Introducción a los Ácidos Nucleicos

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.

Descubrimiento e Historia

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, que en el año 1869 aisló de 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.

Componentes de los Ácidos Nucleicos

Bases Nitrogenadas

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.

Bases Púricas

Las bases púricas tienen la estructura fundamental del heterociclo purina. Las bases púricas que se encuentran en los ácidos nucleicos (tanto DNA como RNA) son la adenina y la guanina.

• Adenina: es una de las cinco bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y en el código genético se representa con la letra A. En el ADN la adenina siempre se empareja con la timina.
• Guanina: es una base nitrogenada púrica, una de las cinco bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y en el código genético se representa con la letra G. La guanina siempre se empareja en el ADN con la citosina mediante tres puentes de hidrógeno.

Bases Pirimidínicas

Las pirimidinas se hallan asociadas en su mayoría a monosacáridos de cinco carbonos (pentosas) unidos en N1 para formar nucleósidos que, a su vez, se unen a un grupo fosfato (ácido fosfórico) para formar los nucleótidos.

• Citosina: es una de las cinco bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y en el código genético se representa con la letra C.
• Timina: es una de las cinco bases nitrogenadas que forman parte del ADN y en el código genético se representa con la letra T. En el ADN la timina siempre se empareja con la adenina.
• Uracilo: es una de las cinco bases nitrogenadas que forman parte del ARN y en el código genético se representa con la letra U.

Nucleósidos y Nucleótidos

Nucleósido: Una molécula monomérica orgánica que integra las macromoléculas de ácidos nucleicos que resultan de la unión covalente entre una base nitrogenada con una pentosa que puede ser ribosa o desoxirribosa.

Nucleótido: Compuesto químico orgánico fundamental de los ácidos nucleicos, constituido por una base nitrogenada, un azúcar y una molécula de ácido fosfórico.

Pentosas

Las pentosas son monosacáridos (glúcidos simples) formados por una cadena de cinco átomos de carbono que cumplen una función estructural.

Enlace Fosfodiéster

Un enlace fosfodiéster es un tipo de enlace covalente que se produce entre un grupo hidroxilo (OH-) en el carbono 3′ y un grupo fosfato (PO43− ) en el carbono 5′ del nucleótido entrante, formándose así un doble enlace éster.

El ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

El ADN es el ácido desoxirribonucleico responsable de contener toda la información genética de un individuo o ser vivo, información que es única e irrepetible en cada ser ya que la combinación de elementos se construye de manera única.

Este ácido contiene, además, los datos genéticos que serán hereditarios, o sea que se transmitirán de una persona a otra, de generación en generación, por lo cual su análisis y comprensión resulta ser de gran importancia para realizar cualquier tipo de investigación científica o aventurar una hipótesis que verse sobre la identidad o sobre las características de un individuo.

Estructura del ADN

Doble Hélice: En geometría una doble hélice consiste típicamente en dos hélices congruentes con un mismo eje, difiriendo por una traslación a lo largo del eje. En la cultura popular moderna, la forma de la doble hélice está fuertemente asociada con el ADN.

Puentes de Hidrógeno: La fuerza por puente de hidrógeno o enlace de hidrógeno es la fuerza eminentemente electrostática atractiva entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo.

ADN Polimerasas

Las ADN polimerasas son enzimas (celulares o virales) que intervienen en el proceso de replicación del ADN. Llevan a cabo la síntesis de la nueva cadena de ADN emparejando los desoxirribonucleótidos trifosfato (dNTP) con los desoxirribonucleótidos complementarios correspondientes del ADN molde.

El ARN (Ácido Ribonucleico)

El ARN, llamado también RNA, es el ácido ribonucleico (de estructura helicoidal), es decir, uno de los dos tipos de ácidos nucleicos, cuyo azúcar es una ribosa, y se halla dentro de las células tanto procariotas como eucariotas.

ARN Polimerasa

La ARN polimerasa es la enzima encargada de la transcripción. Realiza una copia de ADN a ARN, de ahí que sea dependiente de ADN. Esta copia se hace nucleótido a nucleótido por complementariedad.

Otros Conceptos Importantes

• Aldosa: Un monosacárido (un glúcido simple) cuya molécula contiene un grupo aldehído, es decir, un carbonilo en el extremo de la misma.
• Alfa hélice: En las proteínas, la hélice α es el principal motivo de estructura secundaria.
• ATPasas: Son el subconjunto de enzimas que son capaces de producir la hidrólisis del adenosín trifosfato (ATP) en adenosín difosfato (ADP) y un fosfato inorgánico (Pi).
• Bacteriófagos (fagos): Son virus que infectan exclusivamente a las bacterias.
• Biología Celular: Disciplina académica que se encarga del estudio de las células en lo que respecta a las propiedades, estructura, funciones, orgánulos que contienen, su interacción con el ambiente y su ciclo vital.
• Biología Molecular: Disciplina científica que tiene como objetivo el estudio de los procesos que se desarrollan en los seres vivos desde un punto de vista molecular.
• Bioquímica: Ciencia que estudia la composición química de los seres vivos.
• Cápside: Estructura proteica de los virus formada por una serie de monómeros llamados capsómeros.
• Cápsula: En las bacterias, la capa con borde definido formada por una serie de polímeros orgánicos que se deposita en el exterior de su pared celular.
• Cepa: En microbiología, una variante fenotípica de una especie o, incluso, de un taxón inferior, usualmente propagada clonalmente.
• Ciclo Lítico: Método de reproducción viral que involucra la destrucción de células infectadas.
• Conclusión: En lógica, una proposición al final de un argumento, luego de las premisas.
• Cristalografía de Rayos X: Técnica experimental para el estudio y análisis de materiales, basada en el fenómeno de difracción de los rayos X por sólidos en estado cristalino.
• Cromosomas: Estructuras altamente organizadas, formadas por ADN y proteínas, que contiene la mayor parte de la información genética de un individuo.
• Cromosomas Homólogos: Cromosomas que, formando un par, uno de la madre y uno del padre, se aparean uno con otro dentro de una en una célula durante la meiosis.
• Desoxirribonucleasas (DNasa): Enzima que genera rupturas no específicas en el ADN.
• Difracción: Fenómeno característico de las ondas que se basa en la desviación de estas al encontrar un obstáculo o al atravesar una rendija.
• Enlace Covalente: Enlace químico en el que dos átomos comparten electrones.
• Enlace Químico: Interacción física responsable de las interacciones entre átomos, moléculas e iones.
• Experimento de Griffith: Uno de los primeros experimentos que demostró que las bacterias eran capaces de transferir información genética mediante un proceso llamado transformación.
• Aldehídos: Compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional -CHO (formilo).
• Amida: Compuesto orgánico que consiste en una amina unida a un grupo acilo.
• Grupo Amino: Grupo funcional derivado del amoníaco.
• Grupo Carbonilo: Grupo estructural que consiste en un átomo de carbono con un doble enlace a un átomo de oxígeno.
• Ácidos Carboxílicos: Grupo de compuestos, caracterizados porque poseen un grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi (-COOH).
• Grupo Ceto: Grupo carbonilo unido a otros dos átomos de carbono.
• Grupo Fosfato: Ion poliatómico, compuesto por un átomo central de fósforo rodeado por cuatro átomos idénticos de oxígeno en disposición tetraédrica (H3PO4).
• Grupo Hidroxilo: Grupo funcional formado por un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno.
• Metilación: Adición de un grupo metilo (-CH3) a una molécula.
• Infección: Invasión de un anfitrión por un microorganismo patógeno.
• Investigación: Actividad humana, orientada a la obtención de nuevos conocimientos y su aplicación para la solución a problemas o interrogantes de carácter científico.
• Isótopo: Átomo que pertenece al mismo elemento químico que otro, tiene su mismo número atómico, pero distinta masa atómica.
• Método: Modo, manera o forma de realizar algo de forma sistemática, organizada y/o estructurada.
• Núcleo Celular: Orgánulo membranoso que se encuentra en el centro de las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular.
• Patógeno: Agente biológico externo que se aloja en un ente biológico determinado, que causa o produce enfermedad.
• Polímeros: Macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
• Rayos X: Radiación electromagnética, invisible para el ojo humano, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas.