtids d'adenina, la qual cosa s'anomena «cua» de poli-A.
Les funcions d’aquesta cua són:
Protegir l’extrem 3’ De ser degradat per exonucleases, per tant actuar d’estabilitzador.
Participar en el transport al citoplasma.
Afavorir l’alineació correcte dels ribosomes.
L'ARNm eucariòtic és monocistrònic, és a dir, tan sols conté informació per a una cadena polipeptídica.
L'ARNm procariòtic
Presenta estructura diferent de l'eucariota
No presenta introns ni caputxa.
Està mancat de cua de poli-A.
És policistrònic, és a dir, conté informacions separades per a diferents proteïnes.
ARN DE TRANSFERÈNCIA (ARNt)
Característiques:
És monocatenari i conté entre 70 i 90 nucleòtids.
És troba al citoplasma en forma de molècula dispersa.
Hi ha uns cinquanta tipus d'ARNt.
Té com a funció transportar aminoàcids específics fins als ribosomes, on, segons la seqüència especificada en un ARN missatger (transcrita, al seu torn, de l'ADN), se sintetitzen les proteïnes.
Presenta zones amb estructura secundària en doble hèlix, deguda a la complementarietat entre les bases d'uns segments i les d'altres, i zones amb estructura primària o lineal, que formen nanses o bucles, per això la molècula té forma de trèvol.
Entre els nucleòtids que formen els ARNt, a més de A, G, C i U, n'hi ha d'altres que porten les bases metilades, com la dihidrouridina (UHz), la ribotimidina (T), la inosina (I), la metilguanosina (GMe), etcètera
En la seva molècula s’hi distingeix:
El braç D
El braç T
El braç anticodó, conté un triplet de nucleòtids, anomenat anticodó, que és complementari d’un triplet de l ARNm anomenat codó. A l’anticodó hi ha diferents triplets, que estan en correspondència amb l’aminoàcid que capta específicament cada ARNt.
Un braç acceptor d'aminoàcids.
ARN RIBOSÒMIC (ARNr)
És l'ARN que constitueix els ribosomes (representa el 60 % del pes d'aquests orgànuls), associat amb les proteïnes ribosòmiques.
Proporciona als ribosomes la forma adequada per donar allotjament a l' ARNm i als ARNt, portadors dels aminoàcids que formaran les proteïnes durant la seva formació (traducció).
Les cèl.lules procariotes presenten ribosomes de 70 S, un pes més baix que el de les cèl·lules eucariotes, de 80 S.
ALTRES TIPUS D'ARN
ARN NUCLEOLAR (ARNn)
Molt abundant al nuclèol → S'associa a proteïnes i acaba formant els ribosones.
ARN PETIT NUCLEAR (ARNpn) → Intervenen en els mecanismes de formació dels ARNm
ARN D'INTERFERÈNCIA (ARNi) → Intevenen en la regulació de l’expressió genètica.
4. Funcions dels àcids nucleics
L’ADN
És el portador de la informació genètica. L'ADN s'utilitza com a magatzem d'informació genètica.
És per tant la molècula que emmagatzema la informació que es transmet de cèl.lula a cèl.lula, de generació en generació (duplicació o replicació).
Està protegit pel nucli en les cèl.lla eucariotes i en les procariotes es troba al protoplasma.
L’ARN
És el transmisor de la informació genètica des de l'ADN fins als ribosomes.
Els enzims ARNpolimerases sintetitzen, per mitjà de la complementarietat de les bases, un ARN missatger, procés anomenat transcripció.
Ho fan a partir d'un gen, és a dir, una seqüència de nucleòtids d'ADN amb informació sobre una proteïna.
Després, aquest ARNm arriba fins als ribosomes on té lloc la conversió de la seqüència de ribonucleòtids d'ARNm en una seqüència d'aminoàcids (traducció)
Intervenen l'ARNm, L'ARNr i L'ARNt que transporta els aminoàcids.
Alguns virus estan mancats d'ADN i contenen la informació biològica en forma d'ARN.
Per exemple, el virus de la grip, el de la poliomielitis, el de la immunodeficiència humana, etc.
Per repassar pots anar resolent les activitats del llibre: 24, 25, 26, 27, 28, 30, 31, 35, 36, 37, 41, 43.
.JPG)
L'ADN nuclear aconsegueix una condensació elevada gràcies als diferents nivells d’empaquetament que presenta, en relació a proteïnes que acompanyen l'ADN (histones o protamines).
