Ácidos Nucleicos: Estructura, Tipos y Funciones
Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (ADN), que, asociado a proteínas, constituye la cromatina y los cromosomas nucleares, y el ácido ribonucleico (ARN), que está presente tanto en el núcleo como en el citoplasma, y cumple diversas funciones.
Ácido Desoxirribonucleico (ADN)
En 1953, James Watson y Francis Crick, basándose en las investigaciones de Maurice Wilkins, Rosalind Franklin y Raymond Gosling, propusieron un modelo tridimensional para la estructura de la molécula de ADN.
El conjunto adopta una forma que recuerda a una escalera de caracol, en la que los peldaños son las parejas de bases nitrogenadas de cada cadena.
El ADN es una doble hélice que gira hacia la derecha y está formada por dos largas hebras o cadenas complementarias de nucleótidos.
Las cadenas son antiparalelas, es decir, una comienza por un extremo de la doble hélice, mientras que su complementaria empieza por el otro extremo.
Los nucleótidos son las unidades que constituyen las largas cadenas de ácidos nucleicos. Están constituidos por una base nitrogenada, un azúcar (desoxirribosa) y uno o más grupos fosfato. En el ADN, los nucleótidos son de cuatro tipos, en función de la base nitrogenada que posean. Las propiedades químicas de las bases nitrogenadas permiten únicamente el emparejamiento de la adenina (A) con la timina (T) y de la citosina (C) con la guanina (G).
La estructura se mantiene estable gracias al apilamiento de las bases nitrogenadas en el centro de la doble hélice y a la existencia de puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas. Hay dos o tres puentes de hidrógeno entre las parejas de nucleótidos complementarios.
Ácido Ribonucleico (ARN)
- ARN mensajero (ARNm). Es una copia de la información del ADN; transporta la información genética desde el núcleo hasta el citoplasma, donde sirve de molde para la síntesis de proteínas.
- ARN de transferencia (ARNt). Es una molécula de pequeño tamaño que se encarga de trasladar y añadir el aminoácido adecuado a la proteína que se está sintetizando.
- ARN ribosómico (ARNr). En combinación con diversas proteínas, forma la estructura de los ribosomas.
Funciones de los Ácidos Nucleicos
- Replicación: La molécula de ADN se copia a sí misma de tal manera que la información genética se conserva.
- Transcripción: La información contenida en el ADN se transmite al ARNm.
- Traducción: La información que contiene el ARNm se usa para fabricar la proteína correspondiente.
La Replicación del ADN
La replicación es el proceso por el que el ADN puede formar copias idénticas de sí mismo. Las dos cadenas que constituyen el ADN representan un par de moldes complementarios en los que, frente a una A, encontramos una T, y frente a una C, tenemos una G. Cada cadena se puede separar de su complementaria y servir de molde para fabricar una nueva cadena complementaria. Tanto la separación de las cadenas complementarias en la molécula de ADN original, como la unión de nucleótidos para la formación de las nuevas cadenas, son procesos de cuya catalización se ocupan enzimas específicas. Entre ellas, destacan las polimerasas de ADN, también llamadas replicasas.
La Transcripción
La transcripción es el proceso mediante el cual la información que contiene el ADN se transmite en forma de ARNm. De este modo, la información genética puede salir del núcleo.
Las Mutaciones
Las mutaciones son alteraciones en el material genético que tienen consecuencias negativas, positivas o inocuas. Se deben a errores en la replicación del ADN o a repartos anómalos en las divisiones celulares. Pueden ser cromosómicas o génicas.
Mutaciones Cromosómicas
- Mutaciones estructurales. Se deben a la aparición de dos roturas cromosómicas en un núcleo, al mismo tiempo. Así, los cuatro extremos rotos se pueden unir en cualquier combinación posible, dando lugar a diferentes mutaciones.
- Mutaciones numéricas. Afectan al número normal de cromosomas de una especie, sin influir en su estructura. Pueden ser:
- Haploidía. Se produce cuando el número de cromosomas de un organismo coincide con el número de gametos de su especie.
- Poliploidía. Ocurre cuando un organismo presenta más de dos juegos cromosómicos completos. Si el organismo tiene tres juegos, se denomina triploide; si tiene cuatro, es tetraploide, etcétera.
- Monosomía. Se produce si falta un cromosoma de una pareja de cromosomas homólogos.
- Trisomía. Consiste en la existencia de un cromosoma adicional en una pareja de cromosomas homólogos.
Enfermedades Genéticas
- Enfermedades genéticas no hereditarias. Se producen a causa de mutaciones en las células somáticas, por exposición a sustancias mutagénicas, como el tabaco, las radiaciones ionizantes o determinadas sustancias químicas. Estas mutaciones no suelen ser perjudiciales, salvo cuando afectan a genes relacionados con el cáncer.
- Enfermedades genéticas hereditarias. Son las que tienen su origen en mutaciones en las células reproductoras, por lo que afectan a todas las células de los descendientes.
Herramientas de Biología Molecular
Algunas de las herramientas más utilizadas en biología molecular son:
- Exonucleasas
- Endonucleasas
- Nucleasas de restricción o restrictasas
- Polimerasas
- Transferasas
- Ligasas
Clonación de ADN
La clonación de ADN es una técnica que consiste en introducir un fragmento de ADN de cualquier especie, para lograr muchas copias de él o para expresarlo en una célula mediante un vector de clonación. Un vector de clonación es una molécula de ADN con capacidad de replicación y expresión de sus genes dentro de una célula. Los que más se utilizan son los plásmidos —pequeñas moléculas de ADN circular que poseen algunas bacterias— y los bacteriófagos —virus que infectan bacterias de forma natural—. De los vectores de clonación, se conocen sus genes, la secuencia completa de bases y las dianas para las restrictasas.