1. Los Ácidos Nucleicos

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Son cadenas lineales, no ramificadas, formadas por la polimerización de unas unidades llamadas nucleótidos.

1.1 Los Nucleótidos

Son las unidades o monómeros que forman las cadenas de ácidos nucleicos. Cada nucleótido está integrado por un grupo fosfato, un monosacárido y una base nitrogenada. El grupo fosfato aparece unido al carbono 5’ del monosacárido. La base nitrogenada se une al carbono 1’ y esta, junto con el monosacárido, determina el tipo de nucleótido y de ácido nucleico.

Los nucleótidos de ADN o desoxirribonucleótidos poseen el monosacárido desoxirribosa. Como bases nitrogenadas pueden llevar:

• Adenina (A)
• Guanina (G)
• Citosina (C)
• Timina (T)

Nunca contienen uracilo.

Los nucleótidos de ARN o ribonucleótidos poseen el monosacárido ribosa. Como bases nitrogenadas pueden llevar:

• Adenina (A)
• Guanina (G)
• Citosina (C)
• Uracilo (U)

Nunca contienen timina.

Las cadenas polinucleotídicas

Los nucleótidos se unen mediante el enlace nucleotídico, que se establece entre el fosfato del carbono 5’ del monosacárido de un nucleótido y el grupo OH del carbono 3’ del monosacárido del nucleótido precedente. El resultado es la formación de cadenas polinucleotídicas. En ellas, las bases nitrogenadas se disponen lateralmente perpendiculares al eje de la cadena. En las cadenas polinucleotídicas se diferencian dos extremos:

• Extremo 5’: grupo fosfato del primer nucleótido.
• Extremo 3’: grupo OH libre del monosacárido del último nucleótido.

El ARN está integrado por una sola cadena de ribonucleótidos, mientras que el ADN está formado por dos cadenas de desoxirribonucleótidos.

• Nucleótido de ADN: formado por la unión de la desoxirribosa a la base citosina y al grupo fosfato.
• Dinucleótido: formado por la unión de dos nucleótidos mediante un enlace nucleotídico.

1.2 Estructura del ADN: La Doble Hélice

La estructura del ADN fue determinada a mediados del siglo XX por los científicos James Watson y Francis Crick, gracias a los datos de difracción de rayos X aportados por la investigadora Rosalind Franklin.

2. Funciones de los Ácidos Nucleicos

El ADN, que contiene la información genética, se divide en unidades funcionales llamadas genes. Cada gen está formado por una secuencia de nucleótidos de ADN que contiene las instrucciones que permiten fabricar un producto final, necesario para desempeñar una función en la célula. Los productos finales de los genes pueden ser proteínas (cadenas lineales no ramificadas de aminoácidos) o ARN funcionales (ARNr y ARNt).

El proceso mediante el cual se sintetiza el producto final a partir de la información proporcionada por el gen se denomina expresión génica.

La expresión de los genes que codifican ARNt o ARNr requiere un proceso que recibe el nombre de transcripción.

La expresión de los genes que codifican proteínas se realiza en dos etapas:

1. Transcripción: mediante la cual se fabrica ARNm.
2. Traducción: en la que, a partir de la información del ARNm, se sintetiza la cadena de aminoácidos de una proteína.

Este flujo de información desde el ADN hasta las proteínas fue postulado en 1958 por Francis Crick y se conoce como dogma central de la biología molecular. El dogma también incluye la replicación del ADN, proceso que realizan las enzimas y que garantiza la conservación y transmisión de la información genética a la descendencia. Con posterioridad se han descubierto otros dos procesos que son excepciones al dogma:

• Transcripción inversa: síntesis de ADN a partir de ARN, llevada a cabo por la enzima transcriptasa inversa presente en algunos retrovirus.
• Autorreplicación del ARN: por acción de ARN autocatalíticos denominados ribozimas.

Genes, proteínas y fenotipo

Mendel comprobó que el color de las flores del guisante está determinado por una pareja de alelos (genes): A (flores púrpuras) y a (flores blancas), entre los que existe dominancia completa. Los individuos AA y Aa son de flores púrpuras, y los aa, de flores blancas.

La explicación molecular de la herencia del color de estas flores es que la expresión del gen A produce una proteína cuya función es fabricar pigmentos púrpuras en las células de los pétalos. En los individuos aa, que carecen del gen A, no se fabrica esta proteína.

Dogma central de la biología molecular

2.1 La Replicación

El proceso de replicación requiere la intervención de tres grupos de enzimas: las helicasas, las ADN polimerasas y las ligasas.

2.2 La Transcripción

La transcripción la realizan las enzimas ARN polimerasas, que sintetizan una cadena de ARN en sentido 5’ → 3’, usando como molde una secuencia de ADN. El ARN carece de timina, por lo que en este ácido nucleico la base complementaria de la adenina es el uracilo.

2.3 La Traducción

La traducción la llevan a cabo los ribosomas. Para ello necesitan un ARN mensajero (ARNm) que traducir, el código genético y los ARN transferentes (ARNt).

Código genético

Este código, universal para todos los seres vivos, establece la equivalencia entre las bases nitrogenadas de los nucleótidos del ARNm y los aminoácidos que forman las proteínas. Tres bases del ARNm forman un triplete denominado codón. En total se conocen 64 codones:

• 61 codones codifican para aminoácidos. Como solo hay 20 aminoácidos, cabe concluir que hay codones sinónimos, de forma que hay aminoácidos codificados por más de un codón. Así, por ejemplo, la histidina está codificada por los codones CAU y CAC.
• El codón AUG, además de codificar el aminoácido metionina, indica el punto de inicio de la traducción.
• 3 codones de terminación de la traducción: UAA, UAG y UGA, que no codifican para ningún aminoácido.

ARN transferente (ARNt)

Los ARNt son responsables de transportar los aminoácidos y colocarlos en el lugar adecuado durante la síntesis de la proteína.

Cada ARNt lleva unido un tipo de aminoácido y posee una región central, formada por tres bases nitrogenadas, llamada anticodón, que se empareja de forma específica con la secuencia de tres bases del codón en el ARNm. Gracias al emparejamiento anticodón-codón se establece, a través del ARNt, una correlación específica entre cada codón y su aminoácido.

Etiquetas: ácidos nucleicos, ADN, ARN, Biología Molecular