ÁCIDOS NUCLEICOS

ÁCIDOS NUCLEICOS

INTRODUCCIÓN

El genoma humano se compone de grandes cantidades de ácido desoxirribonucleico (DNA), que contiene en su estructura la información genética necesaria para especificar todos los aspectos de la embriogénesis, el desarrollo, el crecimiento, el metabolismo y la reproducción: esencialmente todos los aspectos que hacen que un ser humano sea un organismo funcional.

DESCUBRIMIENTO

Entre 1868 y 1869, el suizo Friedrich Miescher (1844-1895), siendo estudiante postdoctoral en el laboratorio de Frierich Hoppe-Seyler en Tübingen, aisló núcleos a partir de leucocitos del pus de los vendajes usados de hospital. Tras un tratamiento simple, comprobó que estaban formados por una única sustancia química muy homogénea y no proteica que denominó nucleína —el término «ácido nucleico» fue acuñado posteriormente por R. Altman en 1889—. Según sus palabras, la nucleína son «sustancias ricas en fósforo localizadas exclusivamente en el núcleo celular».

Este descubrimiento, que se publicó por primera vez en 1871, al principio no pareció relevante, hasta que Albrecht Kossel hizo sus primeras investigaciones en su estructura química. Establece las bases de la estructura del ADN, al estudiar las nucleínas mostrando que consistían en una porción proteica y otra no proteica. Este trabajo dio acceso a Kossel al Nobel en 1910. El trabajo fue continuado por su discípulo, el químico ruso-americano Phoebus Levene (1869-1940) quien en 1909, comprobó las evidencias de Kossel, obteniendo que los ácidos nucleicos estaban compuestos de ácido fosfórico, una pentosa, y las bases nitrogenadas.

ÁCIDOS NUCLEICOS

Son compuestos orgánicos de elevado peso molecular, formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo.

Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas.

En la naturaleza existen solo dos tipos de ácidos nucleicos: El ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) y están presentes en todas las células

Estructura

Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal.

Químicamente, estos ácidos están formados por unidades llamadas nucleótidos, que también forman parte de coenzimas y de moléculas que contienen energía. Los nucleótidos tienen importantes funciones, entre ellas el transporte de átomos en la cadena respiratoria mitocondrial, intervenir en el proceso de fotosíntesis, transporte de energía principalmente en forma de adenosin trifosfato (ATP) y transmisión de los caracteres hereditarios.

Cada nucleótido a su vez, está formado por tres tipos de compuestos:

1. Una pentosa o azúcar de cinco carbonos: se conocen dos tipos de pentosas que forman parte de los nucleótidos, la ribosa y la desoxirribosa, esta última se diferencia de la primera porque le falta un oxígeno y de allí su nombre. El ADN sólo tiene desoxirribosa y el ARN tiene sólo ribosa, y de la pentosa que llevan se ha derivado su nombre, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico, respectivamente.

2. Una base nitrogenada: también hay dos tipos. Las derivadas de la purina son la adenina y la guanina y las que derivan de la pirimidina son la citosina, la timina y el uracilo.

• Adenina: Se representa con la letra A. Forma los nucleósidos adenosina (Ado) y desoxiadenosina (dAdo), y los nucleótidos adenilato (AMP) y desoxiadenilato (dAMP). fue descubierta en 1885 por el bioquímico alemán Albrecht Kossel. En 1959 el bioquímico español Juan Oró pudo sintetizar la adenina a partir del ácido cianhídrico.

• Guanina: En el código genético se representa con la letra G. Forma los nucleósidos guanosina (Guo) y desoxiguanosina (dGuo) y los nucleótidosguanilato (GMP) y desoxiguanilato (dGMP). Fue descubierta junto con la adenina.

• Citosina: Se representa con la letra C. Forma los nucleósidos citidina (Cyd) y desoxicitidina (dCyd), y los nucleótidos citidilato (CMP) y desoxicitidilato (dCMP). fue descubierta en 1894 cuando fue aislada en tejido del timo de carnero.

• Timina: Se representa con la lera T. Forma el nucleósido timidina (dThd) y el nucleótido timidilato (dTMP). La timina fue descubierta en 1885 por el bioquímico alemán Albrecht Kossel.

• Uracilo: Se representa con la letra U. Forma el nucleósido uridina (Urd) y el nucleótido uridilato (UMP). El uracilo fue descubierto originalmente en el año 1900. Fue aislado por hidrólisis del ácido ribonucleico de las levadura que se encontraron en ciertos órganos de bovinos: timo y bazo, así como en el esperma de los arenques y en el germen de trigo.

3. Un grupo fosfato: Son los que dan la característica ácida al ADN y ARN. Estos ácidos nucleicos, al tener nucleótidos con un solo radical (monofosfato) son estables. Cuando el nucleótido contiene más grupos fosfato (difosfato, trifosfato) se vuelve inestable, como sucede con el adenosin trifosfato o ATP. Los grupos fosfato forman parte de la bicapa lipídica de las membranas celulares.

NUCLEÓSIDOS

Es la unión de una pentosa con una base nitrogenada, a través del carbono 1’ del monosacárido con un nitrógeno de la base. Al establecerse la unión química se desprende una molécula de agua.

Los nucleósidos se identifican de acuerdo a la base nitrogenada de la cual provienen. Si derivan de bases purínicas llevan el sufijo “osina”. Si lo hacen de bases pirimidínicas se agrega la terminación “idina”. Además, si el nucleósido está unido a la desoxirribosa se le agrega el prefijo “desoxi”.

ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)

Es una molécula sumamente compleja que contiene toda la información genética del individuo. El ADN regula el control metabólico de todas las células.

El ADN posee una doble cadena o hilera de polinucleótidos, ambas con forma helicoidal y ensamblada a manera de escalera. Es un ácido nucleico presente en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos de todas las células eucariotas. Se dispone de manera lineal, aunque en las procariotas tiene forma circular y está disperso en el citoplasma.

Estructura

Para su estudio se lo divide en cuatro estructuras.

Estructura primaria del ADN

Cada nucleótido está compuesto por una molécula de ácido fosfórico, una desoxirribosa como pentosa y cuatro bases nitrogenadas que son la adenina, citosina, guanina y timina.

Estructura secundaria del ADN

El ADN está formado por dos hileras o cadenas de polinucleótidos. El nucleótido de cada hilera sigue a otro nucleótido, y

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