ÁCIDOS NUCLEICOS COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA

ÁCIDOS NUCLEICOS

COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA

Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de unidades denominadas nucleótidos. En función del tipo de éstos, los ácidos nucleicos pueden clasificarse en dos grupos: ácidos ribonucleicos (RNA), cuyas subunidades se denominan ribonucleótidos y ácidos desoxirribonucleicos (DNA), formados por desoxirribonucleótidos.

Los nucleótidos están formados por tres componentes: un azúcar (pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato. La pentosa es la ribosa en los ribonucleótidos y la 2-desoxirribosa en los desoxirribonucleótidos. Las bases nitrogenadas pueden ser púricas o pirimidínicas. Las bases púricas mayoritarias en los ácidos nucleicos son la adenina (A) y la guanina (G). Las bases pirimidínicas principales que aparecen en el RNA son el uracilo (U) y la citosina (C); en el DNA se encuentran la citosina y la timina (T).

La combinación de una purina o pirimidina con una pentosa se denomina nucleósido. Los nucleótidos son los ésteres fosfóricos de los nucleósidos; los que forman los ácidos nucleicos son siempre nucleósidos 5´- monofosfato. De los 10 nucleósidos 5´- monofosfato posibles, sólo 8 aparecen en los ácidos nucleicos, cuatro en el RNA (AMP, CMP, UMP y GMP) y cuatro en el DNA (dAMP, dCMP, dTMP, y dGMP). Es decir, el uracilo nunca aparece en el DNA y la timina nunca en el RNA: las combinaciones de ribosa y timina y de desoxirribosa y uracilo no se dan en los ácidos nucleicos.

Los nucleótidos se unen unos con otros mediante enlaces fosfodiéster, de manera que la cadena polinucleotídica es bastante uniforme. En ella existe un esqueleto pentosa-fosfato del que se proyectan las bases nitrogenadas. Los polinucleótidos se diferencian unos de otros en la secuencia u orden en que están colocados los nucleótidos (o, simplemente, en su secuencia de bases). Dada la monotonía del esqueleto pentosa-fosfato, suele representarse como una línea o ignorarse por completo. En toda cadena de nucleótidos, el primero de ellos es el que tiene su grupo fosfato libre en posición 5´; por ello, este extremo de la cadena se denomina extremo 5´ terminal (o, simplemente, 5´). El último tiene su grupo -OH en posición 3´ libre: es el extremo 3´.

Las moléculas de DNA son largos polímeros no ramificados compuestos por desoxirribonucleótidos que contienen las bases A, C, G y T, unidos por enlaces fosfodiéster 5´→ 3´. El DNA consta de dos cadenas o hebras asociadas que se entrelazan entre sí en el espacio formando una doble hélice dextrógira. Ambas cadenas tienen una orientación antiparalela, lo que significa que sus direcciones 5´→ 3´ son opuestas.  Cada base de una cadena se aparea específicamente con una base complementaria de la otra cadena.

El apareamiento de las bases se produce entre una base púrica grande (A ó G) y una base pirimidínica menor (T ó C) mediante enlaces de hidrógeno. En el DNA natural, A se aparea con T a través de dos enlaces de hidrógeno y G con C mediante tres enlaces de hidrógeno, para formar pares de bases A-T y G-C denominados pares de bases de Watson - Crick. El emparejamiento específico de las bases implica que las dos cadenas son complementarias, esto es, que conocida la secuencia de bases de una (leída en sentido 5´→ 3´) se deduce inmediatamente la secuencia de la otra (leída en sentido 3´→ 5´). Esto implica que en el DNA de doble hélice se cumplen las denominadas reglas de Chargaff: 

• La proporción de Adenina (A) es igual a la de Timina (T). A = T. La relación entre Adenina y Timina es igual a la unidad (A/T = 1).
• La proporción de Guanina (G) es igual a la de Citosina (C). G = C. La relación entre Guanina y Citosina es igual a la unidad (G/C=1).
• La proporción de bases púricas (A+G) es igual a la de las bases pirimidínicas (T+C). (A+G) = (T + C). La relación entre  (A+G) y (T+C) es igual a la unidad (A+G)/(T+C)=1.
• Sin embargo, la proporción entre (A+T) y (G+C) era característica de cada organismo pudiendo tomar, por tanto, diferentes valores según la especie estudiada.  

Los pares de bases quedan al interior apilados unos sobre otros en planos paralelos y perpendiculares al eje mayor de la hélice. Las bases apiladas están separadas por un período regular de 0,34 nm y el paso de vuelta (el espacio en que la hélice completa un giro) es de 3,4 nm; en consecuencia, hay 10 pares de bases por vuelta de la hélice. El diámetro de la doble hélice es de 2 nm. Todos los DNA procarióticos y muchos DNA víricos son moléculas circulares, formando una estructura cerrada sin extremos libres. Las moléculas de DNA circulares también se encuentran en mitocondrias y cloroplastos. En cambio, las moléculas de DNA nuclear eucariótico son lineales y poseen extremos. Finalmente, se conocen virus que contienen DNA monocatenario, circular o lineal.

La inmensa mayoría del DNA celular eucariótico se halla recluida en el núcleo, en forma de una enmarañada red de fibras conocida como cromatina. Existen diversos grados de empaquetamiento de la cromatina. La forma más extendida de cromatina es una fibra de unos 11 nm de diámetro que por su aspecto recuerda un collar de perlas o una serie de cuentas ensartadas. Cada “cuenta” o “perla” se denomina nucleosoma. Cada uno de ellos está formado por un núcleo de proteína y DNA enrollado a su alrededor como un hilo a su carrete. Los nucleosomas contienen 146 pares de bases de DNA, enrollados algo menos de dos vueltas alrededor del núcleo proteico. Cada nucleosoma está separado del siguiente por una región de DNA espaciador, que posee aproximadamente unos 60 pares de bases. Por tanto, la longitud completa de DNA entre un nucleosoma y el siguiente es de unos 200 pares de bases.

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