ACIDO NUCLEICO
Los acidos nucleicos son
grandes polímeros formados por la repetición
de monómeros denominados nucleótidos, unidos
mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas
cadenas; algunas moléculas de acidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de
nucleótidos encadenados. Los acidos nucleicos
almacenan la información genética de los organismos
vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos basicos, el ADN y el ARN.
El descubrimiento de los acidos nucleicos se debe a Friedrich
Miescher, quien en el año 1869 aisló de
los núcleos de las células una sustancia acida a
la que llamó nucleína,1 nombre que posteriormente se
cambió a acido nucleico. Posteriormente, en 1953, James
Watson y Francis Crickdescubrieron la estructura del
ADN, empleando la técnica de difracción de rayos X.
Tipos de acidos nucleicos
Artículo principal: Estructura del acido nucleico.
Existen dos tipos de acidos nucleicos: ADN (acido
desoxirribonucleico) y ARN (acido ribonucleico), que se
diferencian:
por el glúcido (la pentosa es diferente en cada
uno; ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN);
por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina,
en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;
en la inmensa mayoría de organismos, el ADN es bicatenario (dos cadenas
unidas formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario
(una sola cadena), aunque puede presentarse en formaextendida, como
el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr;
en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.
Nucleósidos y nucleótidos
Artículos
principales: Nucleósido y Nucleótido.
Las unidades que forman los acidos nucleicos son
los nucleótidos. Cada nucleótido es una
molécula compuesta por la unión de tres unidades:
un monosacarido de cinco carbonos (una pentosa,ribosa en
el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base
nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica
(citosina, timina o uracilo) y un grupo fosfato (acido
fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos
fosfato estan unidos a la pentosa.
La unidad formada por el enlace de la pentosa y de la
base nitrogenada se denomina nucleósido. El conjunto formado por un nucleósido y uno o varios grupos fosfato unidos al
carbono 5' de la pentosa recibe el nombre de nucleótido. Se denomina
nucleótido-monofosfato (como
el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucleótido-difosfato (como el ADP) si lleva dos y
nucleótido-trifosfato (como
el ATP) si lleva tres.
Características del ADN
Artículo principal: ADN.
El ADN es bicatenario, esta constituido por dos
cadenas polinucleotídicas unidas entre sí en toda su longitud.
Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del núcleo de
las células eucarióticas) o en forma circular (ADN de
las células procarióticas, así como de
las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). La
molécula de ADN porta la informaciónnecesaria para el desarrollo
de las características biológicas de un
individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células
realicen sus funciones. Dependiendo de la composición del
ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede
desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases
pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.
Excepcionalmente, el ADN de
algunos virus es monocatenario.
Estructuras ADN [editar
Estructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos
(monocatenario) es decir, esta formado por un
solo polinucleótido, sin cadena complementaria. No es funcional, excepto
en algunos virus.
Estructura secundaria. Doble hélice, estructura
bicatenaria, dos cadenas de nucleótidos complementarias, antiparalelas,
unidas entre sí por las bases nitrogenadas por medio de puentes de
hidrógeno. Esta enrollada helicoidalmente en torno a un eje imaginario. Hay tres tipos
Doble hélice A, con giro dextrógiro, pero las vueltas se
encuentran en un plano
inclinado (ADN no codificante).
Doble hélice B, con giro dextrógiro, vueltas
perpendiculares (ADN funcional).
Doble hélice Z, con giro levógiro, vueltas
perpendiculares (no funcional); se encuentra presente en los parvovirus.
Características del ARN
Artículo principal: ARN.
El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos
constituyentes es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que, en lugar de las
cuatro bases A, G, C, T, aparece A, G,C, U (es decir,
uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son mas cortas que las
de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de
caracter biológico, ya que no existe limitación
química para formar cadenas de ARN tan largas como de ADN, al ser el
enlace fosfodiéster químicamente idéntico.El ARN
esta constituido casi siempre por una única cadena (es
monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede
formar estructuras plegadas complejas y estables.
Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha
información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a
una secuencia lineal de aminoacidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan
varias etapas y, en consecuencia existen varios tipos de ARN
El ARN mensajero se sintetiza en el núcleo de la
célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una
de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado
de la información genética desde el núcleo hasta el
citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros
nucleares asociandose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que
ordena los aminoacidos en la cadena proteica. Su vida es muy corta: una
vez cumplida su misión, se destruye.
El ARN de transferencia existe en forma de
moléculas relativamente pequeñas. La única hebra de
la que consta la molécula puede llegar a presentar zonas de estructura
secundaria gracias a losenlaces por puente de hidrógeno que se forman
entre bases complementarias, lo que da lugar a que se formen una serie de brazos, bucles o asas. Su función es la de captar
aminoacidos en el citoplasma uniéndose a ellos y
transportandolos hasta los ribosomas, colocandolos en el lugar
adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para
llegar a la síntesis de una cadena polipeptídica determinada y
por lo tanto, a la síntesis de una proteína
El ARN ribosómico es el mas abundante (80 por ciento
del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos,
aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN
ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con
proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del
ribosoma.
Acidos nucleicos artificiales
Existen, aparte de los naturales, algunos acidos nucleicos no presentes
en la naturaleza, sintetizados en el laboratorio.
Acido nucleico peptídico, donde el esqueleto de fosfato-(desoxi)ribosa ha sido sustituido por 2-(N-aminoetil)glicina, unida
por un enlace peptídico clasico. Las
bases púricas y pirimidínicas se unen al esqueleto por el carbono
carbonílico. Al carecer de un esqueleto
cargado (el ion fosfato lleva una carga negativa a pH fisiológico en el
ADN/ARN), se une con mas fuerza a una cadena complementaria de ADN
monocatenario, al no existir repulsión electrostatica. La fuerza
de interacción crece cuando se forma un ANP
bicatenario. Este acido nucleico, al no serreconocido
por algunos enzimas debido a su diferente estructura, resiste la
acción de nucleasas y proteasas.
Morfolino y acido nucleico
bloqueado (LNA, en inglés). El morfolino es un derivado de un acido nucleico natural, con la
diferencia de que usa un
anillo de morfolina en vez del
azúcar, conservando el enlace fosfodiéster y la base nitrogenada
de los acidos nucleicos naturales. Se usan con fines de
investigación, generalmente en forma de oligómeros de 25
nucleótidos. Se usan para hacer genética inversa, ya que son
capaces de unirse complementariamente a pre-ARNm, con lo que se evita su
posterior recorte y procesamiento. También tienen un
uso farmacéutico, y pueden actuar contra bacterias y virus o para tratar
enfermedades genéticas al impedir la traducción de un determinado
ARNm.
Acido nucleico glicólico. Es un acido nucleico artificial donde se sustituye la
ribosa por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No
existe en la naturaleza. Puede unirse complementariamente al
ADN y al ARN, y sorprendentemente, lo hace de forma mas estable.
Es la forma químicamente mas simple de un
acido nucleico y se especula con que haya sido el precursor ancestral de
los actuales acidos nucleicos.
Acido nucleico treósico. Se diferencia
de los acidos nucleicos naturales en el azúcar del esqueleto, que
en este caso es una treosa. Se han sintetizado
cadenas híbridas ATN-ADN usandoADN polimerasas. Se une
complementariamente al ARN, y podría haber sido
su precursor.