Los acidos nucleicos

Función ADN: Almacena y transmite la información genética. Dirige el proceso de síntesis de proteínas. Constituye el material genético y forma los genes, que son las unidades funcionales de los cromosomas.

Función ARN: Ejecuta las órdenes contenidas en el ADN, se encarga de sintetizar proteínas.

Estructura El ADN tiene un elevado peso molecular y presenta varios niveles estructurales.

Estructura primaria Es la secuencia de nucleótidos de una cadena de ADN. Presenta un esqueleto de fosfatos y pentosas del que parten las bases nitrogenadas (A, G, C, T). Estas bases se encuentran en igual porcentaje en todos los seres vivos de una misma especie, por lo que su mensaje genético es semejante.

En la estructura primaria reside la información necesaria para la síntesis de proteínas.

Estructura secundaria Es la disposición espacial que adoptan dos cadenas de polinucleótidos (hebras) dispuestas en doble hélice y con las bases enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno. Esta estructura se dedujo a partir de los siguientes datos:

I. En 1950, Erwin Chargaff llegó a la conclusión de que las 4 bases del ADN no están presentes en partes iguales, pero existe una regla constante:

• La concentración de bases púricas es igual a la de bases pirimidínicas

[Bases púricas] = [Bases pirimidínicas]; [A + G] = [C + T]

• La cantidad de Adenina es igual a la de Timina, y la de Citosina igual a la de Guanina.

Es el llamado “Principio de Equivalencia de Bases”.

[A] = [T] → [C] = [G]

II. En ese mismo año (1950) Wilkins y Franklin dedujeron, al analizar el ADN mediante rayos X, los siguientes datos: El ADN es una molécula alargada, delgada y con un diámetro constante de 20 Å (angström). (1 Å = 10-10 m)

• Dicha molécula debería ser helicoidal.

• Tiene una estructura repetitiva, unas unidades se repiten cada 3.4 Å y otras cada 34 Å.

Un nucleósido está hecho de un azúcar + una base nitrogenada.

Un nucleótido está hecho de un grupo fosfato + un azúcar + una base nitrogenada. En el ADN, el nucleotido es un desoxirribonucleótido (en el ARN, el nucleótido es un ribonucleótido).

Una consecuencia de la estructura de los nucleótidos es que una cadena de polinucleótidos tiene direccionalidad, es decir tiene dos extremos que son distintos entre sí.

En el extremo 5', o inicio de la cadena, sobresale el grupo fosfato unido al carbono 5' del primer nucleótido.

En el otro extremo, llamado extremo 3', está expuesto el hidroxilo unido al carbono 3' del último nucleótido. Las secuencias de ADN generalmente se escriben en la dirección 5' a 3', lo que significa que el nucleótido del extremo 5' es el primero y el nucleótido del extremo 3' es el úlitmo.

Conforme se agregan nuevos nucleótidos a una cadena de ADN o ARN, esta crece en su extremo 3', cuando se une el fosfato 5′ del nucleótido entrante al grupo hidroxilo en el extremo 3' de la cadena.

Esto produce una cadena en la que cada azúcar se une a sus vecinos por una serie de enlaces llamados enlaces fosfodiéster.

Las dos cadenas de la hélice corren en direcciones opuestas, lo que significa que el extremo 5′ de una cadena se une al extremo 3′ de su cadena correspondiente. Esto se conoce como orientación antiparalela y es importante al copiar ADN.

Entonces, ¿dos bases cualquiera pueden decidir unirse y formar un par en la doble hélice? La respuesta es un no definitivo. Debido a los tamaños y los grupos funcionales de las bases, el apareamiento de las bases es sumamente específico: A solo puede unirse con T y G solo puede unirse con C, como se muestra a continuación. Esto significa que las dos cadenas de una doble hélice de ADN tienen una relación muy predecible entre ellas.

Consiste en la asociación de ADN con proteínas. Se encuentra en el núcleo de la célula eucariota formando la cromatina. Existen dos modelos:

• Partícula nuclear, que consta de: o Octámero de proteínas Histonas o Fragmento de ADN (20 Å): 1.75 vueltas y 146 pares de bases.

• ADN ligador o espaciador (linker): Une las partículas nucleares y es un fragmento de ADN de 54 pares de bases. Un nucleosoma tiene un ADN de unos 200 pares de bases.

Este modelo constituye la fibra de cromatina laxa. Cada nucleosoma puede asociarse a una nueva histona, la H1, que queda fijada por los 10 primeros pares de nucleótidos de cada uno de los extremos del ADN que salen de la partícula nuclear.

De este modo la partícula nuclear más la H1 recibe el nombre de cromatosoma y constituye la fibra de cromatina condensada. El ADN del cromatosoma tiene 166 pares de bases (146 +10 +10).

Constituye la fibra de cromatina de 300 Å. El modelo más aceptado es la hipótesis de Solenoide: La fibra de 100 Å se enrolla helicoidalmente presentando 6 nucleosomas por vuelta y las H1 se disponen formando el eje de la hélice. En el núcleo de la célula toda la cromatina se encuentra como fibra de 100 Å y de 300 Å.

Con la fibra de 300 Å se reduce la longitud del ADN unas 40 veces. En los cromosomas se reduce unas 10000 veces, gracias a niveles superiores de empaquetamiento (bucles, rosetas y rodillos).

La fibra de 300 Å forma una serie de bucles que posiblemente estabilizan ciertas proteínas del eje del cromosoma. Muchos autores consideran que en el cromosoma existe un eje de proteína no histónico, el llamado armazón central o andamio, sobre el que se anclan los bucles.

Los dominios estructurales en forma de bucles constituyen el tercer nivel de empaquetamiento. Se encuentran arrollados sobre sí mismos, formando prominencias de unos 600 Å de diámetro. Seis bucles formarían una roseta, y treinta rosetas seguidas, dispuestas en espiral formarían un rodillo, que constituye el cuarto nivel de empaquetamiento. El quinto y último nivel, el cromosoma, estaría formado por la sucesión de rodillos.

a) Estabilidad: En condiciones normales la molécula de ADN es muy estable. Pero para que se produzca la duplicación es necesaria la separación de las dos cadenas, y lo mismo para la transcripción (formación de ARN mensajero).

b) Desnaturalización: Si el ADN se somete a temperaturas superiores a los 100 ºC se rompen los puentes de hidrógeno que unen las bases, separándose las dos cadenas. Ocurre lo mismo con variaciones de pH. Los enlaces fosfato-pentosa-base no se rompen.

c) Renaturalización: Si se restablecen las condiciones iniciales, el ADN recupera su estructura.

d) Hibridación: Si se desnaturaliza una mezcla de ADN de distintas especies, en la renaturalización aparecerán formas híbridas. Esto se llama hibridación del ADN.

Es un polinucleótido compuesto por ribonucleótidos de A, G, C y U, nunca T. Es monocatenario, excepto en algunos virus, por lo que presenta estructura primaria, y los nucleótidos se unen siempre en la dirección 5’→ 3’. A veces se enrolla en doble hélice, presentando estructura secundaria y otras veces se asocia a proteínas, por lo que tiene estructura terciaria.

• Transcripción: Formación de ARN a partir del ADN.

• Traducción: Formación de proteínas según la información del ARN mensajero.

Existen varios tipos de ARN.

Es una molécula corta y lineal de hasta 5000 nucleótidos, de vida corta y estructura primaria. Se origina a partir del ARN hetereogéneo nuclear, que es complementario de un fragmento de ADN, por lo que contiene su información genética.

El ARN hetereogéneo nuclear (ARNhn) tiene unos segmentos con información llamados exones y otros sin información llamados intrones. Tras un proceso de maduración, elimina los intrones y forma ARNm, que tiene en su inicio una caperuza, que constituye la señal de inicio de la síntesis proteica, y al final una cola de poli A (muchas adeninas), que tiene función estabilizadora.

Se forma en el núcleo y viaja hasta el citoplasma.

El ARNm es el portador de la información genética del ADN. Se forma con intervención de una ARN polimerasa II y atraviesa los poros nucleares para asociarse a los ribosomas en el citoplasma y dirigir la síntesis de proteínas.

Es el más abundante y se encuentra asociado a proteínas formando los ribosomas. Está formado por un filamento con estructura primaria, secundaria y terciaria.

Su función e formar los ribosomas donde se realizará la síntesis de proteínas.

Los ARNr se forman en el nucleolo a partir del ARN nucleolar y se transcribe mediante una ARN polimerasa I.

El ARNr 5s se forma en el nucleoplasma y lo transcribe una ARN polimerasa III.