ACIDOS NUCLEICOS.
Los
ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de
monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se
forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas
moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de
largo).
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 nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o
uracilo) y uno o varios grupos fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base
nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa
- NUCLEOTIDO.
La unión formada por la pentosa y
la base nitrogenada se denomina nucleósido. Cuando lleva unido una unidad de
fosfato al carbono 5' de la ribosa o desoxirribosa y dicho fosfato sirve de
enlace entre nucleótidos, uniéndose al carbono 3' del siguiente 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. Los ácidos nucleicos son grandes moléculas formadas por
la repetición de un monomero llamado nucleótido, lo ácidos nucleicos almacenan
la información genética de los organismos vivos y son las responsables de la
transmisión hereditaria.Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes:
·
Bases nitrogenadas: derivan de los compuestos
heterocíclicos aromáticos purina y pirimidina.
o
Bases nitrogenadas purínicas: son la adenina (A) y
la guanina (G). Ambas forman parte del ADN y del ARN.
o
Bases nitrogenadas pirimidínicas: son la timina
(T), la citosina (C) y el uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en
la formación del ADN. En el ARN aparecen la citosina y el uracilo.
o
Bases nitrogenadas isoaloxacínicas: la flavina (F).
No forma parte del ADN o del ARN, pero sí de algunos compuestos importantes
como el FAD
·
Pentosa: el azúcar de cinco átomos de carbono;
puede ser ribosa (ARN) o desoxirribosa (ADN). La diferencia entre ambos es que
el ARN si posee un grupo OH en el segundo carbono.
·
Ácido fosfórico: de fórmula H3PO4. Cada nucleótido
puede contener uno (nucleótidos-monofosfato, como el AMP), dos
(nucleótidos-difosfato, como el ADP) o tres (nucleótidos-trifosfato, como el
ATP) grupos fosfato.
Las bases nitrogenadas son
compuestos orgánicos cíclicos, que incluyen dos o más átomos de nitrógeno. Son
parte fundamental de los nucleósidos, nucleótidos, nucleótidos cíclicos
(mensajeros intracelulares), dinucleótidos (poderes reductores) y ácidos
nucleicos. Biológicamente existen seis bases nitrogenadas principales (en realidad
hay muchas más), que se clasifican en tres grupos, bases isoaloxazínicas
(derivadas de la estructura de la isoaloxazina), bases púricas o purínicas
(derivadas de la estructura de la purina) y bases pirimidínicas (derivadas de
la estructura de la pirimidina). La flavina (F) es isoaloxazínica, la adenina
(A) y la guanina (G) son púricas, y la timina (T), la citosina (C) y el uracilo
(U) son pirimidínicas. Por comodidad, cada una de las bases se representa por
la letra indicada. Las bases A, T, G y C se encuentran en el ADN, mientras que
en el ARN en lugar de timina aparece el uracilo.
PURINAS Y PIRIMIDINAS.
Un punto
fundamental es que las purinas y pirimidinas son complementarias entre sí, es
decir, forman parejas de igual manera que lo harían una llave y su cerradura;
son los denominados apareamientos de Watson y Crick. La adenina y la timina son
complementarias (A=T), uniéndose gracias a dos puentes de hidrógeno, mientras
que la guanina y la citosina (G≡C) se unen mediante tres puentes de hidrógeno.
Dado que en el ARN no existe timina, la complementariedad se establece entre adenina
y uracilo (A=U) mediante dos puentes de hidrógeno. La complementariedad de las
bases es la clave de la estructura del ADN y tiene importantes implicaciones,
pues permite procesos como la replicación del ADN, la transcripción de ADN a
ARN y la traducción del ARN en proteínas.
Apareamiento A=T con dos puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno se muestran como líneas discontinuas.
Las cuatro bases nitrogenadas mayoritarias que se encuentran en el ADN son la adenina (A), la citosina (C), la guanina (G) y la timina (T). Cada una de estas cuatro bases está unida al armazón de azúcar-fosfato a través del azúcar para formar el nucleótido completo (base-azúcar-fosfato). Las bases son compuestos heterocíclicos y aromáticos con dos o más átomos de nitrógeno, y, dentro de las bases mayoritarias, se clasifican en dos grupos: las bases púricas o purinas (adenina y guanina), derivadas de la purina y formadas por dos anillos unidos entre sí, y las bases pirimidínicas o bases pirimídicas o pirimidinas (citosina y timina), derivadas de la pirimidina y con un solo anillo. En los ácidos nucleicos existe una quinta base pirimidínica, denominada uracilo (U), que normalmente ocupa el lugar de la timina en el ARN y difiere de ésta en que carece de un grupo metilo en su anillo. El uracilo no se encuentra habitualmente en el ADN, sólo aparece raramente como un producto residual de la degradación de la citosina por procesos de desaminación oxidativa.
Timina: 2,
4-dioxo, 5-metilpirimidina.
· TIMINA:
En el código genético se representa con la letra T. Es un derivado
pirimidínico con un grupo oxo en las posiciones 2 y 4, y un grupo metil en la
posición 5. Forma el nucleósido timidina (siempre desoxitimidina, ya que sólo
aparece en el ADN) y el nucleótido timidilato o timidina monofosfato (dTMP). En
el ADN, la timina siempre se empareja con la adenina de la cadena
complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, T=A. Su fórmula química es
C5H6N2O2 y su nomenclatura
2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.
2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.
Citosina:
2-oxo, 4-aminopirimidina.
· CITOSINA:
- ADENINA:
En el código genético se representa con la letra A. Es un derivado de la
purina con un grupo amino en la posición 6. Forma el nucleósido adenosina
(desoxiadenosina en el ADN) y el nucleótido adenilato o (desoxi)adenosina
monofosfato (dAMP, AMP). En el ADN siempre se empareja con la timina de la
cadena complementaria mediante 2 puentes de hidrógeno, A=T. Su fórmula química
es C5H5N5 y su nomenclatura 6-aminopurina. La adenina, junto con la timina, fue
descubierta en 1885 por el médico alemán Albrecht Kossel.
- GUANINA:
En el código genético se representa con la letra G. Es un derivado
púrico con un grupo oxo en la posición 6 y un grupo amino en la posición 2.
Forma el nucleósido (desoxi)guanosina y el nucleótido guanilato o
(desoxi)guanosina monofosfato (dGMP, GMP). La guanina siempre se empareja en el
ADN con la citosina de la cadena complementaria mediante tres enlaces de
hidrógeno, G≡C. Su fórmula química es C5H5N5O y su nomenclatura 6-oxo,
2-aminopurina.
v ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO. ADN
El ADN es bicentenario, 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
ADN es abreviadamente.
- ESTRUCTURA DE DOBLE HELICE.
La doble hélice es una
espiral dextrógira, esto es, cada una de las cadenas de nucleótidos gira a
derechas; esto puede verificarse si nos fijamos, yendo de abajo a arriba, en la
dirección que siguen los segmentos de las hebras que quedan en primer plano. Si
las dos hebras giran a derechas se dice que la doble hélice es dextrógira, y si
giran a izquierdas, levógira (esta forma puede aparecer en hélices alternativas
debido a cambiosconformacionales en el ADN). Pero en la conformación más común
que adopta el ADN, la doble hélice es dextrógira, girando cada par de bases
respecto al anterior unos 36º.
Cuando las dos hebras
de ADN se enrollan una sobre la otra (sea a derechas o a izquierdas), se forman
huecos o hendiduras entre una hebra y la otra, dejando expuestos los laterales
de las bases nitrogenadas del interior (ver la animación). En la conformación
más común que adopta el ADN aparecen, como consecuencia de los ángulos formados
entre los azúcares de ambas cadenas de cada par de bases nitrogenadas, dos
tipos de hendiduras alrededor de la superficie de la doble hélice: una de
ellas, la hendidura o surco mayor, que mide 22 Å (2,2 nm) de ancho, y la
otra, la hendidura o surco menor, que mide 12 Å (1,2 nm) de ancho. Cada
vuelta de hélice, que es cuando ésta ha realizado un giro de 360º o lo que es
lo mismo, de principio de hendidura mayor a final de hendidura menor, medirá
por tanto 34 Å, y en cada una de esas vueltas hay unos 10,5 pb.
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El ácido ribonucleico
(ARN o RNA, de RiboNucleic Acid, su nombre en inglés) es un ácido nuclico
formado por una cadena de ribonucleótidos. Está presente tanto en las célulasprocariotas
como en las eucariotas, y es el único material genético de ciertos virus (virus
ARN). El ARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genoma de
algunos virus es de doble hebra.
En los
organismos celulares desempeña diversas funciones. Es la molécula que dirige
las etapas intermedias de la síntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y
se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de
proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus
actividades y su desarrollo). Varios tipos de ARN regulan la expresión génica,
mientras que otros tienen actividad catalítica. El ARN es, pues, mucho más
versátil que el ADN.
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.
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.
- DIFERENCIAS ENTRE EL ADN Y EL ARN.
·
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido
desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:
·
Por el glúcido (pentosa) que contienen: la desoxirribosa
en el ADN y la ribosa en el ARN;
·
Por las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina,
citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;
·
En los organismos eucariotas, la estructura del ADN
es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, 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.
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