Ácidos Nucleicos: Estructura, Composición y Funciones Esenciales del ADN y ARN

Introducción a los Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son macromoléculas constituidas por la unión, mediante enlaces químicos, de unidades menores llamadas nucleótidos. Son las moléculas encargadas de almacenar, transmitir y expresar la información genética. Existen dos tipos principales: el ADN (Ácido Desoxirribonucleico) y el ARN (Ácido Ribonucleico), ambos presentes en toda clase de células: vegetales, animales y bacterianas.

Composición Química de los Ácidos Nucleicos

Nucleótidos

Los nucleótidos están formados por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y una molécula de ácido fosfórico.

Bases Nitrogenadas

Son compuestos cíclicos formados por carbono (C) y nitrógeno (N). Hay dos tipos:

• Bases Pirimidínicas: Son la citosina (presente en el ADN y ARN), la timina (exclusiva del ADN) y el uracilo (componente del ARN).
• Bases Púricas: Las más importantes son la adenina y la guanina. Ambas presentes en ambos tipos de ácidos nucleicos.

Pentosa

• Ribosa en el ARN.
• Desoxirribosa en el ADN.

Ácido Ortofosfórico

Se encuentra en forma de ion fosfato.

ADN (Ácido Desoxirribonucleico)

El ADN es un polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas, formando la cromatina, sustancia que constituye los cromosomas y a partir de la cual se transcribe la información genética. También hay ADN en las mitocondrias.

Estructuras del ADN

Existen tres tipos de estructuras:

1. Estructura Primaria

   Es la secuencia de nucleótidos de una cadena. Para indicar la secuencia de una cadena de ADN, se indica la secuencia de las bases, con el extremo 5' al inicio y el 3' al final de la cadena nucleotídica.

2. Estructura Secundaria

   Es una doble hélice formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas una alrededor de la otra en un eje imaginario común. El enrollamiento es dextrógiro (en el sentido de las agujas del reloj) y plectonémico.

   Las cadenas son antiparalelas, es decir, se disponen en sentidos opuestos (una en dirección 3'→5' y la otra en 5'→3'). Las dos cadenas están unidas por puentes de hidrógeno formados entre guanina (G) y citosina (C) (tres puentes), y entre adenina (A) y timina (T) (dos puentes).

   La estructura secundaria permite explicar el papel del ADN como molécula portadora del mensaje genético, capaz de duplicarse para transmitir esta información a las células hijas y de transcribir este mensaje para formar moléculas de ARN, responsables de la síntesis de proteínas.

3. Estructura Terciaria

   Se conoce como estructura terciaria a la disposición que adopta la doble hélice del ADN al asociarse con proteínas. Esto se debe a dos problemas estructurales que plantea la acumulación de ADN en el núcleo celular:

   • Una elevada cantidad de ADN en un espacio muy reducido.
   • Una elevada carga negativa debido a la acumulación de grupos fosfato.

   El ADN se encuentra asociado a proteínas que se agrupan en dos tipos: histonas y no histonas.

Funciones del ADN

El ADN contiene la información celular que se transmite en la reproducción:

1. Replicación

   Proceso por el cual la molécula original de ADN forma dos moléculas hijas idénticas. Si las dos cadenas se separan, cada una puede servir de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria.

2. Transcripción

   Mediante este proceso, la información del ADN se transfiere a una molécula de ARN. El ARNm (ARN mensajero) traslada sus órdenes al citoplasma, donde los ribosomas traducen esta información, fabricando una determinada cadena de proteínas.

3. Mutación

   Fenómeno que hace posible la evolución. Se explica por un fallo en la secuencia de las bases, lo que implica la sustitución de un aminoácido por otro y puede producir un cambio en la función de la proteína. Aunque los errores se producen con frecuencia, muchos son inviables, ya que su resultado es incompatible con la vida.

ARN (Ácido Ribonucleico)

Estructura

Están formados por ribonucleótidos, y sus bases nitrogenadas son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). Estos ribonucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5'→3'.

Tipos y Funciones

1. ARN mensajero (ARNm)

   Forman cadenas cortas y lineales, poseyendo solo estructura primaria. Pueden estar formadas por hasta 5000 nucleótidos. Su función es llevar la copia de un segmento de ADN desde el núcleo hasta el hialoplasma (citoplasma) para la síntesis de proteínas.

2. ARN de transferencia (ARNt)

   Formado por moléculas pequeñas que contienen entre 70 y 90 nucleótidos y constituyen una única cadena. Los distintos ARNt, dispersos en el hialoplasma, se encargan de recoger los diferentes aminoácidos y transportarlos hasta los ribosomas. En el ARNt se distinguen un brazo aceptor de aminoácidos y un bucle anticodón, formado por un triplete de bases nitrogenadas.

3. ARN ribosómico (ARNr)

   Son los más abundantes (90-95%). Tienen zonas con estructura de doble hélice. Se encuentran en los ribosomas asociados a proteínas. Los ribosomas son los orgánulos encargados de traducir la secuencia de bases del ARNm en la secuencia correspondiente de aminoácidos.