Los ácidos nucleicos
Un grano de maíz de un campo del valle central de Chile guarda las instrucciones para formar una planta completa. Están escritas con un alfabeto de solo cuatro letras, que forman unos 2.300 millones de pares de bases en cada juego de cromosomas de la planta. ¿Qué piezas químicas forman ese alfabeto y cómo se copia con tanta fidelidad? Eso es lo que vas a ver en este apartado.
El nucleótido: unidad estructural
Si se rompe químicamente un ácido nucleico en el laboratorio, siempre salen tres tipos de piezas en proporción 1:1:1: ácido fosfórico, un azúcar de cinco carbonos y una base con nitrógeno. Esas tres piezas, unidas, forman la unidad básica del ADN y del ARN.
¿Qué tres componentes forman un nucleótido? Indica en qué se diferencia un nucleótido de ADN de un nucleótido de ARN.
¿Qué tres componentes forman un nucleótido? Indica en qué se diferencia un nucleótido de ADN de un nucleótido de ARN.
Observa el esquema de un nucleótido e identifica las tres estructuras señaladas con los números 1, 2 y 3, indicando el nombre químico de cada una.
Observa el esquema de un nucleótido e identifica las tres estructuras señaladas con los números 1, 2 y 3, indicando el nombre químico de cada una.
Bases nitrogenadas: cuatro letras, dos alfabetos
Tanto el ADN como el ARN usan cuatro bases distintas. Se agrupan según el tamaño de su anillo.
Nombra las bases nitrogenadas que aparecen en el ADN y en el ARN, e indica qué base es exclusiva de cada uno de ellos.
Nombra las bases nitrogenadas que aparecen en el ADN y en el ARN, e indica qué base es exclusiva de cada uno de ellos.
La doble hélice y la complementariedad
En 1950, Erwin Chargaff midió las bases del ADN de muchas especies y encontró siempre lo mismo: $\%\text{A}=\%\text{T}$ y $\%\text{G}=\%\text{C}$. En el timo humano, por ejemplo: 30,9 % A, 29,4 % T, 19,9 % G y 19,8 % C. ¿Qué estructura obliga a que bases tan distintas aparezcan en proporciones iguales por pares?
Ahora practica con una sola cadena: en el esquema siguiente solo se muestra una cadena, y las posiciones marcadas con ? son las bases que debes deducir en la cadena complementaria.
Explica las características esenciales del modelo de doble hélice de Watson y Crick: disposición y sentido de las dos cadenas, posición de las bases nitrogenadas y tipo…
Explica las características esenciales del modelo de doble hélice de Watson y Crick: disposición y sentido de las dos cadenas, posición de las bases nitrogenadas y tipo de enlaces que mantienen unida la estructura.
En el fragmento de ADN del esquema solo se muestran las bases de una de las hebras. Escribe las bases que deberían ocupar las posiciones marcadas con ? en la hebra…
En el fragmento de ADN del esquema solo se muestran las bases de una de las hebras. Escribe las bases que deberían ocupar las posiciones marcadas con ? en la hebra complementaria y enuncia la regla que aplicaste.
Si una hebra de ADN tiene la secuencia 5'-ATGCCGTA-3', escribe la secuencia completa de la hebra complementaria indicando su polaridad (extremos 5' y 3') y explica qué…
Si una hebra de ADN tiene la secuencia 5'-ATGCCGTA-3', escribe la secuencia completa de la hebra complementaria indicando su polaridad (extremos 5' y 3') y explica qué significa que las dos hebras son antiparalelas.
En una hebra de una molécula de ADN la adenina representa el $28\ \%$ de las bases y la timina el $12\ \%$. Calcula los porcentajes de cada base nitrogenada en la hebra…
En una hebra de una molécula de ADN la adenina representa el $28\ \%$ de las bases y la timina el $12\ \%$. Calcula los porcentajes de cada base nitrogenada en la hebra complementaria y en la molécula de ADN completa, razonando cada paso a partir de las relaciones de Chargaff y explicando por qué no se puede conocer el reparto entre guanina y citosina dentro de cada hebra por separado.
ADN y ARN: dos moléculas, funciones distintas
Las cadenas de nucleótidos pueden ser de ADN o de ARN. Se parecen, pero tienen diferencias claras que sirven para identificar una muestra.
En un laboratorio se purifican tres muestras desconocidas de ácidos nucleicos (A, B y C) a partir de fracciones subcelulares de un eucariota y de un virus animal:…
En un laboratorio se purifican tres muestras desconocidas de ácidos nucleicos (A, B y C) a partir de fracciones subcelulares de un eucariota y de un virus animal:
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Muestra A: Se hidroliza rápidamente en medio alcalino (pH básico). Contiene una pentosa con un grupo hidroxilo en el carbono 2' y las bases A, G, C y U. Se aísla del núcleo, del citosol y unida a la membrana del retículo endoplasmático rugoso.
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Muestra B: Es resistente a la hidrólisis alcalina; contiene timina y la relación $(\text{A}+\text{G})/(\text{T}+\text{C})$ es exactamente igual a $1{,}0$. Se aísla tanto del interior del núcleo como de la matriz de las mitocondrias.
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Muestra C: Procede del virus. Contiene desoxirribosa y timina, pero su análisis de bases arroja un $34\ \%$ de A, un $18\ \%$ de T, un $28\ \%$ de G y un $20\ \%$ de C.
- a) Identifica razonadamente qué tipo de ácido nucleico (ADN o ARN) es cada muestra a partir de su composición química (azúcar y bases) y su reactividad.
- b) Interpreta la estructura espacial de las muestras B y C: explica por qué la muestra B cumple las reglas de Chargaff y la C no, indicando si cada una es monocatenaria o bicatenaria.
- c) Compara la localización y la función de la muestra B con los tres tipos principales en que se organiza funcionalmente la muestra A dentro de la célula eucariota.
Enlace fosfodiéster, ARN y metabolismo
Dentro de una misma cadena, los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster 3'–5': un fosfato conecta el carbono 3' de una pentosa con el carbono 5' de la siguiente. Son enlaces covalentes y fuertes, y forman el esqueleto de la cadena. No los confundas con los puentes de hidrógeno, que son débiles y unen bases de cadenas distintas.
Los tres ARN principales tienen funciones distintas. El ARNm lleva la secuencia que se traduce a proteína. El ARNt trae un aminoácido y reconoce un codón con su anticodón. El ARNr forma parte del ribosoma y participa en la formación del enlace peptídico.
Un nucleósido es base + pentosa; un nucleótido añade uno o más fosfatos. El ATP es un nucleótido (adenina, ribosa y tres fosfatos): es la moneda de energía de la célula y también una pieza para fabricar ARN.
Catabolismo y anabolismo con ácidos nucleicos
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas de la célula. Las rutas catabólicas degradan moléculas y liberan energía; las anabólicas usan energía para construir moléculas más grandes, es decir, materia viva.
Los ácidos nucleicos muestran las dos caras. Fabricar una cadena de ADN o ARN uniendo nucleótidos con enlaces fosfodiéster es anabolismo: gasta energía, que aporta el ATP. Romper esas cadenas en nucleótidos sueltos (por ejemplo, al digerir carne o porotos, que contienen ADN) es catabolismo. Y el ATP, que se produce al degradar la glucosa en la respiración celular, es el puente que conecta ambos procesos.
¿Qué tres componentes forman un nucleótido? Indica en qué se diferencia un nucleótido de ADN de un nucleótido de ARN.
¿Qué tres componentes forman un nucleótido? Indica en qué se diferencia un nucleótido de ADN de un nucleótido de ARN.
Vuelve al principio: el alfabeto del maíz son las cuatro bases A, T, G y C. Su doble hélice se copia con fidelidad porque cada base solo se empareja con su complementaria.
Resumen
Para el reto final (MDIF-BIO-CL-BIOMOL-NUCLE-DIFICIL-04): todo alimento de origen vegetal, animal o lácteo viene de células vivas, así que contiene ADN y ARN. Están presentes en las células de esos alimentos, aunque son una fracción muy pequeña de la composición.
Reto del tema. Auditoría biomolecular de tu despensa. ¿Te has preguntado cómo se traducen los bioelementos que estudias en lo que ingieres a diario? Vas a auditar un…
Reto del tema. Auditoría biomolecular de tu despensa.
¿Te has preguntado cómo se traducen los bioelementos que estudias en lo que ingieres a diario? Vas a auditar un alimento real de tu cocina (legumbre, cereal o derivado lácteo) integrando todos los niveles moleculares.
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Toma de datos: Selecciona el alimento y consulta su desglose nutricional por cada $100\text{ g}$ en la Base de Datos Española de Composición de Alimentos (BEDCA) o en su etiqueta: agua, bioelementos y sales (como $Na^+$ o $Fe^{2+}$), glúcidos, lípidos y proteínas.
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Deducción de ácidos nucleicos: Como las tablas nutricionales no cuantifican el ADN/ARN, razona y estima cualitativamente su presencia considerando el origen celular (tejido animal o vegetal) y el grado de procesado industrial.
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Informe razonado: Elabora una tabla adaptada a tu ración habitual (ej. $65,5\text{ g}$) y redacta una propuesta de síntesis que justifique la función celular de cada fracción: homeostasis osmótica de agua/iones, balance energético de glúcidos frente a lípidos, función estructural/enzimática de las proteínas y reciclaje de nucleótidos.
Se evaluará:
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Rigor en la obtención de datos cuantitativos y corrección de unidades.
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Capacidad deductiva para fundamentar la existencia y función del material genético consumido.
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Precisión conceptual al relacionar la estructura química de cada biomolécula con su papel metabólico.