Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
6 Los ácidos nucleicos
C.E.M HIPATIA-FUHEM
Profesor: Miguel Ángel Madrid

Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Lectura inicial
Una mañana de marzo, dos jóvenes científicos, el físico Francis
Watson y Crick
Crick y el biólogo James Watson anunciaron que habían
conseguido revelar la estructura del ADN. Este descubrimiento,
que revolucionó el mundo de la biología, fue anunciado en
1953, pero había empezado unos años antes.
En 1951 Watson, se instaló en Cambridge para compartir con
Crick, la aventura de determinar la estructura del ADN. En este
momento, la única tecnología disponible para visualizar la
estructura de grandes moléculas era la difracción de rayos X,
que consistía en algo parecido a radiografiar una molécula.
Paralelamente, la fisicoquímica Rosalind Franklin y el biofísico
Maurice Wilkins realizaban estudios cristalográficos de
difracción de rayos X sobre moléculas de ADN. En 1952
Rosalind Franklin obtuvo una fotografía de difracción por rayos
X que reveló la estructura helicoidal de la molécula de ADN.
Wilkins, sin el consentimiento de Franklin, hizo llegar la
fotografía a Watson y Crick. Esa imagen constituyó uno de los
datos definitivos que les llevó a pensar que la estructura del
ADN estaba formada por una doble hélice, y no triple como se Molecula de ADN
pensaba.
Rosalind Franklin murió en 1958, a los 37 años de edad, víctima
de un cáncer. Cuatro años después, Watson, Crick y Wilkins
recibieron el Premio Nobel de Medicina y Fisiología por sus
aportaciones al descubrimiento de la estructura del ADN.
La inestimable aportación de R. Franklin a este descubrimiento
no fue reconocida ni en vida ni de manera póstuma, aunque
poco a poco la historia comienza a reconocer su labor.
Rosalind Franklin
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Noticia inicial
Diario de la Ciencia
Hallan bases nitrogenadas en un meteorito
El descubrimiento hace pensar que parte del material necesario para la formación de las primeras
moléculas de ADN y ARN en nuestro planeta podría haber procedido del espacio.
Científicos de Europa y Estados Unidos terrestres y que principalmente se forma planeta, ya que hace 4 500 a 3 800
han publicado, en junio de 2008, los en el espacio. Los autores del estudio, millones de años numerosos meteoritos,
resultados de una investigación en la el doctor Zita Martins y el profesor Mark muchos de ellos similares al meteorito
que se descubrieron precursores de Sephton, del Imperial College, han Murchison, cayeron sobre la Tierra
ácidos nucleicos en unos fragmentos afirmado que la investigación puede y podrían haber aportado el material
de roca del meteorito Murchison, que se proporcionar nuevas pistas que orgánico necesario para la formación
estrelló en Australia en 1969. Las expliquen el origen de la vida en nuestro de los primeros ácidos nucleicos.
moléculas descubiertas incluyen el
uracilo y la xantina, precursores de las
que forman el ácido desoxirribonucleico
y el ácido ribonucleico, respectivamente.
En investigaciones anteriores en estos
mismos fragmentos se habían
observado diversos aminoácidos, como
la glicina o la alanina. Para descartar
que las nuevas moléculas encontradas
pudieran proceder de una posible
contaminación terrestre, se han hecho
diversos análisis que han mostrado la
presencia de un isótopo de carbono-13,
más pesado que el habitual,
el carbono- 12, que hay en los organismos
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Los ácidos nucleicos
6
1. Componentes de los A. N: Nucleósidos y nucleótidos
1. Concepto y estructura general
2. Enlace N-glucosídico y éster.
2. Otros nucleótidos libres en la célula (no nucleicos).
3. Enlace fosfodiéster
4. ADN
1. Estructura y función (modelo Watson y Crick)
2. Organización del ADN en procariotas: ADN circular
cerrado.
3. Organización del ADN en eucariotas: nucleosoma,
cromatina y cromosomas.
5. ARN
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1. Componentes de los A. N
Ácidos nucleicos: polímeros formados por la unión de
nucleótidos (monómeros)
¿De qué están formados?
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1. Componentes de los A. N
Ion fosfato Pentosa Base nitrogenada
+ +
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1. Componentes de los A. N
Ion fosfato
La molécula de ácido fosfórico (en forma de grupo
fosfato). Los nucleótidos tienen un fuerte carácter ácido
debido a que el ácido fosfórico se ioniza.
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Composición química
Ion fosfato Pentosa Base nitrogenada
+ +
BASES NITROGENADAS
β-D -Ribosa
β-D - Desoxirribosa
5` 5`
4` 1` 1`
4`
2` 2`
3` 3`
ARN ADN
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Composición química
Ion fosfato Pentosa Base nitrogenada
+ +
PENTOSAS
VOLVER
Bases púricas Bases pirimidínicas
Uracilo Timina
Adenina Guanina Citosina
ARN ADN
ADN, ARN ADN, ARN ADN, ARN
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Numeración de las bases nitrogenadas
6
5
1
7
4
8
9
2
3
4
Bases púricas 3 5
A, G
2 6
1
Bases pirimidínicas
C,T, U
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Formación de un nucleósido
El enlace que se produce se denomian N-glucosídico y se establece, con pérdida de
una molécula de agua, entre el –OH del C1 de la pentosa y el hidrógeno del N1, si
se trata de una base pirimidínica (C,T,U), o el N9, si es una base púrica (A,G).
Citosina NUCLEÓSIDO
Desoxirribosa H2O
5´
+ Desoxicitidina
5´
1´
1 4´
2´
3´
Se denomina nucleósido a la molécula que resulta de la
unión entre la pentosa (ribosa o desoxirribosa) y una
base nitrogenada.
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• La unión de la base nitrogenada con la
pentosa se realiza mediante un enlace N-
glucosídico entre en C1 de la pentosa y el
nitrógeno que ocupa la posición 1 en las
bases pirimidínicas y el nitrógeno de la
posición 9 en las bases púricas.
• Esta molécula recibe el nombre de
nucleósido y pueden ser ribonucleósidos o
desoxirribonucleósidos.
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Formación de un nucleótido
El enlace éster se produce entre el grupo hidróxilo (–OH) del carbono 5`de la
pentosa y el grupo fosfato.
Ácido fosfórico
H2O
+ 1
NUCLEÓTIDO
Desoxicitidina-5’-monofosfato
NUCLEÓSIDO
Se denomina nucleótido a la molécula que resulta de la
unión de un nucleósido a un ácido fosfórico, mediante
enlace éster.
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¿Cómo nombramos a los nucleótidos?
Guanosina monofosfato Timidina monofosfato Citidina monofosfato
Adenosina monofosfato
(d>GMP) (dTMP) (dCMP)
(dAMP)
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2. Nucleótidos no nucleicos
Se encuentran libres en la célula o intervienen en el metabolismo y
en su regulación como activadores de enzimas, aportando energía
en las reacciones celulares y como coenzimas. Dos tipos:
1. Nucleótidos acumuladores
de energía
2. Nucleótidos coenzimáticos
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1. Nucleótidos acumuladores Unidad 6. Los ácidos nucleicos
de energía
ENLACE ÉSTER (altamente energético, (7,3 Kcal/mol)
Moléculas transportadoras de energía
ATP
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2. Nucleótidos no nucleicos 1. Nucleótidos acumuladores
de energía
En las reacciones exotérmicas se libera energía, y se forma ATP
E P
DESFOSFORILACIÓN FOSFORILACIÓN
P E
En las reacciones endotérmicas se consume energía, y se hidroliza el ATP
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Adenosín-trifosfato (ATP)
OH OH OH
ATP
HO — P — O — P — O — P — O — CH2 O Adenina
O O O H H
H H
ATP + H2O → ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
OH OH
OH OH
ADP
HO — P — O — P — O — CH2 O Adenina
O O H H
H H
ADP + H2O → AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
OH OH OH
AMP
HO — P — O — CH2 O Adenina
O H H
H H
OH OH
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AMPc (2º mensajero): nucleótido de Adenina cuyo fosfórico está esterificado en los carbonos 5`y 3`de la ribosa
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La unión de moléculas mensajeras (como hormonas o neurtotrasmisores) a receptores específicos de
la membrana provocan la activación del AMPc, que a su vez activa enzimas que intervienen en
determinadas reacciones metabólicas.
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2. Nucleótidos que actúan
como coenzimas
¿Qué es un coenzima?
Moléculas orgánicas, no proteicas, que intervienen en las
reacciones catalizadas por enzimas, actuando, generalmente,
como transportadores.
Para que lo entiendas mejor…
Los átomos de hidrógeno desprendidos en las reacciones de
oxidación son captados por estas moléculas que actúan como
transportadoras de H.
¿Qué moléculas tienen función coenzimática?
NAD+, NADP+, FAD…
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Ejemplos de nucleótidos que actúan como coenzimas
NAD (Nicotin Adenin Dinucleótido)
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Ejemplos de nucleótidos que actúan como coenzimas
FAD (Flavin Adenin Dinucleótido)
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Ejemplos de nucleótidos que actúan como coenzimas
FMN (Flavin Mono Nucleótido)
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Coenzima A
• Es un derivado del ADP. Interviene en
procesos metabolicos como transportador de
grupos acilo (R-CO-) procedentes de ácidos
orgánicos.
• El acetil CoA, un derivado de la CoA con
gran importancia en el metabolismo celular.
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NAD+ + 2 e + 2 H +  NADH + H+
Forma oxidada Forma reducida
NAD+ , FAD, FMN, NADP son coenzimas que participan en
reacciones de deshidrogenación (para ello toman H+ y electrones
de algunas moléculas y quedan con forma reducida: NADH,
NADPH, FADH2, FMNH2)
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3. Enlace fosfodiéster
Se establece entre el radical fosfato
situado en el carbono 5`de un nucleótido y
el radical –OH del C 3`del nucleótido
siguiente (enlace 5´ 3`)
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Cadenas de ácidos nucleicos
Extremo 5’
Adenosina-5’-monofosfato
Enlace fosfodiéster
+
H2O
Uridina-5’-monofosfato ARN de tres
nucleótidos A-U-C
H2O
+
Citidina-5’-monofosfato
Extremo 3’
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4. Estructura del ADN
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Friedrich Miescher, trabajando en el laboratorio de Félix Hoppe-Seyler, con
núcleos de leucocitos, en el Castillo de Tübingen (Alemania), descubrió en 1869 el
DNA, al que llamó “nucleína”
“Me parece que va a
emerger una completa
familia de estas nucleínas
que contienen fósforo que
quizá merezca igual
consideración que las
proteínas”
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LOCALIZACIÓN
Procariotas: ADN CIRCULAR DOBLE CADENA (nucleoide, cromosoma bacteriano)
PLÁSMIDOS
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DNA de Escherichia coli
Una sola molécula circular
cuya circunferencia mide
1 mm
Tiene un peso molecular de
aproximadamente 109
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LOCALIZACIÓN
Eucariotas: ADN + proteínas histonas y no histonas= cromatina cromosoma
(varias moléculas según la especie)
ADN dc mitocondrias y cloroplastos
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LOCALIZACIÓN
Virus: ADN ó ARN (monocatenario, bicatenario, lineal, circular…)
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FUNCIÓN: Almacenar la información genética (contiene los mensajes e
instrucciones para que las células realicen sus funciones) Es decir, lleva codificada
la información a partir de la cual se forma un organismo vivo, por lo que constituye
el material genético
ADN humano: 5,6 x 109 pares de nucleótidos.
Son posibles 4 5 600 000 000 ADN diferentes
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El ácido desoxirribonucleico (ADN) - Estructura
ESTRUCTURA PRIMARIA ESTRUCTURA SECUNDARIA ESTRUCTURA TERCIARIA
Secuencia de nucleótidos Doble hélice ADN superenrollado
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura primaria
Extremo 5’
Extremo 3’
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Biología. 2º bachillerato
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura secundaria
Parejas de bases
Parejas de bases
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ANTECEDENTES
CHRGAFF 1940:
Estudio de ADN de especies diferentes
Nº b. púricas = nº b. pirimidínicas
A=T;G=C
A/T = 1 ; G/C = 1
A+ G = C + T
A + T / G + C = valor característico
para cada organismo
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1865
1953 - Franklin & Wilkins
La naturaleza helicoidal del DNA
Rosalind Franklin
Film
Fotografía 51 fotográfico
Fuente de rayos X
DNA cristalizado
Maurice Wilkins
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Diámetro de C.E.M HIPATIA-FUHEM
ADN 2 nm Profesor: Miguel Ángel Madrid

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1865 1953 - Watson & Crick
Descripción de la estructura tridimensional del DNA
Francis Crick & James Watson
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1865 1953 - Watson & Crick
Que dedujeron de:
Datos de R. Franklin
• hélice doble
• ancho uniforme de 2 nm
• bases separadas por 0.34 nm
Chargaff
• la adenina se aparea con la
timina
• la citocina se aparea con la
guanina
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
1865 1953 - Watson & Crick
¿Que dedujeron ellos mismos?
• Las bases están hacia adentro, y los
fosfatos y las azucares hacia afuera
• Enlaces de hidrógeno
• Hebras antiparalelas
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura secundaria
Diámetro del ADN (20 Ǻ)
Distancia entre un par de bases (3,4 Ǻ)
Longitud de una vuelta de hélice (34 Ǻ)
Puente de hidrógeno
Extremo 5’ Extremo 3’
Extremo 3’ Extremo 5’
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Inclinación de bases distinta. Disposición zig-zag Descrita por Watson y Crick
En humedad baja solo en Levógira Forma en la que el ADN
laboratorio. (nunca en Más larga y más estrecha Interacciona en el núcleo
condiciones que la forma B Hélice dextrógira
fisiológicas 12 pares de bases por
Hélice dextrógira vuelta
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
ADN A ADN B ADN Z
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN)
– Estructura terciaria
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN) – Estructura terciaria
Primer nivel de empaquetamiento
Fibra de cromatina 100 A (10 nm)
“collar de perlas”
100 Ǻ (10 nm)
Fibra de cromatina compacta
SEGUNDO NIVEL
DE EMPAQUETAMIENTO
TERCER NIVEL Histona H1
DE EMPAQUETAMIENTO
NIVELES SUPERIORES
DE EMPAQUETAMIENTO
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
2 nm
Dos vueltas de la doble hélice
Del ADN
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
C.E.M HIPATIA-FUHEM
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura terciaria
Nucleosoma
300 Ǻ
Nucleosoma
6 nucleosomas por vuelta
Segundo nivel de empaquetamiento
Histona H1
Fibra de cromatina de 300 A (30 nm)
Solenoide
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN)
– Estructura terciaria
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN). Estructura terciaria
Tercer nivel de empaquetamiento
Bucle
Andamio proteico
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ácido desoxirribonucleico (ADN) – Estructura terciaria
Niveles superiores de empaquetamiento
Proteínas SMC
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Tipos de ADN
MONOCATENARIO
Lineal Circular
Parvovirus OX174
BICATENARIO
Lineal
Superenrollado
Cromosomas humanos
Concatenado
Circular
Cromosoma
bacteriano
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Desnaturalización – renaturalización del ADN
La doble hélice de ADN en estado natural es muy estable; pero, si se calienta,
cuando la temperatura llega aproximadamente a 100°C, las dos hebras de la
doble hélice se separan, se produce la desnaturalización del ADN.
Si posteriormente se mantiene el ADN desnaturalizado a 65°C, las dos hebras
vuelven a unirse.
Esta restauración de la doble hélice es lo que se llama renaturalización y es lo
que permite la hibridación si se parte de hebras de distintos ADN
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Ácido Ribunucleico ADN
Formado por…
Ribonucleótidos de A, G, C, U (pueden aparecer otras bases raras o sus derivados
metilados).
Estructura…
Generalmente bicatenario (en algunos virus bicatenario)
En monocatenrarios pueden aparecer horquillas y/o bucles
Función
Dirigir la síntesis de proteínas a partir de la información obtenida del ADN.
Todos los ADN se forman a partir de ADN, tomando una parte de él como molde (lo que
hace que sean complementarios)
En los virus, que carecen de ADN, se encarga de almacenar y trasmitir la información
genética
Localización…
Eucariotas: núcleo y citoplasma
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
HORQUILLAS BUCLES
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EL ARN MENSAJERO (ARNm)
•Es monocatenario, básicamente lineal, y con un
peso molecular que oscila entre 200.000 y
1.000.000.
•Su función es transmitir la información contenida
en el ADN y llevarla hasta los ribosomas, para
que en ellos se sinteticen las proteínas a partir de
los aminoácidos que aportan los ARNt.
•El ARNm tiene una estructura diferente en
procariotas y en eucariotas.
•En eucariotas es monocistrónico (con
información para la síntesis de una proteína), en
procariotas es policistrónico.
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
El ARNm eucariótico
El ARNm eucariótico
• Presenta algunas zonas (pocas) en doble hélice,
por complementariedad de bases entre distintos
segmentos, y zonas lineales que dan lugar a los
llamados lazos en herradura.
• El ARNm eucariótico se forma a partir del
transcrito primario (pre-ARNm), también llamado
ARN heterogéneo nuclear (ARNhn), nombre
que hace referencia a la variabilidad de su
tamaño.
• Posee una serie de segmentos con información,
denominados exones, alternados con otros sin
información denominados intrones, que luego
son suprimidos y no aparecen en el ARNm.
• Este proceso se denomina maduración y se
produce en el núcleo.
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Estructura del ARNm eucariótico
Estructura del ARNm eucariótico
• El ARNm eucariótico posee en su extremo 5'
una guanosina trifosfato invertida y metilada en
el nitrógeno 7 (m7 Gppp).
• Esta molécula, que recibe el nombre de
caperuza, bloquea la acción de enzimas
exonucleasas que pueden destruir el ARNm, y
constituye la señal de inicio en la síntesis de
proteínas.
• A continuación, hay un segmento sin
información, seguido de otro segmento con
información que suele empezar con la
secuencia AUG.
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
• En el extremo 3' o extremo final posee de 150 a
200 nucleótidos de adenina, lo que se denomina
«cola» de poli-A. Es un estabilizador frente a
las exonucleasas.
• Entre la síntesis y la degradación del ARNm no
transcurren más que unos cuantos minutos,
para evitar una superproducción de proteínas.
• El ARNm eucariótico es monocistrónico, es
decir, sólo contiene información para una
cadena polipeptídica.
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EL ARN DE TRANSFERENCIA (ARNt).
•Tiene entre 70 y 90 nucleótidos y se encuentra disperso en el citoplasma.
•Hay unos cincuenta tipos de ARNt.
•Constituye el 15% del ARN de la célula.
•Su función es transportar aminoácidos específicos hasta los ribosomas,
donde, según la secuencia especificada en un ARN mensajero (transcrita,
a su vez, del ADN), se sintetizan las proteínas.
•Las diferencias entre los ARNt son debidas fundamentalmente a una
secuencia de tres bases nitrogenadas, denominada anticodón.
•Entre los nucleótidos que forman los ARNT, además de A, G, C y U,
aparecen otros que llevan bases metiladas, como la dihidrouridina
(UH2 ), la ribotimidina (T), la inosina (I), la metilguanosina (GMe),
etcétera, que constituyen el 10 % de los ribonucleótidos totales del ARNt.
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Biología. 2º bachillerato
Unidad 6. Los ácidos nucleicos
• El ARNt es monocatenario, pero presenta
zonas con estructura secundaria en doble
hélice, y zonas con estructura primaria o
lineal, que forman asas o bucles, lo que
confiere a la molécula una forma de hoja
de trébol.
• En ella se distingue:
 Brazo D: Unión con el enzima que
cataliza la unión a los aminoácidos.
 Brazo T: Lleva timina
 Brazo A (del anticodón).
 Extermo 3’: aceptor de aminoácidos
 Extremo 5’: Siempre lleva guanina y un
grupo fosfórico libre.
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
ARN de transferencia
Alanina
Guanina
(en el extremo 5’)
Brazo aceptor
Puentes de hidrógeno
Brazo D y su asa
Brazo T y su asa
Ribotimidina
Dihidrouridina
Brazo anticodón
y su asa
Anticodón
Codón ARNm
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
EL ARN RIBOSÓMICO (ARNr)
•Es el ARN que constituye, en parte, los ribosomas. Este tipo de ARN
representa el 60% del peso de dichos orgánulos.
•El ARNr presenta segmentos lineales y segmentos en doble hélice.
•El ARNr está asociado con las proteínas ribosómicas (más de 70),
formando una estructura relacionada con la síntesis de proteínas (da
alojamiento al ARNm y a los ARNt, portadores de los aminoácidos que
formarán las proteínas durante dicho proceso).
• El peso molecular del ARNr oscila entre
500.000 y 1.700.000.
• En general, el peso de los ARNr y de
los ribosomas se suele expresar según
el coeficiente de sedimentación (s)
de Svedberg. Las células procariotas
presentan ribosomas de 70 S, menor
peso que los de las células eucariotas,
de 80 S
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
EL ARN NUCLEOLAR (ARNn).
• Es un ARN que se encuentra constituyendo, en parte, el nucléolo.
• Se origina a partir de diferentes segmentos de ADN, uno de los cuales se
denomina región organizadora nucleolar (NOR).
• A partir de todos ellos se forman las dos subunidades ribosómicas, una de
40 S y otra de 60 S, que atraviesan la envoltura nuclear y se unen en el
citoplasma, dando lugar a un ribosoma de 80 S.
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Se ha observado la existencia de ARN con
función biocatalizadora (ribozimas), por lo
que se ha sugerido que, en el origen de la
vida, los ARN pudieron ser las primeras
moléculas capaces de auto duplicarse.
Después, sería el ADN el encargado de
guardar la información genética, ya que su
cadena es más estable.
Ribozima
hammerhead
Participan en el procesado del RNA transcrito primario y en la
formación de enlace peptídico en la síntesis de proteínas.
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Unidad 6. Los ácidos nucleicos
Diferencias entre DNA y RNA
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