Ejercicio resuelto de Ácidos nucleicos · Biología · 2024

Los seres vivos contienen diversos ácidos nucleicos que son esenciales para el almacenamiento y expresión de la información genética. [1,25 puntos]

a) ¿Cómo se denominan los monómeros que dan lugar a estas biomoléculas?

b) Nombre las tres partes de las que se componen dichos monómeros, y explique la diferencia que da lugar a los dos tipos de ácidos nucleicos.

c) Por último, nombre el tipo de enlace que une a los diversos monómeros entre sí, y dibújelo indicando todos los productos de la reacción.

$\textbf{a) ¿Cómo se denominan los monómeros que dan lugar a estas biomoléculas?}$

Los monómeros de los ácidos nucleicos se denominan NUCLEÓTIDOS. Si se considera solo la pentosa unida a la base, sin el grupo fosfato, la molécula recibe el nombre de nucleósido.

$\textbf{b) Nombre las tres partes de las que se componen dichos monómeros, y explique la diferencia que da lugar a los dos tipos de ácidos nucleicos.}$

Un nucleótido se compone de tres partes:

Una PENTOSA, azúcar de cinco carbonos en forma de furanosa.

Una BASE NITROGENADA, unida al carbono 1 prima de la pentosa por un enlace N-glucosídico. Puede ser púrica, con dos anillos —adenina y guanina—, o pirimidínica, con uno —citosina, timina y uracilo—.

Un ÁCIDO FOSFÓRICO, unido al carbono 5 prima de la pentosa por un enlace éster.

La diferencia que da lugar a los dos tipos de ácido nucleico está en dos de esas tres partes, y sobre todo en la pentosa. En el ADN, o ácido desoxirribonucleico, la pentosa es la DESOXIRRIBOSA, que en el carbono 2 prima lleva solo un hidrógeno; en el ARN, o ácido ribonucleico, es la RIBOSA, que en ese mismo carbono lleva un grupo hidroxilo. Ese hidroxilo de más es lo que hace al ARN químicamente más reactivo y menos estable, y es la razón de que el material hereditario sea ADN y no ARN.

La segunda diferencia es la base: el ADN utiliza TIMINA y el ARN, URACILO, que es la misma base sin el grupo metilo. Y de ellas se derivan dos diferencias estructurales: el ADN es normalmente bicatenario, con dos hebras complementarias y antiparalelas enrolladas en doble hélice, y el ARN es monocatenario, aunque se pliegue sobre sí mismo formando horquillas.

$$	$\text{ADN}$	$\text{ARN}$
Pentosa	Desoxirribosa	Ribosa
Bases	A, G, C, T	A, G, C, U
Cadenas	Dos, en doble hélice	Una, plegada sobre sí misma
Localización	Núcleo, mitocondrias y cloroplastos	Núcleo y citoplasma
Función	Almacenar y transmitir la información	Expresarla: mensajero, transferencia, ribosómico

$\textbf{c) Por último, nombre el tipo de enlace que une a los diversos monómeros entre sí, y dibújelo indicando todos los productos de la reacción.}$

El enlace que une los nucleótidos entre sí es el enlace FOSFODIÉSTER. El grupo fosfato del carbono 5 prima de un nucleótido se esterifica con el grupo hidroxilo del carbono 3 prima de la pentosa del nucleótido siguiente, con pérdida de una molécula de agua. Se llama fosfodiéster porque el mismo ácido fosfórico queda esterificado por DOS alcoholes distintos.

La reacción, escrita entre dos nucleótidos, con sus productos:

$\text{Nucle\'otido}_1\text{-}3'\text{-OH} + \text{HO-}5'\text{-P-Nucle\'otido}_2 \longrightarrow \text{Nucle\'otido}_1\text{-}3'\text{-O-P-O-}5'\text{-Nucle\'otido}_2 + \text{H}_2\text{O}$

Los productos son, por tanto, el dinucleótido con su puente fosfodiéster y una molécula de agua.

Dentro de la célula la reacción no se produce así, porque no sería espontánea: las polimerasas parten de nucleósidos TRIFOSFATO, y la energía la aporta la ruptura del enlace entre los dos fosfatos que sobran, que se liberan como pirofosfato:

$\text{(\'acido nucleico)}_n + \text{dNTP} \longrightarrow \text{(\'acido nucleico)}_{n+1} + \text{PP}_i$

La consecuencia estructural del enlace es que la cadena tiene un esqueleto uniforme de pentosas y fosfatos, con las bases proyectadas hacia dentro, y dos extremos distinguibles: el 5 prima, con el fosfato libre, y el 3 prima, con el hidroxilo libre. Esa polaridad es la que obliga a que las cadenas se sinteticen siempre en sentido cinco prima a tres prima y la que hace que las dos hebras del ADN sean antiparalelas.