Los Ácidos Nucleicos
Químicamente, los ácidos nucleicos son polímeros constituidos por la unión mediante enlaces químicos de unidades menores llamadas nucleótidos. Los ácidos nucleicos son compuestos de elevado peso molecular, esto es, son macromoléculas.
Los ácidos nucleicos, llamados así porque en un principio fueron localizados en el núcleo celular, son las moléculas de la herencia y por lo tanto van a participar en los mecanismos mediante los cuales la información genética se almacena, replica y transcribe. Ésta no va a ser su única función. Determinados derivados de estas sustancias: los nucleótidos, van a tener otras funciones biológicas, entre las que pueden destacarse, como ejemplo, la de servir de intermediarios en las transferencias de energía en las células.
Los ácidos nucleicos pueden encontrarse ubicados en el núcleo de las células formando los cromosomas (ADN) o en el área intranuclear y en el citoplasma (ARN). En virus, bacterias y otras células procariotas el ADN está disperso en el área intracelular, al igual que numerosas secciones de ARN.
Funciones de los Ácidos Nucleicos
- Regular las funciones de las células.
- Sintetizar las proteínas.
- Contener una especie de mapa con todas las características necesarias para formar un nuevo individuo (el ADN se ocupa de esta función).
- Poner a trabajar el mecanismo de transmisión de mensajes (función de la cual se ocupa el ARN).
Los Nucleótidos
Los nucleótidos están formados por: una base nitrogenada, un azúcar y ácido fosfórico.
Las Bases Nitrogenadas
Son sustancias químicas en forma de anillos: las purinas y las pirimidinas. Las purinas se encuentran formadas por dos anillos y son: la adenina (A) y la guanina (G). Las pirimidinas se encuentran formadas por un solo anillo y son tres: la citosina (C), la timina (T) y el uracilo (U).
El Azúcar (Glúcido)
El azúcar que interviene en los nucleótidos puede ser o la ribosa (R) o la desoxirribosa. Ambas son pentosas.
Los Nucleósidos
El azúcar y la base nitrogenada se unen entre sí formando un nucleósido.
Estructura de los Nucleótidos
Los nucleótidos son los monómeros que constituyen los ácidos nucleicos. Se forman cuando se unen el ácido fosfórico y un nucleósido. Según el azúcar sea la ribosa o la desoxirribosa, tendremos ribonucleótidos o desoxirribonucleótidos. La timina nunca forma parte de los ribonucleótidos y el uracilo no forma parte de los desoxirribonucleótidos.
ADN y ARN: Diferencias a Nivel Químico
El ADN (ácido desoxirribonucleico) sus nucleótidos tienen desoxirribosa como azúcar y no tiene uracilo.
El ARN (ácido ribonucleico) tiene ribosa y no tiene timina.
El ADN (DNA)
Los ADN celulares tienen una elevada masa molecular. El ADN fue aislado por primera vez en 1869, pero hasta 1950 no se empezó a conocer su estructura. Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas asociado a proteínas (histonas y otras) formando la cromatina, sustancia que constituye los cromosomas y a partir de la cual se transcribe la información genética. También hay ADN en ciertos orgánulos celulares (por ejemplo: plastos y mitocondrias).
Estructura del ADN
1. A finales de los años 40 Erwin Chargaff y sus colaboradores estudiaron los componentes del ADN y emitieron los siguientes resultados:
- La concentración de bases varía de una especie a otra. El porcentaje de A, G, C y T es el mismo en los individuos de la misma especie y no por esto el mensaje es el mismo.
- Tejidos diferentes de la misma especie tienen la misma composición en bases.
- La composición en bases del ADN de una misma especie no varía con la edad del organismo ni con su estado nutricional ni con las variaciones ambientales.
- La concentración de Adenina es igual a la de Timina, y la de Citosina a la de Guanina. Las dos primeras establecen dos puentes de hidrógeno entre ellas, y las últimas tres puentes. La cantidad de purinas es igual a la cantidad de pirimidinas.
2. Por medio del método analítico de difracción de rayos X, Franklin y Wilkins les permitió proponer que la molécula de ADN forma una doble hélice semejante a una escalera de caracol.
3. Watson y Crick postularon en 1953 un modelo tridimensional para la estructura del ADN que estaba de acuerdo con todos los datos disponibles anteriores: el modelo de doble hélice. Este modelo, además de explicar cómo era el ADN, sugería los mecanismos que explicaban su función biológica y la forma como se replicaba.
1º) El ADN estaría constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos enrolladas helicoidalmente en sentido dextrógiro sobre un mismo eje formando una doble hélice.
2º) Ambas cadenas serían antiparalelas, una iría en sentido 3’→5′ y la otra en sentido inverso, 5’→3′.
3º) Los grupos fosfato estarían hacia el exterior y de este modo dan más estabilidad a la molécula.
4º) Las bases nitrogenadas estarían hacia el interior de la hélice con sus planos paralelos entre sí y las bases de cada una de las hélices estarían apareadas con las de la otra asociándose mediante puentes de hidrógeno.
5º) El apareamiento se realizaría únicamente entre la adenina y la timina, por una parte, y la guanina y la citosina, por la otra. Por lo tanto, la estructura primaria de una cadena estaría determinada por la de la otra, ambas cadenas serían complementarias.
La complementariedad de las cadenas sugiere el mecanismo por el cual el ADN se copia -se replica- para ser trasferido a las células hijas. Ambas cadenas o hebras se pueden separar parcialmente y servir de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria (síntesis semiconservativa).
El ARN (RNA). Diferencias con el ADN
El ARN, ácido ribonucleico, es un polirribonucleótido que, a diferencia del ADN, no contiene ni desoxirribosa ni timina, pero sí ribosa y uracilo. El ARN no forma dobles cadenas.
Clases de ARN
Por su estructura y su función se distinguen tres clases de ARN:
– El ARNm (ARN mensajero) es un polirribonucleótido constituido por una única cadena sin ninguna estructura de orden superior. Su masa molecular suele ser elevada. Este ARN se sintetiza en el núcleo celular y pasa al citoplasma transportando la información para la síntesis de proteínas. La duración de los ARNm en el citoplasma celular es de escasos minutos siendo degradados rápidamente por enzimas específicas.
– El ARNt (ARN de transferencia) transporta los aminoácidos para la síntesis de proteínas. Está formado por una sola cadena, aunque en ciertas zonas se encuentra replegada y asociada internamente mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias. Se sintetiza en el núcleo y sale hacia el citoplasma para realizar su función. En el ARNt podemos distinguir un brazo aceptor de aminoácidos abierto y un bucle anticodon.
– El ARNr (ARN ribosomal) es el ARN de los ribosomas, cuya función es poco conocida.