Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos.
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Ácidos nucleicos: Introducción Bases, nucleósidos y nucleótidos
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Ácidos nucleicos: Introducción
Bases, nucleósidos y nucleótidos
F. Miescher (1865)
- Estudia la composición química del pus: encuentrauna fracción precipitable por ácido diluído que denominanucleína
- Encuentra un material parecido a la nucleína en laesperma de salmón, y lo fracciona en una componenteproteico (protamina) y un componente que contiene P, de carácter ácido, que Altmann denomina ácido nucleico
- Estudios posteriores a Miescher demuestran la existenciade dos tipos de ácido nucleico: uno abundante en la levadura,que recibe el nombre de ácido zimonucleico y otro, abundanteen el timo, llamado ácido timonucleico.
- Posteriormente se comprueba que en la composición del llamado zimonucleico entra la ribosa, y por eso pasa a llamarseácido ribonucleico (RNA, ARN), mientras que el timonucleicocontiene desoxirribosa, por lo que pasa a llamarse ácidodesoxirribonucleico (DNA, ADN)
Experimento de Avery (1944)
El neumococo tipo R (rough, rugoso) (colonias a la izda.) puedeser transformado en neumococo tipo S (smooth, liso) (coloniasa la dcha.) por el DNA del neumococo S. Esta transformaciónse transmite a la descendencia.
La hidrólisis química completa de un ácido nucleico da lugar auna mezcla equimolar de:
A. Una base nitrogenada heterocíclica, purina o pirimidina
B. Una pentosa, ribosa o desoxirribosa
C. Ortofosfato
La hidrólisis enzimática completa de un ácido nucleico da lugara una mezcla de nucleótidos
Los ácidos nucleicos son polímeros (de altísimo peso molecular)cuyos monómeros son los nucleótidos.
DNA de Escherichia coli
Una sola molécula circularcuya circunferencia mide1 mm
Tiene un peso molecular deaproximadamente 109
O N
NN
N
NH2
OHOH
CH2OP-O
O
O-
H
H H
Pentosa Base
NucleósidoFosfato
Nucleótido
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O N
NN
N
NH2
OH
CH2OP
O-
O
O
O
O
O
O
Polinucleótido
Enlacefosfodiéster
Enlace-glicosídico
N
N
N
NH
1
2
3
4
56 7
8
9
N
N1
2
3
4
5
6
Purinas Pirimidinas
N
N N
NH
NH2
N
HN N
NH
O
H2N
Adenina: 6-amino purina
Guanina: 2-amino 6-oxo purina
N
HN N
NH
O
NH
HN N
NH
O
O
N
N N
NH
OH
HO
OH
Hipoxantina:6-oxo purina
Xantina:2,6 dioxo purina
Ácido úrico:2,6,8 trioxo purina
N
N
O
NH2
N
HN
O
O
N
HN
O
O
CH3
Citosina:2-oxo 4-amino
pirimidina
Uracilo:2,4-dioxopirimidina
Timina:2,4-dioxo5-metil
pirimidina
Propiedades de las bases
1. Carácter levemente básico2. Solubilidad escasa en agua3. Espectro de absorción con máximo a 260 nm4. Posibilidad de formas tautoméricas5. Todos los reactivos de las bases son potencialmente mutagénicos
HN
NHO
O
N
N
HO
OH
Formaceto
Formaenol
Formas tautoméricasdel uracilo
N
N N
NH
NH2
N
HN N
NH
O
+ NH3
HNO2
Reacción de desaminación por ácido nitroso:
Adenina se desamina a hipoxantina; por ello todos losnitrosocompuestos son mutágenos químicos potentes.
N
N N
NH
NH2
H3C
N
HN N
NH
O
NH3C
CH3
N
N N
NH
NCH2H
CH2C CH2 CH3
N
HN
S
O N
HN
O
S
1-Metiladenina 2-Dimetilaminoguanina
Isopenteniladenina 4-Tiouracilo 2-Tiouracilo
Basesmodificadas
N
N N
NH
O
O
H3C
CH3
CH3
N
N N
NH
O
O
H3C
CH3
N
N N
NH
OH
O
CH3
CH3
Cafeína Teofilina Teobromina
Productos naturales: metilxantinas
Inhibidores de la cAMP fosfodiesterasa
N
N N
NH
SH
N
HN
O
O
Br
N
N N
NHH2N N
HN NN
NH
O
H2N
6-Mercaptopurina 5-Bromouracilo
2-Aminopurina 8-Azaguanina
Análogos sintéticos de bases: antimetabolitos
Nucleósidos, 1 Unión de una base a una pentosa a través de un enlace de tipo-N-glicosídico:
OHOCH2
OHOH
N
N N
N
H2N
OHOCH2
OH
N
N N
N
H2N
HAdenosina
(pentosa es ribosa)Desoxiadenosina
(pentosa es desoxirribosa)
Enlace-N-glicosídico
Purinas: enlace entre carbono anomérico (1’) y N9 de la base
Citidina Desoxicitidina
OHOCH2
OHOH
N
N
O
NH2
OHOCH2
OH H
N
N
O
NH2
Nucleósidos, 2
Pirimidinas: enlace entre carbono anomérico (1’) y N1 de la base
OHOCH2
OHOH
N
N N
N
H2N
1
2
3
45
67
8
91'2'3'4'
5'
Numeración
Base Nucleósido
Adenina AdenosinaGuanina GuanosinaHipoxantina Inosina
Citosina CitidinaUracilo UridinaTimina Timidina
Nomenclatura
Uridina
1’
2’3’
4’5’
OHOCH2
OHOH
N
HN
O
O
1'
2'3'
4'
5'
Numeración de átomos en los nucleósidos
Propiedades químicas de los nucleósidos
1. Incremento marcado en solubilidad con respecto a la de la base
2. Reacciones propias de la pentosa: Reacción del orcinol (ribo-) y de la difenilamina (desoxirribo-)
3. Absorción a 260 nm como las bases aisladas
Adenosina (anti-) Adenosina (syn-)
Conformación de nucleósidos
OHOCH2
OHOH
NH
HN
O
O
Pseudouridina
Enlace C-C en lugardel C-N habitual
O N
N
N
N
NH2
OHHOCH2
O N
N
N
N
NH2
OH
HOCH2
NH
C OCH
NH2
CH2OH3C
Antibióticos nucleosídicos
Cordicepina
Puromicina
Citosin arabinósido(Vidarabin)
Antivirales
OHOCH2
OH
N
N
O
NH2
OH
ON
HN
O
O
CH3
HOCH2
N3
AZT, Zidovudina D4T, Estavudina
C
ON
HN
O
O
CH3
HOCH2
C
Antirretrovirales
OHOCH2
OH
N
N
O
NH2
O
PO
O-
O-
OHOCH2
O
N
N
O
NH2
OH
PO O-
O-
OCH2
OH
N
N
O
NH2
OH
OP
O-O
O-
Nucleótidos(ribonucleótidos)
5’-nucleótido(5’-CMP)
3’-nucleótido(3’-CMP)
2’-nucleótido(2’-CMP)
OHOCH2
O
N
HN
O
PO O-
O-
O
H
OCH2
OH
N
HN
O
OP
O-O
O-
H
O
CH3
Nucleótidos (desoxirribonucleótidos)
5’-dTMP
3’-dCMP
O N
N
N
N
NH2
OHO
P OO
-O
Nucleótidos cíclicos
3’,5’ Adenosin monofosfato cíclico, cAMP
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O-O
O-
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
P
O-O
O-
Nucleósido polifosfatos
5’-Adenosinamonofosfato, AMP
5’-Adenosinadifosfato, ADP
5’-Adenosinatrifosfato, ATP
Propiedades de los nucleótidos
1. Carácter ácido debido al fosfato2. Solubilidad incrementada respecto al nucleósido3. Máximo de absorbancia UV a 260 nm4. Misma reactividad que bases y nucleósidos
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
O N
N
N
N
NH2
OHOH
CH2OP
O
O
O-
P
O
O
O-
P
O-O
O-
H2O
Pi
G = -7.6 kcal/mol
ATP
ADP ATP comodonador de energía
OCH2 N
N
N
N
NH2
OHOH
OPOPOP-O
O O O
O-O-O-
ATP
O P O P O
OO
O- O-
O P O
O
O-
CH2
Configuración de alta energía (anhídrido)
Configuración de baja energía (éster)
O
OHOH
N
HN
O
O
CH2OPOPO
OO
O-O-
O
HOCH2
OH
OH
OH
O
OHOH
N
N
O
CH2OPOPO
OO
O-O-
NH2
CH2CH2N+
CH3
CH3
H3C
Uridindifosfato glucosa (UDPG)
Citidindifosfato colina (CDP-colina)
OCH2 N
N
N
N
NH2
OH
OPO
O
O-
S
O
O
-O
O
P O-O
O-
OCH2 N
N
N
N
NH2
OH
S+
CH3
CH2CH2CH
NH3+
-OOC
OH
3’-Fosfoadenosina5’-fosfosulfato, PAPS
S-adenosilmetionina, SAM
OCH2 N
N
N
N
NH2
OHOH
OPOP
O O
O-O-
OCH2
HCOH
HCOH
HCOH
CH2
N
NNH
N O
H3C
H3C
O
OCH2 N
N
N
N
NH2
OHOH
OPOP
O O
O-O-
OCH2
O
N+
OH OH
Nicotinamidoadenin dinucleótido,
NAD+
Flavin adenindinucleótido,
FAD
O
HH
OH
H
OH
CH2
H
N
N
N
N
NH2
OP
O
O-
OP
O
O-
OH3C CH3
HO H
CN
CN
HS
O
H
O
H
ADPPanteteína
Coenzima A
