Comprendiendo el Lenguaje Genético: ADN y ARN

El Lenguaje de la Vida: ADN y ARN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es el constituyente primario de los cromosomas y el portador del lenguaje genético. Por su parte, el ARN (ácido ribonucleico) se encarga de transcribir el mensaje genético del ADN y traducirlo a proteínas. Estas proteínas son las moléculas responsables de ejecutar las instrucciones codificadas en el ADN. Esta sucesión de procesos conforma el dogma central de la biología molecular.

Componentes Fundamentales de los Ácidos Nucleicos

Un nucleótido es la unidad básica de los ácidos nucleicos. Se forma por la unión de un grupo fosfato y un nucleósido. A su vez, un nucleósido es la combinación de un azúcar (una pentosa: desoxirribosa en el ADN o ribosa en el ARN) y una base nitrogenada.

Unión del Nucleósido

El nucleósido se forma mediante un enlace N-glucosídico entre el azúcar y la base nitrogenada. La naturaleza de este enlace varía según el tipo de base:

• Si la base es purina (Adenina - A, Guanina - G), el enlace se establece entre el nitrógeno en posición 9 (N-9) de la purina y el carbono 1 (C-1) de la pentosa.
• Si la base es pirimidina (Citosina - C, Timina - T en ADN; Citosina - C, Uracilo - U en ARN), el enlace se forma entre el nitrógeno en posición 1 (N-1) de la pirimidina y el C-1 de la pentosa.

Unión del Nucleótido

El nucleótido se completa con la adición de uno o más grupos fosfato al nucleósido, unidos al carbono 5 (C-5) de la pentosa mediante un enlace fosfato. La nomenclatura del nucleótido varía según el número de grupos fosfato:

Componentes del Nucleótido

1. Grupo Fosfato: El grupo fosfato, derivado del ácido ortofosfórico (H₃PO₄), confiere el carácter ácido al nucleótido.
2. Azúcar: La pentosa es la base del azúcar. En los desoxirribonucleótidos (ADN) es la 2-desoxirribosa, mientras que en los ribonucleótidos (ARN) es la ribosa.
3. Base Nitrogenada: Estas bases se unen al C-1 de la pentosa. Se clasifican en:
   • Púricas: Derivan de la purina (A, G).
   • Pirimidínicas: Derivan de la pirimidina (C, T, U).
   Todas las bases nitrogenadas presentan anillos aromáticos y pueden formar puentes de hidrógeno.

Propiedades de las Bases Nitrogenadas

• Presentan dipolos, permitiendo la formación de puentes de hidrógeno entre átomos de nitrógeno (N) y oxígeno (O), cruciales para la estabilidad de la doble hélice del ADN.
• Son hidrófobas debido a la presencia de anillos aromáticos.
• Los enlaces dentro de cada anillo presentan una disposición coplanar.
• Exhiben tautomería (isomería dinámica), un fenómeno donde un grupo ceto puede transformarse en un grupo enol mediante el intercambio de protones.
• Absorben luz ultravioleta (UV), con un máximo de absorción a 260 nm, lo que facilita su cuantificación mediante espectrofotometría.
• Poseen un carácter ligeramente básico, pudiendo protonarse al ser bases débiles.

Funciones de los Nucleótidos

• Constituyen la estructura de los ácidos nucleicos (ADN y ARN).
• Actúan como señales químicas en diversos procesos celulares.
• Son componentes estructurales de cofactores e intermediarios metabólicos.
• Participan en el intercambio energético como compuestos ricos en energía (ej. ATP, ADP).
• Su capacidad para absorber luz UV es útil para su identificación.
• Forman complejos quelato gracias a la presencia de grupos fosfato.
• Sus grupos fosfato les otorgan propiedades iónicas debido a su acidez.

Estructuras de los Ácidos Nucleicos

1. Estructura Primaria

La estructura primaria se refiere a la secuencia lineal de nucleótidos unidos entre sí por enlaces 3’-5’ fosfodiéster. La cadena se lee en dirección 5’ a 3’. Las enzimas que hidrolizan estos enlaces se denominan nucleasas. Una diferencia clave entre ADN y ARN es que el ARN utiliza Uracilo (U) en lugar de Timina (T) como base nitrogenada.

2. Estructura Secundaria

La estructura secundaria describe la organización tridimensional de los ácidos nucleicos:

• En el ADN, se manifiesta como una doble hélice. Las dos hebras polinucleotídicas se entrelazan en sentido antiparalelo. El eje de ribosa-fosfato se orienta hacia el exterior (parte polar), mientras que las bases nitrogenadas se apilan hacia el interior, perpendiculares al eje (parte hidrofóbica).
• En el ARN, la estructura secundaria suele presentarse como bucles o dominios de una sola hebra.

La estabilidad de la doble hélice del ADN se mantiene gracias a los puentes de hidrógeno que se forman entre las bases nitrogenadas complementarias (A con T, y G con C). La conformación más común de la doble hélice del ADN es la forma B, aunque existen otras formas (A y Z) que pueden presentarse bajo diferentes condiciones.