Principis Immediats Orgànics i Àcids Nucleics

Principis Immediats Orgànics

• Els principis immediats orgànics són els components bàsics de la vida.
• Es troben a tots els éssers vius i es caracteritzen per la presència de Carboni, Hidrogen, Oxigen, Nitrogen i Fòsfor.
• Els àcids nucleics són un tipus de principi immediat orgànic que s'encarrega de transportar la informació genètica.

Àcids Nucleics

• Els àcils nucleics són polímers lineals formats per subunitats anomenades nucleòtids.
• Hi ha dos tipus d'àcids nucleics: DNA (àcid desoxiribonucleic) i RNA (àcid ribonucleic).
• El DNA és responsable d'emmagatzemar la informació genètica i transmetre-la a les cèl·lules filles durant la replicació.
• El RNA actua com a intermediari en la traducció de la informació genètica codificada en el DNA a proteïnes.

Nucleòtids

• Els nucleòtids són les subunitats bàsiques dels àcids nucleics i contenen 3 components units covalentment:
  • Pentosa: Un sucre de cinc carbonis, que pot ser ribosa (RNA) o desoxiribosa (DNA).
  • Base nitrogenada: Una molècula cíclica que conté nitrogen, que pot ser una purina (adenina, guanina) o una pirimidina (citosina, timina, uracil).
  • Grup fosfat: Un grup de quatre àtoms d'oxigen i un àtom de fòsfor unit a la pentosa.
• Un nucleòsid és la combinació d'una pentosa i una base nitrogenada, sense el grup fosfat.
• Els nucleòtids tenen funcions bioquímiques importants:
  • Formen part dels àcids nucleics.
  • Transporten energia química (ATP).
  • Actuen com a coenzims (NAD, FAD, CoA).
  • Són missatgers intracel·lulars (cAMP).

Bases Nitrogenades

• Les bases nitrogenades són compostos cíclics que contenen nitrogen.
• Hi ha dos tipus principals de bases nitrogenades: purines i pirimidines.
• Les purines són compostos de doble anell, mentre que les pirimidines són compostos d'un sol anell.
• Les bases puríniques són adenina (A) i guanina (G).
• Les bases pirimidíniques són citosina (C), timina (T) i uracil (U).
• La timina (T) és exclusiva del DNA, mentre que l'uracil (U) és exclusiva del RNA.

Pentoses

• Les pentoses són sucres de cinc carbonis que formen part dels nucleòtids.
• La ribosa és la pentosa que es troba en el RNA, mentre que la desoxiribosa es troba en el DNA.
• La diferència entre la ribosa i la desoxiribosa radica en l'absència d'un grup hidroxil (-OH) en el carboni 2' de la desoxiribosa comparada amb la ribosa.

DNA

• El DNA és una molècula de doble cadena que s'encarrega de transportar i transmetre la informació genètica.
• Les dues cadenes de DNA són antiparal·leles, és a dir, que tenen direccions oposades (5' a 3' i 3' a 5').
• Les cadenes de DNA es mantenen unides per enllaços d'hidrogen entre parells de bases complementàries.
• La complementarietat de bases del DNA implica que l'adenina (A) sempre s'aparella amb la timina (T) i la guanina (G) sempre s'aparella amb la citosina (C).
• L'estructura del DNA és una hèlix doble en espiral, amb un diàmetre d'aproximadament 2 nm.
• Els nucleòtids de la cadena de sucre-fosfat es trobaven a l'exterior de la molècula, mentre que les bases nitrogenades s'orienten cap a l'interior, protegides de l'aigua.
• El DNA es troba al nucli de les cèl·lules eucariotes i al citoplasma de les cèl·lules procariotes.

RNA

• L'RNA és una molècula de cadena senzilla que actua com a intermediari en la síntesi de proteïnes.
• Hi ha diversos tipus d'RNA, cadascun amb funcions específiques:
  • mRNA (RNA missatger): Transporta la informació genètica des del DNA fins als ribosomes per a la síntesi de proteïnes.
  • snRNA (RNA nuclear petit): Participa en el processament del pre-RNA per a la formació de mRNA madur.
  • tRNA (RNA de transferència): Transporta els aminoàcids als ribosomes per a la construcció de proteïnes.
  • rRNA (RNA ribosòmic): Forma part dels ribosomes, els orgànuls que són responsables de la síntesi de proteïnes.

Diferències entre DNA i RNA

• Estructura: DNA amb estructura de doble cadena; RNA amb cadena senzilla.
• Composició de les bases: La timina (T) es troba en el DNA, mentre que l'uracil (U) es troba en el RNA.
• Funció: El DNA emmagatzema la informació genètica, mentre que l'RNA la transmet a la maquinària de la proteïna.

Nucleòtids amb altres funcions

• ATP (Adenosina Trifosfat): És la moneda energètica de la cèl·lula, utilitzada per a la majoria de processos metabòlics.
• NAD+ i NADP+ (Dinucleòtid de nicotinamida i adenina): Coenzims importants en reaccions de redox.
• FAD i FMN (Flavina adenina dinucleòtid i flavina mononucleòtid): Coenzims que participen en processos redox.
• CoA (Coenzim A): Porta grups acil en reaccions metabòliques, com el cicle de Krebs.
• cAMP (Adenosina monofosfat cíclic): Segons missatger químic en molts processos metabòlics i de senyalització cel·lular.

Principis immediats orgànics

• Els principis immediats orgànics són compostos orgànics formats per carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen i fòsfor.

Àcids nucleics

• Els àcids nucleics són polímers lineals formats per monòmers anomenats nucleòtids.
• Hi ha dos tipus d'àcids nucleics: DNA (àcid desoxiribonucleic) i RNA (àcid ribonucleic).

Nucleòtids

• Els nucleòtids són monòmers que formen els àcids nucleics.
• Un nucleòtid està format per tres components units covalentment:
  • Una pentosa: un sucre de cinc carbonis (ribosa o desoxiribosa).
  • Un grup fosfat: unit al carboni 5' de la pentosa.
  • Una base nitrogenada: unit al carboni 1' de la pentosa.
• Un nucleòsid és la combinació d'una pentosa i una base nitrogenada.

Bases nitrogenades

• Les bases nitrogenades són compostos cíclics formats per àtoms de carboni i nitrogen amb diversos grups funcionals.
• Hi ha dos tipus de bases nitrogenades: purines i pirimidines.
• Les purines són la guanina (G) i l' adenina (A).
• Les pirimidines són la citosina (C), la timina (T) i l' uracil (U).
• La timina es troba exclusivament al DNA, mentre que l' uracil es troba exclusivament a l'RNA.
• La pentosa del nucleòtid es numera amb x'.

Pentoses

• Hi ha dos tipus de pentoses:
  • La ribosa es troba a l'RNA.
  • La desoxiribosa es troba al DNA.

DNA

• El DNA és un àcid nucleic que conté la informació genètica.
• El DNA és una doble hèlix formada per dues cadenes polinucleotídiques antiparal·leles.
• Les dues cadenes del DNA estan unides per ponts d'hidrogen entre les bases nitrogenades.
• La guanina (G) s'aparella amb la citosina (C) i l'adenina (A) s'aparella amb la timina (T).

RNA

• L'RNA és un àcid nucleic que actua com a intermediari en la síntesi de proteïnes.
• L'RNA és una cadena senzilla, més curta que el DNA, i es troba en major quantitat a la cèl·lula.
• Hi ha diversos tipus d'RNA:
  • mRNA (RNA missatger)
  • snRNA (RNA nuclear petit)
  • tRNA (RNA de transferència)
  • rRNA ( RNA ribosomal)

Modificacions de les Bases

• Les bases nitrogenades del DNA i RNA poden ser modificades de diverses maneres, com ara la metilacions.
• Les metilacions són les modificacions més comuns de les bases i es troben implicades en la regulació de l'expressió gènica.
• A N6-metiladenosina es troba només al DNA dels bacteris.
• Hi ha nucleòtids amb grups fosfat units a d'altres carbonis de la ribosa, com ara l' AMPc i el GMPc.
• Aquests nucleòtids tenen una importància en la transmissió de senyals cèl·lula a cèl·lula.

Àcids nucleics: Generalitats

• Els àcids nucleics són polímers que poden ser oligonucleòtids (fins a 50 nucleòtids) o polinucleòtids (més de 50 nucleòtids).
• Els nucleòtids s'uneixen per enllaços fosfodièster entre el grup fosfat en 5' i el grup hidroxil en 3' de la pentosa.
• L'esquelet dels àcids nucleics està format per les unions fosfodièster.
• Les bases nitrogenades són les que aporten la informació genètica.
• Les cadenes dels àcids nucleics tenen direcció: 5' (fosfat) a 3' (hidroxil).
• Les cadenes de DNA i RNA són antiparal·leles.

Àcids nucleics: El seu ús

• La DNA i RNA polimerasa uneixen els nucleòtids al extrem 3' i van afegint nucleòtids per l'extrem fosfat.
• La seqüència de DNA o RNA es representa esquemàticament amb les lletres de les bases nitrogenades.

Pont d'hidrogen, un enllaç important

• Les bases nitrogenades del DNA i RNA poden formar ponts d'hidrogen entre elles.
• Aquest aparellament complementari permet la replicació del DNA i la transcripció de l'RNA.

Característiques importants dels àcids nucleics

• Els enllaços fosfodièster són molt estables i cal molta energia per trencar-los, -25kJ/mol.
• L'RNA és menys estable que el DNA degut al grup hidroxil del carboni 2' de la ribosa.
• Els grups fosfat estan ionitzats a pH fisiològic, per tant els àcids nucleics estan carregats negativament. La longitud d'ona màxima d'absorció dels àcids nucleics és 260 nm, cosa que permet determinar la seva concentració en solucions purificades.

Estructura tridimensional del DNA

• El DNA pot adoptar diferents formes tridimensionals.
• La forma A es troba en dissolucions pobres en aigua, té 11 parells de bases per volta i és dextrògira.
• La forma B és la més comuna, té 10.5 parells de bases per volta i és dextrògira.
• La forma Z és levogira, té 12 parells de bases per volta i pot estar implicada en l'expressió dels gens o en la recombinació gènica.

DNA a la cèl·lula

• El DNA és un polímers llarguíssim que conté la informació genètica.
• La longitud del DNA varia entre els diferents organismes.
• El DNA s'associa amb proteïnes per formar cromosomes.
• La cèl·lula també conté DNA mitocondrial.

El dogma de la biologia molecular

• El dogma de la biologia molecular descriu el flux d'informació genètica a la cèl·lula.
• El flux d'informació és: DNA à RNA à proteïna.
• El gen és la seqüència de DNA que codifica per a una proteïna.
• L'RNA missatger és l'intermediari entre el DNA i la maquinària que genera les proteïnes.

RNA

• L'RNA és l'intermediari de l'expressió genètica.
• L'RNA està format per quatre bases nitrogenades: adenina (A), uracil (U), guanina (G) i citosina (C).

Diferències entre DNA i RNA

• El DNA i RNA difereixen en l'estructura, la composició i la funció.
• El DNA té una doble cadena, una cadena de desoxiribosa i la base Timina (T), mentre que l'RNA és una cadena senzilla, té una cadena de ribosa i la base Uracil (U).

Diferents tipus d'RNA

• mRNA (RNA missatger): porta la informació genètica del DNA als ribosomes per a la síntesi de proteïnes.
• snRNA (RNA nuclear petit): participa en el processament de l'RNA.
• tRNA (RNA de transferència): transporta aminoàcids als ribosomes per a la síntesi de proteïnes.
• rRNA (RNA ribosomal): forma part dels ribosomes.

Interacció entre mRNA, tRNA i rRNA

• El mRNA s'uneix als ribosomes i proporciona la seqüència d'aminoàcids per a la síntesi de la proteïna.
• El tRNA transporta els aminoàcids corresponents a la seqüència d'aminoàcids del mRNA.
• El ribosoma llegeix la seqüència del mRNA i uneix els aminoàcids per a la síntesi de la proteïna.

Nucleòtids amb altres funcions

• ATP (adenosina trifosfat) és la moneda energètica de la cèl·lula.
• NAD+ (nicotinamida adenina dinucleòtid) i FAD (flavina adenina dinucleòtid) són coenzims que participen en reaccions metabòliques d'oxidació-reducció.
• Coenzim A transporta grups acetil i acils.
• AMPc (adenosina monofosfat cíclic) funciona com a segon missatger químic en la transducció del senyal.

Principals compostos orgànics

• Els compostos orgànics principals són: carboni (C), hidrogen (H), oxigen (O), nitrogen (N) i fòsfor (P)
• Els nucleòtids es divideixen en dos tipus: DNA i RNA.
• El DNA és un polímers lineal que conté la informació genètica.
• El RNA es troba en dos formes, estructura i funció, i té un paper important en la traducció i la transcripció.
• Els nucleòtids s'uneixen per formar cadenes de nucleòtids.

Estructura química dels nucleòtids

• Els nucleòtids estan formats per tres components:
  • Una pentosa (un sucre de cinc carbonis)
  • Un grup fosfat
  • Una base nitrogenada
• La pentosa pot ser ribosa (al RNA) o desoxiribosa (al DNA).
• Hi ha dues classes de bases nitrogenades, purines i pirimidines.
• Les purines són adenina (A) i guanina (G).
• Les pirimidines són citosina (C), timina (T) (al DNA) i uracil (U) (al RNA).
• L’enllaç entre la pentosa i la base nitrogenada és un enllaç ß-N-glicosídic.
• Els nucleòtids formats per la desoxiribosa s’anomenen desoxiribonucleòtids (dAMP, dGMP, dTMP, dCMP).
• Els nucleòtids formats per la ribosa s’anomenen ribonucleòtids (AMP, GMP, UMP, CMP).

Modificacions de les bases

• La metilació és la modificació més comuna de les bases.
• La metilació s'implica en la regulació de l'expressió dels gens.

Àcids nucleics

• Els àcids nucleics són polímers, que poden ser oligonucleòtids (fins a 50 nucleòtids) o polinucleòtids (més de 50 nucleòtids).
• Els nucleòtids s'uneixen per un enllaç fosfodièster.
• L'esquelet dels àcids nucleics està format per la unió constant de P-sucre-P-sucre-P…
• Les bases nitrogenades aporten la informació genètica.
• Les cadenes tenen una direcció de 5' a 3' (antiparal·lela).
• Les DNA i RNA polimerases uneixen els nucleòtids a l'extrem 3' de la cadena.

Estructura del DNA

• El DNA és una doble hèlix formada per dues cadenes antparal·leles de nucleòtids.
• Les dues cadenes s'uneixen mitjançant ponts d'hidrogen entre les bases nitrogenades: A amb T (2 ponts d'H) i C amb G (3 ponts d'H).
• L'estructura del DNA és estabilitzada per les interaccions hidrofòbiques entre els parells de bases adjacents (pilament o stacking).
• La informació genètica està emmagatzemada a les bases nitrogenades.

Diferents formes del DNA

• El DNA pot existir en diverses formes tridimensionals:
  • Forma A: es troba en dissolucions pobres en aigua.
  • Forma B: és la forma més comuna i estable del DNA.
  • Forma Z: és una forma levògira que es pot implicar en l'expressió dels gens i la recombinació genètica.

El DNA a la cèl·lula

• El DNA és la molècula portadora de la informació genètica.
• El DNA nuclear s'associa a proteïnes per formar cromosomes.
• A part del DNA nuclear també hi ha DNA mitocondrial.

Dogma de la Biologia Molecular

• El dogma de la Biologia molecular estableix que el flux d'informació genètica segueix el camí: DNA -> RNA -> Proteïna.
• La seqüència de DNA que codifica per una proteïna s'anomena gen.

RNA

• El RNA és un polímers de nucleòtids que actua com a intermediari en l'expressió de la informació genètica.
• El RNA està format pels nucleòtids A, C, G i U.
• Els tipus de RNA inclouen mRNA, snRNA, tRNA i rRNA.

mRNA

• El mRNA és el RNA que codifica per a una proteïna.
• L'mRNA es sintetitza al nucli i es tradueix al citoplasma per formar una proteïna.

snRNA

• L'snRNA es troba al nucli i participa en el processament del pre-RNA.

tRNA

• El tRNA transporta aminoàcids als ribosomes durant la síntesi de proteïnes.

rRNA

• El rRNA es troba als ribosomes i participa en la síntesi de proteïnes.

Diferències DNA - RNA

• Estructura: El DNA és una doble cadena mentre que el RNA és una cadena simple.
• Composició: El DNA utilitza desoxiribosa i timina, mentre que el RNA utilitza ribosa i uracil.
• Funció: El DNA emmagatzema la informació genètica, mentre que el RNA participa en la traducció i la transcripció.

Nucleòtids amb altres funcions

• ATP: L'adenosina trifosfat és la moneda energètica de la cèl·lula.
• Coenzims: Algunes molècules com NAD+, NADP+, FAD, FMN i CoA actuen com a coenzims en reaccions metabòliques.
• AMPc: L'AMPc és un missatger secundari important en la resposta de les cèl·lules a hormones i altres senyals exteriors.