ÁCIDOS NUCLEICOS

El descubrimiento, en 1869, de la sustancia que resultó ser ácido desoxirribonucleico (ADN) fue de Friedrich Miescher, joven médico suizo que trabajaba en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler, químico fisiólogo alemán. Miescher trató glóbulos blancos (contenidos en la pus de vendas quirúrgicas desechadas) con ácido clorhídrico para obtener núcleos para estudio. Cuando después se trataron los núcleos con ácido, se formó un precipitado que contenía carbono, hidrógeno, oxígeno y un alto porcentaje de fósforo. Miescher llamó “nucleína” al precipitado, porque provenía de núcleos.

Los genomas de todas las células están for-mados por ADN. Algunos genomas virales están formados por ARN.
Los ácidos nucleicos son polinucleótidos, o polímeros de nucleótidos.
Los nucleótidos que contienen ribosa se llaman ribonucleótidos, y los que contienen desoxirribosa se llaman desoxirribonucleótidos.
RIBOSA Y DESOXIRRIBOSA
Estructuras químicas de los dos azúcares contenidos en los nucleótidos. a)Ribosa (b-D-ribofuranosa). b)Desoxirribosa (2-desoxi-b-D-ribofuranosa


PURINAS Y PIRIMIDINAS
Las bases que se encuentran en los nucleótidos son derivados de pirimidina o de purina.
La pirimidina tiene un solo anillo de cuatro átomos de carbono y dos de nitrógeno.La purina tiene un sistema de anillos fundidos de pirimidina y de imidazol. Los dos tiposde bases son no saturados, con dobles enlaces conjugados. Esta propiedad hace que losanillos sean planos, y también explica su capacidad de absorber la luz ultravioleta.Las purinas y pirimidinas sustituidas son ubicuas en las células vivas, pero casi nun-ca se encuentran las bases no sustituidas en los sistemas biológicos. Las principales pi-rimidinas que hay en los nucleótidos son uracilo (2,4-dioxopirimidina, U), timina(2,4-dioxo-5-metilpirimidina, T) y citosina (2-oxo-4-aminopirimidina, C). Las principa-les purinas son adenina (6-aminopurina, A) y guanina (2-amino-6-oxopurina, G).

NUCLEÓSIDOS
Están formados por Ribosa, desoxirribosa y una base heterocíclica.

Los nucleótidos son derivados fosforilados de los nucleósidos. Los ribonucleósidos ontienen tres grupos hidroxilo que se pueden fosforilar (2, 3y 5), y los desoxirribo-nucleósidos contienen dos de esos grupos hidroxilo (3y 5). En los nucleótidos naturales, los grupos fosforilo suelen estar unidos al átomo de oxígeno del grupo 5-hidroxilo.Por convención, siempre se supone que un nucleótido es un éster de 5-fosfato, a menos que se indique otra cosa.

EL ADN TIENE DOBLE HEBRA
Hacia 1950 estaba claro que el ADN es un polímero lineal de residuos de 2-desoxirri-bonucleótido unidos por 3,5-fosfodiésteres. Erwin Chargaff había deducido ciertas re-gularidades en las composiciones de nucleótidos de muestras de ADN obtenidas degran variedad de procariotas y eucariotas. Entre otras cosas, Chargaff observó que en elADN de determinada célula están presentes A y T en cantidades equimolares, así comoG y C. Un ejemplo de datos modernos de composición de ADN, donde se ven esas re-laciones, se presenta en la tabla 19.2. Aunque A T y G C para cada especie, el por-centaje molar total de (G C) puede diferir mucho del de (A T). El ADN de algunosorganismos, como la levadura Saccharomyces cerevisiae, es relativamente escaso en(G C), en tanto que el de otros organismos, como la bacteria Mycobacterium tuber-culosis, rico en (G C). En general, los ADN de especies estrechamente relacionadas,como vacas, cerdos y humanos, tienen composiciones parecidas de bases. En el ADNde todas las especies, la relación de purinas a pirimidinas siempre es 1:1.


UNION DE NUCLEOTIDOS POR ENLACES3,5fosfodiéster
Se ha visto que la estructura primaria de una proteína se refiere a la secuencia de sus residuos de
aminoácidos por enlaces peptídicos; en forma parecida, la estructura primaria
de un ácido nucleico es la secuencia de sus residuos de nucleótido unidos porenlaces 3,5-fosfodiéster.

Estabilización de la doble hélice por fuerzas débiles.
Las fuerzas que mantienen las conformaciones nativas de las estructuras celulares complejas tienen la fuerza suficiente para mantener las estructuras, pero la debilidad suficiente para permitir que haya flexibilidad de conformación. Los enlaces covalente entre los residuos adyacentes determinan las formas tridimensionales de esas macro-moléculas. Hay cuatro clases de interacciones que afectan la conformación del ADN dedoble hebra.
1.Interacciones de apilamientoLos pares de bases apilados forman contactos devan der Waals. Aunque las fuerzas entre los pares de bases individuales apiladosson débiles, son aditivas, por lo que en las moléculas grandes de ADN los con-tactos de van der Waals son una fuente importante de estabilidad.
2.Puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno entre pares de bases forman una importante fuerza estabilizadora.
3.Efectos hidrofóbicos. a sepultar los anillos hidrofóbicos de purina y pirimidina n el interior de la doble hélice aumenta la estabilidad de la hélice.
Interacciones entre cargas. La repulsión electrostática de los grupos fosfato concarga negativa en el esqueleto es una fuente potencial de inestabilidad de la hélicede ADN. Sin embargo, la repulsión se minimiza por la presencia de cationes como  y proteínas catiónicas (que contienen abundancia de los residuosbásicos arginina y lisina).


Conformaciones de ADN de doble hebra
El ADN de doble hebra puede asumir distintas conformaciones bajo condiciones diferentes. Los estudios cristalográficos con rayos X de diversos oligodesoxirribonucleótidos sintéticos, de secuencia conocida, indican que las moléculas dentro de la célula no existen en una conformación B “pura”. En vez de ello, el ADN es una molécula dinámica cuya conformación exacta depende hasta cierto grado de las secuencia de nucleótidos. La conformación local también se afecta por dobleces en la molécula de ADN, yde si está unida a una proteína.
Diversos tipos de ARN en las células Las moléculas de ARN participan en varios procesos asociados a la expresión génica.Esas moléculas se encuentran en copias múltiples y en varias formas distintas dentro deuna célula dada. Hay cuatro clases principales de ARN en todas las células vivas:1.ARN ribosómico(ARNr); moléculas que son parte integral de los ribosomas (ri-bonucleoproteínas intracelulares que son sitios de síntesis de proteínas). El ARNribosómico es la clase más abundante de ácido ribonucleico, que forma 80% delARN celular total.2.ARN de transferencia(ARNt); son moléculas que llevan a los aminoácidos acti-vados a los ribosomas para su incorporación a las cadenas de péptidos en crecimiento durante la síntesis de proteínas. Las moléculas de ARNt sólo tienen de 73a 95 residuos de nucleótidos de longitud. Forman un 15% del ARN celular total.3.ARN mensajero(ARNm); moléculas que codifican las secuencias de aminoácidosen las proteínas. Son los “mensajeros” que llevan la información del ADN alcomplejo de traducción, donde se sintetizan las proteínas. En general, el ARNmsólo forma el 3% del ARN celular total. Estas moléculas son las menos establesde los ácidos ribonucleicos celulares.4.ARN pequeño;moléculas presentes en todas las células. Algunas moléculas pe-queñas de ARN tienen actividad catalítica o contribuyen a la actividad catalítica,asociadas a proteínas. Muchas de esas moléculas de ARN se relacionan coneventos de procesamiento que modifican al ARN después de que se ha sintetizado.


OPINIÓN SOBRE VIDEOS
El ADN contiene los diseños de la naturaleza, pero necesitamos de las proteínas para que estos diseños cobren vida.
Las proteínas son el corazón mismo de la vida desarrollan cada función de la vida, las proteínas estructurales construyen tejidos, las enzimas regulan el metabolismo,
Todo proceso comienza con la transcripcion del código genetico toda la información de la celula esta contenida en el ADN los resultados tanto de ADN, como ARN contienen un azucar, un fosfato y una base.
En general desempeñan funciones vital para síntesis de proteínas.
los procesos que se dan son la: replicación, transcripcion y traduccion.
se da la traduccion que trata de tomar los patrones genéticos y hacer proteínas.

LIPIDOS

Los lípidos son componentes esenciales de todos los organismos vivos. Sin embargo, a diferencia de las proteínas y los carbohidratos, los lípidos tienen estructuras muy variadas. A menudo se definen como compuestos orgánicos insolubles en agua (o sólo poco solubles), que se encuentran en los sistemas biológicos. Los lípidos tienen gran solubilidad en solventes orgánicos no polares. Son hidrofóbicos (no polares) o bien son anfipáticos (contienen re-giones polares y no polares al mismo tiempo).

Los lípidos más abudantes son los ácidos grasos y tienen la fórmula R-COOH, donde R representa una cadena de hidrocarburo. Los ácidos grasos soncomponentes de muchos tipos más complejos de lípidos, incluyendo los triglicéridos o triacilgliceroles, los glicerofosfolípidos y los esfingolípidos. Los lípidos que contienen grupos fosfato se llaman fosfolípidos y los que tienen grupos esfingosina y carbohidrato a la vez se llaman glicoesfingolípidos. Los esteroides, las vitaminas lipídicas y los terpe-nos se relacionan con la molécula de isopreno, de cinco carbonos, y por consiguiente se llaman isoprenoides. El nombre terpenos se ha aplicado a todos los isoprenoides, pero en general se restringe a los que existen en las plantas.



Los ácidos grasos que no contienen dobles enlaces carbono-carbono se llaman saturados, en tanto que los que tienen al menos un doble enlace carbono-carbono se clasifican como no saturados o insaturados. Los ácidos grasos no saturados que sólo tienen un do-ble enlace carbono-carbono se llaman monoinsaturados, en tanto que los que tienen dos o más se denominan poliinsaturados. La configuración de los dobles enlaces en los ácidos grasos no saturados es cis, en general.

Estructura y nomenclatura de los ácidos grasos.Los ácidos grasos están formados por una larga cola de hidrocarburo que termina en un grupo carboxilo. Como el pKa del grupo carbonilo es aproximadamente de 4.5 a 5.0, los ácidos grasos son aniónicos al pH fisiológico.En la nomenclatura de IUPAC, los carbonos se numeran comenzando en el carbono del carboxilo. En la nomenclatura común, el átomo de carbono adyacente al carbono carboxílico se designa como ay los carbonos restantes se indican con las letras b, g, d, etc. El átomo decarbono más alejado del carbono carboxílico es el carbono v, sea cual sea la longitud de la cola. El ácido graso que se muestra, el laurato(o dodecanoato), tiene 12 átomos de carbono y no tiene dobles enlaces carbono-carbono.

Triacilgliceroles
Los ácidos grasos son combustibles metabólicos importantes, en especial en los mamíferos. Como los átomos de carbono de los ácidos grasos están más reducidos que los delas proteínas o los carbohidratos, la oxidación de los ácidos grasos produce más energía(~37 kJ g–1) que la oxidación de proteínas o carbohidratos (~16 kJ g–1cada uno). En general, los ácidos grasos se almacenan en forma de lípidos neutros llamados triacilgliceroles o triglicéridos (este último nombre es histórico). Como indica su nombre, los triacilgliceroles están formados por tres residuos de acilo graso esterificados con glicerina, una zúcar alcohol de tres carbonos. Los triacilgliceroles son muy hidrofóbicos. En consecuencia, a diferencia de otros carbohidratos, se pueden almacenar en células en forma anhidra, esto es, las moléculas no están solvatadas por agua, lo cual ocuparía espacio y añadiría masa, reduciendo la eficiencia del almacenamiento de energía.

Los lípidos más abundantes en la mayor parte de las membranas son los glicerofosfolípidos (que también se llaman fosfoglicéridos); como los triacilgliceroles tienen un soporte de glicerol.


Los glicerofosfolípidos más sencillos, los fosfatidatos, consisten en dos grupos acilo graso esterificados en el C-1 y C-2 del 3-fosfato de glicerol.

La propiedad distintiva de los grupos acilo (R1y R2) de los glicerofosfolípidos es la presencia de un grupo fosfato enel C-3 del soporte del glicerol. Las estructuras de los glicerofosfolípidos se pueden dibujar como derivados del L-glicerol 3-fosfato (o 3-fosfato de L-glicerol), con el sustituyente en el C-2 a la izquierda en una proyección de Fischer,


Esfingolípidos
Después de los glicerofosfolípidos, los lípidos más abundantes en las membranas vegetales y animales son los esfingolípidos. En los mamíferos tienen abundancia especial en tejidos del sistema nervioso central. La mayor parte de las bacterias no tienen esfin-golípidos. El respaldo estructural de los esfingolípidos es la esfingosina (trans-4-esfin-genina), un alcohol no ramificado de C18, con un doble enlace trans entre el C-4 y C-5,un grupo amino en el C-2 y grupos hidroxilo en el C-1 y C-3 (figura 9.10a). La ceramida está formada por un grupo acilo graso unido al grupo amino del C-2 en la esfingosina,por un enlace de amida.


 Las bicapas lipídicas son el principal componente estructural de todas las membranas biológicas, incluyendo membranas plasmáticas y membranas internas de células eucariotas.
Modelo fluido de mosaico para membranas biológicas. Una membrana biológica típica contiene de un 25 a un 50% de lípidos, y de un 50 a un75% de proteínas, en masa, con menos de 10% de carbohidratos como componente deglicolípidos y glicoproteínas. Los lípidos son una mezcla compleja de fosfolípidos, gli-coesfingolípidos (en animales) y colesterol (en algunos eucariotas). El colesterol y algunos otros lípidos que por sí no forman bicapas (30% del total) están estabilizados en el arreglo de bicapa por el otro 70% de los lípidos en la membrana. Las composiciones de las membranas biológicas varían en forma considerable entre las especies, y aun en-tre distintos tipos celulares en organismos multicelulares.

Las membranas celulares e intracelulares contienen proteínas especializadas enlazadas en la membrana. Esas proteínas se dividen en tres clases, según su modo de asociación con la bicapa lipídica: proteínas integrales de membrana, proteínas periféricas de membrana y proteínas de membrana ancladas a lípidos.



El transporte activo debe acoplarse a una reacción productora de energía para contrarrestar el cambio desfavorable de energía libre de Gibbs, para transporte sin ayuda. Los transporta-dores de membrana más simples, sean activos o pasivos, realizan uniporte; esto es, sólo llevan un solo tipo de soluto a través de la membrana. Muchos transportadores hacen el transporte simultáneo de dos moléculas de diferentes solutos. Si ambas moléculas se transportan en la misma dirección, el proceso se llama simporte. Si se transportan en direcciones opuestas, el proceso es antiporte. El transporte pasivo también se llama difusión facilitada, porque no requiere fuente de energía. La proteína de transporte acelera el movimiento del soluto a favor de su gradiente de concentración, proceso que sucedería con mucha lentitud sólo por difusión. En este caso, las proteínas de transporte son parecidas a las enzimas, porque aumentan la velocidad de un proceso que es termodinámicamente favorable.

Las membranas celulares e intracelulares contienen proteínas especializadas enlazadas

en la membrana. Esas proteínas se dividen en tres clases, según su modo de asociación

con la bicapa lipídica: proteínas integrales de membrana, proteínas periféricas de mem-

brana y proteínas de membrana ancladas a lípidos