Los ácidos nucleicos representan una de las cuatro categorías principales de biomoléculas, que son las sustancias que forman las células. Los otros son proteínas, carbohidratos y lípidos (o grasas).
Los ácidos nucleicos, que incluyen ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), difieren de las otras tres biomoléculas en que no pueden metabolizarse para suministrar energía para el organismo original.
(Es por eso que no se ve "ácido nucleico" en las etiquetas de información nutricional.)
Función y conceptos básicos del ácido nucleico
La función del ADN y el ARN es almacenar información genética. Se puede encontrar una copia completa de su propio ADN en el núcleo de casi todas las células de su cuerpo, haciendo que esta agregación de ADN, llamada cromosomas En este esquema, una longitud de ARN del tipo llamado ARN mensajero contiene las instrucciones codificadas para un solo producto proteico (es decir, contiene un solo gen) y, por lo tanto, es más como una "unidad de memoria USB" que contiene un solo archivo importante. El ADN y el ARN están estrechamente relacionados. La sustitución simple de un átomo de hidrógeno (–H) en el ADN por un grupo hidroxilo (–OH) unido al átomo de carbono correspondiente en el ARN explica la diferencia química y estructural completa entre los dos ácidos nucleicos. Como Sin embargo, verá que, como sucede con frecuencia en la química, lo que parece una pequeña diferencia a nivel atómico tiene consecuencias prácticas obvias y profundas. Los ácidos nucleicos están compuestos de nucleótidos, que son sustancias que consisten en tres grupos químicos distintos: un azúcar pentosa, uno a tres grupos fosfato y una base nitrogenada. El azúcar pentosa en el ARN es ribosa, mientras que en el ADN es desoxirribosa. Además, en los ácidos nucleicos, los nucleótidos solo tienen un grupo fosfato. Un ejemplo de un nucleótido bien conocido que cuenta con múltiples grupos fosfato es el ATP o trifosfato de adenosina. El ADP (difosfato de adenosina) participa en muchos de los mismos procesos que el ATP. Las moléculas individuales de ADN pueden ser extraordinariamente largas y pueden extenderse a lo largo de un cromosoma completo. Las moléculas de ARN tienen un tamaño mucho más limitado que las moléculas de ADN, pero aún califican como macromoléculas. Diferencias específicas entre ADN y ARN La ribosa (el azúcar del ARN) tiene un anillo de cinco átomos que incluye cuatro de los Cinco carbonos en el azúcar. Tres de los otros están ocupados por grupos hidroxilo (–OH), uno por un átomo de hidrógeno y otro por un grupo hidroximetilo (–CH2OH). La única diferencia en la desoxirribosa (el azúcar del ADN) es esa de los tres grupos hidroxilo (el que está en la posición de 2 carbonos) desapareció y se reemplazó por un átomo de hidrógeno. Además, mientras que tanto el ADN como el ARN tienen nucleótidos con una de las cuatro posibles bases nitrogenadas incluidas, estas varían ligeramente entre los dos ácidos nucleicos. El ADN presenta adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina. mientras que el ARN tiene A, C y G pero uracilo (U) en lugar de timina. La mayoría de las diferencias funcionales entre el ADN y el ARN se relacionan con sus roles marcadamente diferentes en las células. El ADN es donde se almacena el código genético para vivir, no solo la reproducción, sino las actividades cotidianas. El ARN, o al menos el ARNm, es responsable de recopilar la misma información y llevarla a los ribosomas fuera del núcleo donde se construyen proteínas que permiten llevar a cabo las actividades metabólicas mencionadas anteriormente. La secuencia de bases de un ácido nucleico es donde se transportan sus mensajes específicos, por lo que se puede decir que las bases nitrogenadas son en última instancia responsables de diferencias en animales de la misma especie, es decir, diferentes manifestaciones del mismo rasgo (por ejemplo, color de ojos, patrón de vello corporal). Emparejamiento de bases en ácidos nucleicos Dos de las bases en ácidos nucleicos ( A y G) son purinas, mientras que dos (C y T en el ADN; C y U en el ARN) son pirimidinas. Las moléculas de purina contienen dos anillos fusionados, mientras que las pirimidinas tienen solo uno y son más pequeñas en general. Como pronto aprenderá, la molécula de ADN es bicatenaria debido a la unión entre los nucleótidos en cadenas adyacentes. Una base de purina solo puede unirse con una base de pirimidina, porque dos purinas ocuparían demasiado espacio entre hebras y dos pirimidinas muy poco, con una combinación de purina-pirimidina del tamaño correcto. Pero las cosas están en realidad más estrictamente controladas que esto: en los ácidos nucleicos, A se une solo a T (o U en ARN), mientras que C se une solo a G. La descripción completa de la molécula de ADN como una hélice bicatenaria en 1953 por James Watson y Francis Crick finalmente se ganó el dúo recibió un Premio Nobel, aunque el trabajo de difracción de rayos X de Rosalind Franklin en los años que llevaron a este logro fue instrumental en el éxito de la pareja y a menudo se subestima en los libros de historia. En la naturaleza, el ADN existe como un hélice porque esta es la forma energéticamente más favorable para el conjunto particular de moléculas que co ntains to take. Las cadenas laterales, las bases y otras porciones de la molécula de ADN experimentan la combinación correcta de atracciones electroquímicas y repulsiones electroquímicas para que la molécula se sienta más "cómoda" en forma de dos espirales, ligeramente desplazadas uno del otro, como escaleras entrelazadas en espiral. Las cadenas de ADN consisten en grupos fosfato alternos y residuos de azúcar, con las bases nitrogenadas unidas a una parte diferente de la porción de azúcar. Una cadena de ADN o ARN se alarga gracias a los enlaces de hidrógeno formados entre el grupo fosfato de un nucleótido y el residuo de azúcar del siguiente. Específicamente, el fosfato en el carbono número 5 (a menudo escrito 5 ') del el nucleótido entrante se une en lugar del grupo hidroxilo en el carbono número 3 (o 3 ') del polinucleótido en crecimiento (ácido nucleico pequeño). Esto se conoce como enlace fosfodiéster Mientras tanto, todos los nucleótidos con bases A están alineados con nucleótidos con bases T en el ADN y nucleótidos con bases U en el ARN; C se empareja únicamente con G en ambos. Se dice que las dos cadenas de una molécula de ADN son complementarias entre sí, porque la secuencia de bases de una puede determinarse usando la secuencia de bases de la otra gracias a la simple esquema de emparejamiento de bases que observan las moléculas de ácido nucleico. El ARN, como se señaló, es extraordinariamente similar al ADN a nivel químico, con solo una base nitrogenada entre cuatro diferentes y una sola " "átomo de oxígeno extra en el azúcar de ARN. Obviamente, estas diferencias aparentemente triviales son suficientes para garantizar un comportamiento sustancialmente diferente entre las biomoléculas. Notablemente, el ARN es monocatenario. Es decir, no verá el término "cadena complementaria" usado en el contexto de este ácido nucleico. Sin embargo, diferentes partes de la misma cadena de ARN pueden interactuar entre sí, lo que significa que la forma del ARN en realidad varía más que la forma del ADN (invariablemente, una doble hélice). En consecuencia, existen numerosos tipos diferentes de ARN. Imagine que se le presenta una cadena de ácido nucleico con la secuencia de bases AAATCGGCATTA. Basándose solo en esta información, debería poder concluir dos cosas rápidamente. Una, que se trata de ADN, no de ARN, como lo revela la presencia de timina (T). Lo segundo que puede decir es que la cadena complementaria de esta molécula de ADN tiene la secuencia de bases TTTAGCCGTAAT. También puede estar seguro de la cadena de ARNm que resultaría de esta cadena de ADN sometida a transcripción de ARN. Tendría la misma secuencia de bases que la cadena de ADN complementaria, con cualquier caso de timina (T) reemplazada por uracilo (U). Esto se debe a que la replicación de ADN y la transcripción de ARN funcionan de manera similar en la cadena hecho a partir de la cadena de plantilla no es un duplicado de esa cadena, sino su complemento o el equivalente en ARN. Para que una molécula de ADN haga una copia de en sí, los dos hilos de la doble hélice deben separarse en la vecindad de la copia. Esto se debe a que cada cadena se copia (replica) por separado y porque las enzimas y otras moléculas que participan en la replicación del ADN necesitan espacio para interactuar, lo que no proporciona una doble hélice. Por lo tanto, las dos cadenas se separan físicamente, y se dice que el ADN está desnaturalizado. Cada cadena separada de ADN hace que una nueva cadena sea complementaria de sí misma, y permanece unida a ella. Entonces, en cierto sentido, nada es diferente en cada nueva molécula bicatenaria de su padre. Químicamente, tienen la misma composición molecular. Pero una de las cadenas en cada doble hélice es nueva, mientras que la otra queda de la replicación en sí. Cuando la replicación del ADN ocurre simultáneamente a lo largo de cadenas complementarias separadas, la síntesis de las nuevas cadenas en realidad ocurre en direcciones opuestas. . Por un lado, la nueva cadena simplemente crece en la dirección del ADN que se "descomprime" a medida que se desnaturaliza. Sin embargo, en el otro lado, pequeños fragmentos de ADN nuevo se sintetizan lejos La transcripción de ARN es similar a la replicación de ADN en que se requiere el desacoplamiento de las cadenas de ADN para que comience. El ARNm se forma a lo largo de la plantilla de ADN mediante la adición secuencial de nucleótidos de ARN por la enzima ARN polimerasa. Esta transcripción inicial de ARN creado a partir del ADN crea lo que llamamos pre-ARNm. Esta cadena de pre-ARNm contiene intrones y exones. Los intrones y los exones son secciones dentro del ADN /ARN que codifican o no codifican partes del producto génico. Los intrones son secciones no codificantes (también llamadas "secciones interferentes") mientras que los exones son secciones codificantes ( también llamadas "secciones expresadas"). Antes de que esta cadena de ARNm deje el núcleo para ser traducido en una proteína, las enzimas dentro del núcleo se extirpan, es decir, se cortan, los intrones ya que no codifican nada en ese sentido. gen particular Luego, las enzimas conectan las secuencias de intrones restantes para obtener la cadena de ARNm final. Una cadena de ARNm generalmente incluye exactamente la secuencia de bases necesaria para ensamblar una proteína única en el proceso de traducción , lo que significa esa molécula de ARNm típicamente lleva la información de un gen. Un gen es una secuencia de ADN que codifica un producto proteico particular. Una vez que se completa la transcripción, la cadena de ARNm se exporta fuera del núcleo a través de los poros en la envoltura nuclear. (Las moléculas de ARN son demasiado grandes para simplemente difundirse a través de la membrana nuclear, al igual que el agua y otras moléculas pequeñas). Luego se "acopla" con ribosomas en el citoplasma o dentro de ciertos orgánulos, y se inicia la síntesis de proteínas. Los ácidos nucleicos no pueden metabolizarse como combustible, pero pueden crearse a partir de moléculas muy pequeñas o descompuestas de su forma completa en partes muy pequeñas. Los nucleótidos se sintetizan a través de reacciones anabólicas, a menudo a partir de nucleósidos, que son nucleótidos menos cualquier grupo fosfato (es decir, un nucleósido es un azúcar ribosa más una base nitrogenada). El ADN y el ARN también pueden degradarse: a partir de nucleótidos a nucleósidos, luego a bases nitrogenadas y eventualmente a ácido úrico. La descomposición de los ácidos nucleicos es importante para la salud en general. Por ejemplo, la incapacidad de descomponer las purinas está relacionada con la gota, una enfermedad dolorosa que afecta algunas de las articulaciones gracias a los depósitos de cristales de urato en esos lugares.
en este contexto, se parezca más al disco duro de una computadora portátil.
Estructura de los ácidos nucleicos
Tipos de ácidos nucleicos
Estructura del ADN
Enlace entre componentes de nucleótidos
.
La estructura del ARN
Tipos de ARN
Una longitud representativa de ácido nucleico
Replicación de ADN
desde la dirección de separación de filamentos. Estos se llaman fragmentos de Okazaki y se unen mediante enzimas después de alcanzar una cierta longitud. Estas dos nuevas cadenas de ADN son antiparalelas entre sí.
Transcripción de ARN
¿Cómo se metabolizan los ácidos nucleicos?
