ÁCIDOS NUCLEICOS
Probablemente alguna vez escuchamos la expresión "es genético" o "lo heredó del/la padre/madre".
¿Pero qué significa verdaderamente eso? ¿Cómo puede mamá pasarme información a mí?
Las biomoléculas sobre las que hablaremos a continuación, tienen gran responsabilidad a la hora de responder estos enigmas.
Los ácidos nucleicos, y el ADN en particular, son macromoléculas clave en la continuidad de la vida.
El ADN lleva la información hereditaria que se trasmite de padres a hijos y proporciona las instrucciones sobre cómo (y cuándo) hacer muchas proteínas necesarias para construir y mantener en funcionamiento células, tejidos y organismos. La manera en que el ADN lleva esta información y cómo la usan células y organismos, es compleja, fascinante y bastante sorprendente. Aquí, echaremos un rápido vistazo a los ácidos nucleicos desde la perspectiva de las biomoléculas.
El ADN (ácido desoxirribonucleico) es la molécula portadora de la información genética. Qué quiere decir esto? que todo lo que vayan a realizar nuestras céulas va a estar predeterminado y comandado por ella.
Pero, casi todas las reacciones metabólicas ocurren en el citoplasma, y el ADN en las células eucariotas se encuentra encerrado dentro de un núcleo.
Cómo hace el ADN para poder dirigir a las obreras y trabajadoras (proteínas) que se encuentran en el citoplasma?
No puede salir de ese compartimento debido a que su tamaño puede exceder en algunos casos los dos metros!!
Para ello la célula tiene otro ácido nucleico, que puede entrar y salir casi sin problema del núcleo al citoplasma y viceversa: se trata del ARN (ácido ribonucleico) que permite expresar la información genética que se encuentra en la gran molécula de ADN.
Esta es la gran diferencia funcional entre las dos moléculas.
El ADN lleva toda la información genética que necesitamos para poder vivir y el ARN va copiando los pedacitos que necesita y los expresa en un "idioma" que las proteínas comprendan.
ESTRUCTURA DEL ADN
Es un polímero formado por muchos monómeros denominados NUCLEÓTIDOS.
Quienes están formados por:
- Base Nitrogenada: compuestos orgánicos cíclicos que incluyen dos o más átomos de Nitrógeno. Se clasifican en púricas (adenina y guanina) y pirimídicas (citosina y timina).
- Azucar pentosa: desoxirribosa.
- Grupo fosfato.
Una consecuencia de la estructura de los nucleótidos es que una cadena de polinucleótidos tiene direccionalidad, es decir tiene dos extremos que son distintos entre sí. En el extremo 5', o inicio de la cadena, sobresale el grupo fosfato unido al carbono 5' del primer nucleótido. En el otro extremo, llamado extremo 3', está expuesto el hidroxilo unido al carbono 3' del último nucleótido. Las secuencias de ADN generalmente se escriben en la dirección 5' a 3', lo que significa que el nucleótido del extremo 5' es el primero y el nucleótido del extremo 3' es el último. Conforme se agregan nuevos nucleótidos a una cadena, esta crece en su extremo 3', cuando se une el fosfato 5′ del nucleótido entrante al grupo hidroxilo en el extremo 3' de la cadena. Esto produce una cadena en la que cada azúcar se une a sus vecinos por una serie de enlaces llamados enlaces fosfodiéster.
Características del ADN
En el ácido desoxirribonucleico, o ADN, las cadenas se encuentran normalmente en una doble hélice, una estructura en la que dos cadenas emparejadas (complementarias) se unen entre sí. Los azúcares y los fosfatos se encuentran en el exterior de la hélice y constituyen el esqueleto del ADN; esta parte de la molécula se suele llamar esqueleto de azúcar-fosfato. Las bases nitrogenadas se extienden hacia el interior, en parejas, como los peldaños de una escalera; las bases de un par se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno. Las dos cadenas de la hélice corren en direcciones opuestas, lo que significa que el extremo 5′ de una cadena se une al extremo 3′ de su cadena correspondiente. Esto se conoce como orientación antiparalela y es importante al copiar ADN. Entonces, ¿dos bases cualesquiera sean pueden decidir unirse y formar un par en la doble hélice? La respuesta es un no definitivo. Debido a los tamaños y los grupos funcionales de las bases, el apareamiento de las bases es sumamente específico: A solo puede unirse con T y G solo puede unirse con C, como se mostró en la imagen anterior. Esto significa que las dos cadenas de una doble hélice de ADN tienen una relación muy predecible entre ellas. Y por lo tanto siempre mantienen el mismo diámetro.
el giro que realiza doble cadena es hacia la derecha, por lo que se dice que la molécula es dextrógira, como se puede apreciar en la animación de ADN.
Estructura del ARN
También es un polímero formado por monómeros denominados NUCLEÓTIDOS.
Quienes están formados por:
- Base Nitrogenada: compuestos orgánicos cíclicos que incluyen dos o más átomos de Nitrógeno. Se clasifican en púricas (adenina y guanina) y pirimídicas (citosina y uracilo).
- Azucar pentosa: ribosa.
- Grupo fosfato.
El ARN mensajero
Es un intermediario entre un gen que codifica proteína y su
producto proteico.
Si una célula necesita hacer una proteína en particular, el gen que codifica
la proteína se "activará", lo que significa que una enzima ARN polimerizante vendrá y hará
una copia de ARN, o transcripto, de la secuencia de ADN del gen. Este proceso se denomina: Transcripción.
El transcripto contiene la
misma información que la secuencia de ADN de su gen.
Sin embargo, en la molécula de ARN,
la base T se sustituye por U (uracilo).
Una vez que se ha producido un ARNm: este se asociará con un ribosoma: una máquina
molecular que se especializa en la fabricación de proteínas a partir de aminoácidos. El
ribosoma utiliza la información del ARNm para hacer una proteína con una secuencia
específica cuando "lee" los nucleótidos del ARNm en grupos de tres llamados "codones" y
añade un aminoácido en particular para cada codón. Este proceso se denomina: Traducción.
El ARN ribosomal (ARNr)
Es uno de los principales componentes del ribosoma y ayuda a que el ARNm se una al sitio adecuado para que se pueda leer la información de su secuencia. Algunos ARNr también actúan como enzimas, es decir, ayudan a acelerar (catalizar) reacciones químicas; en este caso, ayudan a formar los enlaces que unen los aminoácidos para formar una proteína. Los ARN que funcionan como enzimas se conocen como ribozimas.
Los ARN de transferencia
También participan en la síntesis de proteínas, pero su trabajo es servir como transportadores: llevan aminoácidos al ribosoma para asegurar que el aminoácido que se agrega a la cadena es el que especifica el ARNm. Los ARN de transferencia se componen de una sola cadena de ARN, pero esta contiene segmentos complementarios que se unen entre sí para formar regiones de doble cadena. Este apareamiento de bases crea una compleja estructura 3D que es importante para el funcionamiento de la molécula.
FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA
"El dogma central de la biología" fue definido en 1957 por Francis Crick y establece que la información genética fluyen en sentido ADN→ARN→proteínas.
Esto es cierto en la mayoría de los casos, ya que existen ciertos virus que poseen enzimas capaces de invertir el sentido y realizar una transcripción inversa.
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