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Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos, moléculas orgánicas compuestas por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Los ácidos nucleicos son responsables del almacenamiento, la replicación y la expresión de la información genética. Son “ácidos” por los grupos fosfato que son de naturaleza ácida y “nucleicos” porque se almacenan en el núcleo de la célula. Los 2 ácidos nucleicos que se observan con mayor frecuencia en las células eucariotas son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Aunque químicamente similares, el ADN y el ARN tienen funciones biológicas específicas a las que se adaptan sus respectivas estructuras.

Última actualización: Abr 5, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Contenido

Descripción General

Definición

Los ácidos nucleicos son polímeros de nucleótidos. Clases principales:

  • Ácido desoxirribonucleico (ADN)
  • Ácido ribonucleico (ARN)

Nucleótido

Los nucleótidos son las unidades básicas de un ácido nucleico.

Compuesto de:

  • Azúcar de 5 carbonos
  • Base nitrogenada
  • Grupo fosfato

Azúcar de 5 carbonos:

  • Factor distintivo entre ADN y ARN:
    • Ribosa en ARN versus desoxirribosa en ADN
    • El carbono 2′ está unido a un hidroxilo (OH) en el ARN o un hidrógeno (H) en el ADN.
  • El carbono 5′ está unido a un grupo fosfato (PO4).
  • El carbono 1′ está unido a una base nitrogenada:
    • Adenina (A)
    • Guanina (G)
    • Timina (T)
    • Citosina (C)
    • Uracilo (U)

Bases nitrogenadas:

  • Purinas: adenina y guanina (estructuras de 2 anillos)
  • Pirimidinas: citosina, timina y uracilo (estructuras de un solo anillo)
  • Emparejamiento de bases complementarias: dentro de los polímeros de ácidos nucleicos, las bases de purina se emparejan exclusivamente con sus bases de pirimidina complementarias.
    • ADN: la adenina (A) se empareja con la timina (T) y la guanina (G) se empareja con la citosina (C).
    • ARN: la adenina (A) se empareja con el uracilo (U) y la guanina (G) se empareja con la citosina (C).
    • Bases A-T unidas por enlaces 2H
    • Bases G-C unidas por enlaces 3H

Los nucleótidos se ensamblan en polímeros de ácido nucleico mediante la adición de enlaces fosfodiéster 5’–3′:

  • Reacción de condensación entre el grupo OH en el carbono 5′ de 1 nucleótido y el H en el carbono 3′ del siguiente nucleótido
  • Crea cadenas de nucleótidos con 5′ fosfato libre y 3′ OH para continuar la síntesis

Nombrar nucleótidos:

  • Nucleósido monofosfato (e.g., monofosfato de adenosina (AMP)): un nucleósido (base orgánica y pentosa) y 1 grupo fosfato
  • Nucleósido difosfato (e.g., adenosina difosfato (ADP)): un nucleósido (base orgánica y pentosa) y 2 grupos fosfato
  • Nucleósido trifosfato (e.g., trifosfato de adenosina (ATP)): un nucleósido (base orgánica y pentosa) y 3 grupos fosfato
  • Para el ADN, agregue “desoxi” al nombre base (trifosfato de desoxiadenosina).

ADN

Descripción general

El ADN es el anteproyecto genético para la vida, que contiene códigos para los genes.

  • Las hebras de doble hélice (Watson, Crick y Franklin) son complementarias y antiparalelas:
    • Hebra 5’–3′ (sentido)
    • Hebra 3’–5′ (antisentido)
    • Los más comunes son B-ADN (hélice dextrógira), Z-ADN (hélice dextrógira) y A-ADN (hélice compacta), que no se encuentran en las células.
  • Hebras unidas entre sí por:
    • Enlaces de hidrógeno
    • Las fuerzas de Van der Waals
    • Interacción hidrofóbica entre pares de bases
  • Regla de Chargaff:
    • Por apareamiento de bases complementarias
    • En el ADN, el número de A debe ser igual a T, G = C y A + G = T + C.

Organización

  • En eucariontas: se encuentran en el núcleo y las mitocondrias como cromosomas
    • En humanos: 46 cromosomas homólogos (23 pares)
    • Información de codificación contenida dentro de segmentos de cromosomas llamados genes.
  • En procariontas: Flotan libre como un cromosoma o plásmido
  • ADN → nucleosoma (ADN + histona octámera) → solenoide → cromatina → cromosoma
  • Eucromatina:
    • Menos condensado
    • Más transcripción
    • Células metabólicamente activas
  • Heterocromatina:
    • Más condensado
    • Transcripción baja
    • Células con baja actividad metabólica
  • Modificación de histonas: afecta el acceso al ADN y, por lo tanto, a la transcripción
    • Acetilación (aumenta la transcripción)
    • Metilación (aumenta o disminuye la transcripción, epigenética → heredable)
    • Fosforilación (aumenta o disminuye la transcripción)
    • Ubiquitilación
    • Ribosilación-ADP

ADN mitocondrial (ADNmt)

  • 1% del ADN celular
  • Heredado solo de la madre (herencia no mendeliana)
  • Características del ADNmt humano:
    • Circular, de doble hebra, compuesta de hebras pesadas (H) y livianas (L)
    • Contiene 16 569 pares de bases
    • Codifica ARN ribosomal, ARN de transferencia (ARNt) y subunidades de proteínas necesarias para la fosforilación oxidativa (producción de ATP)
    • Alta tasa de mutación (5–10 veces más que la del ADN nuclear)
  • La presencia de ADNmt condujo a la teoría de la endosimbiosis de las mitocondrias:
    • Una vez fueron microbios procarióticos de vida libre
    • Engullido por la célula huésped y se convirtieron en orgánulos
    • ADN circular
    • Replicación por fisión binaria

ARN

ARN: biosíntesis de proteínas, funciones reguladoras, procesamiento y transporte

  • Timina reemplazada por uracilo
  • Monocatenario (la mayoría de las veces)
  • Columna vertebral de azúcar fosfato con nucleótidos colgando

Existen diferentes formas de ARN con fines especializados para las fases de replicación y traducción del material genético:

  • Transcripción:
    • ARN nuclear heterogéneo (hnRNA o pre-mRNA): precursor nuclear del ARN mensajero (ARNm)
    • ARNm: codifica las proteínas; complemento a la cadena de ADN; sirve como plantilla para la traducción; transportado del núcleo al citosol
  • Traducción:
    • ARNt: no codificante; molécula adaptadora que traduce codones de ARNm en aminoácidos; contiene un anticodón y un aminoácido; contiene a la timina
    • ARN ribosómico (ARNr): no codificante; unido a proteínas para formar subunidades ribosómicas; cataliza la biosíntesis de proteínas en los ribosomas; forma dominante de ARN
  • Funciones reguladoras:
    • ARN de poca interferencia (ARNsi): no codificante; se une al complemento de ARNm para señalar la degradación celular
    • MicroARN (ARNmi): no codificante; se une al complemento de ARNm para inhibir la traducción
  • Procesamiento y transporte:
    • ARN nuclear pequeño (ARNsn): forma un empalmesoma (con otras proteínas) para empalmar el ARNm
    • ARN nucleolar pequeño (ARNsno): guía la modificación de ARNsn y ARNr
    • Pequeño ARN condicional (ARNsc): parte de un complejo que guía las proteínas para exportarlas al espacio extracelular
  • ARN mitocondrial (ARNmt): ARNm, ARNr y ARNt mitocondrial que funcionan de manera similar a las versiones eucarióticas
Transcripción ácidos nucleicos

Estructuras de ARN y ADN

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Referencias

  1. Weil, PA. (2018). Nucleic acid structure & function. In VW Rodwell, DA Bender, KM Botham, PJ Kennelly & PA Weil (Eds.), Harper’s illustrated biochemistry, 31e (). New York, NY: McGraw-Hill Education. Retrieved May 17, 2021, from accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?aid=1160190679

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