Los ácidos nucleicos (A.N.) son esenciales para todas las formas de vida, codifican, expresan y transmiten la información genética. Los nucleótidos y su organización son fundamentales para la síntesis de proteínas. Hay dos tipos principales: ADN y ARN.

Componentes de los Ácidos Nucleicos

Los componentes principales son: pentosa + grupos fosfatos + bases nitrogenadas (obtenidas por la adición de diferentes grupos funcionales en diferentes posiciones que permiten participar en la formación de puentes de hidrógeno).

Nucleósidos

Los nucleósidos son la unión de la pentosa y de la base, y aparecen como productos intermediarios en el metabolismo. Se forman mediante un enlace N-glucosídico entre el OH del C1 de la pentosa y el NH de la base.

Nucleótidos

Los nucleótidos se forman por la unión del OH de la pentosa + O- del ácido fosfórico. La cantidad de grupos fosfatos se indica como (AMP, ADP, ATP).

Funciones de los Nucleótidos

• Coenzimas: Participan en reacciones de deshidrogenación captando protones (p+) y electrones (e-) de moléculas que se oxidan. Ejemplos: FAD (adenina y flavina), NAD (adenina y nicotinamida).
• Transporte de Hidrógeno: NAD transporta H en reacciones catabólicas, mientras que NADP transporta H en reacciones anabólicas.
• CoA: Transporta el radical acetil.
• Almacenamiento de Energía: Los enlaces éster de sus fosfatos son muy energéticos y se utilizan para almacenar energía producida en reacciones de combustión de azúcares y grasas.

Niveles Estructurales de los Ácidos Nucleicos

Estructura Primaria

La estructura primaria es una cadena lineal polinucleotídica común en ADN y en ARN. El polímero se forma por la unión de nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster (OH del C5 + OH del C3), por lo que se establecen largas cadenas nitrogenadas que provocan que las bases cuelguen lateralmente de las pentosas. El esqueleto de los polinucleótidos está formado por la alternancia de bases y grupos fosfato. La información genética está determinada por la secuencia de bases nitrogenadas.

Estructuras Secundaria y Terciaria

Las estructuras secundaria y terciaria son espaciales y distintas para ADN y para ARN.

ADN

El ADN forma nucleoproteínas al empaquetarse con histonas, formando estructuras complejas (cromatinas).

ARN

El ARN es bastante versátil, adoptando distintas formas y funciones.

Características del ADN

• Equivalencia de bases
• Bases complementarias
• Cadenas antiparalelas y enrolladas
• Planos de los anillos de las bases nitrogenadas paralelos entre sí
• Enrollamiento dextrógiro y plectonémico

Empaquetamiento de la Molécula de ADN

• Fibras cromatídicas: Formadas en el núcleo celular por el ADN.
• Doble hélice: Asociada a proteínas básicas (histonas).
• Histonas: ADN + histonas permiten el empaquetamiento. Las histonas (H2A, H2B, H3, H4) juegan un papel importante en la orientación y regulación de la expresión génica. Forman el primer nivel de empaquetamiento del ADN, compuesto por un octámero alrededor del cual se enrolla el ADN.
• ADN espaciador: Espacio ocupado por 50 pares de bases, estructura repetida (collar de perlas), (perla = nucleosoma) (ADN libre = hilo).
• Primer Nivel: Unidad elemental de la cromátida (10nm).
• Segundo Nivel: Se enrolla sobre sí misma dando lugar a una estructura en forma de solenoide con 6 nucleosomas por vuelta (30nm), grado de empaquetamiento 40 veces mayor. Las histonas H1 se unen al extremo de cada nucleosoma y la fibra de cromatina se enrolla hacia sí misma en la hélice.
• Grados de Mayor Empaquetamiento: Cuando la célula se va a dividir, sufre un plegamiento en estructuras de mayor grosor (300/700nm). Máximo grado de empaquetamiento en el núcleo interfásico, formando las fibras de cromátida, y en el núcleo en división se condensa al máximo como cromosomas cuando la membrana nuclear ha desaparecido.

Funciones del ADN

• Almacenar información genética.
• Transmitir la información en generaciones, copiándola antes de la división celular.

Tipos de ARN

• Mensajero (ARNm): Copia información genética del ADN (transcripción) y dirige la síntesis proteica.
• Transportador (ARNt): Transporta aminoácidos específicos al ribosoma según codones del ARNm.
• Ribosómico (ARNr): Forma el ribosoma y cataliza la síntesis proteica.
• Antisentido: Bloquea la expresión genética al formar ARN de doble cadena no traducible.
• Interferente (ARNi): Regula la expresión genética.
• Ribozimas: Actúan como biocatalizadores en reacciones específicas.

Estructura del ARN Mensajero

El ARN mensajero no tiene una estructura tridimensional definida, es una cadena de longitud variable que solo presenta estructura primaria complementaria a un fragmento de las hebras de ADN.

Transcripción del ARN

La transcripción del ARN se lleva a cabo en el núcleo y posteriormente la traducción en el citoplasma por los ribosomas. Antes de la traducción, y tras el proceso de maduración, se eliminan los intrones (que no contienen información) y se unen entre sí los exones. Este proceso se llama splicing. Para preparar la molécula de ARN definitiva antes de salir del núcleo, se le añade en el extremo 5′ un nucleótido de guanina metilado formando una caperuza, y en el extremo 3′ una cola formada por un fragmento de 200 nucleótidos de adenina llamada cola de poli A. Las procariotas carecen de caperuza, de cola poli A y de intrones, por ello no necesitan un periodo de maduración. Una vez madurado, el ARN sale del núcleo a través de los poros de la membrana nuclear para que se sinteticen las proteínas. Cada grupo de 3 bases del ARNm se llama codón y codifica un aminoácido.