Ácidos nucleicos
¿Qué son?
Son macromoléculas biológicas
formadas por polímeros de
nucleótidos.
Son responsables de almacenar,
transmitir y ejecutar la información
genética necesaria para la vida.
Los más importantes son: ADN y ARN
Naturaleza Polimérica: Se forman mediante la polimerización de monómeros (nucleótidos) en largas cadenas
Carácter Ácido: Su nombre deriva del grupo fosfato, que les confiere propiedades ácidas y una carga neta negativa a pH fisiológico
Direccionalidad: Tienen una orientación específica definida por los extremos 5′ (donde está el grupo fosfato) y 3′ (donde está el grupo hidroxilo libre)
Información Secuencial: La secuencia específica de las bases nitrogenadas a lo largo de la cadena es lo que constituye el código genético
Clasificación según Ubicación Celular
Nuclear: ADN y ARN presentes en el núcleo que regulan la información genética y la síntesis proteica.
Citoplasmático: Incluye al ARN mensajero (ARNm), de transferencia (ARNt) y ribosomal (ARNr).
Mitocondrial: ADN mitocondrial y ARN derivados, esenciales para producir energía
Funciones a Nivel Celular
ADN: Almacena y transmite la información genética a las generaciones celulares.
ARN codificante (ARNm): Transporta la información del ADN para la síntesis de proteínas.
ARN reguladores:
ARNt: Lleva los aminoácidos al ribosoma.
ARNr: Forma la parte estructural y funcional de los ribosomas.
miARN (microARN): Pequeñas moléculas que regulan la expresión génica post-transcripcional, generalmente inhibiendo la traducción o degradando el ARNm.
nsARN (ARN antisentido): ARN complementario a una secuencia de ARNm que impide su traducción o señala su destrucción.
Estructura Química de los Nucleótidos y Características Estructurales
Estructura Química de los Nucleótidos
Cada nucleótido se compone de tres elementos:
Ácido fosfórico: Grupo fosfato.
Pentosa: Azúcar de 5 carbonos.
Base nitrogenada: Púricas (Adenina, Guanina) o Pirimídicas (Citosina, Timina, Uracilo).
Clasificación según la Pentosa
Desoxirribonucleótidos: Contienen desoxirribosa y forman el ADN.
Ribonucleótidos estructurales: Contienen ribosa y forman el ARN.
Ribonucleótidos energéticos: Moléculas como ATP, GTP, NAD+, NADP+ y FAD que participan en el metabolismo y transferencia de energía.
Características Estructurales
Complementariedad de bases: A se une con T (o U en ARN), y G se une con C.
Direccionalidad: La cadena tiene extremos 5’ y 3’.
Interacción antiparalela: Las hebras se orientan en direcciones opuestas (aplicable a ADN-ADN, ADN-ARN y ARN-ARN).
Enlace fosfodiéster: Los nucleótidos se unen mediante este enlace en los carbonos 3’ y 5’
.
Niveles de Estructuración, diferencia entre ADN y ARN, Ubicación en Organismos e Impacto en la Función Celular
Primario: Secuencia lineal de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster.
Secundario:
ADN: Doble hélice estabilizada por puentes de hidrógeno y fuerzas hidrofóbicas.
ARN: Plegamientos iniciales por complementariedad interna.
Terciario:
ADN: Empaquetado en nucleosomas.
ARN: Plegamientos complejos que permiten funciones específicas.
Diferencias entre ADN y ARN
ADN (Ácido Desoxirribonucleico):
Es bicatenario (dos hebras antiparalelas).
Posee un esqueleto de azúcares unidos por fosfatos con bases en el interior en pares complementarios.
ARN (Ácido Ribonucleico):
Es monocatenario (una sola hebra).
Contiene Uracilo en lugar de Timina.
Contiene Ribosa en lugar de Desoxirribosa.
Forma cadenas más cortas que el ADN.
Participa directamente en la síntesis de proteínas.
Ubicación en Organismos
ADN: Se encuentra en el núcleo (eucariotas), nucleoide y plásmidos (procariotas), mitocondrias y cloroplastos.
ARN: Se localiza en el núcleo, ribosomas, mitocondrias, cloroplastos y citosol.
Impacto en la Función Celular
El ADN controla todos los aspectos de la función celular mediante la síntesis de proteínas:
Proteínas estructurales.
Enzimas.
Proteínas transportadoras y reguladoras.
Proteínas motoras, hormonas y receptoras.
Síndrome de Lesch-Nyhan
Es un trastorno genético hereditario (ligado al cromosoma X) causado por la deficiencia severa o ausencia de la enzima Hipoxantina-guanina fosforribosiltransferasa (HGPRT).
Disfunción: Esta enzima es esencial para la vía de salvamento de las purinas (reciclaje de adenina y guanina). Al fallar, las purinas no se reciclan y se degradan masivamente.
Consecuencia: Se produce una sobreproducción extrema de ácido úrico (producto final de la degradación de purinas).
Cuadro Clínico: Provoca hiperuricemia severa (gota infantil), formación de cálculos renales de ácido úrico y, lo más característico, síntomas neurológicos graves que incluyen coreoatetosis, retraso mental y un comportamiento compulsivo de automutilación (los pacientes se muerden los labios y dedos).
Atlas Biología
Módulo: Ácidos Nucleicos y Herencia Molecular
Composición y Enlaces
Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos. Su arquitectura se basa en la unión covalente de tres componentes clave mediante el enlace fosfodiéster (C3′ a C5′).
Bases Nitrogenadas
- • Purinas: Adenina y Guanina (2 anillos).
- • Pirimidinas: Citosina, Timina, Uracilo.
Pentosas
- • Ribosa: En ARN (OH en C2′).
- • Desoxirribosa: En ADN (H en C2′).
Enlace N-Glucosídico
Conecta el Carbono 1′ de la pentosa con el Nitrógeno 9 de las purinas o Nitrógeno 1 de las pirimidinas.
Balance de Nucleótido
Modelado Geométrico
Visualización de la doble hélice y hebra simple (Relación 1:1).
Doble Hélice Antiparalela
Una hebra corre 5’→3′ y la otra 3’→5′. Los puentes de Hidrógeno mantienen el apareamiento.
Surcos Mayor y Menor
Espacios generados por el giro que exponen grupos químicos de las bases para reconocimiento proteico.
Regla de Chargaff
En ADN, la suma de purinas es igual a la suma de pirimidinas ([A+G] = [T+C]).
Compartimentación Celular
Núcleo
Sitio del ADN genómico organizado en cromatina. Aquí ocurre la replicación y la síntesis de pre-ARNm.
Citoplasma
Donde reside el ARNm maduro, ARNt y ARNr para la síntesis proteica en los ribosomas.
Mitocondria
Contiene ADNmt circular y bicatenario encargado de codificar proteínas de la cadena respiratoria.
Fuentes.
Nelson DL, Cox MM. Lehninger Principios de Bioquímica. 7ª ed. Barcelona: Ediciones Omega; 2018.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. Biología Molecular de la Célula. 6ª ed. Barcelona: Ediciones Omega; 2016.
Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Weil PA. Harper. Bioquímica ilustrada. 31ª ed. México: McGraw-Hill Interamericana; 2018.
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