Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son uno de los 4 tipos de moléculas que forman parte de los seres vivos junto con los glúcidos, los lípidos y las proteínas. Su papel dentro del funcionamiento de los mismos está asociado a la gestión de la información biológica. Hay 2 tipos de ácidos nucleicos: DNA y RNA. El primero se encarga de gestionar la expresión de la información genética (cómo, cuando y donde se expresa esa información) y su replicación. El RNA se encarga de controlar y dirigir las distintas fases de la síntesis de proteínas.

Composición química

El DNA y el RNA son polímeros de unas moléculas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido está formado por 3 subunidades diferentes:

• Una molécula de ácido fosfórico.
• Una molécula de ribosa (RNA) o de desoxirribosa (DNA).
• Una base nitrogenada.

 Hay 2 tipos de bases nitrogenadas según su estructura química..

Purinas: Adenina (A) y Guanina (G)

Pirimidinas: Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U)

Adenina, citosina y guanina aparecen en ambos tipos de ácidos nucleicos. La timina, por su parte solo se encuentra en el DNA. Al uracilo le ocurre lo mismo con el RNA.

DNA

Composición y función: El DNA está compuesto por nucleótidos con desoxirribosa, A, C, T o G. Su funciones la de guardar la informacion‘ genética, asegurar su correcta replicación y su expresión.

Estructura: La estructura del DNA es la de una doble hélice dextrógira determinada por ciertas características :

• -Normas de Chargaff: A+G/T+C=1
• -Densitometría: Estudios de la densidad del DNA demostraron que era una doble hebra.
• -Imagen de difracción de Rayos X: Demuestra que las 2 hebras forman una hélice doble, dextrógira. Mérito de la gran científica Rosalyn Franklin.

MODELO DE Watson y Crick

• -Complementariedad: frente a una purina siempre hay una pirimidina. Siempre una T frente a una A y una G frente a una C.
• -Antiparalela: Para optimizar la formación de los puentes de hidrógeno que dan soporte a la estructura, ambas cadenas van en
  sentidos opuestos.
• -Interior anhidro: No hay agua en su interior porque interferiría en la formación de puentes
  de hidrógeno. El exterior está constituido por un esqueleto de azúcar-fosfato.

RNA:

  se diferencia del DNA en que es monocatenario, que su azúcar es la ribosa y que en vez de T tiene U.

 Hay 3 tipos principales de RNA según su estructura y función en la síntesis de proteínas.

• MENSAJERO: información para fabricarla proteína
• TRANSFERENTE: lleva a los ribosomas los aminoacidos activados
• RIBOSÓMICO: construye los ribosomas -> RNA+proteínas

DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR:

Se trata del conjunto de procesos que regulan el flujo de la informacion biológica en los seres vivos. Implicar al DNA y al RNA y a la síntesis de proteínas.

La replicación:

Es la obtención de una nueva copia de DNA con objeto de que en la división celular cada célula hija reciba una copia de DNA completa. Es semiconservativa porque la doble hebra original se usa como molde, de tal manera que en las hélices que surgen una es original y la otra es nueva. La proteína que guía el proceso es la DNA-polimerasa, aunque necesita del concurso de otras como ligasas, primasas , topoisomerasas y diversos tipos de polimerasas que corrigen posibles errores. La región de la hélice donde está ocurriendo la replicación se llama burbuja de replicación. En procariotas es única y en los eucariota, hay varias en cada cromosoma.

 La transcripción:

Usando el DNA como molde, los seres vivos sintetizan los distintos tipos de RNA que participarán en la síntesis de proteínas. este proceso, al igual que el anterior ocurre en el núcleo de los eucariotas (además de que ocurre en los medios internos de mitocondrias y plastos, así como en el nucleoide de los procariotas). En eucariotas es seguido por un proceso de maduración de los distintos tipos de RNA
(transferente, ribosómico y mensajero). Ocurre en el nucleolo y 2 ejemplos son el splicing de los mensajeros o el montaje de los ribosomas con los distintos RNAr y las riboproteínas. Posteriormente salen del núcleo para cumplir sus funciones en la síntesis de proteína, que se lleva a cabo en el citoplasma.
La proteína que cataliza la transcripción es la RNA polimerasa.

 La traducción:

A partir de la secuencia del DNA se han obtenido 3 tipos de RNA. Cada uno tiene una función en la síntesis de proteínas:

Transferente: Porta los aminoácidos activados hasta los ribosomas. Tiene una región, el anticodon que permite que se una al RNA mensajero que es el que porta la información con el orden que han de tener los aminoácidos

Ribosómico: forma los ribosomas junto con las riboproteínas. Son unos orgánulos sin membrana constituidos por 2 subunidades (menor y mayor) que solo se unen cuando la menor se ve a un RNA mensajero.

 Mensajero: es el encargado de portar la información del DNA con las instrucciones para sintetizar una proteína. Se ve a una subunidad menos de un ribosoma y así se inicia el proceso de traducción.

Para pasar de un lenguaje de nucleótidos (A, C, G, U) a uno de aminoácidos, existe un especie de «piedra Rosetta» que se llama código Genético. En este, cada 3 nucleótidos equivalen a un aminoácido. Así, por ejemplo, G G G codifica la información para una Glicina (Gly).

El código genético es universal (es igual para todos los seres vivos) y es degenerado (muchas veces el hecho de que se modifique la 3ra letra del codón no cambia el aminoácido, lo que supone un ahorro para el ser vivo). En total se codifican 64 posibles codones . 60 codifican para un aminoácido, no es iniciador de lectura cava → met) y 3 de parada o final de traducción.

Respecto a la síntesis de proteínas es un proceso constituido por tres fases:

Iniciación: un RNA un se une a una subunidad menor de un ribosoma se une acto seguido la Subunidad mayor, lo que constituye el ribosoma completo. En ese momento aparecen 2 sitios de unión para el RNAt que traerá los aminoácidos.

Elongación: El ribosoma va recorriendo el RNAm y los RNA t reconocen las cadenas y se unen gracias al anticodón.La cercanía de los aminoácidos permite que se vayan uniendo y formando la proteína naciente.

Terminación: El ribosoma llega a un codón de paro, no se une ningún trasferente y se desacopla todo el conjunto. La proteína se libera y el RNAm puede ser leído por otro ribosoma.

MUTACIONES

Cuando ocurre un cambio en el material genético de un ser vivo se dice que ha sufrido una notaria. el efecto que pueda tener es muy variable. Puede ocurrir de forma espontánea o ser inducida con objeto de investigación. Las mutaciones son el origen básico de la variabilidad en los seres vivos, fijándose las positivas por acción de la Selección Natural y de esta manera condicionando la evolución.

Las mutaciones las podemos clasificar según diversos criterios. Los más comunes son:

Según el efecto:

• Positivas: mejora la eficiencia del ser vivo.
• Negativas: empeorar la eficiencia del ser vivo.
• Neutras o silenciosas: sin efecto en la eficiencia. Producen polimorfismos muy útiles en investigación.

Según las células afectadas:

• Somáticas: células del cuerpo no reproductoras.
• Germinal: afecta a los gametos. Estas mutaciones pueden heredarse.

Según el origen:

• Espontáneas: ocurren sin intervención externa dirigida, normalmente durante la replicación del DNA.
• Dirigidas: Producida por 1 agente mutagénico de forma dirigida y con un objeto.

Según el DNA afectado:

• Molecular o puntual: afecta a una base o a un conjunto pequeño de bases. Es muy importante que se tenga en cuenta si se cambia el marco de lectura o no y si es silenciosa o no.
• Cromosómicas: afectan a la estructura de un cromosoma. Pueden estar causadas por la delección (eliminación), duplicacion o translocación de un fragmento de un cromosoma. Este último reviste de una gran importancia científica por ser causados muchas veces por trasposones o genes móviles, fragmentos de DNA que son capaces de cambiar de posición dentro de un genoma sin causa aparente.
• Genómicas: afectan a genomas enteros y afectan al número total de cromosomas.

BIOTECNOLOGÍA

Es el conjunto de técnicas y herramientas que usamos para alterar total o parcialmente el flujo de información‘ biológica para investigación básica, aplicada o usos industriales. Se basa en técnicas de biología molecular y de DNA recombinante.

1. Principales herramientas:

Suelen ser proteína, obtenidas de microorganismos que se unan en distinta, técnicas:

• Polimerasas de DNA y RNA.
• ligasas unen moléculas de nucleótidos
• Enzimas de restricción: cortan secuencias concretas de nucleótidos que reconocen.
• DNAsas y RNAsas que degradan moléculas que no necesitamos.
• Anticuerpos: reconocen moléculas concretas.
• Retrotranscriptasa: sintetiza DNA a partir de RNA.

Sin ser proteínas, también destacan los vectores de clonación (virus, plásmidos y cósmicos). Su función es clonar DNA y obtener proteínas de interés.

1. Principales técnicas:

D N A recombinante: Unir diferentes fragmentos de DNA

PCR: Reacción en cadena de la polimerasa. sirve para obtener gran cantidad de DNA a partir de unos pocos fragmentos.

Secuenciación: reacciones que nos permiten conocer el orden correcto de los nucleótidos de una molécula de ácidos nucleicos.

Clonación: creación de organismos genéticamente idénticos. Depende del tipo de ser vivo.

Principales aplicaciones:

1. Obtención de transgénicos: se toma DNA de un organismo A q se introduce en otro, expresando esa nueva característica. Muy utilizado a nivel comercial y de investigación
2. Uso farmacéutico. obtención de fármacos como antibióticos o vacunas. se utilizará técnicas de biología molecular como clonación de fragmentos, etcétera.
3. Investigación básica, aplicada o forense: uso de técnicas para estudios de diversa índole.
4. Diagnóstico: pruebas que permiten identificar enfermedades como tumores síndromes genéticos.
5. Biorremediación: uso de organismos genéticamente modificados para limpiar contaminación.
6. Uso de células madre: células capaces de diferenciarse a células adultas. Pueden ser embrionarias (totipotenciales), adulta
   (pluripotenciales) o inducidas, Su uso es tanto terapéutico como para investigación.