Ejercicio resuelto de Ácidos nucleicos · Biología · 2025

SEGUNDA PREGUNTA (2,5 puntos). BIOMOLÉCULAS
Responde únicamente a una de las dos opciones planteadas, 2A ó 2B.
Opción 2A



a) ¿Cómo se denomina y qué composición tiene la molécula señalada con el número 1. (0,5 p.)
b) ¿Qué tipo de macromolécula es la representada en el esquema indicado con el número 2? ¿A qué hacen referencia los términos: “extremo 3’ “ y “extremo 5’ “? (0,5 p.)
c) ¿Qué tipo de enlace, representado por la línea de puntos, es el que se muestra en el recuadro señalado con el número 3? ¿Qué función tiene dicho enlace en la biomolécula representada? (0,5 p.)
d) ¿Qué tipo de estructura secundaria adopta dicha biomolécula en los seres vivos? Explica por qué se emparejan específicamente A con T y C con G (1 p.)

$\textbf{a) ¿Cómo se denomina y qué composición tiene la molécula señalada con el número 1. (0,5 p.)}$

El recuadro 1 aísla la unidad que se repite a lo largo de la cadena, formada por tres piezas: el círculo rosa con la letra P, el pentágono verde y el cuadrado azul con la letra A. Esa unidad es un nucleótido, y por tratarse de ADN, un desoxirribonucleótido.

Sus tres componentes son un grupo fosfato procedente del ácido fosfórico, una pentosa que aquí es la desoxirribosa, y una base nitrogenada, en este caso la adenina.

La base se une a la pentosa por un enlace N-glucosídico con el carbono $1'$ del azúcar, formando un nucleósido, y el fosfato se une por un enlace éster al hidroxilo del carbono $5'$.

$\textbf{b) ¿Qué tipo de macromolécula es la representada en el esquema indicado con el número 2? ¿A qué hacen referencia los términos: extremo 3' y extremo 5'? (0,5 p.)}$

El esquema 2 muestra varios nucleótidos encadenados uno tras otro, sin nada enfrentado a ellos: se trata, por tanto, de una sola hebra de ácido desoxirribonucleico, es decir, de un polinucleótido o cadena de ADN monocatenaria. Los nucleótidos se unen entre sí por enlaces fosfodiéster.

Los términos extremo $3'$ y extremo $5'$ hacen referencia a los carbonos de la pentosa que quedan libres en cada punta de la cadena. El enlace fosfodiéster une siempre el carbono $5'$ de un nucleótido con el carbono $3'$ del siguiente, de modo que en un extremo queda un grupo fosfato libre sobre el carbono $5'$ y en el otro queda un grupo hidroxilo libre sobre el carbono $3'$.

Esto da a la cadena una polaridad, un sentido de lectura $5' \rightarrow 3'$, que es el que siguen obligatoriamente la replicación y la transcripción.

$\textbf{c) ¿Qué tipo de enlace, representado por la línea de puntos, es el que se muestra en el recuadro señalado con el número 3? ¿Qué función tiene dicho enlace en la biomolécula representada? (0,5 p.)}$

La línea de puntos une la adenina de una hebra con la timina de la hebra de enfrente: es un enlace de hidrógeno, también llamado puente de hidrógeno. Se representa con línea discontinua precisamente porque es un enlace débil, no covalente.

Su función es mantener unidas las dos hebras de la doble hélice enfrentando cada base con su complementaria. Entre adenina y timina se forman dos puentes de hidrógeno y entre guanina y citosina, tres.

$\mathrm{A}=\mathrm{T}\ \text{(2 puentes)} \qquad \mathrm{G}\equiv\mathrm{C}\ \text{(3 puentes)}$

Que el enlace sea débil no es un defecto sino la clave del funcionamiento del ADN: individualmente cada puente se rompe con facilidad, lo que permite separar las hebras durante la replicación y la transcripción, pero los millones de puentes que hay a lo largo de la molécula la hacen en conjunto muy estable.

$\textbf{d) ¿Qué tipo de estructura secundaria adopta dicha biomolécula en los seres vivos? Explica por qué se emparejan específicamente A con T y C con G (1 p.)}$

La estructura secundaria del ADN es la doble hélice descrita por Watson y Crick en 1953, en su forma B. Dos cadenas de polinucleótidos antiparalelas —una recorre $5' \rightarrow 3'$ y la otra $3' \rightarrow 5'$— se enrollan en una hélice dextrógira alrededor de un eje imaginario. Los esqueletos de fosfato y desoxirribosa quedan hacia el exterior, en contacto con el agua, y las bases nitrogenadas se disponen hacia el interior, apiladas y perpendiculares al eje. Cada vuelta completa abarca unos $10$ pares de bases y mide $3{,}4\ \text{nm}$, con $0{,}34\ \text{nm}$ entre bases consecutivas, y el diámetro de la hélice es de unos $2\ \text{nm}$.

El emparejamiento específico se explica por dos razones que actúan a la vez.

La primera es geométrica. Las purinas, adenina y guanina, tienen dos anillos, y las pirimidinas, timina y citosina, uno solo. Solo si una purina se enfrenta siempre a una pirimidina la distancia entre los dos esqueletos se mantiene constante y la hélice conserva su diámetro uniforme de $2\ \text{nm}$. Dos purinas enfrentadas no cabrían y dos pirimidinas dejarían un hueco.

La segunda es química, y es la que decide cuál va con cuál. Los grupos capaces de donar y de aceptar hidrógenos solo quedan enfrentados correctamente en las parejas adenina-timina y guanina-citosina: la adenina y la timina encajan formando dos puentes de hidrógeno, y la guanina y la citosina, tres. En cualquier otra combinación los grupos no se corresponden y no se establecen los enlaces.

De esta complementariedad se sigue la regla de Chargaff, y con ella la propiedad más importante del ADN: conociendo una hebra queda determinada la otra, que es lo que permite copiar fielmente la información en la replicación.