Ácidos Nucleicos: ADN, ARN y su Función Vital en la Biología Celular

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

Los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN, son polímeros de nucleótidos, también conocidos como polinucleótidos.

Conceptos Fundamentales

• Nucleótido: Azúcar (pentosa) + base nitrogenada + grupo fosfato.
• Nucleósido: Reacción entre una pentosa y una base nitrogenada.
• Bases nitrogenadas:
  • Pirimidínicas: Citosina (C), Timina (T), Uracilo (U).
  • Púricas: Adenina (A), Guanina (G).

La presencia de desoxirribosa o ribosa como azúcar determina si el ácido nucleico es ADN o ARN, respectivamente.

ADN: Ácido Desoxirribonucleico

Estructura Primaria del ADN

• Es la secuencia de nucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster.
• La cadena presenta dos extremos libres: el 5' unido al grupo fosfato y el 3' unido a un grupo hidroxilo.
• Cada cadena se diferencia de otra por su tamaño, composición y secuencia de bases.
• La secuencia se nombra con la inicial de cada base que contiene cada nucleótido: ACGT.

Estructura Secundaria del ADN: La Doble Hélice

• Es una doble hélice de 2 nm de diámetro.
• Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior.
• Las parejas de bases se encuentran unidas a un armazón formado por las pentosas y los grupos fosfato.
• El enrollamiento es dextrógiro y plectonémico.
• Cada pareja de bases está situada a 0.34 nm de la siguiente y cada vuelta de doble hélice contiene 10 pares de bases.
• Las dos cadenas son antiparalelas y complementarias.

Complementariedad de Bases

• Adenina (A) se une con Timina (T) mediante dos enlaces de hidrógeno.
• Citosina (C) se une con Guanina (G) mediante tres enlaces de hidrógeno.

Función Biológica del ADN

El ADN almacena y transmite la información genética, ya que tiene la capacidad de realizar copias de sí mismo (replicación).

Desnaturalización e Hibridación del ADN

La desnaturalización se produce al separarse las dos hebras por la rotura de los enlaces de hidrógeno.

Dobles hélices de ADN → (Desnaturalización) Desenrrollamiento de las hélices (A la temperatura de fusión (Tm), el 50% de la doble hélice se separa) → Cadenas sencillas de ADN.

Factores que favorecen la desnaturalización incluyen un pH elevado (>13) y altas temperaturas (Tª = 100ºC).

Si el proceso es inverso, es decir, las cadenas sencillas se vuelven a unir, se denomina renaturalización o hibridación. Este proceso se puede inducir, por ejemplo, manteniendo una temperatura de 65ºC durante un tiempo prolongado.

ARN: Ácido Ribonucleico

Características Generales del ARN

El ARN es un polirribonucleótido que contiene ribosa como pentosa. Las bases nitrogenadas que lo forman son: Adenina (A), Uracilo (U), Citosina (C) y Guanina (G). A diferencia del ADN, el ARN carece de timina.

De forma general, en la mayoría de los seres vivos, el ARN es monocatenario (excepto en algunos virus). El ribosoma es el encargado de la traducción del ARNm y está formado por ARN ribosómico y proteínas.

Tipos de ARN

ARN Mensajero (ARNm)

• Su función es copiar la información genética del ADN y transportarla hasta los ribosomas.
• En eucariotas, porta información para que se sintetice una sola proteína (monocistrónico).
• En procariotas, contiene información separada para la síntesis de varias proteínas distintas (policistrónico).
• Tiene una vida muy corta (algunos minutos), ya que es destruido rápidamente por las ribonucleasas.

ARN de Transferencia (ARNt)

Transporta los aminoácidos (aa) hasta los ribosomas. Sus características incluyen:

• En el extremo 5', un triplete que contiene guanina y un grupo fosfato libre.
• En el extremo 3', tres bases sin aparear, por donde se une al aminoácido.
• En el brazo A, un triplete de bases llamado anticodón, diferente para cada ARNt en función del aminoácido que transporta.
• El anticodón sirve para unirse a un codón específico del ARNm.

ARN Ribosómico (ARNr)

• Agrupa a varios tipos de ARN diferentes y constituye hasta un 80% del total de ARN de la célula.
• Es el tipo de ARN que se une a proteínas para formar los ribosomas: Ribosoma = ARNr + proteínas.

ARN Nucleolar (ARNn)

• No es un tipo distinto de ARN, sino que es una reserva de los distintos tipos de ARN.
• Se encuentra asociado a diferentes proteínas, formando el nucleolo.

ADP y ATP: Moléculas Transportadoras de Energía

Adenosín Trifosfato (ATP)

• El ATP (Adenosín Trifosfato) está formado por ribosa, adenina y tres grupos fosfato unidos entre sí.
• Tiene la máxima energía almacenada.
• Cuando se produce la hidrólisis del ATP, se libera un grupo fosfato y energía, transformándose en ADP.

Adenosín Difosfato (ADP)

El ADP (Adenosín Difosfato) está formado por ribosa, adenina y dos grupos fosfato.

Ciclo ATP-ADP

El ATP y el ADP participan en un ciclo continuo de liberación y almacenamiento de energía:

• ATP → ADP + Pi + Energía (Hidrólisis, Desfosforilación)
• ADP + Pi + Energía → ATP (Fosforilación)