1.6 nucleòtids i àcids nucleics

NUCLEÒTIDS I ÀCIDS NUCLEICS

1.6

01 Punt de partida

02 Els àcids nucleics

03 Nucleòtids no nucleics

04 L'àcid desoxiribonucleic (ADN)

Índex

05 L'àcid ribonucleic (ARN)

06 Resum comparatiu ADN-ARN

07 Proves PAU

08 Exercicis finals tema

Hem trobat el secret de la vida

Francis Crick

1. Punt de partida

1.6

2. Els àcids nucleics

1.6

Àcids Nucleics

CONCEPTE:

• Són polímers formats per subunitats estructurals + senzilles nucleòtids.
• Molècules fibrilars, gegants, no ramificades
• F(x) trascendent de tots els éssers vius; enmagatzemen, transmeten i expressen informació genètica (informació codificada).
• Existeixen dos tipus DNA i RNA

COMPOSICIÓ DELS NUCLEÒTIDS NUCLEÒTIDS

• Base nitrogenada+ pentosa+ác. fosfòric
• BASE NITROGENADES comp. heterociclics
• bases pirimidíniques: pirimidina ->citosina (C) Timina (T), Uracil (U)
• bases púriques: purina ->adenina (A), Guanina (G)

Bases nitrogenades

PIRIMIDÍNIQUES

Timina(exclusiva de l'ADN)

Citosina

Uracil(exclusiva de l'ARN)

PÚRIQUES

Adenina

Guanina

PENTOSES:

• ribosa: beta-D-ribofuranosa, ribonucleòtids RNA
• desoxiribosa beta-D-2-desoxiribonucleòtids, desoxiribosa , DNA
• Carbonis de les pentoses 1’,2’,3’...
• ÁCIDO FOSFÒRIC ió fosfat

BN+pentosa =nucleòsid (enllaç N-glicosidic C1’ i N1 (pirimidina) N9 (Purina)) ->->H2O

Púriques -osina adenosina guanosina desoxiadenosina desoxiguanosina

Pirimidíniques -idina Citidina Desoxicitidina Timidina Desoxitimidina Uracidina Desoxiuracidina

Formació d'un nucleòtid

BASE NITROGENADA (Adenina)

NUCLEÒSID (Adenosina)

IÓ FOSFAT

H2O

H2O

PENTOSA (Ribosa)

NUCLEÒTID (Adenosín 5’-monofosfat)

nucleòsid + àc. fosfóric = nucleòtid (enllaç éster, C5’ i ió fosfat) Adenosin-5’monofosfat. (AMP) ADP ATP Guanosin-5’-monofosfat (GMP) GDP GTP Citidin-5’-monofosfat (CMP) CDP CTP Uridin-5’-monofosfat (UMP) UDP UTP Timidin-5’-monofosfat (TMP) TDP TTP

3. Nucleòtids no nucleics

1.6

Nucleòtids no nucleics (I)

Són molècules transportadores d'energia.

L'energia que es necessita per les reaccions endergòniques s'obté de la hidrólisi de l'ATP.

Desfosforilació

ATP

ADP

Fosforilació

A més de l'ATP i l'ADP també existeixen els nucleòtids de guanina GTP i GDP amb funció simil·lar.

Quan les reaccions són exergòniques, l'energia s'utilitza en la formació d'ATP.

Nucleòtids no nucleics (II)

És un nucleòtid d'adenina i l'àcid fosfóric està esterificat amb els carbonis 3’ i 5’ de la ribosa.

FORMACIÓ DE L'AMPc

Hormona(1r missatger)

lloc d'unió

Proteïna receptora

Adenilatciclasa (inactiva)

Activa

AMPc(2n missatger)

Enzima inactiva

Proteína G

ATP

Síntesi

ATP

Enzima activa

Activació

Activació

Adenilat ciclasa

Proteïna receptora

Proteína G

Hormona +

Proteína G

Nucleòtids no nucleics (III)

NUCLEÒTIDS DE FLAVINA

FMN( flavín-mononucleòtid)

FOSFATO

FLAVINA (base nitrogenada)

RIBITOL(pentosa)

RIBOFLAVINA(nucleòsid)

FAD( flavín-adenín-dinucleòtid)

AMP

NUCLEÒTIDS DE PIRIDINA

NADP( nicotín-adenín -dinucleòtid fosfat)

NAD( nicotín-adenín -dinucleòtid)

NUCLEÒTID DE NICOTINAMIDA

NUCLEÒTID D'ADENINA

FOSFAT

COENZIMA A

ADP

-mercaptoetilamina

Àcid pantotènic

3. L'àcid desoxiribonucleic (ADN)

1.6

Estructura primària de l'ADN

Extrem 5’

Adenina

• És la seqüència de nucleòtids, units per enllaços fosfodiéster.

• La cadena presenta dos extrems lliures: el 5’ unit al grupo fosfat i el 3’ unit a un hidroxil.

Citosina

• Cada cadena se diferencia de l'altra per:
• Tamany
• Composició.
• Seqüència de bases.

Guanina

• La seqüència es nombra amb la inicial de la base que conté cada nucleòtid:

Timina

ACGT

Extrem 3’

ADN MODEL DE WATSON I CRICK (1953) CONCEPTES ANTERIORS A WATSON I CRICK

• DNA molècula llarga i rígida
• detalls estructurals repetits cada 0,34 i 3,4 nm
• [bases pirimidíniques] = [bases púriques] variació entre sp.

Chargaff, Franklin i Wilkins

MODEL DE WATSON I CRICK (1953) APORTACIONS DE WATSON I CRICK

• El DNA és una doble hèlix de 2 nm , dos cadenes polipp enrotllades a un eix.
• BN en el interior, els anells són ⊥ l'eix i ‖ entre si.
• cadena dextrògira i plectonémica
• separació entre nucleòtids 0.34 nm, cada volta 10 parells de nucleòtids, 3,4 nm.
• cadenes antiparal·leles 5’ 3’ y 3’ 5’

• complementarietat de las bases A=T G- - - C

COMPLEMENTARIETAT DE LES BASES enllaços ponts de H2 ; A=T G - - -C

El model de Watson i Crick recull màximes possibilitats de emparellament quant a bases i ponts d'H2 i estabilitat del DNA

Estructura secundària de l'ADN (I)

2 nm

• Es una doble hèlix de 2 nm de diámetro.

Esquelet fosfoglucídic

• Les bases nitrogenades es troben en l'interior.

• Les parelles de bases es troben unides a un esquelet format per les pentoses i els grups fosfao.

0,34 nm

3,4 nm

• L'enrotllamient és dextrògir i plectonémic.

• Cada parella de nucleòtids està situada a 0,34 nm de la següent i cada volta de doble hèlix te 10 parells de nucleòtids.

Parell de bases nitrogenades

• Les dos cadenes són antiparal·leles i complementàries.

Estructura secundària de l'ADN (II)

Las bases d'ambdues cadenes es mantenen unides per enllaços d'hidrògen.

Adenina

Timina

2 Enllaços d'hidrògen

El número d'enllaços d'hidrògen depén de la complementarietat de les bases.

Guanina

Citosina

3 Enllaços d'hidrògeno

Estructura secundària de l'ADN (III)

Extrem 5’

Extrem 3’

Extrem 5’

Extrem 3’

ESTRUCTURES DE L' ADN: FORMA B: Model de Watson i Crick FORMA A: mai en condicions fisiològiques, por desecació del modelo B.

• parells de bases en plans inclinats,
• eix de la molècula de DNA travesa los plans de les bases allunyats del centre.
• +ampla i curta.

FORMA Z molt llarga i + estreta que la B

• cadenes de A. N. enrotllades en Zig-Zag;
• numerosos C G alternantes,
• relacionat amb alguna fx determinada del fragment de DNA

LOCALITZACIÓ DE L'ADN En PROCARIOTeS: DNA circular “cromosoma bacterià” i plàsmids. En EUCARIOTES: DNA lineal associat a histones -> cromatina, -> cromosomes. DNA en nucli principalment, en mitocondris i en cloroplasts (Teoria endosimbiòtica o coevolució de les comunitats microbianes) En VIRUS: múltiples formes, DNA monocatenari lineal/circular, DNA bicatenària lineal/circular

EMPAQUETAMENT DEL DNA, CROMATINA

• complicat per repulsió de les càrregues (-)
• en Eucariotes El DNA s'uneix a histones.
• vàrios nivells d'organització, nucleosoma DNA+Histones (2 H2A+2 H2B+2 H3+2 H4)

Nivells de complexitat de l'ADN (classes de ADN)

ADN monocatenari linial (virus)

Dímer concatenat (mitocondris)

ADN bicatenari linial (virus)

ADN monocatenari circular (virus)

Cromatina (eucariotes)

ADN bicatenari circular (bacteris)

ADN associat a histones

Funció biològica de l'ADN

L'ADN enmagatzema i transmet la informació genètica ja que pot realitzar còpies de sí mateix.

REPLICACIÓ DEL ADN

RELACIÓNENTRE DIVERSOS ORGANISMES i LA QUANTITAT D'ADN QUE CONTENEN

Escherichia coli

Bacterias

Existeix gran diferència entre el contingut d'ADN de éssers unicel·lulars primitius i el d'organismes pluricel·lulars.

Dins de un mateix grup pot haver, a la vegada, grans diferències que no semblen guardar relació amb la seua complexitat.

Levaduras

Hongos

Judías

Plantas

Drosophila melanogaster

Insectos

Moluscos

Tiburones

Peces cartilaginosos

Peces óseos

Ranas

Tritones

Anfibios

Reptiles

Aves

Humanos

Mamíferos

5. L'àcid ribonucleic (ARN)

1.6

L'àcid ribonucleic (ARN)

És un polirribonucleòtid (conté la ribosa como pentosa). Les bases nitrogenades que el formen són ADENINA, URACIL, CITOSINA i GUANINA(no té timina).

Excepte en alguns virus, l'ARN és monocatenari.

Zona de doble hèlix (forqueta).

Bases complementàries.

Bucle

• format ribosa+ BN (A U G C) +àc. fosfòric en. fosfodiéster (5’->3’)
• RNA és monocatenari (llevat de virus –bicatenari-)
• Zones dobles hèlix forquetes
• bucles

fx extraure informació del DNA i dirigir la síntesi de proteïnes

• Tipus RNAm RNAr RNAt

ARN missatger

La seua funció és copiar la informació genètica de l'ADN i dur-la fins els ribosomes. Estructura linial, 2-5%

En eucariotes porta informació para que es sintetitze una proteïna: MONOCISTRÒNIC.

En procariotes conté informació separada per a la síntesi de vàries proteïnes distintes: POLICISTRÒNIC.

ARN missatger

ADN

Te una vida molt curta (alguns minuts), és destruit ràpidament per les ribonucleases.

ARN ribosòmic

80% del RNA

• molècules llargues i monocatenàries principalment
• BN emparellades
• També anomenat RNA estructural,es troba unit a proteïnes formant els ribosomes

ARN transferència

• 15-18% del RNA,
• 70-90 nucleòtids
• braços i bucles, forma de trèbol (vista en pla), en (3D)forma de L
• 10% de les BN no són AUGC

29

ARN de transferència

Transporten els aminoàcids fins els ribosomes.

3’

5’

Tots els tipus de ARNt comparteixen algunes característiques

Zona d'unió al ribosoma.

En l'extrem 5’ un triplet que te guanina i un àcid fosfòric lliure.

En l'extrem 3’ tres bases (C-C-A) sense emparellar. Per este extrem s'uneix l'aminoàcid.

Braç T

Braç D

Zona d'unió a l'enzim que l'uneix a l'aminoàcid. (aminoacil ARNt sintetasa)

Braç A

En el braç A un triplet de bases anomenat anticodó diferent per cada ARNt en funció de l'aminoàcid que transporten.

Anticodó

Zona d'unió a l'ARNm.

Altres tipus d'ARN

ARN nucleolar

Es troba associat a diferents proteïnes formant el nucléol. Una volta format es fragmenta donant lloc als diferents tipus d'ARNr.

Altres tipus de ARN

Alguns tenen funció catalítica: ribozimes. Altres s'associen amb proteïnes per formar ribonucleoproteïnes, activen l'ARNm

Ribozima

Funcions de l'ARN

ADN

El ribosoma és l'encarregat de la traducció de l'ARNm i está format per ARN ribosòmic i proteïnes.

ARN missatger

Ribosoma

Proteïna

ARN de transferència amb aminoàcid

6. Resum ADN-ARN

1.6

Nom

ADN

ARN

Pentosa

Desoxiribosa

Ribosa

Bases

A=T GC

A=U GC

Localització

nucli, mitocondris plastos

nucléol, citoplasma, mitoc. Rb plastos,

Funció

• Portador de factors hereditaris
• Dictar ordres per elaborar proteïnes

• Reb ordres del DNA
• Executa ordres

Cadena

• molt llarga
• doble (pts H2)
• antiparal·lela
• doble hèlix (p. H2)

• Corta
• Senzilla
• monocatenària

Estructures

• primària: seq. bases
• secundària: doble hèlix (pts H2)
• terciària: la doble hélix te girs i desdoblaments per unir-se a les histones (nucleosomes)
• quaternària: per formar el cromosoma estructura solenoid

• primària: sec. bases
• secundària: doble hélix (pts H2) RNA t- RNAr
• terciària: RNAt es reforça RNAr s'uneix a prot. semblants a les histones->Rb

tipos

• bicatenari

a.- Linial: doble hèlix: eucariotes, virus, micoplasmes b.- Circular: doble: bacteris, mitoc., plastos, bacteriòfags

• monocatenari, algun bacteriòfag

• bicatenari

reovirus,

• monocatenari,

a.- RNAm b.- RNAt c.- RNAr eucariotes, procariotes

6. Proves PAU

1.6

Exercicis PAU

2020

2018

2017

Ord 20 1.1

Extraord B1.3

Ord A 1.2

2019

2018

2021

Extraord A 1.2

Ord B 1.1

Ord 1.1 Extraord 2.3

7. Exercicis finals d'esta situació d'aprenentatge

1.6

Exercicis per finalitzar la situació d'aprenentatge.

Exercicis 2, 3, 5, 6, 8, 9