Ácidos nucleicos
8.1 Concepto e importancia biológica
Son compuestos orgánicos formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Son macromoléculas constituidas por la unión de nucleótidos.
Función: Se encargan de portar la información necesaria para que los seres vivos se desarrollen adecuadamente. Dirigen y controlan la síntesis de proteínas proporcionando información que determina su especificidad y características biológicas. Hay dos tipos:
- ADN: Contiene la información para el crecimiento y desarrollo del organismo y se encarga de dirigir el proceso de síntesis de las proteínas. También constituye el material genético.
- ARN: Se encarga de expresar la información contenida en el ADN. Es el encargado de sintetizar las proteínas.
8.2 Nucleótidos. Enlace fosfodiéster. Funciones de nucleótidos
Los nucleótidos son unidades que forman ácidos nucleicos. Cada nucleótido se compone de una pentosa, una base nitrogenada y uno o varios grupos fosfato.
Pentosa: Siempre es aldopentosa (ribonucleótido o desoxirribonucleótidos).
La base nitrogenada: Es una molécula cíclica que puede ser púrica (dos anillos) y que puede ser Adenina, Guanina y Citosina; o pirimidímica (un anillo) que puede ser de Timina o Uracilo. Al unirse la pentosa y la base nitrogenada resulta un NUCLEÓSIDO. La unión se lleva a cabo mediante enlace N-glucosídico. Los ribonucleósidos son: Adenosina, guanosina, citidina y uridina. Los desoxirribonucleósidos son: desoxiadenosina, desoxiguanosina, desoxicitidina y desoxitimidina. Al unirse Nucleósido y fosfato resulta un NUCLEÓTIDO. Este tiene carácter ácido debido al grupo fosfato.
Funciones de los nucleótidos
Los nucleótidos poseen gran interés biológico y algunos participan en numerosos procesos metabólicos.
Nucleótidos precursores de los ácidos nucleicos: Tienen función estructural porque constituyen los ácidos nucleicos. Se unen mediante un enlace fosfodiéster 5′->3′ (entre grupo fosfato de un nucleótido y radical hidroxilo de otro nucleótido). Si se unen ribonucleótidos->polirribonucleótido. Si se unen desoxirribonucleótidos->polidesoxirribonucleótidos.
Nucleótidos acumuladores y donadores de energía: Lo más eficaz es acumular la energía liberada, para poder ser utilizada luego. Algunos nucleótidos con más de un grupo fosfato desempeñan esta función, como la adenosina y guanosina. El sistema ATP/ADP constituye una forma eficaz de guardar la energía liberada en reacciones exotérmicas.
Moléculas con función coenzimática: Ciertos dinucleótidos intervienen como coenzimas en algunas reacciones enzimáticas importantes: (NAD+): Nicotinoamida unida a ribosa y al ácido fosfórico. Actúa como coenzima en reacciones de oxidoreducción en las que transfieren hidrógenos. (NADP+): Actúa en reacciones de oxidoreducción en las que se transfieren hidrógenos. (FAD): Formado por 2 nucleótidos, uno con adenina y otro riboflavina. Actúan como transportador de electrones en reacciones de oxidoreducción. (FMN): Ácido fosfórico unido a riboflavina. Coenzima A: Derivado del ADP que contiene ácido pantoténico.
8.3 Tipos de ácidos nucleicos: 8.3.1 Ácido desoxirribonucleico (ADN)
Composición química: Es un polidesoxirribonucleótido de adenina, guanina, citosina y timina. Los elementos se unen mediante enlace fosfodiéster. Constituye el material genético permanente de todas las células y de la mayoría de los virus.
En células procariotas, el ADN se encuentra disperso en el citoplasma, en el nucleoide y separados de los demás elementos. Este es circular y se llama cromosoma procariótico. Además del cromosoma, puede existir moléculas pequeñas de ADN llamadas plásmidos.
En las células eucariotas, el ADN se encuentra localizado en el núcleo, donde se organiza formando cromatina. Cuando la célula se está dividiendo, la cromatina se condensa y se agrupa en los cromosomas.
Estructura del ADN
Estructura primaria: Definida por la secuencia de desoxirribonucleótidos. Como se repite el esqueleto en la cadena, es la secuencia de las bases nitrogenadas que cuelgan de las desoxirribosas, la que determina la especificidad de cada molécula de ADN.
Estructura secundaria: Viene definida por la disposición en el espacio de dos cadenas de polidesoxirribonucleótidos en doble hélice, con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno. Este modelo fue propuesto por Watson y Crick en 1953. Esta estructura se dedujo a partir de los siguientes datos experimentales: *Chargaff: Descubrió que todos los ADN que analizó presentaban una composición en nucleótidos tal que la proporción de bases púricas era igual a la de bases pirimidímicas. *Franklin y Wilkins: Aplicaron el método de difracción de rayos X al ADN. Dedujeron que el ADN tenía una estructura fibrilar de unos 20 angstrom de diámetro constante que tenían dos partes similares que corrían paralelamente. A partir de estos datos elaboraron el modelo de la doble hélice. Según este modelo, el ADN está formado por 2 cadenas polidesoxirribonucleótidos unidas entre sí en toda su longitud. Las 2 están enrolladas en espiral alrededor de un mismo eje, formando una doble hélice. El enrollamiento es en sentido de agujas del reloj. Las dos cadenas son antiparalelas. Las unidades repetitivas de desoxirribosa-fosfato se sitúan en la parte externa de la doble hélice. Las bases nitrogenadas están apiladas en el interior de la doble hélice. La unión entre cadenas se realiza por medio de puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas.