COMPONENTES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

1.1- COMPOSICIÓN QUÍMICA

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la unión de nucleótidos.

• Ácido fosfórico: se encuentra en los nucleótidos en forma de fosfato.
• Pentosa: Puede ser de dos tipos: la ribosa, que es la que se encuentra en los ARN, o la 2-desoxirribosa. El nombre 2-desoxirribosa hace referencia a que es una ribosa en la que falta un grupo hidroxilo en el segundo carbono.
• Base nitrogenada:
  • Púricas: derivan de una molécula de purina y son: la adenina y la guanina.
  • Pirimidínicas: Derivan de una molécula de pirimidina y son: la citosina y la timina, que es exclusiva del ADN, y el uracilo, que es exclusivo del ARN.

1.2- NUCLEÓSIDOS

Se forman por la unión de una pentosa con una base nitrogenada mediante un enlace N-glucosídico entre el carbono 1′ de la pentosa y el N-1 de la base nitrogenada o el N-9 si es una base púrica.

1.3- NUCLEÓTIDOS

Se forman por la unión de un nucleósido y un ácido fosfórico mediante un enlace entre el grupo hidroxilo del carbono 5′ de la pentosa y el ácido fosfórico. Este enlace recibe el nombre de enlace éster fosfórico. Los nucleótidos tienen un fuerte carácter ácido debido al grupo fosfato que se ioniza.

1.4- CADENAS DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Las cadenas de ácidos nucleicos presentan dos extremos: el extremo 5′, donde un grupo fosfato se une al carbono 5′ del primer nucleótido, y el extremo 3′, donde hay un radical hidroxilo unido al carbono 3′ del último nucleótido.

2. EL ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)

Está constituido por dos cadenas de nucleótidos enrolladas formando una doble hélice. Cada cadena está formada por un polímero de desoxirribonucleótidos de adenina, citosina y timina.

• ADN de células eucariotas: se encuentra principalmente en el núcleo, pero también en la mitocondria y en los cloroplastos.
  • ADN NUCLEAR: está unido a unas proteínas básicas denominadas histonas. Esta asociación se conoce como fibra de cromatina.
  • ADN DE MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS: es similar al de las células procariotas.
• ADN de células procariotas: está asociado a proteínas parecidas a las histonas formando una condensación denominada nucleoide sin membrana.

El ADN presenta diferentes niveles de complejidad:

• Estructura primaria o secuencia de nucleótidos.
• Estructura secundaria o doble hélice.
• Estructura terciaria o ADN superenrollado.

2.1- ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN

Es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena que puede representarse como un simple filamento extendido o bien ligeramente doblado sobre sí mismo. Se puede distinguir un esqueleto y una secuencia de bases nitrogenadas. El número de hebras diferentes de ADN que se puede formar combinando los cuatro tipos de nucleótidos es enorme. Estas combinaciones permiten estructurar una determinada información: la llamada información genética.

2.2- ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN

La estructura secundaria del ADN corresponde a la disposición en el espacio de dos cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante enlaces de hidrógeno.

• La densidad y viscosidad de las dispersiones acuosas del ADN eran superiores a las esperadas.
• Todos los ADN tienen tantas moléculas de adenina como de timina y tantas de citosina como de guanina. Esto implicaba que los puentes de hidrógeno se establecían entre las adeninas y las timinas y, por otro lado, entre las citosinas y las guaninas; por tanto, existía una complementariedad entre las bases.
• El ácido desoxirribonucleico tiene una estructura fibrilar de 20 Å de diámetro; cada pareja de nucleótidos está separada de la siguiente por 3,4 Å y cada vuelta de la doble hélice está formada por diez pares de nucleótidos, lo que supone una longitud de 34 Å por vuelta de hélice.

2.2.1. MODELO DE LA DOBLE HÉLICE DEL ADN

• El ADN es una doble hélice de 20 Å de diámetro formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario. Los grupos hidrófobos se disponen hacia el interior, estableciéndose interacciones hidrofóbicas que, junto con los puentes de hidrógeno, dan estabilidad a la macromolécula. Las pentosas y los grupos fosfato quedan en el exterior, y la ionización de estos últimos proporciona el carácter ácido.
• Las cadenas de ADN son:
  • ANTIPARALELAS: tienen los enlaces 5′-3′ orientados en sentido contrario.
  • COMPLEMENTARIAS: las dos cadenas no son iguales, sino que donde en una hay timina en la otra en el mismo nivel hay adenina, y si en una hay citosina en la otra al mismo nivel hay guanina; por lo tanto, la secuencia de cada cadena es diferente.
• El enrollamiento de la doble hélice es dextrógiro y plectonémico, es decir, que para que se separen las dos cadenas una debe girar con respecto a la otra. La doble hélice de ADN en estado natural es muy estable, pero si se calienta hasta los 100 °C las dos hebras de la doble hélice se separan, es decir, se produce la desnaturalización. Si se enfría por debajo de 65 °C, las dos hebras vuelven a unirse; se llama renaturalización.

2.3- ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN

Las moléculas de ADN bacteriano o el ADN mitocondrial presentan una estructura terciaria en la que la fibra de 20 Å se encuentra retorcida sobre sí misma formando una superhélice.