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Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.
Los nucleótidos están formados por un ácido fosfórico (H3PO4) unido a una ribosa o a una desoxirribosa, y ésta a una base nitrogenada. Si le falta el grupo fosfato, se llama nucleósido.
Los nucleósidos están formados por la unión de una ribosa o de una desoxirribosa, con una base nitrogenada, mediante un enlace N-glucosídico entre el –OH del carbono 1' de la pentosa y un grupo amino de la base nitrogenada (el nitrógeno 1', si ésta es pirimidínica, o el nitrógeno 9' si es una base púrica).
Para denominar a los nucleósidos se añade la terminación -osina al nombre de la base púrica, o la terminación -idina si la base es pirimidínica.
Los nucleótidos se forman por la unión mediante un enlace éster, de una molécula de ácido fosfórico y un nucleósido, por el grupo hidroxilo del quinto carbono (carbono 5') de la pentosa.
Los nucleótidos tienen, por tanto, un fuerte carácter ácido.
Cada nucleótido está formado por tres componentes:
Según el nucleótido tenga ribosa o desoxirribosa se denominan ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos.
Los nucleótidos se denominan quitando la “a” final del nombre del nucleósido y añadiendo el término «5'-monofosfato». Así tenemos que:
Pero normalmente, para nombrar a cada nucleótido, utilizaremos la inicial de cada base nitrogenada (A, G, C, T).
Los enlaces los nucleótidos son:
El ADN es un polímero de nucleótidos de adenina, guanina, citosina y timina, unidos por enlaces fosfodiéster, en el que un grupo fosfato queda unido por dos enlaces éster a dos nucleótidos sucesivos.
Cuando se unen dos nucleótidos por enlace fosfodiéster, el dinucleótido resultante tiene, en un extremo, un grupo fosfato en el carbono 5 que queda libre, y puede unirse a un grupo hidroxilo del carbono 3 de otro nucleótido. En el otro extremo, el grupo hidroxilo del carbono 3 también queda libre, disponible para reaccionar con el fosfato del carbono 5 de otro nucleótido. Así, se pueden formar largas cadenas de nucleótidos que siempre tendrán en un extremo un grupo 5' fosfato libre y en el otro un grupo hidroxilo 3' libre.
La secuencia de nucleótidos de un ácido nucleico se escribe de izquierda a derecha, desde el extremo del carbono 5 hasta el del 3.
Un ácido nucleico de cadena corta se denomina oligonucleótido (generalmente hasta 50 nucleótidos) y si su longitud es mayor, polinucleótido.
En las células eucariotas, el ADN se localiza en el núcleo, aunque también tienen ADN las mitocondrias y los cloroplastos.
El ADN del núcleo está asociado a unas proteínas llamadas histonas y a otras proteínas no histónicas. Estas proteínas son nucleoproteínas.
El ADN de las mitocondrias y de los cloroplastos es distinto del ADN nuclear, muy parecido al ADN de los procariotas. Este ADN forma un nucleoide que carece de envoltura nuclear, y también está asociado a otras proteínas.
Se pueden clasificar los distintos tipos de ADN según su estructura (monocatenario o bicatenario), según su forma (lineal o circular) y según la forma de empaquetarse (asociado a histonas o no asociado a histonas).
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EL ADN EN LOS DIFERENTES TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR |
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PROCARIOTAS |
ADN circular bicatenario unido a proteínas parecidas a histonas. Forma el nucleoide. Es similar al ADN de mitocondrias y cloroplastos. |
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EUCARIOTAS |
ADN lineal bicatenario unido a histonas que se encuentra dentro del núcleo con diferentes grados de empaquetamiento, condensándose en cromosomas cuando la célula se está dividiendo. |
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VIRUS |
El ADN puede ser lineal o circular y monocatenario o bicatenario. Además, algunos virus pueden tener ARN como material hereditario. |
La cromatina es la forma en la que se presenta el ADN en el núcleo celular. Es la sustancia de base de los cromosomas eucarióticos, que corresponde a la asociación de ADN, ARN y proteínas que se encuentran en el núcleo interfásico de las células eucariotas y que constituye el genoma de dichas células. Las proteínas son de dos tipos: las histonas y las proteínas no histónicas.
Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas.
La cromatina interfásica aporta la información genética para los procesos de trascripción y traducción. Se distingue:
Cuando la célula se va a dividir (mitosis o meiosis), la cromatina se condensa en unos cuerpos llamados cromosomas. Los cromosomas, como la cromatina, están formados por ADN asociado a histonas.
El número de cromosomas varía según las especies, pero es constante en todas las células de un individuo.
El cromosoma es una molécula de ADN que contiene los genes, segmentos de ADN que contienen la información necesaria para sintetizar una proteína o carácter del individuo.
Un cromosoma somático está formado por:
El ácido ribonucleico o ARN está formado por nucleótidos de ribosa, con las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y uracilo. No tiene, pues, timina como el ADN, salvo el ARNt. La unión de los ribonucleótidos se realiza mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5'→3', como en el ADN, pero el ARN casi siempre es monocatenario.
El ARN de transferencia es un tipo de ácido ribonucleico que se encarga de transportar los aminoácidos a los ribosomas donde, según la secuencia especificada en un ARN mensajero (transcrita, a su vez, del ADN), se sintetizan las proteínas.
El ARN soluble o de transferencia (ARNt) representa, aproximadamente, el 15 % de todo el ARN. Está formado por unos 80 nucleótidos, y se encuentra disperso en el citoplasma celular.
Existe una molécula de ARNt para cada aminoácido, con un triplete específico de bases nitrogenadas, el anticodón, que varía entre los distintos ARNt.
El ARNt es monocatenario, pero presenta zonas de complementariedad intracatenaria, es decir, zonas complementarias dentro de la misma cadena, lo que produce que se apareen dando una estructura característica semejante a la de un trébol de tres hojas. En la estructura secundaria de los ARNt se distinguen las siguientes características:
Aunque se hable de estructura en forma de hoja de trébol, en realidad, la molécula de ARNt se repliega, adquiriendo una estructura terciaria en forma de L.
Además de los nucleótidos típicos del ARN, como A, G, C y U, el ARNt, contiene otros que llevan bases metiladas, como la dihidrouridina (UH), la ribotimidina (T), la inosina (I), la metilguanosina (GMe), etcétera, que constituyen el 10% de los ribonucleótidos totales del ARNt.
La cadena de ARN presenta dos extremos:
Por tanto, el ARNt debe cumplir dos funciones:
El ARN mensajero (ARNm) es monocatenario, básicamente lineal. Sólo constituye el 2-5 % del ARN total.
La función del ARNm es tomar la información del ADN, que está en núcleo, y llevarla al citoplasma, donde están los ribosomas en los que se sintetizarán las proteínas con los aminoácidos aportados por los ARNt.
El ARNm se forma a partir de una hebra del ADN en un proceso llamado transcripción. Se crea, con las bases nitrogenadas complementarias, un molde con la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. El tamaño del ARNm depende del tamaño de la proteína para la que lleva información. Después de realizar su función, la síntesis de la proteína, las enzimas ribonucleasas lo destruyen para evitar la producción innecesaria de proteínas. Cuando se vuelva a necesitar la síntesis de una proteína concreta, se creará nuevo ARNm.
La información que contiene el ARNm se presenta en una secuencia de bases nitrogenadas, agrupadas en tripletes o codones, cada uno de los cuales determina la unión de un determinado aminoácido.
El ARNm tiene distinta estructura en procariotas y en eucariotas.
El ácido ribonucleico ribosómico o ribosomal (ARNr) es el tipo de ARN más abundante (80-85% del ARN total) en las células y constituye, en parte, los ribosomas. Estos se encargan de la síntesis de proteínas según la secuencia de nucleótidos presente en el ARN mensajero.
El ARN ribosómico constituye el 60 % del peso de los ribosomas.
El ARNr presenta segmentos lineales y segmentos en doble hélice (estructura secundaria), debido a la presencia de secuencias complementarias de ribonucleótidos a lo largo de la molécula.
El peso de los ARNr y de los ribosomas se suele expresar según el coeficiente de sedimentación (s) de Svedberg, que es directamente proporcional a la velocidad de sedimentación de la partícula durante la ultracentrifugación. El coeficiente de sedimentación se expresa en unidades svedberg (S), siendo un svedberg equivalente a 10-13 segundos.
Las células procariotas presentan ribosomas de 70 S, menor peso que los de las células eucariotas, de 80 S.
El ARN nucleolar (ARNn) forma parte del nucléolo. Se origina a partir de la región del ADN denominada región organizadora nucleolar (NOR). Este ARN monocatenario de 45 S se asocia a proteínas procedentes el citoplasma para formar las subunidades de los ribosomas.
El ARN pequeño nuclear (ARNpn), llamado así por su pequeño tamaño por encontrarse en el núcleo de las células eucariotas. También se le denomina ARN-U, por su elevado contenido en uracilo. Como los demás ARN, el ARNpn es monocatenario.
El ARNpn se une a ciertas proteínas del núcleo formando las ribonucleoproteínas nucleares, para realizar el proceso de eliminación de intrones (maduración del ARNm).
Las funciones de los ARN pueden resumirse en tres:
Texto:
Imagen:
Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.
Los nucleótidos están formados por un ácido fosfórico (H3PO4) unido a una ribosa o a una desoxirribosa, y ésta a una base nitrogenada. Si le falta el grupo fosfato, se llama nucleósido.
Los nucleósidos están formados por la unión de una ribosa o de una desoxirribosa, con una base nitrogenada, mediante un enlace N-glucosídico entre el –OH del carbono 1' de la pentosa y un grupo amino de la base nitrogenada (el nitrógeno 1', si ésta es pirimidínica, o el nitrógeno 9' si es una base púrica).
Para denominar a los nucleósidos se añade la terminación -osina al nombre de la base púrica, o la terminación -idina si la base es pirimidínica.
Los nucleótidos se forman por la unión mediante un enlace éster, de una molécula de ácido fosfórico y un nucleósido, por el grupo hidroxilo del quinto carbono (carbono 5') de la pentosa.
Los nucleótidos tienen, por tanto, un fuerte carácter ácido.
Cada nucleótido está formado por tres componentes:
Según el nucleótido tenga ribosa o desoxirribosa se denominan ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos.
Los nucleótidos se denominan quitando la “a” final del nombre del nucleósido y añadiendo el término «5'-monofosfato». Así tenemos que:
Pero normalmente, para nombrar a cada nucleótido, utilizaremos la inicial de cada base nitrogenada (A, G, C, T).
Los enlaces los nucleótidos son:
El ADN es un polímero de nucleótidos de adenina, guanina, citosina y timina, unidos por enlaces fosfodiéster, en el que un grupo fosfato queda unido por dos enlaces éster a dos nucleótidos sucesivos.
Cuando se unen dos nucleótidos por enlace fosfodiéster, el dinucleótido resultante tiene, en un extremo, un grupo fosfato en el carbono 5 que queda libre, y puede unirse a un grupo hidroxilo del carbono 3 de otro nucleótido. En el otro extremo, el grupo hidroxilo del carbono 3 también queda libre, disponible para reaccionar con el fosfato del carbono 5 de otro nucleótido. Así, se pueden formar largas cadenas de nucleótidos que siempre tendrán en un extremo un grupo 5' fosfato libre y en el otro un grupo hidroxilo 3' libre.
La secuencia de nucleótidos de un ácido nucleico se escribe de izquierda a derecha, desde el extremo del carbono 5 hasta el del 3.
Un ácido nucleico de cadena corta se denomina oligonucleótido (generalmente hasta 50 nucleótidos) y si su longitud es mayor, polinucleótido.
En las células eucariotas, el ADN se localiza en el núcleo, aunque también tienen ADN las mitocondrias y los cloroplastos.
El ADN del núcleo está asociado a unas proteínas llamadas histonas y a otras proteínas no histónicas. Estas proteínas son nucleoproteínas.
El ADN de las mitocondrias y de los cloroplastos es distinto del ADN nuclear, muy parecido al ADN de los procariotas. Este ADN forma un nucleoide que carece de envoltura nuclear, y también está asociado a otras proteínas.
Se pueden clasificar los distintos tipos de ADN según su estructura (monocatenario o bicatenario), según su forma (lineal o circular) y según la forma de empaquetarse (asociado a histonas o no asociado a histonas).
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EL ADN EN LOS DIFERENTES TIPOS DE ORGANIZACIÓN CELULAR |
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PROCARIOTAS |
ADN circular bicatenario unido a proteínas parecidas a histonas. Forma el nucleoide. Es similar al ADN de mitocondrias y cloroplastos. |
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EUCARIOTAS |
ADN lineal bicatenario unido a histonas que se encuentra dentro del núcleo con diferentes grados de empaquetamiento, condensándose en cromosomas cuando la célula se está dividiendo. |
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VIRUS |
El ADN puede ser lineal o circular y monocatenario o bicatenario. Además, algunos virus pueden tener ARN como material hereditario. |
La cromatina es la forma en la que se presenta el ADN en el núcleo celular. Es la sustancia de base de los cromosomas eucarióticos, que corresponde a la asociación de ADN, ARN y proteínas que se encuentran en el núcleo interfásico de las células eucariotas y que constituye el genoma de dichas células. Las proteínas son de dos tipos: las histonas y las proteínas no histónicas.
Las unidades básicas de la cromatina son los nucleosomas.
La cromatina interfásica aporta la información genética para los procesos de trascripción y traducción. Se distingue:
Cuando la célula se va a dividir (mitosis o meiosis), la cromatina se condensa en unos cuerpos llamados cromosomas. Los cromosomas, como la cromatina, están formados por ADN asociado a histonas.
El número de cromosomas varía según las especies, pero es constante en todas las células de un individuo.
El cromosoma es una molécula de ADN que contiene los genes, segmentos de ADN que contienen la información necesaria para sintetizar una proteína o carácter del individuo.
Un cromosoma somático está formado por:
El ácido ribonucleico o ARN está formado por nucleótidos de ribosa, con las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y uracilo. No tiene, pues, timina como el ADN, salvo el ARNt. La unión de los ribonucleótidos se realiza mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5'→3', como en el ADN, pero el ARN casi siempre es monocatenario.
El ARN de transferencia es un tipo de ácido ribonucleico que se encarga de transportar los aminoácidos a los ribosomas donde, según la secuencia especificada en un ARN mensajero (transcrita, a su vez, del ADN), se sintetizan las proteínas.
El ARN soluble o de transferencia (ARNt) representa, aproximadamente, el 15 % de todo el ARN. Está formado por unos 80 nucleótidos, y se encuentra disperso en el citoplasma celular.
Existe una molécula de ARNt para cada aminoácido, con un triplete específico de bases nitrogenadas, el anticodón, que varía entre los distintos ARNt.
El ARNt es monocatenario, pero presenta zonas de complementariedad intracatenaria, es decir, zonas complementarias dentro de la misma cadena, lo que produce que se apareen dando una estructura característica semejante a la de un trébol de tres hojas. En la estructura secundaria de los ARNt se distinguen las siguientes características:
Aunque se hable de estructura en forma de hoja de trébol, en realidad, la molécula de ARNt se repliega, adquiriendo una estructura terciaria en forma de L.
Además de los nucleótidos típicos del ARN, como A, G, C y U, el ARNt, contiene otros que llevan bases metiladas, como la dihidrouridina (UH), la ribotimidina (T), la inosina (I), la metilguanosina (GMe), etcétera, que constituyen el 10% de los ribonucleótidos totales del ARNt.
La cadena de ARN presenta dos extremos:
Por tanto, el ARNt debe cumplir dos funciones:
El ARN mensajero (ARNm) es monocatenario, básicamente lineal. Sólo constituye el 2-5 % del ARN total.
La función del ARNm es tomar la información del ADN, que está en núcleo, y llevarla al citoplasma, donde están los ribosomas en los que se sintetizarán las proteínas con los aminoácidos aportados por los ARNt.
El ARNm se forma a partir de una hebra del ADN en un proceso llamado transcripción. Se crea, con las bases nitrogenadas complementarias, un molde con la información genética necesaria para la síntesis de proteínas. El tamaño del ARNm depende del tamaño de la proteína para la que lleva información. Después de realizar su función, la síntesis de la proteína, las enzimas ribonucleasas lo destruyen para evitar la producción innecesaria de proteínas. Cuando se vuelva a necesitar la síntesis de una proteína concreta, se creará nuevo ARNm.
La información que contiene el ARNm se presenta en una secuencia de bases nitrogenadas, agrupadas en tripletes o codones, cada uno de los cuales determina la unión de un determinado aminoácido.
El ARNm tiene distinta estructura en procariotas y en eucariotas.
El ácido ribonucleico ribosómico o ribosomal (ARNr) es el tipo de ARN más abundante (80-85% del ARN total) en las células y constituye, en parte, los ribosomas. Estos se encargan de la síntesis de proteínas según la secuencia de nucleótidos presente en el ARN mensajero.
El ARN ribosómico constituye el 60 % del peso de los ribosomas.
El ARNr presenta segmentos lineales y segmentos en doble hélice (estructura secundaria), debido a la presencia de secuencias complementarias de ribonucleótidos a lo largo de la molécula.
El peso de los ARNr y de los ribosomas se suele expresar según el coeficiente de sedimentación (s) de Svedberg, que es directamente proporcional a la velocidad de sedimentación de la partícula durante la ultracentrifugación. El coeficiente de sedimentación se expresa en unidades svedberg (S), siendo un svedberg equivalente a 10-13 segundos.
Las células procariotas presentan ribosomas de 70 S, menor peso que los de las células eucariotas, de 80 S.
El ARN nucleolar (ARNn) forma parte del nucléolo. Se origina a partir de la región del ADN denominada región organizadora nucleolar (NOR). Este ARN monocatenario de 45 S se asocia a proteínas procedentes el citoplasma para formar las subunidades de los ribosomas.
El ARN pequeño nuclear (ARNpn), llamado así por su pequeño tamaño por encontrarse en el núcleo de las células eucariotas. También se le denomina ARN-U, por su elevado contenido en uracilo. Como los demás ARN, el ARNpn es monocatenario.
El ARNpn se une a ciertas proteínas del núcleo formando las ribonucleoproteínas nucleares, para realizar el proceso de eliminación de intrones (maduración del ARNm).
Las funciones de los ARN pueden resumirse en tres:
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