Ácidos nucleicos. Componentes. Estructura ADN. Enlace. Tipos de ARN. Funciones.
1. Nombra los tipos de ARN e indica brevemente la función de cada uno en la síntesis de proteínas.
- ARN mensajero: Tiene la función de copiar la información genética del ADN (transcripción) y llevarla hasta los ribosomas, orgánulos encargados de la síntesis de las proteínas. Cada ARNm se sintetiza utilizando como molde una de las dos cadenas del ADN (cadena molde). La secuencia de bases será traducida y se sintetizará una cadena polipeptídica.
- ARN ribosómico: Forma parte de los ribosomas. Orgánulos encargados de la síntesis de proteínas.
- ARN de transferencia: Su función es transportar los aminoácidos desde el citosol hasta los ribosomas para que se unan mediante el enlace peptídico y sintetizen las proteínas.
- ARN nucleolar: Se forma a partir de los genes situados en diferentes moléculas de ADN en la porción nucleolar del núcleo. Da lugar a los diferentes tipos de ARN ribosómico.
- Otros tipos de ARN son: riboenzimas (función catalítica)
2. Dada la secuencia polinucleotídica siguiente, indica razonadamente si se trata de ADN o de ARN
I)5'-AGGCTACCTAAG-3': es ADN, porque el ARN no tiene Timina.
II)5'-AGCGAUCAUGACA-3': es ARN, porque el ADN no tiene Uracilo.
III)5'-CACCGACAAACGAA-3': no se puede saber si es ADN o ARN porque las bases que presenta la secuencia son compartidas por ambos tipos de ácidos nucleicos.
En la estructura secundaria el ADN tiene forma de doble hélice, de 2nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario. Las bases nitrogenadas se sitúan hacia el interior de la hélice, unidas mediante puentes de hidrógeno formando parejas de bases complementarias, siempre A con T (unidos por dos puentes de hidrógeno) y C con G (mediante tres puentes de hidrógeno).
Los planos de los pares de bases son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice. Cada par de bases está separada 0,34 nm y hay 10 pares de bases (escalones) por vuelta. El esqueleto de las cadenas está formado por desoxirribosas unidas mediante enlace fosfodiéster. El enrollamiento de las cadenas es dextrógiro y las cadenas son antiparalelas y complementarias, es decir, los enlaces 5'-3' están orientados en sentidos opuestos. El paso de vuelta de la hélice es de 3,4 nm.
Esta estructura es el modelo B. Hay otras llamadas A y Z.
3. Explica la estructura molecular y espacial del ADN según el modelo de Watson y Crick. Puedes ayudarte haciendo un dibujo.
En la estructura secundaria el ADN tiene forma de doble hélice, de 2nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario. Las bases nitrogenadas se sitúan hacia el interior de la hélice, unidas mediante puentes de hidrógeno formando parejas de bases complementarias, siempre A con T (unidos por dos puentes de hidrógeno) y C con G (mediante tres puentes de hidrógeno).
Los planos de los pares de bases son paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la hélice. Cada par de bases está separada 0,34 nm y hay 10 pares de bases (escalones) por vuelta. El esqueleto de las cadenas está formado por desoxirribosas unidas mediante enlace fosfodiéster. El enrollamiento de las cadenas es dextrógiro y las cadenas son antiparalelas y complementarias, es decir, los enlaces 5'-3' están orientados en sentidos opuestos. El paso de vuelta de la hélice es de 3,4 nm.
Esta estructura es el modelo B. Hay otras llamadas A y Z.
4.¿Qué molécula está representada en la siguiente figura?. ¿En qué proceso interviene?. Identifica las partes de la misma.
La molécula representada es un ARN de transferencia, que interviene en la traducción, que es el paso de ARN mensajero a proteínas, es decir, la conversión de una secuencia polirribonucleotídica (ARNm) a otra polipeptídica (proteína).
El extremo 5' (3) hay un triplete de bases nitrogenadas y presentan un ácido fosfórico libre.
El extremo 3' (2) hay un triplete de bases nitrogenadas CCA sin aparear; es el lugar donde el ARN t se une a un aminoácido concreto para llevarlo al ribosoma.
En el brazo A (1) está el anticodón complementario al codón del ARN mensajero que codifique para el aminoácido que lleva el ARN de transferencia.
El brazo T (5) es por donde se une al ribosoma.
El brazo D (4) es la zona por donde se une al enzima que cataliza su unión con el aminoácido.
También presentan un brazo extra (6) de longitud variable.
5. Indica las diferencias entre ADN y ARN en referencia a su composición química, estructura y función.
El ADN es el portador y transmisor de la información genética, mientras que el ARN es el encargado de la síntesis de proteínas (aunque en los llamados retrovirus también es el transmisor de la información genética). El ADN se encuentra en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos y el ARN en el citosol, en forma de ARN mensajero, de transferencia y ribosómico (formando parte de los ribosomas). En el nucleolo puede encontrarse el ARN nucleolar, que formará parte de los nuevos ribosomas
El ADN está formado por desoxirribonucleótidos con bases de guanina, citosina, timina y adenina, mientras que el ARN está formado por ribonucleótidos con bases de guanina, citosina, adenina y uracilo. El ADN tiene una estructura secundaria bicatenaria en forma de doble hélice complementaria, dextrógira y antiparalela, y el ARN suele formar una estructura monocatenaria, aunque puede formar zonas de doble hélice (horquillas) y bucles.
Explica las diferencias químicas y estructurales entre el DNA y el RNA (6 puntos).
El alumno explicará que en el DNA encontramos desoxirribosa y timina (T), mientras que en el RNA el azúcar es la ribosa y la base nitrogenada uracilo (U) sustituye a la T. El DNA es mucho más largo que el RNA y se organiza en una hebra doble que sufre diferentes procesos tridimensionales de empaquetamiento, mientras que el RNA es una hebra simple.
El ADN está formado por desoxirribonucleótidos con bases de guanina, citosina, timina y adenina, mientras que el ARN está formado por ribonucleótidos con bases de guanina, citosina, adenina y uracilo. El ADN tiene una estructura secundaria bicatenaria en forma de doble hélice complementaria, dextrógira y antiparalela, y el ARN suele formar una estructura monocatenaria, aunque puede formar zonas de doble hélice (horquillas) y bucles.
Explica las diferencias químicas y estructurales entre el DNA y el RNA (6 puntos).
El alumno explicará que en el DNA encontramos desoxirribosa y timina (T), mientras que en el RNA el azúcar es la ribosa y la base nitrogenada uracilo (U) sustituye a la T. El DNA es mucho más largo que el RNA y se organiza en una hebra doble que sufre diferentes procesos tridimensionales de empaquetamiento, mientras que el RNA es una hebra simple.
6. ¿Es posible la formación de ADN a partir de ARN?. Razona la respuesta.
Sí, para esto existe un enzima llamado retrotranscriptasa o transcriptasa inversa, que se encarga de formar una copia de ADN a partir de una cadena de ARN que utiliza como molde. Está presente en los llamados retrovirus, virus que contienen ARN como transmisor de la información genética, y necesitan este enzima para pasar su información a ADN. Posteriomente copiará la cadena de ADN y formará una molécula de doble cadena de ADN que pueda insertarse en el ADN de la célula huésped.
7. Explica la estructura química del ARN.
El ARN es un ácido nucleico formado por la unión de ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y uracilo. Estos nucleótidos están formados por una pentosa que es una ribosa, unida por un enlace N-glucosídico a una base nitrogenada de las nombradas anteriormente en el primer carbono, unida a un ácido fosfórico en el quinto carbono y unida al ácido fosfórico de otro nucleótido en el tercer carbono, formando un enlace fosfodiéster.
En la mayoría de los organismos se encuentra en forma monocatenaria, en sentido 5' a 3', aunque puede poseer unas zonas, las horquillas que forman una doble hélice. A su vez, estas zonas de doble hélice se encuentran separadas por regiones sin complementariedad en las cuales se forman bucles.
En la mayoría de los organismos se encuentra en forma monocatenaria, en sentido 5' a 3', aunque puede poseer unas zonas, las horquillas que forman una doble hélice. A su vez, estas zonas de doble hélice se encuentran separadas por regiones sin complementariedad en las cuales se forman bucles.
8. Explica, ayudándote de estos esquemas los niveles de organización de la cromatina y señala las diferencias entre la cromatina interfásica y el cromosoma metafásico. (repetida en "Núcleo interfásico")
La cromatina consta d'ADN i de proteínas de dos tipos:
- Histonas: son proteínas muy básicas a causa de la abundante presencia de aminoácidos básicos cargados positivamente y de bajo peso molecular.
- No histonas: son las más abundantes y llevan a cabo procesos de replicación, transcripción y regulación del ADN.
La doble cadena del ADN tiene una grosor de 2 nm y una longitud total de 2,3 m y forma la cromatina.
En el primer nivel de condensación, la cromatina presenta un aspecto de collar de perlas. Cada perla es un nucleosoma de 10 nm de diámetro y está relacionado entre sí por una fibrila de 2 nm que corresponde al espesor de la doble hélice. Cada nucleosoma consta de un núcleo proteico y de un filamento de ADN que lo envuelve; cada núcleo está formado por un octámero de histonas (2H2A, 2H2B, 2H3 y 2H4).
En el segundo nivel de espiralizaciones el collar de perlas se compacta hasta un diámetro de 30 nm. Esta estructura se denomina solenoide.
El tercer grado de espiralización la fibra tiene un diámetro de 300 nm.
El cuarto nivel de espiralización de la cromatina es de 700 nm.
El quinto y último nivel de condensación es de 1400 nm para formar las cromátidas de los cromosomas.
El tercer grado de espiralización la fibra tiene un diámetro de 300 nm.
El cuarto nivel de espiralización de la cromatina es de 700 nm.
El quinto y último nivel de condensación es de 1400 nm para formar las cromátidas de los cromosomas.
9. Comenta la estructura del ARN de transferencia e indica su función.
La función del ARNt es la de transportar los aminoácidos hasta los ribosomas para que allí se sinteticen proteínas.
En cuanto a su estructura, el ARNt está constituido por un máximo de 90 nucleótidos, y aunque hay de diferentes tipos, todos coinciden en unas características comunes:
- Poseen una estructura en forma de trébol.
- En el extremo 5’ tienen un triplete de bases que siempre tiene una de guanina y ácido fosfórico.
- En el extremo 3’, formado por el codón CCA, el ARNt se une a los aminoácidos.
- En el brazo A se sitúa el anticodón, que es específico para cada aminoácido y complementario del correspondiente codón del ARNm..
- El brazo T sirve para fijarse al ribosoma.
- El brazo D es por donde se une al enzima que lo une al aminoácido, llamada aminoacil-ARNt-sintetasa.
- El brazo T sirve para fijarse al ribosoma.
- El brazo D es por donde se une al enzima que lo une al aminoácido, llamada aminoacil-ARNt-sintetasa.
10. Definición de nucleótido y nucleósido. Componentes. Fabrica una unidad de cada tipo.
Un nucleósido es una molécula formada por la unión de una pentosa, que puede ser una ribosa o una desoxirribosa, dependiendo de si tiene un OH o un H en el segundo carbono, respectivamente, unida a una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina o uracilo) en el primer carbono mediante un enlace N-glucosídico.
Se nombran añadiendo al nombre de la base la terminación -osina si es una base púrica y la terminación -idina si es una base pirimidínica. Ejempl: adenosina y citidina; desoxiadenosina y desoxicitidina
Un nucleótido es una molécula formada por un nucleósido al cual se le une un ácido fosfórico en el quinto carbono mediante un enlace fosfoéster. Se nombran a partir del nombre del nucleósido eliminando la a final y añadiendo la terminación 5'-fosfato. Ejemplo: adenosin-5'-fosfato o AMP.
11. Componentes químicos de los ácidos nucleicos.
Los componentes químicos son las pentosas (desoxirribosas y ribosas) y las bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina, timina o uracilo), que forman nucleósidos, junto a los ácidos fosfóricos, que se unen a los nucleósidos para formar nucleótidos, que pueden ser ribonucleótidos o desoxirribonucleótidos dependiendo de la pentosa. Los primeros formarán el ARN, que tendrá uracilo y citosina como bases nitrogenadas pirimidínicas, y los segundos forman ADN, que tendrá timina y citosina como bases nitrogenadas pirimidínicas..
12. Nombra los diferentes tipos de ARN e indica la función de cada uno de ellos en la síntesis de proteínas.
-ARN mensajero: transporta la información genética desde el ADN situado en el núcleo al citoplasma para que pueda ser leído por los ribosomas y puedan fabricar las proteínas.
-ARN nucleolar: ARN transcrito a partir de fragmentos de ADN ubicados en el nucleolo, que se fragmenta y origina la mayoría de los ARN ribosomales.
-ARN ribosómico: junto a proteínas ribosomales forma los ribosomas, que son los orgánulos encargados de leer el ARN mensajero y juntar los aminoácidos que llegan de los ARN de transferencia para construir la cadena polipeptídica.
-ARN de transferencia: es el que se une a un aminoácido concreto situado en el citosol para transportarlo al ribosoma y así que éste pueda incorporarse a la cadena polipeptídica en crecimiento.
3. Nombra los siguientes compuestos: ATP; GTP; NAD+ y FAD (2 puntos).
El alumno deberá nombrar correctamente: ATP: Adenosín trifosfato; GTP: Guanosín trifosfato; NAD+: Nicotinamín adenín dinucleótido y FAD: Flavín adenín dinucleótido.
4. Explica qué es un nucleósido y un nucleótido (4 puntos).
El alumno responderá que un nucleósido es la molécula resultante de la unión de una base nitrogenada a una pentosa mediante enlace N-glucosílico, mientras que el nucleótido resulta de la unión de un grupo fosfato a un nucleósido.
OTRAS PREGUNTAS
1.- ¿Qué es el ADN? Indique la composición de los monómeros y nómbrelos.
El ADN es el ácido desoxirribonucleico, que se puede definir como un biopolímero formado por unidades repetitivas o monómeros, que se llaman desoxirribonucleótidos y se componen de un grupo fosfato (P), desoxirribosa (dR) y una base nitrogenada: adenina, guanina, citosina o timina (falta el uracilo, que es propio del ARN).
Desoxirribonucleótido = fosfato + desoxirribosa + base (A,G,C,T).
Son propios del ADN los siguientes nucleótidos:
Desoxiadenosina monofosfato (dAMP). Composición: P-dR-A.
Desoxiguanosina monofosfato (dGMP). Composición: P-dR-G.
Desoxicitidina monofosfato (dCMP). Composición: P-dR-C.
Desoxitimidina monofosfato (dTMP). Composición: P-dR-T.
He aquí la fórmula de uno de ellos (dTMP):
2.- ¿Cómo se unen entre sí los nucleótidos en el ADN?
La cadena polinucleotídica se forma mediante enlaces 3’- 5’ fosfodiéster. El fosfato de la posición 5’ esterifica la posición 3’ del nucleótido precedente.
3.- ¿Cómo es la polaridad en la doble cadena del ADN?
Ambas cadenas permanecen unidas gracias a los enlaces de hidrógeno que se establecen entre las bases y presentan una polaridad opuesta. Por esta razón se dice que son antiparalelas, disposición obligada por la diferente orientación de la desoxirribosa. De manera esquemática y plana:
4.- ¿Cuáles son las características más importantes del ADN?
Se descubrió que, espacialmente, las dos cadenas antiparalelas de ADN forman una doble hélice, estabilizada mediante los puentes de hidrógeno que se forman entre los pares adenina-timina y guanina-citosina, conformando un surco mayor y otro menor.
La anchura o diámetro de la doble hélice es 2 nm y describe un giro completo, esto es, un paso, cada 3,4 nm. Las bases nitrogenadas se orientan de modo casi perpendicular al eje de la hélice y hay 10 pares de ellas por vuelta completa o paso, de lo que se deduce que la elevación o distancia entre cada par consecutivo de bases es 0,34 nm.
5.- ¿Cómo se representa el ADN de manera abreviada?
Según la pregunta nº 1, los monómeros de ADN son los formados por fosfato (P), desoxirribosa (dR) y una de estas bases: adenina, guanina, citosina o timina.
P-dR-A = desoxiadenosina monofosfato (dAMP)
P-dR-G = desoxiguanosina monofosfato (dGMP)
P-dR-C = desoxicitidina monofosfato (dCMP)
P-dR-T = desoxitimidina monofosfato (dTMP)
Dada la complejidad de las fórmulas, lo usual para abreviar es omitirlas, prescindir de la parte común o esqueleto (P-dR) y escribir únicamente la inicial de la base integrante del nucleótido (A, G, C, T). Además, se debe indicar la polaridad antiparalela y cumplir la complementariedad de los pares AT y GC de ambas cadenas. Por ejemplo:
O bien, obviando los guiones entre los nucleótidos, resulta:
6.- Observe la “escalera de caracol” adjunta. Identifique los componentes de las barandillas y de los peldaños. ¿Qué tipos de enlace distingue?
En el ADN, cada barandilla está formada por la alternancia del azúcar desoxirribosa y del grupo fosfato. Los peldaños corresponden a los pares de bases nitrogenadas: adenina con timina y guanina con citosina. La elevación entre dos peldaños consecutivos es 0,34 nm.
Se observan los enlaces propios de un polinucleótido. Entre el fosfato y la desoxirribosa, enlace fosfoéster, y entre esta pentosa y la base, enlace N-glucosídico. Los nucleótidos están unidos mediante enlace fosfodiéster.
En el caso del ADN hay que considerar, además, que las dos cadenas polinucleotídicas están estabilizadas por los enlaces por puente de hidrógeno que se establecen entre las bases, dos en el par A-T y tres en el G-C.
7.- ¿Cuántos enlaces por puente de hidrógeno (pph) se establecen entre las bases nitrogenadas?
En condiciones fisiológicas se forman dos enlaces pph entre la adenina y la timina, y tres, entre la guanina y la citosina. Esto hay que tenerlo siempre presente, pues lo usual es abreviar y poner sólo un guión entre las iniciales, A-T y G-C, en lugar de A=T y G≡C.
Ejemplo, G≡C:
8.- ¿Por qué no se forma un tercer puente de hidrógeno entre los átomos de O y de H unidos a la posición 2 de la timina y la adenina, respectivamente?
Las bases nitrogenadas tienen átomos muy electronegativos (O, N), por lo que existe una atracción desigual de los electrones de la molécula, razón por la cual se forman dipolos que permiten establecer enlaces por puente de hidrógeno (pph). Este tipo de enlace se da cuando hay interacción electrostática mediando un átomo de hidrógeno, por ejemplo: +C–O-..…+H–N-.
Necesariamente el H debe presentar una fracción de carga + para que tenga lugar dicha interacción, que se manifiesta en distancias pequeñísimas, en torno a 3 Å (0,3 nm) como máximo.
Aunque la distancia interatómica sea ligerísimamente distinta, la clave está en el H unido al C2 de la adenina: el enlace C–H no es polar. Así, pues, el H carece de la preceptiva densidad de carga positiva para interaccionar con la negativa del O unido al C2 de la timina.
9.- ¿Cuándo se publicó por primera vez el modelo de la doble hélice del ADN?
El modelo de la doble hélice del ADN fue publicado por Watson y Crick en la revista Nature el 25 de abril de 1953, hecho que supuso el comienzo de una etapa muy fructífera no sólo en la biología molecular sino en casi todas las ramas de la biología.
El artículo, que ocupó una sola página, iba con uno de Maurice Wilkins y otro de Rosalind Franklin, con análisis cristalográficos e imágenes de difracción de rayos X, que confirmaban el modelo propuesto por Watson y Crick.
En 1962 Crick, Watson y Wilkins fueron galardonados con el Premio Nobel de Fisiología y Medicina (Rosalind había muerto prematuramente en 1958, sin llegar a cumplir los 38 años, de cáncer de ovarios). He aquí sus fotos, tomadas de “Nobelprize.org”:
Francis Crick (1916-2004) James Watson (1928) M. Wilkins (1916-2004)
10.- ¿Cuáles fueron las fuentes principales utilizadas por Watson y Crick para construir su modelo de ADN?
Fundamentalmente se basaron en las reglas de Chargaff y en los análisis de las imágenes de difracción de rayos X que realizaron Wilkins y Franklin. Los difractogramas sugerían una estructura helicoidal.
Rosalind Franklin (1920-1958) Difractograma hecho por R. Franklin E. Chargaff (1905-2002) (Wikipedia)
Erwin Chargaff analizó el ADN de distintos organismos y descubrió que eran prácticamente iguales las proporciones de adenina y timina, así como las de guanina y citosina. Es decir:
[A] = [T] y [G] = [C]. De lo cual se deduce que [A+G] = [T+C], esto es, [purinas] = [pirimidinas].
Deducir los puentes de hidrógeno que se establecían entre las bases complementarias, observando las reglas de Chargaff, fue un importante escollo que debieron resolver para finalizar el modelo de la doble hélice del ADN.
11.- ¿Qué se entiende por tautomería “ceto-enólica” de las bases nitrogenadas?
Tautómeros son aquellos isómeros que se diferencian sólo en la posición de un grupo funcional. Las purinas o pirimidinas con sustituyentes –OH (o sea: G, C, T, U), pueden existir en formas tautoméricas, enol y ceto, caracterizadas por la migración de los electrones por los dobles enlaces conjugados, estableciéndose un equilibrio entre ambas. Tomando como ejemplo el uracilo se observa el cambio de posición de dos H:
Watson y Crick, asesorados por químicos estructurales, postularon que las formas “ceto” posibilitaban el emparejamiento de las bases mediante puentes de hidrógeno, A con T y G con C, logrando así que el modelo de la doble hélice del ADN fuera correcto.
12.- Busque información y alguna imagen en Internet para redactar de manera resumida la historia del descubrimiento.
(Respuesta muy abierta). Por ejemplo:
Watson y Crick pretendían construir un modelo con varillas y chapas metálicas. Tras una serie de intentos fallidos, interpretaron que en la doble hélice el emparejamiento de bases tendría que ser purina-pirimidina.
El mecano tridimensional estaba atascado hasta que Watson, advertido de que las bases habrían de estar en forma “ceto” para formar puentes de hidrógeno (ver pregunta anterior), estuvo tanteando las posiciones con las plantillas y observó que los emparejamientos A-T y G-C eran posibles. Esta observación, además de cumplir las reglas de Chargaff, permitía explicar que la anchura de la doble hélice en los difractogramas de rayos X fuera la misma. Al llegar al laboratorio Crick estuvo de acuerdo con los planteamientos de su compañero.
Posteriormente comprobaron que era preciso invertir una cadena respecto a la otra, o sea, cambiar su polaridad, para que los ángulos de los enlaces y las distancias interatómicas del mecano molecular fueran correctos. En otras palabras: para que encajaran bien todos los componentes, las dos cadenas tenían que ser antiparalelas. La doble hélice construida daba una vuelta completa con diez pares de nucleótidos.
Ambos interpretaron que, por fin, el modelo construido era absolutamente coherente. Decidieron publicar el hallazgo cuanto antes, pues sospechaban que el eminente bioquímico Linus Pauling podría estar muy cerca de lograr el descubrimiento.
El modelo de la doble hélice del ADN fue publicado por Watson y Crick en la revista Nature el 25 de abril de 1953, junto a sendos artículos de Wilkins y Franklin sobre aspectos cristalográficos complementarios.
13.- ¿Qué entiende por estructura primaria del ADN? Ponga un ejemplo.
La estructura primaria es característica de cada ADN y está definida por la secuencia, es decir por el orden de los nucleótidos en la cadena, los cuales se hallan unidos mediante enlaces fosfodiéster.
Debe tenerse en cuenta la complementariedad de las bases, la polaridad y el carácter antiparalelo. El inicio de las cadenas corresponde al extremo 5’.
Ejemplo:
5’ - C - A - G - T - T - G - G - 3’
3’ - G - T - C - A - A - C - C - 5’
En este ejemplo el 2º nucleótido de la cadena superior es A (desoxiadenosín monofosfato) y está emparejado con el 6º de su complementaria (T, desoxitimidina monofosfato).
14.- Dado el siguiente tetranucleótido, obtenga tres secuencias diferentes cambiando sólo un par de bases en cada ocasión.
5’- T G - 3’
3’- A C - 5’
Por ejemplo: 5’- C G - 3’ 5’- G G - 3’ 5’- T A - 3’
3’- G C - 5’ 3’- C C - 5’ 3’- A T - 5’
15.- ¿Cuántos enlaces de H presentaría la cadena adjunta? ¿Cuál es su longitud? ¿Cuál es la carga eléctrica y qué aplicación deriva de la misma?
5’ - G - G - C - A - A - T - C - 3’
3’ - C - C - G - T - T - A - G - 5’
Recordemos que se establecen dos puentes entre cada par AT (A=T) y tres entre cada GC (G≡C). Como hay 3 pares AT y 4 pares GC, se formarían 18 puentes de H (6 + 12).
La elevación o distancia entre pares consecutivos es 0,34 nm. Como hay 7 pares, la longitud de ese corto segmento de ADN sería 7 x 0,34 nm = 2,38 nm.
Cada nucleótido proporciona una carga electronegativa debida al grupo fosfato (ver el esquema de la pregunta nº 18). Como hay 7 pares, la carga sería 14 -.
La carga eléctrica es el fundamento de las técnicas de electroforesis. Es negativa en el caso de los grupos fosfato, de forma que cuando se aplica un campo eléctrico los fragmentos de ADN migrarán hacia el polo positivo a una velocidad dependiente de su tamaño y de su carga neta.
16.- ¿Cuál es la longitud de un ADN formado por 200 pb (pares de bases)? ¿Cuántas vueltas de hélice presentaría? ¿Cuántos puentes de hidrógeno se establecerían?
La separación entre cada par de bases es 0,34 nm. Por consiguiente: 200 x 0,34 nm = 68 nm.
Hay 10 pares de bases en cada vuelta de hélice, por lo que resultan 20 vueltas (200/10).
El número de puentes de hidrógeno no se puede saber con precisión, pero oscilaría entre 400, si los 200 pares de bases fueran A-T, y 600, si todos esos pares fueran G-C.
17.- ¿Cuánto mide un ADN de 5 kb (1kb = 103 pb)?¿Cuántas vueltas de hélice presenta?
Mide: 5000 x 0,34 nm = 1700 nm.
Dividiendo 5000 entre 10 resultan 500 vueltas.
18.- ¿Qué entiende por estructura secundaria del ADN?
Consiste en la asociación de dos cadenas distintas y complementarias de polinucleótidos, que se estabilizan gracias a los enlaces por puente de hidrógeno que se forman entre los pares de bases A - T y G - C, constituyendo una estructura espacial en doble hélice, observándose un surco mayor y otro menor.
Modelo de bolas de la doble hélice de ADN
No obstante lo anterior, con objeto de lograr que la claridad expositiva sea máxima y que se observen bien detallados todos los componentes, incluyendo los puentes de hidrógeno, algunos libros la representan también plana:
Biología 2 McGraw-Hill (2001)
19.- Interprete el esquema y ponga nombre a las partes numeradas. Si una larga biomolécula similar a la adjunta tiene un 30 % de A, ¿podría deducir los porcentajes de las bases restantes?
El esquema representa un corto fragmento de la doble cadena de ADN, aunque en la izquierda falta una parte del eje o “esqueleto” pentosa-fosfato.
1 = desoxirribosa.
4= enlace 5’ fosfoéster.
2 = enlace N-glucosídico.
5 = grupo fosfato.
3= enlace por puente de hidrógeno.
6 = enlace 3’ - 5’ fosfodiéster.
Dado que hay un 30 % de adenina y ésta se empareja con la timina, habría otro 30 % de T. La guanina se empareja con la citosina, por lo que del 40 % restante corresponde un 20 % a la G y otro 20 % a la C.
20.- ¿Qué representa la figura adjunta? Nombre las partes numeradas.
Se trata de una representación plana de la doble cadena de ADN. Se observa que hay tres pares completos de nucleótidos y que las cadenas tienen polaridad opuesta (son antiparalelas).
1 = grupo fosfato. 2 = desoxirribosa (dR). 3 = base purínica (guanina, por establecer 3 enlaces pph). 4 = enlace N-glucosídico. 5 = enlace 3’ fosfoéster. 6 = enlace 3’-5’ fosfodiéster. 7 = base pirimidínica (citosina, por formar 3 enlaces pph). 8 = base pirimidínica (timina, por formar 2 enlaces pph). 9 = enlace por puente de hidrógeno (pph). 10 = base purínica (adenina, que forma 2 enlaces pph con la timina).
21.- Dado el siguiente par de nucleótidos, nombre las partes numeradas con la mayor precisión.
1 = grupo fosfato. 2 = enlace 5’ fosfoéster. 3 = citosina (base pirimidínica). 4 = enlace por puente de hidrógeno, observándose los 3 propios del par C-G. 5 = guanina (base purínica). 6 = desoxirribosa. 7= enlace N-glucosídico (entre las posiciones 1’ de la pentosa y 1 de la base). 8= enlace N-glucosídico (entre las posiciones 1’ y 9). 9 = enlace 3’ fosfoéster.
22.- ¿Qué significa desnaturalización y renaturalización del ADN?
Las dos cadenas del ADN se hallan unidas gracias al conjunto de puentes de hidrógeno establecidos. Al tratarse de uniones no covalentes, el aumento del pH o incremento de la temperatura por encima de los 80 - 90 ºC provoca la rotura de dichos puentes y las cadenas se separan (desnaturalización).
La desnaturalización tiene carácter reversible y, cuando se dejan bajar las temperaturas, se van formando de nuevo los puentes de hidrógeno entre las cadenas complementarias y el ADN recupera su estado nativo (renaturalización).
La temperatura a la que ocurre esta renaturalización es dependiente de varios factores, como la composición en bases del genoma (a mayor contenido en G+C, mayor temperatura de renaturalización) o la composición del mismo (las secuencias repetidas renaturalizan antes que las secuencias sencillas).
23.- ¿Qué tipos de bases nitrogenadas predominarán en el ADN de las bacterias que viven en las aguas termales.
Al analizar su ADN cabe esperar un predominio de G+C, dado que entre ese par de bases se forman 3 puentes de H, circunstancia que permite al ADN resistir mejor las altas temperaturas sin desnaturalizarse.
24.- ¿Qué entiende por estructura terciaria del ADN?
Este nivel estructural se refiere a los plegamientos tridimensionales de mayor complejidad que la doble hélice. Se trata de estructuras espaciales muy complejas, considerando las sucesivas fases que experimenta el enrollamiento de la cromatina durante el ciclo celular, hasta alcanzar su máximo grado de empaquetamiento en el cromosoma metafásico.
25.- ¿Es siempre de doble cadena el ADN presente en los seres vivos?
En las células eucariotas la mayor parte del ADN está contenido en el núcleo, concretamente en los cromosomas, y este ADN es bicatenario y lineal. En mitocondrias y cloroplastos el ADN es circular y de doble cadena.
En las bacterias el ADN es bicatenario y circular.
En los virus existen genomas de ARN, lineal, de cadena sencilla o doble, y de ADN, mono o bicatenario, lineal o circular.
26.- ¿Qué diferencias hay entre las formas A y B del ADN?
La estructura descrita por Watson y Crick corresponde a la forma B, que es la más abundante en la naturaleza.
El ADN-B presenta las siguientes características: cada vuelta de hélice, o paso, mide 3’4 nm y contiene 10 pares de nucleótidos (cuyas bases se disponen casi perpendicularmente al eje de la hélice); la anchura o diámetro de la doble hélice mide 2 nm.
El difractograma del ADN-B es distinto del de la forma A.
ADN-B ADN-A
La forma A, de mayor anchura, no existe en condiciones fisiológicas y se obtuvo en el laboratorio por deshidratación de la B (la doble hélice de ADN hibridado con ARN adopta la forma A). Las bases complementarias se disponen en planos inclinados unos 20º respecto al eje de la hélice. Presenta 11 pares de nucleótidos por vuelta y un paso de 2’53 nm; la anchura o diámetro mide 2’55 nm
27.- ¿Qué es el ADN-Z?
Suelen considerarse tres tipos de estructura del ADN: A, B y Z. Las formas A y B son dextrógiras y la Z es la única levógira.
Biología 2 - Santillana (2000)
El ADN-Z se caracteriza por presentar un enrollamiento irregular, que provoca una disposición de los ejes fosfato-desoxirribosa en zigzag (de ahí la “Z”). El paso mide 4’56 nm y contiene 12 pares de nucleótidos; el diámetro es 1’84 nm.
El zigzagueo característico del ADN-Z se debe a la alternancia de las configuraciones anti y syn. Las purinas (A, G) son las que adoptan la configuración syn, ya que las pirimidinas (C, T) presentan un sustituyente oxo en la posición 2 (O=C2) que interfiere espacialmente con la pentosa. (Ver las preguntas 14 y 21 de ácidos nucleicos).
El menor diámetro del ADN-Z respecto a las formas A y B es debido a que el eje o esqueleto de pentosas y fosfatos está plegado hacia las bases y no hacia el exterior.
La formación de ADN- Z está relacionada con el control de la expresión de los genes. Por ejemplo, al quedar modificada la geometría espacial de la región del promotor se impide la unión con la ARN polimerasa y no hay transcripción.
Otros enlaces con preguntas relacionadas:
Preguntas importantes de selectividad. Ácidos nucleicos
Ácidos nucleicos
Cuestiones resueltas
Cuestiones ácidos nucleicos
Cuestiones 1
Cuestiones 2
Cuestiones selectividad
REPASO DE LAS BIOMOLÉCULAS
13. Completa el siguiente cuadro:
Bio,molécula Comp. química Monómero Enlace Tipos Ejemplos
Glúcidos C, H y O Osa (glucosa) O-glucosídico Monosacáridos
Aldosas glucosa
ribosa
desoxirribosa
Cetosas fructosa
Disacàridos sacarosa
lactosa
maltosa
celobiosa
Polisacáridos almidón
glucógeno
celulosa
quitina
Lípidos C, H, O, N y P ácido graso éster Ácidos grasos: saturados
palmítico
Ácidos grasos insaturados
oleico
Acilglicéridos
Ceras
Lípidos de membrana
fosfolípidos
esfingolípidos
Esteroides colesterol
Terpenos fitol
Proteínas C, H, O, N y S aminoácidos peptídico Holoproteínas
fibrosas colágeno
miosina
queratina
globulares actina
albúminas
globulinas
histonas
Hetroproteínas glucoproteínas
lipoproteínas
profirínicas
Ác. nucleicos C, H, O, N y P nucleótido fosfodiéster ADN portador, transmisor, capazde replicarse.
ARN síntesis proteínas
14. Identifica las siguientes biomoléculas:
ribosa ácido graso insaturado
aminoácido nucleótido
acilglicérido glucosa
alfa hélice doble hélice
sacarosa hoja plegada
ARN r almidón
fosfolípido proteína globular
esteroide cera
2. Relaciona los compuestos de la columna de la izquierda con la descripción de la columna de la derecha (7 puntos).
1. Almidón a. Disacárido constituido por glucosa y galactosa
2. Ácido hialurónico b. Polisacárido de reserva en células animales
3. Fructosa c. Polisacárido estructural en células vegetales
4. Celulosa d.Heteropolisacárido de tejidos conectivos y del líquido sinovial de articulaciones
5. Glucógeno e. Monosacárido de la fruta
6. Lactosa f. Azúcar de mesa
7. Sacarosa g. Polisacárido de reserva en células vegetales
El alumno establecerá las siguientes relaciones 1g, 2d, 3e, 4c, 5b, 6a, 7f
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