ÁCIDOS NUCLEICOS

POR: ANDRÉS YARCE MUÑOZ

JUAN CAMILO PEREZ

DANIEL VELEZ DIAZ

DAVID DE LOS RIOS

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo).

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico.

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos se clasifican en ácidos desoxirribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos, y en ácidos ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma .

Tipos de Ácidos Nucleicos

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:

por el glúcido (pentosa) que contienen la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN

por las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN y adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN

en los organismos eucariotas, la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria,

en la masa molecular la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Funciones de los Ácidos Nucleicos

La función biológica de los ácidos nucleicos, es la de contener la información hereditaria.

Otras de las funciones biológicas de los ácidos nucleicos son las de almacenamiento, replicación, recombinación, y transmisión de la información genética ( son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas)

Conformación de los Ácidos Nucleicos

Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y uno o varios grupos fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.

La unión formada por la pentosa y la base nitrogenada se denomina nucleósido. Cuando lleva unido una unidad de fosfato al carbono 5' de la ribosa o desoxirribosa y dicho fosfato sirve de enlace entre nucleótidos, uniéndose al carbono 3' del siguiente nucleótido; se denomina nucleótido-monofosfato (como el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como el ADP) si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres.

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

NH2

N

HN N

NH

O

H2N

Adenina: 6-amino purina

Guanina: 2-amino 6-oxo 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

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

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud.

Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal o en forma circular.

La molécula de ADN porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus funciones.

Acido Ribonucleico (ARN)

Las cadenas de ARN son más cortas que las de ADN. El ARN es monocatenario, aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas.

El ARN expresa la información que contiene el ADN, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia, existen varios tipos de ARN

Tipos de ARN

El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el núcleo hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica.

El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. Su función es la de captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una proteína.

El ARN ribosómico es el más abundante, se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma.

genoma

Célula

cromosomas

genes los genes

contienen instrucciones para hacer proteínas ADN

proteínas

las proteínas actúan solas o en complejos para realizar las funciones celulares

ADN ADN

ARN

PROTEÍNAS

BASES MOLECULARESDE LA VIDA

Ácidos Nucleicos artificialesExisten, aparte de los naturales, algunos ácidos nucleicos no

presentes en la naturaleza, sintetizados en el laboratorio. Ácido nucleico peptídico: donde el esqueleto de fosfato-

(desoxi)ribosa ha sido sustituido por 2-(N-aminoetil)glicina, unida por un enlace peptídico clásico. Las bases púricas y pirimidínicas se unen al esqueleto por el carbono carbonílico. Al carecer de un esqueleto cargado (el ión fosfato lleva una carga negativa a pH fisiológico en el ADN/ARN), se une con más fuerza a una cadena complementaria de ADN monocatenario, al no existir repulsión electrostática. La fuerza de interacción crece cuando se forma un ANP bicatenario. Este ácido nucleico, al no ser reconocido por algunos enzimas debido a su diferente estructura, resiste la acción de nucleasas y proteasas.

Ácidos Nucleicos artificialesMorfolino y ácido nucleico bloqueado: El morfolino es un

derivado de un ácido nucleico natural, con la diferencia de que usa un anillo de morfolina en vez del azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base nitrogenada de los ácidos nucleicos naturales. Se usan con fines de investigación, generalmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Se usan para hacer genética inversa, ya que son capaces de unirse complementariamente a pre-ARNm, con lo que se evita su posterior recorte y procesamiento. También tienen un uso farmacéutico, y pueden actuar contra bacterias y virus o para tratar enfermedades genéticas al impedir la traducción de un determinado ARNm.

Ácidos Nucleicos artificialesMorfolino y ácido nucleico bloqueado: El morfolino es un

derivado de un ácido nucleico natural, con la diferencia de que usa un anillo de morfolina en vez del azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base nitrogenada de los ácidos nucleicos naturales. Se usan con fines de investigación, generalmente en forma de oligómeros de 25 nucleótidos. Se usan para hacer genética inversa, ya que son capaces de unirse complementariamente a pre-ARNm, con lo que se evita su posterior recorte y procesamiento. También tienen un uso farmacéutico, y pueden actuar contra bacterias y virus o para tratar enfermedades genéticas al impedir la traducción de un determinado ARNm.

Ácidos Nucleicos artificiales Ácido nucleico glicólico. Es un ácido nucleico artificial donde se

sustituye la ribosa por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No existe en la naturaleza. Puede unirse complementariamente al ADN y al ARN, y sorprendentemente, lo hace de forma más estable. Es la forma químicamente más simple de un ácido nucleico y se especula con que haya sido el precursor ancestral de los actuales ácidos nucleicos.

Ácido nucleico treósico. Se diferencia de los ácidos nucleicos naturales en el azúcar del esqueleto, que en este caso es una treosa. Se han sintetizado cadenas híbridas ATN-ADN usandoADN polimerasas. Se une complementariamente al ARN, y podría haber sido su precursor.

Funciones de los Ácidos Nucleicos

La función biológica de los ácidos nucleicos, es la de contener la información hereditaria.Otras de las funciones biológicas de los ácidos nucleicos son las de almacenamiento, replicación, recombinación, y transmisión de la información genética ( son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas)

Funciones de los Ácidos Nucleicos

La función de los ácidos nucleicos no se reduce, por otra parte, a contener la información necesaria para la síntesis de las proteínas celulares. Hay secuencias regulatorias que controlan la expresión de las diferentes unidades genéticas, por sí mismas o a su vez controladas por otras moléculas (hormonas, factores de crecimiento, señales químicas en general); hay asimismo ácidos nucleicos implicados en la transmisión y procesado de la información genética; hay también ácidos nucleicos con funciones catalíticas (ribozimas). 

Existen, aparte de los naturales, algunos ácidos nucleicos no presentes en la naturaleza, sintetizados en el laboratorio.

ACIDOS NUCLEICOS EN LA SALUD

APLICACIONES DE LA ROTURA FOTOQUÍMICA DE ÁCIDOS NUCLEICOS EN MEDICINA Y BIOQUÍMICA:

Fotosecuenciación  del DNA por irradiación a l = 274 nm. Photofootprinting  del DNA. Estudio de los lugares de interacción DNA-Proteínas. Terapia  Fotodinámica. Rotura DNA por vía fotoquímica en presencia de un

sensibilizador. En Oncología: Tratamiento de tumores de: Cerebro, colon, pulmón, vejiga, zonas

genitales, etc. En Dermatología: Psoriasis, vitíligo, etc.. Sensibilizadores: Psoralenos, hematoporfirinas, Fotofrina II. Inactivación de virus fotoinducida Sensibilizadores para el HIV-1: Fenotiazina, azul de metileno, azul de toluidina,

Eosina y Rosa de Bengala. Sensibilizadores para el HSV-1: Derivados de Safirina. *Tratamiento fotoquímico extracorpóreo de: Lupus eritomatoso, sida, psoriasis.

El Ácido Nucleico en los virus El ácido nucleico en los virus contiene la información específica y el potencial

para modificar operaciones en la célula infectada. Los ácidos nucleicos son macromoléculas constituidas por cadenas de nucleótidos, los cuales a su vez están constituidos por una base nitrogenada asociada a un azúcar del grupo de las pentosas y a uno o más grupos de fosfatos. Existen cuatro posibles tipos de ácido nucleico viral : ADN de cadena sencilla, ADN de cadena doble, ARN de cadena sencilla y ARN de cadena doble. Virus que contienen cualquiera de estos tipos de ácido nucleico pueden ser encontrados tanto entre los fagos como entre los virus que infectan a plantas o animales.

El ADN de algunos bacteriófagos se caracteriza por contener bases raras que substituyen alguna o algunas de las bases normalmente presentes en el ADN. El ADN de cadena doble presente en algunos virus, se caracteriza por tener segmentos de cadena sencilla en ambos extremos de la molécula. Debido a que son complementarias las secuencias de nucleótidos presentes en ambos extremos. El ADN naturalmente circular puede ser de cadena sencilla como en el fago ØXI74, o de cadena doble, como en el virus SV4O. Existe evidencia de que algunos virus ARN que producen infecciones en vegetales como el limonero y la papa contienen moléculas circulares de ARN.

HIBRIDACIÓN

La hibridación es la unión complementaria de ácidos nucléicos (ADN o ARN). Técnicas de hibridación se utilizan a menudo para detectar una molécula diana partiendo de una sonda complementaria a ella. Muchas técnicas moleculares están basadas en la hibridación. Entre ellas están técnicas tan importantes como la PCR o las tecnologías de arrays de ADN. Técnicas basadas en hibridación se usan habitualmente en el diagnóstico de enfermedades, la identificación de microorganismos patógenos, el estudio de perfiles de expresión génica, la localización de genes en cromosomas o de ARNm en tejidos (hibridación in situ) o en la comparación de especies hibridando su ADN. 

LUPUS DE LA PIEL Y OTRAS ENFERMEDADES

Según la perspectiva histórica, el Lupus de la piel, Lupus Discoide fue denominado en 184O. A fines del siglo XIX se describió el Lupus Sistémico en aquellos pacientes que tenían complicaciones en otros órganos diferentes de la piel.

La célula LE, primera evidencia de la presencia de autoanticuerpos en el Lupus fue hecha en 1948, y la primera observación de anticuerpos contra el DNA ocurrió en 1957. Sólo en 1965 los investigadores descubrieron la presencia de inmunocomplejos formados por DNA y anti DNA, que fue tan importante en nuestro conocimiento de los mecanismos de daño tisular en el Lupus.