Niveles de estructura de los ácidos nucleicos

ACIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos medianteenlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.

Niveles de estructura de los ácidos nucleicos

• La estructura primaria se relaciona con la secuencia de los nucléotidos, los cuales se encuentran unidos por enlaces fosfodiésteres.

• La estructura secundaria corresponde a la secuencia de las bases, unidas por enlaces de H (A=T) (G≡C). En el orden de estas bases en la cadena polinucleotídica se encuentra la información hereditaria.

• La estructura terciaria es la disposición en el espacio, que en el caso del ADN, corresponde a la doble hélice determinada por Watson y Crick.

• La estructura cuaternaria es la asociación de la molécula con proteínas específicas. Caso del ADN asociado con histonas.

Composición

Son biopolímeros formados por unidades llamadas monómeros, que son los nucleótidos.

Los nucleótidos están formados por la unión de:

a) Una pentosa, que puede ser la D-ribosa en el ARN; o la D-2- desoxirribosa en el ADN

b) Una base nitrogenada, que puede ser:

- Púrica, como la Guanina (G) y la Adenina (A)

- Pirimidínica, como la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U)

c) Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de una unión fosfodiester. Esta unión se hace entre el C-3´de la pentosa, con el C-5´de la segunda.

A la unión de una pentosa con una base nitrogenada se le llama nucleósido. Esta unión se hace mediante un enlace -glucosídico.

• Si la pentosa es una ribosa, tenemos un ribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, guanina, citosina y uracilo.

• Si la pentosa es un desoxirribosa, tenemos un desoxirribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, citosina, guanina y timina.

El enlace -glucosídico se hace entre el

a) C-1´de la pentosa y el N-9 de la base púrica, como la guanina y la adenina.

b) C-1´de la pentosa y el N-1 de la base pìrimidínica, como la timina y citosina

Funciones de los Ácidos Nucleicos

Entre las principales funciones de estos ácidos tenemos:

• Duplicación del ADN

• Expresión del mensaje genético:

• Transcripción del ADN para formar ARNm y otros

• Traducción, en los ribosomas, del mensaje contenido en el ARNm a proteinas.

Tipos de ácidos nucleicos

Existen dos tipos de ácidos nucleicos : ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido 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 del cuerpo humano , el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, 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.

Nucleósidas y nucleótidos

Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cincocarbonos (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 (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están 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 elADP) si lleva dos y nucleótido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres.

Un nucleótido contiene 3 compuestos característicos:

• Una base nitrogenada heterocíclica, derivada de la purina o de la pirimidina,

• Una pentosa, que puede ser la ribosa o la desoxiribosa, y

• Una molécula de ácido fosfórico.

Un nucleósido carece de ácido fosfórico; así, un nucleótido es un nucleósido con ácido fosfórico.

Las bases nitrogenadas derivan de dos compuestos nitrogenados heterocíclicos : la purina y la pirimidina.

Lista de las bases nitrogenadas

Las bases nitrogenadas conocidas son:

• Adenina, presente en ADN y ARN

• Guanina, presente en ADN y ARN

• Citosina, presente en ADN y ARN

• Timina, presente exclusivamente en el ADN

• Uracilo, presente exclusivamente en el ARN

Características del ADN

El ADN es bicatenario, está 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 información necesaria 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

• Estructura primaria. Una cadena de desoxirribonucleótidos (monocatenario) es decir, está 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. Está 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

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 más cortas que las de ADN, aunque dicha característica es debido a consideraciones de carácter 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 está 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 aminoácidos 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 asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los aminoácidos 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 los enlaces 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 aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los ribosomas, colocándolos 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 más 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.

Diferencias entre el ADN Y ARN

ADN (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO) ARN (ÁCIDO RIBONUCLEICO)

- Se encuentra en el NÚCLEO.

- Constituye

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