Nucleótidos y Ácidos Nucleicos: Una Relación Fundamental
La relación existente entre los nucleótidos y los ácidos nucleicos es que estos últimos son polinucleótidos, es decir, polímeros de nucleótidos. Una hidrólisis parcial de un ácido nucleico rinde nucleótidos. Una hidrólisis total, rompiendo todos los enlaces entre las moléculas componentes, rinde:
- Base nitrogenada de cuatro clases.
- Una pentosa (Ribosa o desoxirribosa).
- Un ácido fosfórico.
Estructura de un Nucleótido
Un nucleótido es una molécula orgánica formada por:
- Una pentosa, a la cual se une en el carbono uno una base nitrogenada por enlace N-Glucosídico.
- En el carbono cinco, una molécula de ácido fosfórico por enlace éster.
Nucleótidos de Interés Biológico
- Nucleótidos componentes del ADN: dAMP, dGMP, dTMP, dCMP.
- Nucleótidos componentes del ARN: AMP, GMP, UMP, CMP.
- Fosfatos de adenosina: AMP, ADP, ATP. La respiración (catabolismo, respiración y fermentación) libera energía, siendo procesos exotérmicos. La célula utiliza parte de la energía liberada para formar enlaces fosfato, almacenando energía en el ATP. Para el trabajo celular y el anabolismo, la célula necesitará energía que obtendrá directamente de hidrolizar el enlace fosfato del ATP.
- AMPc: Es el mensajero intracelular de las hormonas peptídicas, ya que estas no pueden entrar al interior celular.
- Coenzimas que son nucleótidos o dinucleótidos: Una coenzima es un tipo de cofactor consistente en una molécula orgánica que se une de modo reversible a las enzimas para catalizar una reacción. Estas coenzimas son nucleótidos y dinucleótidos: NAD, NADP, FAD, FMN. Para sintetizar estas coenzimas necesitamos tomar en la dieta algunas moléculas llamadas vitamina B.
Los Ácidos Nucleicos
Son moléculas orgánicas de elevado peso molecular y carácter ácido. Son muy abundantes en el núcleo de las células eucariotas. Químicamente son polímeros de nucleótidos unidos por enlace fosfodiéster.
Estructura Molecular
El Enlace
La unión entre dos nucleótidos consecutivos en la cadena tiene lugar a través de los grupos fosfato.
La Estructura
De este modo y forma una estructura en la cual aparece un esqueleto lineal de moléculas de pentosa que alternan con moléculas de monosacárido, de las cuales salen también las bases nitrogenadas dispuestas perpendicularmente a la cadena. En una cadena podemos distinguir un extremo 3′ y un extremo 5′.
Los dos tipos de ácido nucleico se diferencian en su composición química (bases y pentosa), en su estructura y en su función y localización celular.
Diferencias Clave entre ADN y ARN
| Característica | ADN (Ácido Desoxirribonucleico) | ARN (Ácido Ribonucleico) |
|---|---|---|
| Pentosa | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, T, G, C | A, G, C, U |
| Estructura Típica | Casi siempre bicatenaria (2 hebras complementarias) | Casi siempre monocatenaria |
| Función Principal | Información genética. Transmite información genética a las células hijas en la reproducción celular. | Expresión de la información genética: conversión de la información contenida en una proteína. |
El Dogma Central de la Biología Molecular
Indica cómo la información biológica contenida en el genoma acaba siendo una secuencia de aminoácidos de una proteína que hace funcionar la célula.
Estructura Primaria del ADN
Corresponde a la secuencia de nucleótidos de una de las hebras, dando su orientación de lectura. La otra hebra es complementaria a esta. En una secuencia de bases está codificada la secuencia de aminoácidos de una proteína.
Estructura Secundaria del ADN: La Doble Hélice
Adquiere una configuración de doble hélice, descrita por Watson y Crick. Su propuesta se basó en varios hallazgos:
- Principio de Chargaff: La cantidad de Adenina (A) es igual a la de Timina (T), y la de Citosina (C) coincide con la de Guanina (G).
- Difracción de Rayos X: Se sabía que la molécula de ADN debía ser alargada, con un ojo y un hueco variable, pero mucho mayor que su grosor (2,4 nm). Tenía una estructura regular que se repetía periódicamente cada 0,34 nm. Otro grupo descubrió que la molécula debía tener una estructura helicoidal.
- Principio de Complementariedad de Bases: Watson y Crick dieron con la clave definitiva al descubrir este principio:
- La Adenina se aparea con la Timina mediante dos puentes de hidrógeno.
- La Guanina se aparea con la Citosina mediante tres puentes de hidrógeno.
En estas parejas, una de las bases es una purina (doble anillo) y la otra es una pirimidina (anillo simple). Esto explica la anchura constante de la molécula de ADN.
Modelo Tridimensional Propuesto por Watson y Crick
A partir del principio de complementariedad, Watson y Crick propusieron su modelo:
- Las moléculas de ADN están asociadas de dos en dos.
- La estructura primaria de una hebra termina en dirección opuesta a la de la otra, es decir, son antiparalelas (frente al extremo 5′ está el extremo 3′).
- La parte externa de la hélice está constituida por el esqueleto de fosfato-azúcar, mientras que las bases nitrogenadas se orientan hacia el interior de la misma, en dirección perpendicular al eje de la hélice.
- La estructura de la ADN se estabiliza por los puentes de hidrógeno.
- Esta estructura cumple todos los requisitos y, además, cada 3,4 nm se da una vuelta completa de la hélice (que contiene 10 nucleótidos).
Resumen de la Estructura Secundaria del ADN
Consiste en:
- Dos hebras de polinucleótidos.
- Hebras complementarias y antiparalelas.
- Unidas por puentes de hidrógeno entre las bases.
- Esqueleto de fosfato-azúcar en el exterior.
- Forma una doble hélice dextrógira.