BIOLOGÍA

1. En relación a la siguiente figura:

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Indica que molécula representa y cuál es la composición de los monómeros que la forman.

Es un ácido nucleico, más concretamente un ARN y dentro de este un ARN transferente. El cual está compuesto por ribonucleótidos-5-monofatos, es decir, la pentosa que presenta es una beta-D-ribofuranosa. Y por otro lado, las bases pueden ser dentro de las purinas: adenina y guanina, y dentro de las pirimidinas: citosina y uracilo (no timina como posee el ADN). Las bases y las ribosas se unen mediante enlaces N-glucosídicos (en los que reaccionan el H del NH2 del C9 de la base si es purina y del C1 si es pirimidina, con el el OH del C1' de la ribosa). Y posteriormente los nucleósidos (base+ribosa) se unen con los ácidos fosfóricos mediante enlaces éster, (en los que se esterifican un OH libre del ácidos fosfórico con un OH libre de la pentosa, generalmente del C5'), formándose de esa manera los nucleótidos. Posteriormente los diferentes nucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster 5'-3'. Uno de estos enlaces éster se produce entre el OH del C5' de la pentosa y un OH del ácido fosfórico. Y en el otro entre un OH del mismo ácido fosfórico y con el OH del C3' de la pentosa de otro nucleótido.

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Explica que tipo de interacciones se producen para formar la estructura secundaria de la molécula.

En primer lugar, se produce un enlace N-glucodísico que es el que va a unir la base nitrogenada con la pentosa, las cuales se juntarán posteriormente con un ácidos fosfórico para dar lugar a los nucleótidos que componen las cadenas de los ácidos nucleicos, en este caso del ARN. Este enlace se produce entre el OH del C1' de la pentosa, que en el caso del ARN es la beta-D-ribofuranosa (en el carbono 2 de ese ciclo tiene un OH) y el H del NH2 del C9 de la base nitrogenada (en el caso que sea una purina "adenina y guanina") o del C1 (en el caso que sea una pirimidina "citosina y uracilo"). En la formación de este enlace se pierde una molécula de H2O. De esa manera, se ha formado el nucleósido, que es la unión de una base nitrogenada y una pentosa.

Posteriormente, se produce la unión de un ácido fosfórico con ese nucleósido que se ha formado anteriormente,más concretamente se le une un monofosfato, ya que el ARN está formado por desoxirribonucleótidos-5-monofosfatos. Esta unión recibe el nombre de enlace éster y se produce cuando se esterifican un OH libre del ácido fosfórico y un OH de la pentosa (beta-D-ribofuranosa), que generalmente es el C5'. En la formación de ese enlace se pierde también una molécula de  H2O. 

Así, hemos obtenido un nucleótido (más concretamente ribonucleótido), que posteriormente se unirá a otros ribonucleótidos para dar lugar a esa cadena de ARN que compone el ARN transferente. Este enlace recibe el nombre de enlace fosfodiéster 5'-3', pues el ácido fosfórico se encuentra por un lado formando un enlace éster con el C5' de la pentosa (beta-D-ribofuranosa) y por otro lado, formando otro enlace éster con el OH del C3' de la pentosa (beta-D-ribofuranosa) de otro nucleótido. 

En el caso de este ARN , que es el transferente, únicamente está formado por una cadena, pero presenta zonas con doble hélice (que se llaman brazos, más concretamente hay 4), en las que las bases se encuentran enfrentadas, según compatibilidad A-U y G-C y se encuentran unidas mediante puentes de hidrógeno, que en el caso de la A-U son 3, y en el caso de G-C son 2.

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Indica en que proceso biológico está implicada y cuál es su función, explicando el papel de las zonas marcadas como A y B.

El ARN transferente va a llevar a cabo el proceso de traducción. El ARNt lo que va a hacer es coger aminoácidos del citoplasma y los lleva hasta los ribosomas, aquí es donde entra en juego esa parte A que nos indica la figura, pues es por esa parte (que presenta el aminoácido alanina), por donde se produce la unión del aminoácido que ha cogido del citoplasma. Posteriormente lo que ocurre es que tras haber llegado ese ARNm que había realizado una copia de un determinado fragmento de ADN en el núcleo (transcripción), el ARNt, mediante esa parte B que nos indica la figura que es el anticodón (formado por un triplete, 3 letras) va a buscar a lo largo de esa copia de ARNm a su codón complementario, es decir, a ese conjunto de 3 letras "3 bases", que son sus complementarias. De esa manera en el momento en que la encuentra el aminoácido será codificado por lo que el ARNt se irá y el aminoácido que ya se ha codificado se unirá al siguiente aminoácido del siguiente ARNt que llegue. De esa manera se irá formando una secuencia de aminoácidos, que posteriormente dará lugar a una proteína. Es decir, lo que hace el ARNt es traducir la secuencia de nucleótidos del ARNm en los ribosomas.

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2. Explica, basándote en su estructura, por qué el ADN es una molécula que contiene información.

En primer lugar como primer nivel de complejidad en el ADN se encuentra la estructura primaria y es que está es la secuencia lineal de nucleótidos unidos mediante enlace fosfodiéster 5'-3'. De esa manera se obtiene una cadena que tiene dirección 5'-3' (es decir, en el extremo 5' que es el inicio, lo primero que veremos será el ácido fosfórico con un solo enlace, mientras que en el extremo 3' que es el final lo que veremos será el OH del C3' de la pentosa). El eje central de esa cadena son la pentosa y el ácido fosfórico que se suceden alternativamente y de las pentosas salen las bases nitrogenadas. En esta estructura primaria es donde se encuentra esa secuencia de bases específica para la síntesis de un tipo de proteína, por tanto es la que determina las características biológicas de cada individuo. Es decir, que el mensaje genético se encuentra en esa secuencia de bases. La formación de esas proteínas será llevada a cabo de la siguiente manera. Mediante el proceso de transcripción el ARNm va a realizar una copia de un determinado fragmento de ese ADN, que posteriormente será llevada a los ribosomas, para que al ARNt (que lleva los aminoácidos en función de la secuencia de ARNm) mediante el proceso de traducción vaya codificando los diferentes aminoácidos formando la proteína.

Sin embargo, la estructura del ADN no solo se queda en un nivel primario, después está la estructura secundaria, esta consiste en la disposición espacial de la primaria y Watson y Crick fueron los que determinaron su forma de doble hélice, a consuencia de una serie de descubrimientos que se hicieron en el momento. Uno de ellos fue el de Chargaff que descubrió el principio de equivalencia de las bases, que decía que el número de bases purinas es igual que el de pirimidinas y que por tanto el número de adeninas es igual al de timinas y el número de citosinas al de guaninas. 

Por otro lado, Wilkings y Franklin descubrieron que tenía un carácter fibrilar (largo y delgado), un radio de 20 A y 2 estructuras que se repiten, que son cada 3.4 A un par de bases y cada 34 A una vuelta a la hélice, por tanto hay 10 nucleótidos por vuelta. Además las dispersiones acuosas del ADN, mostraban  una resistencia y viscosidad superiores a las esperadas.

Por ello Watson y Crick, determinaron esa doble hélice, en la que las dos cadenas son antiparalelas, es decir, una tiene una dirección 5'-3' y la otra 3'-5'. Además se mantienen unidas mediante puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas (que son 3 en el caso de A-T y 2 en el caso de C-G. Y por otro lado, se trata de un giro dextrógiro y plectonémico (porque es una cadena la que gira sobre la otra).

Esta estructura se puede desnaturalizar a 100º, pero también se puede renaturalizar (recuperar su forma compleja) a 65º. Esto se suele utilizar para hibridar cadenas de ADN y saber el grado de parentesco.

Después la estructura terciaria, en la que se produce en superenrrollamiento, se forma una superhélice, pues una de las hélices da más vueltas a la derecha que la otra y se crea una tensión. Se puede ver en el ADN circular de mitocondrias, cloroplastos,...

En las células eucariotas el ADN se puede seguir empaquetando al unirse a proteínas histonas, excepto en el caso de los espermatozoides que se asocian a protaminas, que consiguen lo mismo que las histonas. En este empaquetamiento existen diferentes niveles. 

En primer lugar está el primer nivel de empaquetamiento, fibra de cromatina de 100 A, collar de perlas, filamento nucleosómico y nucleofilamento.

Este se encuentra en el núcleo de las células eucariotas durante la interfase, (de ahí surge el concepto "eurocromatina"), excepto en los espermatozoides. En este nivel la fibra de cromatina está formada por una secuencia de partículas de 100 A de diámetro, que se llaman nucleosomas. Los nucleosomas están formados por octómeros de histonas, es decir, presentan 8 histonas que son 2 H2A, 2 H2B, 2 H3 y 2 H4. Y además también están formados por una cadena de ADN de 200 pares de bases de longitud. 

Entre esos nucleosomas se encuentran fragmentos de ADN que reciben el nombre de ADN espaciador, que es laxo, pero este se asocia a histonas H1 y se tensa. 

El siguiente nivel de empaquetamiento es el segundo nivel de empaquetamiento, fibra de cromatina de 300 A o solenoide. En este nivel esa fibra de 100 A se enrolla sobre si misma y ahora por cada vuelta encontramos 6 H1 y 6 nucleosomas, estos se agrupan entre sí y forman el eje central de esa nueva fibra de cromatina de 300 A que se ha formado. En ese nivel se ha acortado hasta 5 veces la longitud de la fibra de cromatina de 100 A. Este nivel de empaquetamiento lo vemos en los cromosomas.

El siguiente nivel, es el tercer nivel de empaquetamiento o dominio en forma de bucle. En este nivel esa fibra de 300 A presenta una serie de bucles que reciben el nombre de dominios estructurales en forma de bucle. Estos se mantienen debido a un andamio proteico. A veces están enrollados sobre sí mismos formando prominencias de 600 A. 

Por último se ha detectado un nivel superior de empaquetamiento en el que hay un eje de proteínas MSC, que contiene histonas y topoisomerasas. Este eje mantiene la estructura de los cromosomas y reduce mucho su tamaño.

3. En la siguiente figura se muestran las fórmulas químicas de algunas biomoléculas. Indica:

a) Cuál corresponde a un ácido graso insaturado. 

b) Cuál es una piranosa.

c) Cuáles forman parte del ADN.

d) Cuál corresponde a un ácido graso saturado.

e) Cuál forma parte de proteínas.

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4. Explica las diferencias químicas y estructurales entre el ADN y el ARN.

Las diferencias entre el ADN y el ARN se pueden clasificar según:

Composición: El ADN en sus nucleótidos presenta en el caso de las pentosa, una beta-D-2-desoxirribofuranosa, pues en el C2' de la pentosa no presenta OH sino H. Mientras que en el caso del ARN, este posee una beta-D-ribofuranosa, pues esta en el C2' si que presenta un OH. Por otro lado, con respecto a las bases, ambos poseen las bases purinas, que son adenina y guanina, sin embardo en el caso de las pirimidinas, el ADN tiene citosina y timina, y el ARN tiene citosina y uracilo. Por lo que a la hora de la compatibilidad por ejemplo en el ARNm hay que tener en cuenta que es A-U y no A-T porque el ARN no presenta timina.

Estructura: En el caso del ADN este es bicatenario, es decir, tiene dos cadenas, doble hélice, excepto algunos virus que son monocatenarios. Sin embargo el ARN es monocatenario, excepto algunas zonas de dentro de los tipos de ARN que presentan doble hélice, como puede ser el ARN transferente, en esos brazos en los que están enfrentadas las bases nitrogenadas. Además el ADN es más grande, complejo y de mayor peso molecular, mientras que el ARN es más pequeño y presenta un menor peso molecular. 

Otra diferencia estructural es que el ADN presenta diferentes niveles de complejidad, mientras que el ARN no. 

Según el lugar donde se encuentran: El  ADN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas (en forma lineal durante la interfase), en las mitocondrias y en los cloroplastos, y también en células procariotas. En estos 3 últimos se encuentra en forma circular. Mientras que el ARN se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma. 

En cuanto a la función: El ADN es el que lleva esa secuencia, esa información para la síntesis de proteínas, que desempeñarán una función biológica, y por tanto es el que dicta las ordenes en la sintesís de proteínas. Mientras que el ARN es el que se encarga de llevar a cabo esas órdenes que dicta el ADN.

Otra diferencia es que el ADN es poco resistente al daño de los rayos UV, mientras que el ARN es relativamente resistente al daño UV.