Ácidos nucleicos

La célula es la unidad básica de la vida de cualquier ser vivo, y es funcional porque todas las funciones que cumple un ser vivo las cumplen cada una de sus células. Esta unidad estructural es capaz de realizar por sí misma las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción.

Las instrucciones necesarias para controlar sus funciones, están contenidas en los cromosomas, que en el caso de las eucariotas la información genética se localiza en el núcleo celular.

Los ácidos nucleicos conforman el material genético de los organismos y son indispensables para que se almacene y distribuya la información genética.

Como estructuras químicas, los ácidos nucleicos son macromoléculas constituidas por polímeros lineales de nucleótidos, los cuales se encuentran unidos por enlaces de éster de fosfato, de manera aperiódica. Debido a que el grado de polimerización puede llegar a ser altísimo, se convierten en las moléculas más grandes conocidas hasta ahora; con moléculas constituidas por centenares de millones de nucleótidos en una sola estructura covalente.

De acuerdo a su composición química y estructura, existen dos tipos de ácidos nucleicos:

El ácido desoxirribonucleico (ADN)

que reside en el núcleo celular y algunos organelos. Este acido funciona como almacén de la información genética y se encuentra en los cromosomas del núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos de las células eucariotas. En las células procariotas se encuentra localizado en su único cromosoma y  en forma de plásmidos.

Ácidos nucleicos ADN

El ácido ribonucleico (ARN)

que actúa en el citoplasma e interviene de manera directa en la transmisión de la información desde el ADN hacia los compartimientos celulares. En las células eucariotas se encuentra localizado en el núcleo, el citoplasma, la matriz mitocondrial y el estroma de cloroplastos de células eucariotas; en las células procariotas se localiza en el citosol.

Ácidos nucleicos ARN

Ambos ácidos se encuentran en todas las células procariotas, eucariotas y virus.

Descubrimiento de los ácidos nucleicos.

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Johan Friedrich Miescher, biólogo y médico suizo que en 1869, aisló diversas moléculas ricas en fosfatos, a partir del núcleo de los glóbulos blancos y espermatozoides de salmón. Estas sustancias constituidas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y gran cantidad de fósforo; las llamó en un principio nucleína, por encontrarse en el núcleo.

Este descubrimiento, publicado por primera vez en 1871, no resultó tan importante para la época, hasta que el médico Alemán Albrecht Kossel inició sus investigaciones en la estructura química de la nucleína. 

Kossel fragmentó esta nucleína, y separó un componente proteico y un grupo prostético. A este último lo llamó ácido nucleico,  por pertenecer químicamente al grupo de los ácidos.

Alredor de 1930 Kossel logró comprobar que los ácidos nucleicos tenían una estructura bastante compleja.

Fue en 1953, que los biólogos y científicos, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional específicamente del ácido desoxirribonucleico (ADN).

Composición de los ácidos nucleicos

La unidad básica de los ácidos nucleicos es el nucleótido, la cual es una molécula orgánica conformada por tres componentes principales:

  1. La base nitrogenada, una purina o pirimidina. Las bases nitrogenadas contienen la información genética.
    • El ADN contiene dos purinas y dos pirimidinas. Las purinas son Adenina (A) y Guanina (G). Las pirimidinas son Timina (T) y Citosina (C).
    • El ARN contiene dos purinas y dos pirimidinas. Las purinas son A y G y las pirimidinas son C y Uracilo (U).
  1. La pentosa, una ribosa o desoxirribosa según sea el caso.
  2. El grupo fosfato, el cual origina las cargas negativas de los ácidos nucleicos y le brinda las características ácidas.

Las bases nitrogenadas son aromáticas y planas tanto las púricas como las pirimidínicas. Debido a que son insolubles en agua, pueden establecer interacciones hidrófobas entre ellas; estas interacciones estabilizan la estructura tridimensional de los ácidos nucleicos.

Por lo general las bases nitrogenadas absorben luz en el rango ultravioleta (250-280 nm), lo que permite su estudio y cuantificación.

Las bases púricas

se basan en el anillo purínico. Se trata de un sistema plano de nueve átomos, cinco carbonos y cuatro nitrógenos. La Adenina y la Guanina se forman a partir de una Purina. El anillo purínico se encuentra establecido como la fusión de un anillo pirimidínico con uno imidazólico.

bases nitrogenadas purinas

Las bases piridiminicas

se basan en el anillo pirimidínico. Consiste en un sistema plano de seis átomos, cuatro carbonos y dos nitrógenos. Las distintas bases pirimidínicas se obtienen por sustitución de este anillo con grupos oxo (=O), grupos amino (-NH2) o grupos metilo (-CH3)

Bases nitrogenadas pirimidina

El grupo fosfato o acido fosfórico, en la cadena de ácido nucleico se encarga de unir dos pentosas a través de una unión fosfodiester. Esta unión se hace entre el C3´de la pentosa, con el C5´de la segunda.

Así mismo, ocurre una unión entre una pentosa y una base orgánica nitrogenada, la cual da origen a un nucleósido. Dicha unión es posible mediante un enlace glucosídico.

Cuando la pentosa es una ribosa se tienen los ribonucleótidos (Uracilo – Adenina – Citocina – Guanina). Si es una desoxirribosa se tienen los dexoxirribonucleotidos (Timina – Adenina – Guanina – Citocina)

Nucleótidos de gran importancia en la actividad celular

ATP Adenosín-tri-fosfato

GTP Guadenosin-tri-fosfato

NAD Nicotinamida-adenín-dinucleótido

FAD Flavín-adenín-dinucleótido

ATP y GTP. Son transportadores de energía

NAD y FAD. Actúan como coenzimas.

Características del ADN y el ARN

El ADN

  • Complementariedad de bases mediante uniones del tipo puentes de hidrógeno.
  • La secuencia de las bases es infinita.
  • La forma helicoidal se debe a la distribución de las cargas.
  • Le da instrucciones a la célula para la elaboración de proteínas específicas para su control.
  • Presenta toda la carga de la información genética y hereditaria.
  • Se autoduplica.
  • Puede sufrir mutaciones.

El ARN

  • Se trata de una sola cadena lineal y simple. (Excepto la del ARN bicatenario de los reovirus).
  • Las bases que intervienen son A-U-G-C.
  • Aparecen a partir de un proceso llamado transcripción.
  • Es una herramienta indispensable para la formación de las proteínas (síntesis de proteínas).
  • Se clasifica en ARNr (ribosomal), ARNm (mensajero) y ARNt (transferencia).

¿Sabías que?

Una vez obtenido el Amoniaco, el cual es fácilmente soluble y altamente volátil, las industrias lo venden en forma líquida, el cual tiene multitud de usos y aplicaciones. Los ácidos grasos saturados también se asocian con la constitución de las membranas celulares y las proteínas, por ello son necesarios para el funcionamiento de éstas y se requieren como aporte energético. Por otra parte, todos conocemos el peróxido de hidrógeno, desde muy pequeños, no en vano, en todos los botiquines de primeros auxilios en hogares y escuelas.

Referencias

Ácidos nucleicos
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