Ácidos Nucleicos: ADN, Estructura y Características

Los Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas de carácter ácido. Son polímeros formados por la unión de nucleótidos. Los nucleótidos son la unidad sencilla que se va repitiendo a lo largo de una cadena. Cada cadena está formada por:

• Ácido fosfórico: se encuentra en los nucleótidos en forma de ion fosfato.
• Pentosa: ribosa (en el ácido ribonucleico) o desoxirribosa (en el ácido desoxirribonucleico).
• Base nitrogenada: púricas (A y G) y pirimidínicas (C, G y U).

Los Nucleósidos

Se forman por la unión de una pentosa con una base nitrogenada, mediante un enlace N-glucosídico entre el carbono 1 de la pentosa y el N-1 de la base nitrogenada (si es pirimidínica) o el N-9 (si es púrica).

Los Nucleótidos

Se forman por la unión de un nucleósido y un ácido fosfórico mediante el grupo hidroxilo del carbono 5 de la pentosa y el ácido fosfórico. Este enlace recibe el nombre de enlace éster fosfórico.

Las Cadenas de los Ácidos Nucleicos

Las cadenas de los ácidos nucleicos presentan dos extremos: el extremo 5', donde hay un grupo fosfato unido al carbono 5 del primer nucleótido, y el extremo 3', donde hay un radical hidroxilo unido al carbono 3 del último nucleótido. Para añadir un nucleótido al extremo 3', se coge el OH y se enlaza con el ion fosfato del carbono 5 del nucleótido que se añade. Esto forma un enlace fosfodiéster.

El ADN

Está constituido por dos cadenas de nucleótidos enrolladas formando una doble hélice. Cada cadena está formada por un polímero de (A, G, C y T). El ácido desoxirribonucleico presenta una estructura común.

Características del ADN

ADN de Células Eucariotas

• Se encuentra principalmente en el núcleo, pero también en las mitocondrias y en los cloroplastos.
• ADN nuclear: está unido a unas proteínas básicas, denominadas histonas, y a proteínas no histónicas. Esta asociación se conoce como fibra de cromatina.
• ADN de mitocondrias y cloroplastos: es similar al de las células procariotas.

ADN de Células Procariotas

Está asociado a proteínas parecidas a las histonas, a ARN y a proteínas no histónicas, formando el nucleoide.

Estructura Primaria del ADN

Es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena. El número de hebras diferentes de ADN que se puede formar combinando los cuatro tipos de nucleótidos es muy elevado. Estas combinaciones permiten, a través de la secuencia de bases nitrogenadas, conocer la información genética.

Estructura Secundaria del ADN

Corresponde a una doble hélice con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno.

• La densidad y la viscosidad de las dispersiones acuosas del ADN eran superiores a las esperadas, lo que hizo suponer que las cadenas se unían por medio de puentes de hidrógeno.
• Todos los ADN tienen tantas moléculas de A como de T y de C como de G. Entre las bases complementarias de A y T se establecen dos puentes de hidrógeno, y entre C y G, tres puentes.
• El ácido desoxirribonucleico tiene una estructura fibrilar de 20 Å de diámetro. Cada pareja está separada por una distancia de 3,4 Å.

Modelo de Doble Hélice del ADN

El ADN es una doble hélice de 20 Å de diámetro, formada por dos cadenas enrolladas alrededor de un eje imaginario. Los grupos hidrófobos de las bases nitrogenadas se disponen hacia el interior de la molécula, estableciendo una estabilidad. Las pentosas y los grupos fosfato quedan en el exterior, y la ionización proporciona el carácter ácido. Las cadenas de ADN son antiparalelas: los enlaces 5' y 3' están orientados en sentido contrario. Son complementarias: la secuencia de cada cadena es diferente, aunque ambas son complementarias entre sí. Los enrollamientos son dextrógiros: para que se separen, una debe girar respecto a la otra. La doble hélice en estado natural es muy estable. Si se calienta hasta los 100 ºC, se produce la desnaturalización. Si este ADN se enfría nuevamente por debajo de los 65 ºC, las hebras se vuelven a unir (renaturalización).

Estructura Terciaria o ADN Superenrollado

La fibra de 20 Å se encuentra retorcida sobre sí misma formando una superhélice. Los superenrollamientos se producen porque una cadena gira más que la otra y aumenta la tensión.