Ácidos Nucleicos: Estructura, Función y Tipos

Ácidos Nucleicos

Descubiertos por Friedrich Miescher en 1868 en el núcleo de las células. Constituyen el 5-15% del peso seco de todas las células.

Definición

Son polímeros denominados polinucleótidos que desempeñan una función central en la reproducción y funcionamiento de todas las células y virus.

Funciones

• Dirigir la biosíntesis (con enzimas).
• Constante replicación del ADN.
• Adaptación de las células a los cambios fisiológicos.
• Determinación de la gran variabilidad individual.

Composición

Las unidades monoméricas de los ácidos nucleicos son los nucleótidos (almacenan energía y dan poder reductor a las células).

Componentes básicos

• Ácido fosfórico
• Una pentosa (ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN)
• Una base nitrogenada (aromáticas heterocíclicas) con espectro electromagnético a 260nm. Pueden ser púricas o pirimidínicas.
  • Purinas (clase mayoritaria): guanina y adenina.
  • Pirimidinas mayoritarias: uracilo, citosina, timina.
• Grupo funcional hidroxilo (ausente en el carbono 2' del azúcar pentosa del ADN).

Nucleósidos

Unión de la purina o pirimidina unida covalentemente al azúcar pentosa mediante enlace glucosídico (OH del carbono 1' de la pentosa y N9 de la purina o N1 de la pirimidina).

Nucleótidos

Son ésteres de los nucleósidos con el ácido fosfórico. Su esterificación naturalmente ocurre en el carbono 5'. Los nucleótidos están unidos unos con otros mediante enlaces fosfodiéster entre los azúcares de los nucleótidos adyacentes, mientras que las bases nitrogenadas unidas a los azúcares covalentemente presentan cada una un espectro de absorción de la luz UV característico.

Tipos de Ácidos Nucleicos

Ácidos Ribonucleicos (ARN)

Una sola hebra. Azúcar ribosa y las bases nitrogenadas adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U).

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

Doble hebra. Azúcar desoxirribosa y bases nitrogenadas adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).

Dogma Central de la Biología Molecular

El ADN tiene una función autocatalítica de replicarse y otra función heterocatalítica de dirigir la síntesis de proteínas.

Del ADN a las Proteínas

Transcripción y traducción: son propiedades fundamentales del ADN.

La Complementariedad

La asociación específica entre bases nitrogenadas, adenina (A) con timina (T) mediante 2 puentes de hidrógeno, y guanina (G) con citosina (C) mediante 3 puentes de hidrógeno.

La Bidireccionalidad

Hebras paralelas, en un extremo tienen el grupo fosfato (P) unido al carbono 5' frente al extremo hidroxilo (OH) del carbono 3', mientras que en el otro extremo tienen el OH del carbono 3' frente al P del respectivo carbono 5'.

Las Funciones Fundamentales del ADN

• La replicación.
• La síntesis de proteínas mediante dos procesos: la transcripción y la traducción (ARN mensajero, ARN transferente y ARN ribosómico).

El Modelo de Watson y Crick

• Dos largas cadenas polinucleotídicas enrolladas alrededor de un eje central (hélice dextrógira).
• Las dos cadenas son antiparalelas, es decir, la orientación 5'-3' va en sentidos contrarios.
• Las bases nitrogenadas de las cadenas opuestas están apareadas específicamente mediante puentes de hidrógeno: 2 entre A y T, y 3 entre G y C.
• Las bases de las dos cadenas están "apiladas" a 0,34 nm. Una vuelta completa de la hélice tiene 3,4 nm de longitud (10 bases). El diámetro de la doble hélice es de 2 nm.

ADN"" (Watson y Crick)

• 10 pares de bases por vuelta.
• Diámetro de 20 Å.
• Hélice dextrógira.
• Bases perpendiculares al eje de la hélice.
• Surcos mayor y menor.

Formas Alternativas de ADN (en laboratorio)

• Técnicas de difracción de rayos X.
• Técnica actual: análisis de cristales simples por rayos X.

ADN""

• 11 pares de bases por vuelta.
• Diámetro de 23 Å.
• Hélice dextrógira.
• Bases inclinadas con respecto al eje de la hélice.

ADN""

• 12 pares de bases por vuelta.
• Diámetro de 18 Å.
• Contiene solo pares de bases G-C en forma alterna.
• Hélice levógira.
• Consta de 2 cadenas antiparalelas.
• Las bases adquieren una conformación en zig-zag.
• El surco mayor está eliminado.