Cazadores de Biomoléculas Acidos Nucleicos (TRIMESTRE 1)

 Acidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son biomoléculas grandes que cumplen funciones esenciales en todas las células y virus. Una función importante de los ácidos nucleicos implica el almacenamiento y la expresión de información genómica. El ácido desoxirribonucleico, o ADN, codifica la información que las células necesitan para producir proteínas. Un tipo relacionado de ácidos nucleicos, denominado ácido ribonucleico (ARN) se presenta en diferentes formas moleculares que cumplen funciones celulares múltiples, que incluyen la síntesis proteica.

El término "ácido nucleico" es utilizado para describir unas moléculas específicas y grandes en la célula. En realidad están hechas de cadenas de unidades de polímeros que se repiten; los dos ácidos nucleicos más famosos, de los que usted habrá oído hablar, son el ADN y el ARN. Los ácidos nucleicos trabajan en la célula almacenando información. La célula codifica información, como cuando se graba en una cinta, en los ácidos nucleicos. Así que la secuencia de estas moléculas en el polímero puede transmitir "hacer una proteína ", por favor replícame", "trasládame al núcleo ..." La otra parte sorprendente sobre los ácidos nucleicos es que son proteínas muy estables. Si usted piensa acerca de la necesidad de transmitir la información genética de una célula a otra, le gustaría una molécula muy estable y que no se deshaga por sí sola, y eso es una de las principales características de los ácidos nucleicos. El nombre de "ácido nucleico" proviene del hecho de cómo fueron descritos por primera vez, ya que en realidad tienen propiedades ácidas, muy similar a los ácidos que usted conoce. Y el término nucleico viene del hecho de dónde se aislaron por primera vez, ya que se encontraron en el núcleo. Y como ustedes saben ahí es donde el ADN, uno de los tipos de ácidos nucleicos de los cuales hemos estado hablando, se encuentra predominantemente.

Tipos de ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos pueden ser de dos tipos: Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y Ácido Ribonucleico (ARN). Se diferencian por:

• Sus funciones bioquímicas. Mientras uno sirve de “contenedor” de la información genética, el otro sirve para transcribir sus instrucciones.
• Su composición química. Cada uno comprende una molécula de azúcar pentosa (desoxirribosa para el ADN y ribosa para el ARN), y un conjunto de bases nitrogenadas levemente distinto (adenina, guanina, citosina y timina en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN).
• Su estructura. Mientras el ADN es una cadena doble en forma de hélice (doble hélice), el ARN es monocatenario y lineal.

Función de los ácidos nucleicos

El ADN contiene toda la información genética utilizada por el ARN.

Los ácidos nucleicos, a su manera respectiva y específica, sirven para el almacenamiento, lectura y transcripción del material genético contenido en la célula.

En consecuencia, intervienen en los procesos de construcción (síntesis) de proteínas en el interior de la célula. Este proceso ocurre siempre que la célula fabrica enzimas, hormonas y otros péptidos indispensables para el mantenimiento del cuerpo.

Por otro lado, los ácidos nucleicos también participan en la replicación celular, o sea,  la generación de nuevas células en el cuerpo, y en la reproducción del individuo completo, ya que las células sexuales poseen la mitad del genoma (ADN) completo de cada progenitor.

El ADN codifica la totalidad de la información genética del organismo a través de su secuencia de nucleótidos. En ese sentido, podemos decir que el ADN opera como un molde de nucleótidos.

En cambio, el ARN sirve como operador a partir de dicho código, porque lo copia (lo transcribe) y lo lleva a los ribosomas celulares, donde se procede al ensamblaje de las proteínas. Es un proceso complejo que no podría darse sin estos compuestos fundamentales para la vida.

Estructura de los ácidos nucleicos

Cada molécula de ácido nucleico se compone de la repetición de un tipo de nucleótidos, compuestos cada uno por:

• Una pentosa (azúcar). Es un monosacárido de cinco carbonos, que puede ser desoxirribosa o ribosa.
• Una base nitrogenada. Deriva de ciertos compuestos heterocíclicos aromáticos (purina y pirimidina). Puede ser adenina (A), guanina (G), timina (T), citosina (C) y uracilo (U).
• Un grupo fosfato. Deriva del ácido fosfórico.

La composición estructural de cada molécula, además, se da en forma helicoidal de cadena doble (ADN) o de cadena simple (ARN), aunque en el caso de los organismos procariotas, es común hallar moléculas de ADN circular llamadas plásmidos.

• Más en: Estructura del ADN

Importancia de los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son fundamentales para la vida tal como la conocemos, ya que son imprescindibles para la síntesis de proteínas y para la transmisión de la información genética de una generación a otra (herencia). La comprensión de estos compuestos representó en su momento un enorme salto adelante en la comprensión de los fundamentos químicos de la vida.

Por eso, la protección del ADN es fundamental para la vida del individuo y de la especie. Agentes químicos tóxicos (como la radiación ionizante, metales pesados o sustancias cancerígenas) pueden causar alteraciones en los ácidos nucleicos, y ocasionar enfermedades que, en ciertos casos, pueden ser transmisibles a las generaciones venideras.

¿Qué es el ADN?

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es un ácido nucleico que contiene toda la información genética hereditaria que sirve de “manual de instrucción” para desarrollarnos, vivir y reproducirnos. El ADN se encuentra en el núcleo de las células, aunque una pequeña parte también se localiza en las mitocondrias, de ahí los términos ADN mitocondrial y ADN nuclear. El ADN como ácido nucleico está compuesto por estructuras más simples, las bases nitrogenadas. Estas son 4:

• Adenina
• Guanina
• Citosina
• Timina

El orden que adoptan estas bases determinará nuestro código genético.  

¿Qué función tiene el ADN?

Además de su función más evidente, la de proveer la información genética que nos determina, el ADN tiene otras funciones, por ejemplo:

Replicación

La capacidad de hacer copias de sí mismo permite que la información genética se transfiera de una célula a las células hijas y de generación en generación.

Codificación

La codificación de las proteínas adecuadas para cada célula se realiza gracias a la información que provee el ADN.

Metabolismo celular

Intervienen en el control del metabolismo celular mediante la ayuda del ARN y mediante la síntesis de proteínas y hormonas.

Mutación

Nuestra evolución como especie está determinada por la función de mutación del ADN. También la diversidad biológica responde a esta capacidad.  

¿Qué es el ARN?

El ARN o ácido ribonucleico es el otro tipo de ácido nucleico que posibilita la síntesis de proteínas. Si bien el ADN contiene la información genética, el ARN es el que permite que esta sea comprendida por las células. Está compuesto por una cadena simple, al contrario del ADN, que tiene una doble cadena.  

¿Qué función tiene el ARN?

Las funciones del ARN pueden comprenderse mejor a través de la descripción de los diferentes tipos que existen. Entre los más conocidos están:

• ARNm o ARN mensajero, que transmite la información codificante del ADN sirviendo de pauta a la síntesis de proteínas.
• ARNt o ARN de transferencia, que trasporta aminoácidos para la síntesis de proteínas.
• ARNr o ARN ribosómico que, como su nombre indica, se localiza en los ribosomas y ayuda a leer los ARNm y catalizan la síntesis de proteínas.

 

¿En qué se diferencian el ADN y ARN?

Algunas de las diferencias entre ADN y ARN ya las hemos mencionado, por ejemplo, que el ADN es de cadena doble y el ARN de cadena simple. Otras diferencias:

• El azúcar que lo componen es diferente. En el ADN es la desoxirribosa y en el ARN la ribosa
• En las bases nitrogenadas del ARN la Timina se sustituye por Uracilo, siendo entonces Adenina, Guanina, Citosina y
• El peso molecular del ARN es menor que el del ADN

Funcionalmente el ADN y ARN también son diferentes, como pudimos observar en los apartados anteriores.  

Ejemplos de Acidos Nucleicos

1. Ácido Desoxirribonucleico (ADN). Estructurado en dos cadenas de nucleótidos unidas entre sí por puentes de hidrógeno, puede aparecer de manera lineal (en las células eucariotas) o circular (en las procariotas y en las mitocondrias y cloroplastos eucarióticos). En algunos virus puede existir un ADN monocatenario. En el ADN se encuentra toda la información genética necesaria para el funcionamiento celular del individuo. 
2. Ácido Ribonucleico (ARN). A diferencia del ADN, es monocatenario (excepto en casos específicos) y sus estructuras suelen ser más cortas. Si el ADN contiene la información genética (el patrón), el ARN es el ejecutor de esa información en diversos ámbitos. Existen tres tipos de ARN involucrados en la síntesis proteica:
3. ARN mensajero (ARNm). Sintetizado en el núcleo celular, su función es llevar la información genética del ADN a los ribosomas celulares, para imprimir la síntesis de aminoácidos de las cadenas de proteínas. Una vez hecho eso, se destruye.
4. ARN transferencia (ARNt). Son moléculas pequeñas de una sola cadena, cuyo rol es conducir los aminoácidos a los ribosomas, siguiendo la secuencia transmitida por el ARN mensajero y conformando así las proteínas a sintetizarse.
5. ARN ribosómico. Es el más abundante de los tres (80% del total), forma parte de los ribosomas celulares, donde se hace la transcripción del molde y se sintetizan las nuevas proteínas.
6. Existen, además, otros ácidos nucleicos sintetizados en laboratorio, es decir, no presentes en ninguna forma de la naturaleza y que son análogos al ADN y al ARN:
7. Ácido peptidonucleico o ácido nucleico peptídico. Se construye a partir de la sustitución del puente fosfato-ribosa (en el ARN) o fosfato-desoxirribosa (en el ADN), con enlaces péptidos clásicos de 2-(N-aminoetil)glicina.
8. Ácido nucleico bloqueado (morfolino). Usando un anillo de morfolina (C4H9NO) en lugar de azúcares, se ha podido producir este ácido nucleico, con el que fue posible intervenir en la replicación del ARN mensajero en ciertas condiciones y organismos para desarrollar tratamientos genéticos y farmacéuticos (antibacteriales).
9. Ácido nucleico glicólico. Formado a partir de la sustitución de los azúcares por glicerol, es capaz de juntarse muy establemente a ADN y ARN naturales, al ser una forma simplificada de ácido nucleico. Por eso se especula que sea el precursor evolutivo de los actuales.
10. Ácido nucleico treósico. Emplea una treosa en lugar de las pentosas ordinarias de ARN y ADN. Dada su capacidad de unirse al ARN, se estima que podría haber sido su precursor evolutivo.
11. Quimeroplastos. Empleados en terapia génica, son ácidos nucleicos de naturaleza híbrida (ARN y ADN) que se utilizan en estrategias de corrección y sustitución genética.