Resumen Breve
Este video ofrece una explicación detallada sobre los ácidos nucleicos, incluyendo su descubrimiento, composición, tipos (ADN y ARN), y funciones. Se explica la estructura de los nucleótidos, las bases nitrogenadas, y el código genético, así como los diferentes tipos de ARN y sus roles en la síntesis de proteínas.
- Los ácidos nucleicos son esenciales para almacenar y transmitir información hereditaria.
- El ADN es bicatenario y contiene desoxirribosa, mientras que el ARN es monocatenario y contiene ribosa.
- El código genético está compuesto por codones que especifican aminoácidos para la síntesis de proteínas.
Introducción a los Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos se llaman así debido a su carácter ácido y a que fueron descubiertos en el núcleo celular. Aunque inicialmente se pensaba que solo estaban en el núcleo, ahora se sabe que también se encuentran en mitocondrias, cloroplastos y ribosomas. Fueron descubiertos en 1869 por Friedrich Miescher, quien los denominó "nucleínas". Son biomoléculas orgánicas pentarias, compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Los ácidos nucleicos son polímeros cuyas unidades son los nucleótidos.
Importancia y Tipos de Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos son importantes porque contienen y transmiten información hereditaria. Hay dos tipos principales: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). A partir del ADN se forma más ADN mediante un proceso llamado replicación. La transcripción es el proceso por el cual se forma ARN a partir de ADN, y la traducción es el proceso por el cual se forma una proteína a partir de ARN. Este flujo de información se conoce como el dogma central de la biología. En células procariotas, estos procesos ocurren en el citosol, mientras que en eucariotas, la replicación y transcripción ocurren en el núcleo y la traducción en el citosol.
Componentes de los Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos tienen tres componentes principales: un azúcar pentosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada. El azúcar pentosa puede ser ribosa (en el ARN) o desoxirribosa (en el ADN). La diferencia entre ambas es que la desoxirribosa carece de un oxígeno en el carbono 2. El grupo fosfato, derivado del ácido fosfórico (H3PO4), le da el carácter ácido a los ácidos nucleicos. Las bases nitrogenadas se dividen en dos tipos: púricas (adenina y guanina) y pirimídicas (citosina, timina y uracilo). La timina es exclusiva del ADN, mientras que el uracilo es exclusivo del ARN.
Bases Nitrogenadas y Complementariedad
Las bases nitrogenadas se clasifican en púricas (adenina y guanina) y pirimídicas (citosina, timina y uracilo). Para recordar las bases púricas, se usa la nemotecnia "agua pura" (adenina y guanina). En el ADN, la adenina se complementa con la timina, y la guanina con la citosina. En el ARN, la adenina se complementa con el uracilo en lugar de la timina. Durante la replicación del ADN, se crea una cadena complementaria basada en estas reglas. En la transcripción, se forma ARN a partir de ADN, reemplazando la timina por uracilo.
Nucleósidos y Nucleótidos
Un nucleósido se forma cuando una pentosa se une a una base nitrogenada mediante un enlace β-N-glucosídico, liberando una molécula de agua. Un nucleótido se forma cuando un nucleósido se une a un grupo fosfato mediante un enlace fosfoéster, liberando otra molécula de agua. Por lo tanto, la diferencia clave entre un nucleósido y un nucleótido es la presencia del grupo fosfato en el nucleótido.
Nomenclatura Química de Nucleósidos y Nucleótidos
La nomenclatura de los nucleósidos de ARN sigue la regla de que si la base es púrica, el nombre termina en "-osina", y si es pirimídica, termina en "-idina". Para los nucleósidos de ADN, se antepone el prefijo "desoxi-". En los nucleótidos, se escribe primero la palabra "ácido", luego el nombre de la base, y se termina con "-ílico". Para los nucleótidos de ADN, se antepone el prefijo "desoxi-".
Moléculas Energéticas: ATP y Otros Nucleótidos
El adenosín trifosfato (ATP) es un nucleótido que contiene dos enlaces de alta energía. La hidrólisis de estos enlaces libera energía que la célula utiliza para realizar trabajos metabólicos. La pérdida de un fosfato convierte el ATP en ADP (adenosín difosfato), y la pérdida de otro fosfato lo convierte en AMP (adenosín monofosfato). Otros nucleótidos, como GTP, TTP y CTP, también pueden formar moléculas energéticas. El GTP, por ejemplo, aporta energía a la síntesis de proteínas. Además, el AMP cíclico participa en funciones reguladoras y forma parte de coenzimas como el NAD y el FAD, que transportan electrones en la respiración celular y la fotosíntesis.
Estructura del ADN: Modelo de Doble Hélice
El ADN se caracteriza por ser bicatenario, es decir, tiene dos cadenas de polinucleótidos. Estas cadenas son antiparalelas y complementarias. El modelo de doble hélice fue propuesto por Watson y Crick en 1953, basándose en estudios previos de Rosalind Franklin y Wilkins. Una cadena va de 5' a 3', mientras que la otra va de 3' a 5'. Las bases nitrogenadas se unen mediante puentes de hidrógeno: adenina con timina (dos puentes) y guanina con citosina (tres puentes). La distancia entre pares de bases es de 3.4 Ångströms, y cada vuelta de la hélice mide 34 Ångströms.
Tipos de ADN y Ley de Chargaff
Existen tres tipos de ADN: A-ADN, B-ADN y Z-ADN. El modelo de doble hélice corresponde al B-ADN. El A-ADN y B-ADN giran a la derecha, mientras que el Z-ADN gira a la izquierda. Chargaff observó que en el ADN, la cantidad de adenina es igual a la de timina, y la cantidad de guanina es igual a la de citosina (A=T y G=C). Esto permite calcular la cantidad de cada nucleótido en una molécula de ADN.
Niveles de Organización del ADN
El ADN presenta cuatro niveles de organización. La estructura primaria es una cadena de polinucleótidos. La estructura secundaria es la doble hélice, formada por dos cadenas antiparalelas y complementarias unidas por puentes de hidrógeno. La estructura terciaria implica el enrollamiento del ADN alrededor de proteínas, como las histonas (formando un collar de perlas) o las protaminas (formando una estructura cristalina). La estructura cuaternaria se refiere a la fibra de 30 nanómetros, que puede compactarse aún más para formar cromosomas.
Tipos de ARN y ARN Ribosómico
El ARN es monocatenario, a diferencia del ADN que es bicatenario. Existen muchos tipos de ARN, pero los más importantes son el ARN mensajero (ARNm), el ARN ribosómico (ARNr) y el ARN de transferencia (ARNt). El ARNr forma parte de los ribosomas, que sintetizan proteínas uniendo aminoácidos. El ARNm trae el mensaje químico del ADN, y el ARNt transporta los aminoácidos al ribosoma. Los ribosomas eucariotas miden 80S, mientras que los procariotas miden 70S. El ARNr está formado por ARN y proteínas básicas.
ARN de Transferencia y ARN Mensajero
El ARN de transferencia (ARNt) tiene una forma plegada similar a una hoja de trébol y lleva un aminoácido al ribosoma. Tiene un anticodón que se une al codón del ARNm. El brazo TψC del ARNt ayuda a reconocer el ribosoma y contiene timina. El ARN mensajero (ARNm) tiene forma lineal y trae un mensaje químico en forma de bases nitrogenadas. Cada tres bases nitrogenadas forman un codón. El codón de inicio (AUG) codifica para la metionina en eucariotas y para la formilmetionina en procariotas. El codón final indica el término de la síntesis de proteínas.
Código Genético
El código genético está expresado en codones, cada uno formado por tres bases nitrogenadas. Hay 64 codones diferentes, cada uno codificando para un aminoácido. El código genético es universal (funciona para todos los seres vivos), específico (cada codón codifica para un solo aminoácido), no solapado (los codones son continuos) y degenerado (un aminoácido puede ser codificado por varios codones). El anticodón del ARNt es lo contrario del codón del ARNm.
