ADN y ARN, moléculas de herencia

Los ácidos nucleícos son las macromoléculas que contienen y transmiten la información genética.
Nucleótidos: Unidad estructural de los ácidos nucleícos. Distribuidos en todos los tipos celulares tanto procariontes como eucariontes. Cumplen distintas funciones:
La más importante es formar parte de la estructura de los ácidos nucleícos.
Precursores monoméricos de los ácidos nucleícos ADN y ARN.
Son trasportadores de energía metabólicamente útil.
Mediadores de procesos fisiológicos.
Agentes de trasferencia de otros grupos químicos.
Efectores alostéricos.
Intermediarios.
Formados por una base nitrogenada, una aldopentosa y uno, dos o tres ácidos nucleícos.
Base nitrogenada: son sustancias heterocíclicas (formada por C y N), que derivan de la purina o de la pirimidina. Las bases púricas (purina) están formadas por una anillo doble, la más abundantes son la adenina y la guanina. En menor concentración se encuentra la hipoxantina, la xantina y el acido úrico. Las bases pirimidínicas, compuestas por un solo anillo, son la citosina, timina y uracilo. Se las llama así porque contienen nitrógeno capaz de aceptar protones.

Las aldopentosas: la componen la ribosa y la desoxirribosa. La unión con la base nitrogenada son del tipo glicosídico. Formando un nucleósido. Si se une a una ribosa se llamara ribonucleósido y si se une a la desoxirribosa se llamara deoxirribonucleósido.
Los ribonucleósido son: adenosina, la guanosina, la uridina y la citidina. Los deoxirribonucleósidos son: la timina, la adenina, la guanina y la citidina.
Ácido fosfórico: reaccionacon el hidroxilo de la posición 5’ de la ribosa o de la deoxirribosa, estableciendo un enlace del tipo éster, liberando una molécula de agua. La unión de un nucleósido con un acido fosfórico se denomina nucleótidos.
Los nucleótidos son transportadores de energía. Transportan la energía proveniente de la oxidación del alimento a otros sistemas que requieran energía, esta es utilizada para una reacción de síntesis para un trabajo de transporte o para realizar movimientos. Los nucleótidos más utilizados en esta función son el ATP y el GTP. Sirven como activadores y transportadores de intermediarios requeridos para una variedad de reacciones. Ej: UDP-glucosa es necesaria para la síntesis de glucógeno, la CDP-colina se utiliza en la síntesis de fosfolípidos y la S-adenosil-metionina (SAM) es dadora de grupos metilo.
Funcionan como mediadores fisiológicos.
Los nucleótidos constituyen metabolitos importantes en procesos claves como:
La transmisión de información del medio extracelular al medio intracelular.
Acción como segundo mensajero.
Agregación plaquetaria en el proceso de coagulación.
Regulación de la dilatación de vasos sanguíneos de las arterias coronarias.
Regulador de la síntesis de ARNr y ARNt en bacterias.
Efectores alostéricos.
Los nucleótidos son constituyentes de sustancias importantes para ciertas reacciones enzimáticas. Estas sustancias se llaman coenzima, ya que se requieren para la acción de ciertas enzimas. Estas actúan como transportadores transitorios de electrones o grupo funcionales específicos, como el ion hidruro o el grupo acetilo. Se encuentran coenzima como: NAD+, el NADP+, FAD, FMN(flavin-mononucleótido) y la CoA.

Los ácidos nucleícos son aquellos que contienen las instrucciones para que la célula sintetice sus proteínas. Estas instrucciones están almacenadas en un lenguaje codificado como secuencias lineales de bases nitrogenadas. Existen dos ácidos nucleícos que portan y llevan la información genética: el acido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN). La información genética en las células eucariotas y procariotas esta almacenada en el ADN, pero en los virus esta información puede estar almacenada en el ARN o ADN.
El ADN no es el molde directo para la síntesis de proteínas sino que se hace a través del ARN del tipo ARNm, son las intermediarias entre la información almacenada en el ADN y la secuencia de aminoácidos de la proteína. Los otros tipos de ARN son el ribosomal y los de transferencia que forman parte de la maquinaria necesaria para la síntesis proteica.
El ADN y el ARN son polímeros lineales de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiester. Estos están formados por cuatro nucleótidos diferentes.
ADN: posee un grupo fosfato, la pentosa desoxirribosa y una de las siguientes bases nitrogenadas: guanina, citosina, timina o adenina.
ARN: posee un grupo fosfato, la pentosa ribosa y una de las siguientes bases nitrogenadas: guanina, citosina, adenina o uracilo.
Los nucleótidos se polimerizan entre sí, formando un esqueleto covalente. El hidroxilo 3’del azúcar de un nucleótido se une al hidroxilo 5’del azúcar del nucleótido adyacente. Ambas poseen enlaces fosfodiester.
El ARN tiene dos características: trasporta información codificada de su información codificada en susecuencia de nucleótidos que puede transmitir mediante el proceso de replicación y, tiene estructura plegada que determina la manera en la que interactuara con otras moléculas y responderá a las condiciones ambientales.
Las cadenas de estos poseen una orientación química que se denomina polaridad propiedad importantísima de la molécula.
La secuencia de la columna vertebral es fosfato-azúcar-fosfato-azúcar. Cada fosfato se une al oxidrilo del carbono 5’de una pentosa y al oxidrilo del carbono 3’de la pentosa siguiente. Un extremo de la molécula posee el fosfato libre unido al oxidrilo 5’y el otro extremo presenta libre el oxidrilo del carbono 3’ siendo el ultimo en la secuencia. Esto determina la polaridad de la molécula.
El ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos complementarias y antiparalelas enrolladas en una doble hélice. Las dos cadenas se encuentran unidas por puente de hidrogeno entre las bases nitrogenadas, proporcionando una estructura más estable. Siempre se aparea una púrica con una pirimidínica. Estas uniones son no covalente, lo que permite que se puedan romper fácilmente, logrando que se separen y se vuelvan a unir durante el proceso de replicación de la molécula. Cada molécula hija estará formada por una cadena parental una cadena nueva.
La replicación del ADN es semiconservativa. El ADN es un polímero no ramificado formado por d-AMP, d-GMP, d-TMP, d-CMP.
El código genético está constituido por tripletes de nucleótidos. Cada triplete equivale a un aminoácido. La información contenida en el ADN se expresa a través de las proteínas, determinando las propiedades físicas y químicas
No se leedirectamente la información del ADN sino que a partir de este se sintetiza una molécula de ARNm complementaria de la secuencia de ADN que contiene la información requerida. Cuando ocurre un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN se produce una mutación, provocando importantes cambios en su actividad biológica.
Las moléculas de ADN de distintas especies tienen diferente longitud.
Hubo varias hipótesis en cuanto a la replicación de la doble hélice (ADN):
1. Hipótesis conservativa: proponía que la molécula bicatenaría se copiaría entera, una de las células hijas recibiría la copia y la otra la original.
2. Hipótesis no conservativa: el ADN original se rompería en fragmentos menores antes de copiarse, las piezas se repartirían más o menos uniformemente entre las células hijas y las generaciones posteriores.
3. Hipótesis semiconservativa: cada célula hija recibe, intacta, una de las fibras del ADN de la célula madre, mientras que la otra hebra de la doble cadena, complementaria de la original, se sintetiza de nuevo.
La doble hélice es una molécula flexible que puede encontrarse en forma lineal o circular. Esta es dinámica, se puede curvar, retorcer y enrollar. Permitiendo que se pueda adaptar a las dimensiones de la célula o de la cápside viral. Estas características se debe a la presencia de de secuencias como CAAAAAT o CAAAAAAT o también por la interacción del ADN con proteínas especificas.
El ADN de las bacterias y de muchos virus es una molécula circular cerrada. Al igual que el ADN de las mitocondrias y el de los cloroplastos, que codifica algunas de sus proteínas. Antes de la replicación de la molécula sedebe desenrollar la doble hélice, las encargadas de esto son las topoisomerasas, enzimas que cortan, desenrollan y vuelven unir las cadenas de ADN. El eje de la doble hélice puede a su vez estar enrollado formando una superhelice. Están se encuentran en la naturaleza superenrolladas en sentido dextrógiro o negativo.
En cuanto a las cadenas lineales presentan características especiales para impedir que sus extremos libres sean degradados por las nucleasas celulares o para que sean ligados sus extremos con los de otra molécula para formar cromosomas más largos.
El ARN presenta una composición química y una estructura tridimensional diferentes a las del ADN. La función del ARN es traducir la información genética almacenada en el ADN a la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Existen virus que solo posee ARN, en ese caso funciona como el encargado de contener la información genética.
El ADN es bicatenario y forma una doble hélice, el ARN es monocatenario.
Las células contienen principalmente tres tipos diferentes de ARN: ARN ribosomal (el más abundante), ARN mensajero y ARN de transferencia. Los tres tipos de ARN son sintetizados a partir de la información almacenada en el ADN mediante un procesos denominado transcripción. Además los tres presentan diferencias estructurales y tienen diferentes funciones.
ARNt: es el más pequeño de todos los tipos de ARN. Posee bases nitrogenadas complementarias, se forman entre nucleótidos de una misma cadena. Presentan una estructura de doble hélice, que determina una conformación bidimensional de hoja de trébol, a su vez sufre otro plegamiento adquiriendo una conformación enforma de “L” que está estabilizada por enlaces de hidrogeno.
Cumple función de molécula adaptadora en la síntesis de proteína. En cada uno de los extremo de la “L” existen dos grupos de bases nitrogenadas no apareadas. Uno de estos grupos forma el anticodón, cuyas bases se aparean con las de un triplete o codón complementario de la molécula de ARNm.
ARNr: es el de mayor tamaño. Desempeña un papel central en las actividades catalíticas del ribosoma. Presenta un plegamiento complicado, parece que está muy conservado.
ARNm: el más heterogéneo en cuanto a su tamaño. El tamaño se relaciona con la longitud de la cadena polipeptídica que codifican.
En las células eucariotas existen otro tipo de ARN, el ARN nuclear pequeño (snARN) interviene en la maduración del ARNm y el de otras moléculas pequeñas presentes en el citosol relacionadas con el destino de las proteínas recién sintetizadas.