ACIDOS NUCLÉICOS

Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman así largas cadenas o polinucleótidos. Pueden alcanzar tamaños gigantes (millones de nucleótidos), siendo las moléculas más grandes que se conocen.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos, ADN y ARN, que se diferencian en:

El azúcar (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN.

Las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina en el ADN; y adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN.

En los eucariotas la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria aunque puede presentarse en forma extendida como el ARNm o en forma plegada como ARNt y ARNr.

La masa molecular del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Cada nucleótido es un ensamblado de tres componentes: Bases nitrogenadas o nitrogenicas: derivan de compuestos

heterocíclicos aromáticos, la purina y la pirimidina. Bases nitrogenadas purínicas: son la adenina (A) y la

guanina (G). Ambas entran a formar parte del ADN y del ARN.

Bases nitrogenadas pirimidínicas: son la timina (T), citosina (C) y uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en la formación del ADN. En el ARN aparecen la citosina y el uracilo.

Pentosa: el azúcar de cinco átomos de carbono puede ser ribosa (ARN) o desoxirribosa (ADN).

Ácido fosfórico: de fórmula H3PO4. Cada nucleótido puede contener uno (monofosfato: AMP), dos (difosfato: ADP) o tres (trifosfato: ATP) grupos de acido fosfórico.

Neuclótido

Un 'nucleótido' es un compuesto monomérico formado por una base nitrogenada, un azúcar de cinco átomos de carbono (pentosa) y ácido fosfórico.

Neuclócido Un nucleósido es una base

nitrogenada (puede ser una pirimidina o una purina) unida por un enlace covalente (enlace N´-glucósidico entre el carbono 1 de la pentosa y el nitrógeno ) en la base púrica y el 1 en la base pirimidínica) a un azúcar de 5 átomos (pentosa) de carbono, ribosa o desoxirribosa. Ejemplos de nucleósidos son la citidina, uridina, adenosina, guanosina, timidina y la inosina.

Los nucleósidos pueden combinarse con un grupo fosfórico (ácido fosfórico: H3PO4) mediante determinadas quinasas de la célula, produciendo nucleótidos, que son los componentes moleculares básicos del ADN y el ARN.

Los nucleósidos pueden ser de dos tipos, dependiendo de la pentosa que contengan:

Ribonucleósidos: la pentosa es la ribosa Desoxirribonucleósidos: la pentosa es la 2-

desoxirribosa

Bases Nitrogenadas Las bases nitrogenadas son compuestos orgánicos

cíclicos, que incluyen dos o más átomos de nitrógeno. Son parte fundamental de los nucleósidos, nucleótidos y ácidos nucleicos. Biológicamente existen cinco bases nitrogenadas principales, que se clasifican en dos grupos.

bases púricas (derivadas de la estructura de la purina) y bases pirimidínicas (derivadas de la estructura de la pirimidina). La adenina (A) y la guanina (G) son púricas, mientras que la timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U) son pirimidínicas. Las cuatro primeras bases se encuentran en el ADN, mientras que en el ARN en lugar de timina existe el uracilo.

Un punto fundamental es que las bases nitrogenadas son complementarias entre sí, es decir, forman parejas de igual manera que lo harían una llave y su cerradura. La adenina y la timina son complementarias (A-T), al igual que la guanina y la citosina (G-C). Dado que en el ARN no existe timina, la complementariedad se establece entre adenina y uracilo (A-U). La complementariedad de las bases es la clave de la estructura del ADN y tiene importantes implicaciones, pues permite procesos como la replicación del ADN y la traducción del ARN en proteínas.

ACIDO RIBONUCLÉICO (ARN)

El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un ácido nucleico, polímero lineal de nucleótidos formando una larga cadena. El eje de la cadena lo forman grupos fosfato y azúcares ribosa de forma alternativa del que toma su nombre. Los nucleótidos del ARN contienen el azúcar ribosa y entre sus bases nitrogenadas al uracilo, a diferencia del ácido desoxirribonucleico (ADN) cuyo azúcar es una desoxirribosa y contiene a la timina en vez del uracilo. La función principal del ARN es servir como intermediario de la información que lleva el ADN en forma de genes y la proteína final codificada por esos genes.

El ARN es transcrito desde el ADN por enzimas llamadas ARN polimerasas y procesado en el transcurso por muchas más proteínas. El uracilo, aunque es muy diferente, puede formar puentes de hidrógeno con la adenina, lo mismo que la timina lo hace en el ADN. El porqué el ARN contiene uracilo en vez de timina es un enigma del que nadie sabe la respuesta.

La función principal del ARN es servir como intermediario a la información que le lleva el ADN en forma de genes y la proteína final codificada por esos genes. El ARN es transcrito desde el ADN por enzimas llamadas ARN polimerasas y procesado por muchas mas proteínas.

El código genético de las células se encuentra en forma de ADN. Dentro de las moléculas de ADN se encuentra la información necesaria para sintetizar las proteínas que utiliza el organismo, pero el proceso es lineal, es bastante complejo.

CODIGO GENETICO

El código genético es la regla de correspondencia entre la serie de nucleótidos en que se basan los ácidos nucleicos y las series de aminoácidos (polipéptidos) en que se basan las proteínas.

Es como el diccionario que permite traducir la información genética a estructura de proteína. A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina, respectivamente.

Cada una de estas bases forma, junto con un glúcido (pentosa) y un grupo fosfato, un nucleótido; el ADN y el ARN son polímeros formados por nucleótidos encadenados.

Cada tres nucleótidos de la cadena (cada triplete) forman una unidad funcional llamada codón. Como en cada cadena pueden aparecer cuatro nucleótidos distintos (tantos como bases nitrogenadas, que son el componente diferencial) caben 43 (4x4x4, es decir, 64) combinaciones o codones distintos.

A cada codón le corresponde un único “significado”, que será o un aminoácido, lo que ocurre en 61 casos, o una instrucción de “final de traducción”, en los tres casos restantes (ver la tabla).

La combinación de codones que se expresa en una secuencia lineal de nucleótidos, conforman cada gen necesario para producir la síntesis de una macromolécula con función celular específica.

Durante el proceso de traducción (síntesis de proteína) el mensaje genético es leído de una cadena de ARNm, colocando cada vez el aminoácido indicado por el codón siguiente según la regla que llamamos código genético.

Table 1 : Tabla Codón . Ilustra los 64 posibles tripletes.

2nd base

U C A G

1ªt base

U

UUU FenilalaninaUUC FenilalaninaUUA LeucinaUUG Leucina

UCU SerinaUCC SerinaUCA SerinaUCG Serina

UAU TirosinaUAC TirosinaUAA Ocre StopUAG ÁmbarStop

UGU CisteínaUGC CisteínaUGA Ópalo StopUGG Triptófano

C

CUU LeucinaCUC LeucinaCUA LeucinaCUG Leucina

CCU ProlinaCCC ProlinaCCA ProlinaCCG Prolina

CAU HistidinaCAC HistidinaCAA GlutaminaCAG Glutamina

CGU ArgininaCGC ArgininaCGA ArgininaCGG Arginina

A

AUU IsoleucinaAUC IsoleucinaAUA Isoleucina¹AUG Metionina

ACU TreoninaACC TreoninaACA TreoninaACG Treonina

AAU AsparaginaAAC AsparaginaAAA LisinaAAG Lisina

AGU SerinaAGC SerinaAGA ArgininaAGG Arginina

G

GUU ValinaGUC ValinaGUA ValinaGUG Valina

GCU AlaninaGCC AlaninaGCA AlaninaGCG Alanina

GAU ácido aspárticoGAC ácido aspárticoGAA ácido glutámicoGAG ácido glutámico

GGU GlicinaGGC GlicinaGGA GlicinaGGG Glicina

HISTORIA

En 1953, los científicos James Watson y Francis Crick, presentaron un descubrimiento crucial en la historia de la Biología, el más importante desde la teoría de Darwin: la estructura de la molécula de ADN.

Era una investigación muy complicada. Ya en 1953 se sabía que el ADNcontenía la información genética que heredaban todos los seres vivos, pero para entender cómo trabajaba había que descifrar su estructura.

En la primavera de ese año, un equipo de científicos de Cambridge, Londres y California estaban dedicados por completo a averiguarlo. En concreto, el Laboratorio Cavendish de Cambridge, en el que trabajaban el joven biólogo James Watson y el físico Francis Crick, se habían especializado en el empleo de los rayos X para averiguar la estructura de las moléculas biológicas. Sin embargo, los resultados que se obtenían eran muy difusos.

Watson y Crick pensaban que la molécula de ADN era helicoidal. Éste último incluso había demostrado matemáticamente que, si realmente tenía esta forma, en las fotografías de la difracción de los rayos X aparecería reflejada como una cruz, como así fue. Pero esta prueba no era definitiva.

Paralelamente, el químico de Cambridge Alexander Tood, había completado el análisis del ADN, que demostraba que la estructura estaba formada por unas largas cadenas de azúcar y fósforo unidas por unas moléculas planas o bases (adenina, guanina, timina y citosina) que contenían carbono y nitrógeno.

La información se completaba con otro descubrimiento, a cargo del bioquímico americano Erwin Chargaff, que había demostrado que la cantidad de adenina de cada muestra de ADN era la misma que la de timina, mientras que la de guanina se correspondía con la de citosina.

Con todos estos datos, Watson y Crick comenzaron a construir modelos, hasta que por fin dieron con uno definitivo que demostraba que los componentes del ADN encajarían en la forma helicoidal. El 28 de febrero de 1953, en el pub The Eagles -frecuentado por los investigadores del laboratorio Cavendish- los dos científicos presentaron su descubrimiento. “Hemos encontrado el secreto de la vida”, declaró Francis Crick a los asistentes.

Dos meses más tarde, el descubrimiento fue pubilcado en un artículo de 900 palabras en la revista Nature. La estructura del ADN era una doble hélice con los pares de adenina-timina y citosina-guanina enlazados. El comienzo del reportaje era el siguiente: “Nos proponemos sugerir una estructura del ácido desoxirribonucleico....”

MODELO DE WATSON Y CRICK