Ácido Nucleico

Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición

de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces

fosfodiéster. Se forman, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos

llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos

encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de

los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria.

Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, que en

el año 1869 aisló los núcleos de las células una sustancia ácida a la que

llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico.

Posteriormente, en 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la

estructura del ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X.

Tipos de ácidos nucleicos

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico)

y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:

por el glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN

y desoxirribosa en el ADN);

por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN;

adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;

en la inmensa mayoría de organismos del cuerpo humano , el ADN es

bicatenario (dos cadenas unidas formando una doble hélice), mientras que

el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en

forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y

el ARNr;

en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Nucleósidas y nucleótidos

Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada

nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades:

un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en

el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenadapurínica

(adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y un grupo fosfato

(ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están

unidos a la pentosa.

La unidad formada por el enlace de la pentosa y de la base nitrogenada se

denomina nucleósido. El conjunto formado por un nucleósido y uno o varios

grupos fosfato unidos al carbono 5' de la pentosa recibe el nombre de

nucleótido. Se denomina nucleótido-monofosfato (como el AMP) cuando hay un

solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como el ADP) si lleva dos y nucleótido-

trifosfato (como el ATP) si lleva tres.

Lista de las bases nitrogenadas

Las bases nitrogenadas conocidas son:

Adenina, presente en ADN y ARN

Guanina, presente en ADN y ARN

Citosina, presente en ADN y ARN

Timina, presente exclusivamente en el ADN

Uracilo, presente exclusivamente en el ARN

Características de los Ácidos nucleicos

Están constituidos por nucleótidos.

Contiene toda la información acerca del genoma de los organismos.

Tienen diferente y especifica localización subcelular.

Son fundamentales para la vida de los organismos.

Tipos y función

Atendiendo a su estructura y composición existen dos tipos de ácidos

nucleicos:

a) Ácido Desoxirribonucleico o ADN/DNA: almacenar, conservar y transmitir la

información genética de células padres a hijas.

b) Ácido Ribonucleico o ARN/RNA: Articular los procesos de expresión de la

información genética del ADN en la síntesis de proteínas.

Características del ADN

El ADN es bicatenario, está constituido por dos cadenas polinucleotídicas

unidas entre sí en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en

forma lineal (ADN del núcleo de las células eucarióticas) o en forma circular

(ADN de las células procarióticas, así como de

las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La molécula de ADN porta la

información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un

individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen

sus funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a

composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o

romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de cadena

simple o ADNsc abreviadamente.

Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario.

Estructuras ADN

Estructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos

(monocatenario) es decir, está formado por un solo polinucleótido, sin

cadena complementaria. No es funcional, excepto en algunos virus.

Estructura secundaria. Doble hélice, estructura bicatenaria, dos cadenas de

nucleótidos complementarias, antiparalelas, unidas entre sí por las bases

nitrogenadas por medio de puentes de hidrógeno. Está enrollada

helicoidalmente en torno a un eje imaginario. Hay tres tipos:

Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se encuentran en un

plano inclinado (ADN no codificante).

Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas perpendiculares (ADN

funcional).

Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas perpendiculares (no funcional);

se encuentra presente en los parvovirus.

Características del ARN

El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es

ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las cuatro bases A, G, C,

T, aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN

son más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a

consideraciones de carácter biológico, ya que no existe limitación química para

formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el enlace fosfodiéster

químicamente idéntico.El ARN está constituido casi siempre por una única

cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y

ARNr puede formar estructuras plegadas complejas y estables.

Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha

información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia

lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se

necesitan varias etapas y, en consecuencia existen varios tipos de ARN:

El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de

bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN.

Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el

núcleo hasta el citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a

través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa

como matriz o molde que ordena los aminoácidos en la cadena proteica. Su

vida es muy corta: una vez cumplida su misión, se destruye.

El ARN de transferencia existe en forma de moléculas relativamente

pequeñas. La única hebra de la que consta la molécula puede llegar a

presentar zonas de estructura secundaria gracias a los enlaces por puente

de hidrógeno que se forman entre bases complementarias, lo que da lugar

a que se formen una serie de brazos, bucles o asas. Su función es la de

captar aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos

hasta los ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la

secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una

cadena polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una

proteína

El ARN ribosómico es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se

encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen

proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es

empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las

subunidades del ribosoma.

FuncionesLa función principal de los ácidos nucleicos es almacenar y transmitir la información genética. El ADN, a nivel molecular, tiene una doble función:• sacar copias de sí mismo, duplicarse, autoperpetuarse, asegurando la

transmisión de los genes en un proceso denominado REPLICACIÓN.

• transmitir la información al ARN, que saca copias del ADN, pudiendo así transcribir dicha información, en forma de proteínas, determinando las características de la célula, la herencia; a este proceso se le denomina TRANSCRIPCIÓN.

• Replicación del ADN.

Es un proceso semiconservativo ya que la doble hélice de ADN, cuando se duplica, conserva una de sus hebras, y sintetiza la otra de nuevo, por complementariedad de bases, añadiendo nucleótidos y utilizando la cadena madre como patrón.Se forman dos cadenas hijas, cada una de las cuales lleva una hebra de antigua y una hebra de nueva síntesis. Así, cada una de las dobles cadenas hijas, son iguales entre sí, y también iguales a la cadena madre.El proceso de duplicación necesita de la actuación de un sistema de enzimas:- Las helicasas ó girasas hacen que la molécula de ADN se desenrrolle,

perdiendo la forma de hélice, ya que se rompen los enlaces por puentes de hidrógeno entre las bases.

- Otros enzimas mantienen la estabilidad de la molécula abierta.- La DNA polimerasa III va incorporando nucleótidos frente a las cadenas

madres (que actúan de patrones), siempre en el mismo sentido (5' ⇒ 3'). Como no pueden iniciar la replicación por sí mismas, necesitan una pequeña hebra de ARN cebador (sintetizados por otra enzima denominada RNA polimerasa) para poder copiar el ADN patrón por complementariedad de bases; posee una elevada procesividad ya que sintetiza a una velocidad de unos 1.000 nucleótidos por segundo. Posee tres actividades distintas:⊕ Polimerasa 5' ⇒ 3'⊕ Exonucleasa 5' ⇒ 3' para degradar cualquier DNA que haya en su

camino⊕ Proofreading 3' ⇒ 5' para corregir errores introducidos durante la polimerización Transcripción del ADN.El apareamiento de bases es también el mecanismo para enviar la

información genética desde el núcleo hasta los ribosomas y dirigir la síntesis de proteínas. En este caso una porción de una de las cadenas del ADN sirve de patrón para la síntesis de ARN y la secuencia de bases en el ARN es complementaria a la que se presenta en la porción de la cadena que se está copiando.Los 3 tipos de ARN se obtienen por copia de ADN. Su fabricación tiene lugar en el núcleo. Luego, los ARN formados, salen al citoplasma tras un proceso de maduración. El proceso lo realizan enzimas llamadas RNA polimerasas, que añaden nucleótidos en dirección 5' ð 3', a partir de una de las cadenas de ADN solamente y que al igual que la DNA polimerasa III es una enzima patrón-dependiente.

Traducción del ADNEs el proceso de síntesis de las proteínas en el citoplasma mediante la unión del ARNm a los ribosomas. Intervienen todos los tipos de ARN: el mensajero (ARNm) maduro que es el que transporta la información genética del ADN desde el núcleo al citoplasma, el ribosómico (ARNr) que es donde se produce la unión de los aminoácidos para formar las proteínas y el de transferencia (ARNt) que es el encargado de llevar los aminoácidos a los ribosomas para que se produzca su unión formando las proteínas según el código genético del ARNm. El ARNm se une, en el citoplasma, a las dos subunidades ribosomales, constituyendo el ribosoma activo, que es la estructura celular responsable de la síntesis de proteínas. Es en este orgánulo donde el ARNm especifica la secuencia en que deben de insertarse los aminoácidos en la síntesis de polipéptidos. Ésta es la forma en que la información contenida en los cromosomas se traduce en la especificación de la estructura primaria de las proteínas, que es la que determina la estructura tridimensional de la proteína, la que a su vez determina su funcionalidad.