Ácidos Nucleicos: Estructura, Tipos y Funciones

Los ácidos nucleicos son macromoléculas esenciales para la vida, responsables de almacenar y transmitir la información genética. Este documento explora su composición, estructura y funciones clave.

Composición de los Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la unión de monómeros llamados nucleótidos. Existen dos tipos principales de ácidos nucleicos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico).

¿Qué son los Nucleótidos?

Los nucleótidos son las unidades básicas que componen los ácidos nucleicos. Cada nucleótido está formado por tres componentes:

• Una molécula de ácido fosfórico (grupo fosfato).
• Un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa), que puede ser ribosa (en el ARN) o desoxirribosa (en el ADN).
• Una base nitrogenada.

La unión de estos tres componentes se representa como:

Ion fosfato + Pentosa + Base nitrogenada

El ácido fosfórico confiere el carácter ácido a los nucleótidos debido a su capacidad de ionización.

Nucleósidos: Unión de Pentosa y Base Nitrogenada

Un nucleósido es la molécula resultante de la unión entre la pentosa (ribosa o desoxirribosa) y una base nitrogenada. Esta unión se produce mediante un enlace N-glucosídico, con la pérdida de una molécula de agua. El enlace se forma entre el carbono 1′ (C1) de la pentosa y:

• El nitrógeno 1 (N1) de una base pirimidínica (Citosina (C), Timina (T) o Uracilo (U)).
• El nitrógeno 9 (N9) de una base púrica (Adenina (A) o Guanina (G)).

La estructura del nucleósido se puede representar como:

NUCLEÓSIDO = PENTOSA + BASE NITROGENADA

Unión de Nucleótidos: Formación de Polinucleótidos

Los nucleótidos se unen entre sí para formar cadenas de polinucleótidos, también conocidos como ácidos nucleicos. La unión entre dos nucleótidos se denomina enlace fosfodiéster. Este enlace se establece entre:

• El grupo fosfato en la posición 5′ de un nucleótido.
• El grupo hidroxilo (-OH) en el carbono 3′ del otro nucleótido.

Durante esta unión, se libera una molécula de agua. La unión sucesiva de nucleótidos forma dinucleótidos, trinucleótidos, y finalmente, polinucleótidos (ácidos nucleicos).

Nucleótidos No Nucleicos y sus Funciones

No todos los nucleótidos forman parte de los ácidos nucleicos. Algunos desempeñan funciones biológicas cruciales, como:

• ATP (adenosín trifosfato): Principal molécula transportadora de energía en las células.
• AMPc (adenosín monofosfato cíclico): Actúa como segundo mensajero en la señalización celular.
• NAD+ y FAD+: Coenzimas esenciales en reacciones metabólicas de óxido-reducción.

Funciones Generales de los Nucleótidos

• Estructural: Componentes básicos de los ácidos nucleicos (ADN y ARN).
• Coenzimática: Forman parte de coenzimas (NAD, FAD, FMN, CoA) cruciales en el metabolismo.
• Energética: El ATP es la principal fuente de energía para las reacciones celulares.

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN es un polímero de desoxirribonucleótidos. Sus bases nitrogenadas son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). El ADN nunca contiene uracilo (U). Es una molécula de doble cadena que almacena la información genética.

Características de la Estructura del ADN (Modelo de Watson y Crick)

• Doble hélice: Dos cadenas de desoxirribonucleótidos se enrollan en una doble hélice dextrógira (enrollamiento plectonémico, no se pueden separar sin desenrollarlas).
• Cadenas antiparalelas: Las dos cadenas corren en direcciones opuestas (5′ → 3′ y 3′ → 5′).
• Bases complementarias: Las bases nitrogenadas se aparean específicamente: A con T (mediante dos puentes de hidrógeno) y G con C (mediante tres puentes de hidrógeno).
• Estructura: Las bases nitrogenadas se orientan hacia el interior de la hélice, mientras que los esqueletos de pentosa-fosfato se sitúan en el exterior.
• Dimensiones: Diámetro de 2 nm, 3.4 nm por vuelta y 0.34 nm entre pares de bases (10 pares de bases por vuelta).

Debido a la complementariedad de las bases, la cantidad de bases púricas (A + G) siempre es igual a la cantidad de bases pirimidínicas (T + C):

A + G = T + C

Funciones del ADN

1. Almacenamiento de la información genética: La secuencia de nucleótidos codifica la información genética.
2. Autoduplicación (Replicación): El ADN se replica para generar copias idénticas antes de la división celular.
3. Expresión del mensaje genético: La información del ADN se transcribe a ARN y se traduce a proteínas.

ADN en Células Eucariotas y Procariotas

• Células eucariotas: El ADN se encuentra en el núcleo, asociado a proteínas (histonas) formando la cromatina. Durante la división celular, la cromatina se condensa para formar los cromosomas.
• Células procariotas: El ADN se encuentra en el citoplasma en una región llamada nucleoide, generalmente como una molécula circular (cromosoma bacteriano). También pueden existir plásmidos (moléculas de ADN circular más pequeñas).

Ácido Ribonucleico (ARN)

El ARN está formado por ribonucleótidos que contienen ribosa como pentosa. Sus bases nitrogenadas son adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U). La timina (T) no está presente en el ARN. Los ribonucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster en dirección 5′ → 3′.

El ARN, presente en todos los organismos, es generalmente monocatenario (una sola cadena). Su función principal es *extraer* la información del ADN y dirigir la síntesis de proteínas. Se forma a partir del ADN mediante el proceso de transcripción, donde una porción del ADN sirve como molde.

Tipos de ARN y sus Funciones

En las células eucariotas, el ARN se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma. Existen varios tipos de ARN que colaboran en la expresión génica:

• ARN mensajero (ARNm): Copia la información del ADN y la transporta a los ribosomas.
• ARN ribosómico (ARNr): Se asocia con proteínas para formar los ribosomas, el sitio de síntesis de proteínas.
• ARN de transferencia (ARNt): Se une a aminoácidos específicos y los transporta al ribosoma durante la traducción para la síntesis de proteínas.