Ejercicio resuelto de Ácidos nucleicos · Biología · 2022

2. Rosalind Elsie Franklin fue una científica británica cuyo trabajo fue clave para descubrir la estructura helicoidal del ADN. Aunque fue excluida del premio Nobel, que fue otorgado a tres científicos varones, Wilkins, Watson y Crick, su contribución es actualmente reconocida como esencial. Debido a la falta de reconocimiento que recibió en vida, murió cuando tenía 37 años, algunos la han definido como "la heroína agraviada del ADN". Sobre la base de la estructura del ADN, responde a las siguientes preguntas.
a. ¿Cómo se llaman los monómeros del ADN y cuáles son sus constituyentes? (Calificación máxima 0,5 puntos)
b. Representa dos monómeros del ADN unidos mediante el enlace químico característico, especificando el nombre del enlace y la polaridad de la molécula. (Calificación máxima 0,5 puntos)
c. Si en un tubo A tenemos ácido desoxirribonucleico y en un tubo B tenemos ácido ribonucleico y ambos los sometemos a hidrólisis de manera que se degraden a sus moléculas constituyentes, ¿habría alguna diferencia entre los dos tubos? (Calificación máxima 0,5 puntos)
d. ¿Puede un ARN monocatenario presentar estructura secundaria? Justifica tu respuesta. (Calificación máxima 0,5 puntos)

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{¿C}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{llaman}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{mon}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{son}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{constituyentes?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Los monómeros del ADN se llaman $\mathbf{\text{desoxirribonucle}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tidos}}$, o nucleótidos de ADN. Cada uno consta de tres constituyentes:

Una $\mathbf{\text{pentosa}}$, la $\beta$-D-2-desoxirribosa, que se distingue de la ribosa en que carece del hidroxilo del carbono $2^{\mathrm{\prime }}$.

Una $\mathbf{\text{base}}\mathbf{\text{nitrogenada}}$, que puede ser púrica —adenina o guanina, con dos anillos— o pirimidínica —citosina o timina, con uno—. Se une al carbono $1^{\mathrm{\prime }}$ de la pentosa por un enlace N-glucosídico.

Un $\mathbf{\text{grupo}}\mathbf{\text{fosfato}}$, ácido fosfórico esterificado con el carbono $5^{\mathrm{\prime }}$ de la pentosa. Es el que da al ADN su carácter ácido y su carga negativa.

Al conjunto de base más pentosa, sin fosfato, se le llama nucleósido.

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{Representa}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{mon}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meros}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{unidos}}\mathbf{\text{mediante}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{mico}}\mathbf{\text{caracter}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{stico,}}\mathbf{\text{especificando}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{nombre}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{polaridad}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$



El enlace que une un nucleótido con el siguiente se llama $\mathbf{\text{enlace}}\mathbf{\text{fosfodi}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ster}}$. Lo forma el grupo fosfato, que queda esterificado dos veces: con el carbono $5^{\mathrm{\prime }}$ de la pentosa de un nucleótido y con el carbono $3^{\mathrm{\prime }}$ de la pentosa del anterior; de ahí el nombre.

De ese modo de encadenarse nace la $\mathbf{\text{polaridad}}$ de la molécula: el esqueleto de pentosas y fosfatos no es simétrico, sino que tiene dos extremos distintos. En uno queda un fosfato libre unido al carbono $5^{\mathrm{\prime }}$, y es el $\mathbf{\text{extremo}}$ $\mathrm{<msup><mn\; mathvariant="bold">5</mn><mo\; mathvariant="bold"\; lspace="0em"\; rspace="0em">\prime </mo></msup>}$; en el otro queda un hidroxilo libre en el carbono $3^{\mathrm{\prime }}$, y es el $\mathbf{\text{extremo}}$ $\mathrm{<msup><mn\; mathvariant="bold">3</mn><mo\; mathvariant="bold"\; lspace="0em"\; rspace="0em">\prime </mo></msup>}$. Por convenio, toda secuencia se escribe de $5^{\mathrm{\prime }}$ a $3^{\mathrm{\prime }}$, que es además el sentido en que las polimerasas sintetizan.

$\mathbf{\text{c.}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{tubo}}\mathbf{\text{A}}\mathbf{\text{tenemos}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{desoxirribonucleico}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{tubo}}\mathbf{\text{B}}\mathbf{\text{tenemos}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{ribonucleico}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{ambos}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{sometemos}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{hidr}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{manera}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{degraden}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{sus}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{constituyentes,}}\mathbf{\text{¿habr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{alguna}}\mathbf{\text{diferencia}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{tubos?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{S}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{,}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{diferencias}}$, y las dos afectan a los constituyentes obtenidos.

La primera es la $\mathbf{\text{pentosa}}$: en el tubo A aparecería $\mathbf{\text{desoxirribosa}}$ y en el B, $\mathbf{\text{ribosa}}$, que tiene un hidroxilo más, el del carbono $2^{\mathrm{\prime }}$.

La segunda es una de las $\mathbf{\text{bases}}\mathbf{\text{nitrogenadas}}$: los dos tubos darían adenina, guanina y citosina, pero el A daría además $\mathbf{\text{timina}}$ y el B, $\mathbf{\text{uracilo}}$, que es la misma base sin el grupo metilo.

El ácido fosfórico sería idéntico en los dos. Y conviene añadir un detalle práctico: el ARN es mucho menos estable en medio alcalino precisamente por ese hidroxilo del $2^{\mathrm{\prime }}$, que facilita la hidrólisis del enlace fosfodiéster; el ADN, sin él, es mucho más resistente, lo que encaja con su papel de archivo permanente de la información.

$\mathbf{\text{d.}}\mathbf{\text{¿Puede}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{ARN}}\mathbf{\text{monocatenario}}\mathbf{\text{presentar}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{secundaria?}}\mathbf{\text{Justifica}}\mathbf{\text{tu}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{xima}}\mathbf{\text{0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

$\mathbf{\text{S}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{puede.}}$ Que la molécula tenga una sola cadena no impide que se aparee: lo hace $\mathbf{\text{consigo}}\mathbf{\text{misma}}$.

La justificación es que en muchas moléculas de ARN hay tramos de secuencia complementarios entre sí y separados por otros que no lo son. La cadena se pliega sobre sí misma y esos tramos se aparean por puentes de hidrógeno —A con U y G con C—, formando pequeñas dobles hélices intracatenarias unidas por bucles. Aparecen así las horquillas, los bucles en tallo y las estructuras en hoja de trébol.

Los ejemplos son claros: el $\mathbf{\text{ARN}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{transferencia}}$ debe su forma en hoja de trébol, y su plegamiento en L, a esos apareamientos internos, que son los que sitúan el anticodón en un extremo y el brazo aceptor en el otro; y el $\mathbf{\text{ARN}}\mathbf{\text{ribos}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mico}}$ tiene una estructura secundaria complejísima de la que depende la arquitectura del ribosoma. Sin ella, ninguno de los dos podría cumplir su función.