Son las biomoléculas de elevado peso molecular (macromoléculas) constituidas por subunidades más pequeñas (nucleótidos).

Los ácidos nucleicos contienen la información necesaria para que las células funciones y regulan la expresión de esa información.

• Nucleótidos. Son biomoléculas formadas por:

• Monosacárido:
  • Ribosa
  • Desoxirribosa
• Bases nitrogenadas:
  • Adenina
  • Timina
  • Citosina
  • Guanina
  • Uracilo
• Fosfato:

Los nucleótidos se unen mediante enlace fosfodiéster para dar lugar a largas cadenas.

2 Tipos de Ácidos Nucleicos

• ADN, ácido desoxirribonucleico:
  • Monosacárido: desoxirribosa
  • Bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C), guanina (G)
• ARN, ácido ribonucleico:
  • Monosacárido: ribosa
  • Bases nitrogenadas: adenina (A), uracilo (U), citosina (C), guanina (G)

ADN: Características de la Doble Hélice

• Formadas por 2 cadenas que se enrollan en forma de doble hélice.
• Dextrógira: orientada de izquierda a derecha.
• Las 2 cadenas no se pueden separar sin desenrollar la doble hélice primero.
• Cadenas antiparalelas.
• Las bases se encuentran en el interior de la hélice.
• Las cadenas se unen mediante puentes de hidrógeno entre las bases.
• La A va con la T y la G con la C.
• El diámetro es de 20 Å. Equivale a 10^-10 m.

La doble hélice de ADN se va empaquetando gracias a la ayuda de unas proteínas (las histonas). El ADN que no se «necesita» permanece empaquetado y el ADN que se use se desempaqueta. Esto constituye un proceso de regulación de la expresión contenida en el ADN.

El ARN

Es un ácido nucleico constituido por nucleótidos en los que está la ribosa y sus bases nitrogenadas son:

• Adenina (A)
• Uracilo (U)
• Citosina (C)
• Guanina (G)

Es monocatenario (1 cadena). En eucariotas: núcleo, mitocondrias, cloroplastos, citoplasma. En procariotas: citoplasma.

La función del ARN es la expresión de la información genética (que la información contenida en el ADN sea traducida).

ARN_t (transferente)
            ↑
         ADN     →      ARN_m (mensajero) → Lleva la información para fabricar proteína
            ↓
ARN_r (ribosómico) → Junto con más proteínas forma los ribosomas

ARN mensajero: copia de la receta

Ribosoma: cocinero (proteína)

ARN transferente: ingredientes para hacer la proteína (aminoácidos).

Tipos de ARN

• ARN mensajero: contiene información para sintetizar una proteína (es la copia de la receta).
• ARN ribosómico: se asocia a proteínas para formar los ribosomas (ribosoma: cocina y cocinero).
• ARN transferente: se une a los aminoácidos para llevarlos hasta los ribosomas (hace la compra de los ingredientes para las proteínas)

La Replicación del ADN

G₁ ↑  S ↓       

Fase G₁ del ciclo celular, cada cromosoma tiene una sola cromátida.

Fase S del del ciclo celular a partir de una cromátida, por el proceso de la replicación se sintetiza su cromátida hermana. Al final de la fase S, cada cromosoma tiene 2 cromátidas.

La replicación ↑ es el proceso a través del cual a partir de una molécula de ADN molde se sintetizan dos moléculas.

Características

• Es semiconservativa. Las nuevas cadenas mantienen una hebra de la molécula inicial y otra de nueva síntesis.
• Es bidireccional. Ocurre en 2 direcciones.
• Se basa en la complementariedad de bases:
  • Adenina va con Timina / Guanina con Citosina
  • Se sintetiza en sentido 5′ → 3′
  • Es semidiscontinua: una hebra se sintetiza de manera continua y otra discontinua.

Mecanismo de la Replicación

Iniciación

• Comienza en el origen de replicación.
• Un conjunto de enzimas abren la doble hélice y la mantiene abierta.
• La zona donde ocurre la replicación se denomina burbuja de replicación y en cada extremo se forman horquillas de replicación.

Elongación

• Sobre la cadena 3’→5′ se sintetiza una pequeña molécula del ARN que actúa como cebador.
• A partir del cebador, la ADN polimerasa comienza a sintetizar una nueva cadena en dirección 5’→3′.
• La otra cadena se sintetiza de manera discontinua de manera que se van sintetizando pequeños fragmentos, que son los fragmentos de Okazaki.

Cuando termina la replicación una ADN polimerasa sustituye al cebador por ADN y una ligasa une los fragmentos.

La Expresión de la Información Genética

Dogma de la biología molecular

Replicación       ADN → transcripción → ARN → traducción → PROTEÍNAS

La Transcripción

La transcripción es un proceso mediante el cual se sintetiza ARN (de cualquier tipo) a partir de ADN. En eucariotas ocurre en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos y en procariotas en el citoplasma.

Su significado biológico es participar en la exposición de la información contenida en el ADN.

Propiedades

• Es selectiva, solo se transcriben ciertos genes.
• Es monocatenaria. Se usa de molde la cadena 3’→5′ del ADN y se sintetiza una cadena de ARN en sentido 5’→3′
• Es reiterativa, se pueden hacer múltiples copias de ARN.

Mecanismo de Transcripción

Se necesita: una cadena de ADN, ribonucleótidos de A, U, C, G, ARN polimerasa.

Iniciación: La ARN polimerasa una a la cadena de ADN 3’→5′ por la zona que tiene la señal de inicio.

→ Elongación

• La ARN polimerasa va desarrollando la cadena.
• Se va desplazando por la cadena molde (3’→5′) y va añadiendo ribonucleótidos siguiendo la complementariedad de bases.
• A medida que la ARN polimerasa se va desplazando el ADN se vuelve a enrollar.

→ Terminación

Cuando la ARN polimerasa encuentra una señal de terminación se libera del ADN.

→ Maduración

El ARN mensajero en procariotas no necesita madurar pero en eucariotas sí.

La Traducción (Síntesis de Proteínas)

La traducción es el proceso mediante el cual se sintetiza una proteína a partir de la información proporcionada por la secuencia de bases de una molécula de ARN mensajero.

Propiedades

• Es unidireccional, el ARN_m se traduce en dirección 5’→3′
• Es reiterativo el mismo ARN_m se traduce varias veces dando lugar a varias proteínas.

Requiere

• ARN mensajero que lleva la información para la síntesis de una proteína.
• ARN transferente que actúa como traductor llevando los aminoácidos que corresponden.
• Ribosomas, donde ocurre la traducción.

Mecanismo de la Traducción

Activación de los ARN transferentes, cada ARN se va al aminoácido que le corresponda siguiendo las reglas del código genético: es el sistema que establece la relación entre ácidos nucleicos y aminoácidos (funciona como un diccionario).

Iniciación

El ARN_m se une a la subunidad menor del ribosoma, esta se va moviendo hasta que encuentra una señal de inicio (triplete AUG). Se une la subunidad mayor del ribosoma.

Se forman 2 huecos en el ribosoma:

• P → donde se sitúa el primer ARN_t
• A → donde se van uniendo los siguientes ARN_t

Elongación

• Al centro A llega un ARN_t con su aminoácido (aa) correspondiente.
• Se produce el enlace entre el 1º aa y el 2º, sale el 1º ARN_t.
• El ribosoma se desplaza por el ARN_m, ahora el 2º ARN_t con 2 aa se coloca en el sitio P y queda libre el sitio A.
• Llega un nuevo ARN_t al sitio A con su aa correspondiente. Se une a los aa anteriores y sale el ARN_t del sitio P.
• Se vuelve a repetir el proceso.

Terminación

Cuando aparece en el sitio A un triplete que significa STOP la síntesis se detiene y se disocian las subunidades ribosomales liberándose la proteína.

Las Mutaciones

Una mutación es un cambio que se produce en el ADN que no es debido a la recombinación genética ni a la segregación de cromosomas durante la meiosis.

Tipos de Mutaciones

Según su origen

• Espontáneas, se producen durante la replicación del ADN
• Inducidas, por la acción de agentes mutagénicos:
  • Radiaciones ionizantes (rayos X)
  • Radiaciones no ionizantes (rayos UVA)
  • Compuestos químicos (tabaco, alcohol)
  • Virus…

Según el tipo de células afectadas

• Somáticas: afectan a las células somáticas y por lo tanto no se transmiten a la descendencia.
• Germinales: afectan a las células precursoras de los gametos y por tanto se transmiten a la descendencia.

Según el material genético

• Génicas: afectan a un gen y por lo tanto a una proteína
• Cromosómicas: afectan a un cromosoma
• Genómicas: afectan al número de cromosomas.