Definición y Características
1. Son grandes biopolímeros de elevada masa molecular que están siempre presentes en el núcleo de las células y también en determinados orgánulos como las mitocondrias y los cloroplastos.
2. Tienen la información genética del organismo completo.
3. Los ácidos nucleicos tienen además capacidad de duplicación gracias a lo cual su información se transmite de una generación a otra.
4. Están formados por millones de subunidades estructurales llamadas nucleótidos. Son las moléculas orgánicas más largas que se conocen: todo el ADN de una única célula humana tiene una extensión total cercana a los dos metros.
5. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN y el ARN. Se diferencian porque contienen:
- a) Pentosas distintas: desoxirribosa en el ADN y ribosa en el ARN.
- b) Bases nitrogenadas distintas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; y adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN.
- c) Número de cadenas distinto: el ADN está formado por dos cadenas de polinucleótidos mientras que el ARN contiene una sola cadena.
Breve Reseña Sobre el Desarrollo Histórico de la Importancia de los Ácidos Nucleicos
1. Descubiertos por Miescher en 1869, sustancia que al principio denominó “nucleina”. Al separar el componente proteico de la nucleina observó que tenía naturaleza ácida y lo llamó “ácido nucleico”.
2. En los años treinta se descubrió que los cromosomas contenían esta asociación de ácidos nucleicos con proteínas, por lo que la nucleina empezó a llamarse “cromatina” en vez de nucleína. Se conocía además, desde finales del siglo XIX, que los cromosomas eran portadores de información hereditaria, se comprobó la existencia de distintos tipos de ácidos nucleicos.
3. En 1944 Avery demuestra que los ácidos nucleicos son portadores de información hereditaria.
4. En 1953 Watson y Crick, descubrieron la estructura del ADN y formularon la hipótesis sobre su mecanismo de autoduplicación.
Composición de los Ácidos Nucleicos
Son biopolímeros formados por unidades o monómeros repetitivos llamados nucleótidos. Cada nucleótido está formado por la unión de un nucleósido con el ácido ortofosfórico. Cada nucleósido está formado a su vez por:
1. Una pentosa, D-ribosa en el ARN; o la D-2- desoxirribosa en el ADN.
2. Una base nitrogenada, compuestos cíclicos con nitrógeno que pueden ser:
- Púricas: como la Guanina (G) y la Adenina (A)
- Pirimidínicas: como la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U)
El ácido ortofosfórico (H3PO4) une dos pentosas en la cadena molecular a través de una unión fosfodiester. // una pentosa con una base nitrogenada se une mediante un enlace β-glucosídico // base nitrogenada + azúcar = nucleosido // base nitrogenada + azúcar + acido fosfórico = nucleotido
Nucleótidos No Nucleicos
No forman parte de los ácidos nucleicos y realizan diferentes funciones. Entre estos tenemos:
- Adenosín trifosfato (ATP) que es el principal vehículo de energía celular.
- Adenosín monofosfato cíclico (AMP-c) que actúa como segundo mensajero.
- Coenzima A (Co-A) que actúa como transportador celular.
- Nicotín adenín dinucleótido (NAD) que actúa como coenzima en reacciones de oxidación-reducción.
Los Ácidos Nucleicos son Cadenas de Nucleótidos
Los ácidos nucleicos están formados, por la polimerización de muchos nucleótidos // Atendiendo a su estructura y composición existen dos tipos de ácidos nucleicos que son:
- a) Ácido desoxirribonucleico o ADN o DNA
- b) Ácido ribonucleico o ARN o RNA
ARN o Ácidos Ribonucleico o RNA
Son los más abundantes en las células, son moléculas portadoras de información genética, más cortas que el DNA, presentes en núcleo y citoplasma y con funciones relacionadas con la síntesis de proteínas.
Estructura y Tipos de ARN
Está formado por la unión de muchos ribonucleótidos. Están formados por una sola cadena, a excepción del ARN bicatenario de los reovirus. // tiene una estructura primaria formada por la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucleótidos.
Los Diferentes Tipos de ARN
Para clasificarlos se adopta la masa molecular media de sus cadenas.
ARN Mensajero (ARNm)
1. Cadenas cortas y lineales con estructura primaria.
2. Transporta la información necesaria para la síntesis proteica a partir de partes del DNA del núcleo que se transcribe a partir de enzimas ARN que copian dicha información. Dicha ARNm pasa al citoplasma y se asocia a los ribosomas para codificar la síntesis de proteínas.
3. Sintetizar un polipéptido en el citoplasma. Su vida media es corta.
4. En procariontes el extremo 5´posee un grupo trifosfato. En los eucariontes se puede distinguir también:
- Exones, secuencias de bases que codifican proteínas.
- Intrones, secuencias sin información.
ARN Ribosómico (ARNr)
1. Forma parte de las subunidades ribosómicas.
2. Cada ARNr presenta cadena de diferente tamaño, con estructura secundaria y terciaria y cada tipo aparece en una subunidad o en otra subunidad del ribosoma.
3. Están vinculados con la estructura del ribosoma y con la síntesis de proteínas.
ARN Transferente (ARNt)
1. Son moléculas de pequeño tamaño.
2. Poseen en algunas zonas estructura secundaria. El 70% de las bases están formando una doble hélice. Presentan cuatro brazos: el brazo aceptor del aa específico, el brazo anticodón, el brazo T y el brazo D.
3. Su misión es unirse a aminoácidos de forma muy específica en el extremo CCA, y transportarlos hasta el ARNm para sintetizar proteínas.
El lugar exacto para colocarse en el ARNm lo hace gracias a tres bases, a cuyo conjunto se llama anticodón, la complementaria en el ARNm se llama codón.
ARN Nucleolar (ARNn)
Se sintetiza en el nucleolo del núcleo a partir de ciertos segmentos del ADN por lo que forman parte del nucleolo. Después se fragmentan para formar los ribosomas.
ARNuclear Pequeño (ARNpn)
- Son moléculas de pequeño tamaño.
- Poseen mucho uracilo en su composición.
- Se asocia a proteínas del núcleo y forma ribonucleoproteínas pequeño nucleares (RNPpn) que intervienen en:
- Corte y empalme de ARN
- Maduración en los ARNm de los eucariontes
- Obtención de ARNr a partir de ARNn 45 S.
Estructura del ADN. Modelo de Watson y Crick
Modelo de Watson y Crick de la doble hélice. La estructura del ADN permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de timinas más citosinas.
Características:
1. Es una cadena doble de polinucleótidos arrollada la una sobre la otra en forma de doble hélice.
2. El arrollamiento es dextrógiro.
3. Las cadenas son antiparalelas. Las moléculas de ADN poseen dos cadenas donde el extremo 3´de una se enfrenta al extremo 5´ de la otra y una corre en dirección 5´-3´y la otra en dirección 3´-5´.
4. Las bases de una y otra son complementarias, pues la adenina de una se une a la timina de la otra, y la guanina de una a la citosina de la otra.
5. Las bases nitrogenadas de una cadena y la otra se atraen por puentes de hidrógeno.
6. En el modelo aparece un surco mayor y otro menor de distinta anchura debido a que los enlaces N-glucosídicos no están directamente enfrentados.
7. Dimensiones: Cada vuelta tiene diez pares de nucleótidos y mide una longitud de 34 amgstrons.
8. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos. El ADN es el portador de la información genética, se puede decir por tanto, que los genes son fragmentos o secuencias más o menos largas de ADN.
Ultraestructura del ADN: El Cromosoma
En eucariotas, el empaquetamiento de cromosomas es complejo y compacto gracias a la presencia de proteínas. A esta unión de ADN y proteínas se conoce como cromatina. Existen diferentes niveles de organización que se puede distinguir en la cromatina:
En el núcleo interfásico:
- Collar de perlas
- Fibra cromatínica interfásica
En el núcleo en división (cromosoma visible):
- Estructura en bucles radiales
- Estructura en rodillos
- Cromosoma
La estructura básica por la que se une el DNA a las proteínas. Se arrollan unos 140 pares de bases del DNA dando casi dos vueltas alrededor del octámero. A su vez el conjunto se une a una proteína filamentosa H1 que tiene variación genética. El conjunto se llama “nucleosoma” o “cromatosoma”.
A) El primer nivel lo forman los conjuntos de millones de estas unidades de nucleosomas engarzadas por la proteína filamentosa H1 y formando una estructura a modo de “collar de perlas” de 100 amgstrons de diámetro.
B) El segundo nivel consiste en un segundo arrollamiento del collar de perlas formando una estructura de la que se proponen un “modelo del solenoide” o el “modelo de las superbolas” de unos 300 amgstrons de diámetro y que es lo que llamamos “fibra de cromatina interfásica” y que produce una compactación mayor de los genes por lo que en este nivel todo el DNA de una única célula humana ocupa una longitud de medio metro (1000 pares de bases ocupan una longitud de 68 amgstrons y en el DNA humano hay unos 6×109 nucleótidos).
C) El tercer nivel aparece en la cromatina del núcleo en división y en los cromosomas y consiste en la formación de una “estructura en bucles radiales” sobre la fibra de cromatina que las acorta aún más, asociándose en los bucles con “proteínas andamio”.
D) Un cuarto nivel de organización consiste en la formación de otro arrollamiento sobre el anterior formando una “estructura en rodillo”.
E) Un quinto nivel y último sería el propio cromosoma, que sería la máxima compactación de rodillos y que hace que las fibras de cromatina se hayan acortado hasta longitudes de pocos micrómetros.
Funciones de los Ácidos Nucleicos
1. Duplicación del ADN
2. Expresión del mensaje genético:
- Transcripción del ADN para formar ARNm y otros.
- Traducción, en los ribosomas, del mensaje contenido en el ARNm a proteínas.