Acidos nucleicos y aminoacidos(rsumen)

1. 1.1.5. ÁCIDOS NUCLEICOS
• 1.1.5.1. Componentes
• 1.1.5.2. Tipos
• 1.1.5.3. Características estructurales
Los ácidos nucleicos, ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido
desoxirribonucleico) son polímeros especializados en almacenar, transmitir y expresar
la información genética en secuencias de aminoácidos, las cuales luego de algunos
procesos conforman las proteínas de una célula.
El ADN fue descubierto como el principal constituyente químico del núcleo de células
eucarióticas, en tiempos en los cuales Mendel y Darwin publicaron sus trabajos
alrededor de la mitad del siglo XIX. Sin embargo, durante los años 1900s, las proteínas
se consideraron como las mejores candidatas para almacenar la información hereditaria.
Friederick Miescher en 1869 en trabajos con glóbulos blancos obtenidos a partir de
vendajes de pacientes con heridas infecciosas, realizó la primera extracción de los
ácidos nucleicos. Su técnica se basó principalmente en lavar los vendajes que tenían
secreciones producto de la infeccion con una solución salina, luego adicionó a este
material que contenía principalmente un buen número de linfocitos, una solución
alcalina que permitió que esas células se lisaran y el núcleo se precipitara en ella. La
sustancia química que se encontró en estos núcleos, después de ciertos análisis la
denominó nucleína y comprobó su presencia en otras células diferentes.
Los primeros estudios (1950) que permitieron comprobar la estructura de doble hélice
del ADN fueron realizados por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins quienes mediante
técnicas de cristalografía y difracción de rayos X lograron diversas preparaciones de
fibras de ADN uniformemente orientadas, con las que concluyeron que las bases de los
nucleótidos del ADN, que son moléculas planas, están apiladas unas sobre otras. Por su
parte Erwin Chargaff, junto con sus colegas en la universidad de Columbia encontraron
que el ADN de muchas especies diferentes y de diferentes fuentes en un mismo
organismo presentaba ciertas regularidades. En casi todos los ADN analizados se
conservaron las siguientes características, conocidas como la regla de Chargaff:
a. La cantidad de adenina es igual a la cantidad de timina.
b. La cantidad de guanina es igual a la cantidad de citocina.
c. Por lo anterior la cantidad total de purinas es igual a la cantidad total de pirimidinas.
Con base en los resultados analíticos de Chargaff y los patrones de difracción de
Franklin y Wilkins, los investigadores J. Watson y F. Crick propusieron en 1953 un
modelo de la molécula de ADN. A partir de los trabajos anteriores se concluyó:
1. La molécula de ADN consta de un hélice constituida por dos bandas.
2. Las bandas presentan un diámetro uniforme.
3. La hélice se enrrola hacia la derecha, en el sentido de las manecillas del reloj.
4. Las dos bandas corren en direcciones opuestas.
5. Los enlaces fosfato-azúcar que constituyen el esqueleto de la cadena, están
ubicados hacia fuera en la cadena, mientras que hacia el centro se presentan las

2. purinas y pirimidinas sostenidas mediante puentes de hidrógenos que se forman
entre ellas.
Para ampliar sobre la historia consultar:
http://lcmxba.lc.ehu.es/www/departamentos/biomol/AN/an1.htm
Su carácter ácido se comprueba al hacer preparaciones histológicas de células con
hematoxilina-eosina, donde la hematoxilina que es un componente básico del reactivo
da como resultado una coloración azul intensa característica del núcleo de las células
eucarióticas.
CONFORMACIONES ALTERNATIVAS DEL ADN:
Las dimensiones encontradas para la moléculas del ADN por Watson y Crick
corresponden a la denominada forma B-ADN, que se encuentra en todos los organismos
y se presenta cuando la molécula está hidratada. Las demás formas alternativas tienen
pequeñas variaciones en el grado de torsión y la inclinación de la hélice. (Figura 1)
La forma A-ADN, corresponde a la conformación que adopta la molécula cuando las
fibras están deshidratadas, por lo que se presenta un acortamiento de la fibra entera
conservando las características de la forma B.
Figura 1. Conformación en doble hélice del ácido desoxirribonucleico
La forma Z-ADN correspondea una hélice levógira (en sentido contrario a las
manecillas del reloj), en lo que se diferencia de la variedad dextrógira de Watson y
Crick. La conformación que adquiere la estructura de la molécula es muy diferente a la
común , ya que el surco que hay entre las cadenas adquiere la forma de Zig-Zag en vez
de lisa como las demás. Estudios in vitro sugieren que la molécula sólo es estable bajo
condiciones no fisiológicas tales como alta salinidad o estrés de torsión, en cambio bajo
condiciones fisiológicas normales adquiere la estructura tradicional dextrógira. Este tipo
de ADN se encuentra como constituyente de las bandas claras de los cromosomas
gigantes de Drosophila.

3. Vicerrectoría Académica
Dirección Nacional de innovación Académica
1.1.5.1. COMPONENTES DE LOS ACIDOS NUCLEICOS
Las cadenas poliméricas de los ácidos nucleicos están conformadas por monómeros,
denominado NUCLEOTIDOS constituidos por:
a. Un azúcar pentosa (ribosa o desoxirribosa, según el ácido nucleico) (Figura 1)
b. Un grupo fosfato.
c. Una base nitrogenada (purina o pirimidina) (Figura 2).
Figura 1. Estructura de la ribosa y desoxirribosa.

4. Figura 2. Bases nitrogenadas: Purínicas: adenina, guanina. Pirimidínicas: timina,
citosina y uracilo. Formulas estructurales y representación esquemática.
Figura 3. Estructura base. Nucleótidos de ácido ribonucleico y desoxirribonucleico

5. Figura 4. Segmento de un polinucleótido, indicandose el enlace fosfodiéster.
El nucleótido antes de constituirse como tal, se presenta en una forma intermedia
denominada NUCLEÓSIDO compuesto por un azúcar y una base nitrogenada, pero
carente del fosfato cual.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos, el ADN, es el polímero de mayor longitud que
codifica la información hereditaria y la transmite de generación en generación a través
de la reproducción. Mientras que el polímero ARN copia la información de segmentos
específicos del ADN (genes), que se traducen en proteínas por lo que corrientemente se
considera al ARN como la fotocopia de un gen en el ADN.
A su vez como se observa en el siguiente cuadro los dos tipos de ácidos nucleicos
presentan diferencias con respecto a sus moléculas constituyentes.
ADN ARN
Almacenamiento de la
información,disponible en cualquier
momento.
Considerado generalmente, como el
intermediario entre la información
almacenada en la secuencia de nucleótidos

6. del ADN y las proteínas.
Transmisión de la información de
generación en generación.
Presenta una mayor estabilidad que el ARN.
En comparación con el ADN es muy
fácilmente degradado por enzimas lo que le
confiere poca estabilidad.
Forma cadenas dobles (bicatenario) que
adoptan una morfología de hélice a similar
a la de las proteínas.
Se encuentra en la célula monocatenario, es
decir constituido por una sola cadena.
El azúcar que lo constituye es la pentosa
desoxirribosa que carece de un oxígeno en
el carbono 2, de ahí el nombre del ácido.
El azúcar que lo constituye es la pentosa
ribosa que posee un OH en el carbono 2
Bases nitrogenadas
Purinas: Adenina, Guanina.
Pirimidinas:Timina, Citosina.
Bases Nitrogenadas
Purinas: Adenina, Guanina.
Pirimidinas: Uracilo, Citosina.
Pese a las diferencias mencionadas, es común encontrar ambos tipos de ácidos en los
organismos, siendo el aspecto más característico e importante de cada uno de ellos la
combinación ordenada de los nucleótidos conformando una secuencia que permite
almacenar información. Sin embargo, no es sorprendente encontrar algunos virus que
tengan ARN en vez de ADN con esta función.
LOCALIZACIÓN
En células eucarióticas los ácidos nucleicos en especial el ADN se localiza en el núcleo.
En celulas procarióticas, aunque su material genético no se encuentra rodeado por una
envoltura nuclear, gracias a diferentes técnicas se ha podido establecer una región en el
citoplasma denominada nucleoide donde se concentra el ADN.
Además se pueden encontrar ADN circulares accesorios en algunas bacterias,
denominados plásmidos que les confiere ciertas características de resistencia a los
antibióticos, mientras que en las células eucarióticas no se presentan estas estructuras, a
excepción de las levaduras que poseen un plásmido llamado 2µ (por su tamaño) como
material genético extranuclear.
En la célula se presentan varios tipos de ARN entre los cuales los más importantes son:
Los ARN mensajero (ARNm), de cadenas largas sencillas que incluyen en su secuencia
los codones que se traducen en aminoácidos. En las células eucarióticas se sintetizan a
partir de una plantilla de ADN (gen) que se encuentra siempre en el núcleo mientras que
en el citoplasma se une a los ribosomas.
Los ARN de transferencia (ARNt) están representados por varias moléculas, cada una
de ellas asociada con un aminoácido. Son cadenas considerablemente más pequeños que
los ARNm o los ARNr, formadas por unos 70 nucleótidos, dispuestos en una secuencia
única e invariable para cada aminoácido. Sin embargo, todos ellos tienen la misma
secuencia terminal CCA en el extremo 3', al cual se une el respectivo aminoácido.
Se pliega adquiriendo una morfología específica que en representación bidimensional da
la apariencia de un trébol, esto se logra gracias a la complementariedad que existe entre
las bases nitrogenadas de la cadena que permiten un plegamiento espontáneo se une a
los aminoácidos y su función es similar a la de un libro de códigos capaz de decifrar el
"lenguaje" dado en las secuencias de nucleótidos del ARNm en aminoácidos.

7. ARN ribosomal (ARNr):Se refiere al ARN como un constituyente esencial de los
ribosomas . En células eucarióticas la subunidad pequeña posee una molécula de ARN
ribosomal y cerca de 30 proteínas, mientras la subunidad grande tiene cerca de 3
moléculas de ARNr y 45 a 50 proteínas. En investigaciones recientes se ha comprobado
el importante rol que tiene estas moléculas de ARN en la catalisis de los enlaces
peptídicos entre los aminoácidos en la formación de las cadenas polipetídicas, es decir,
se puede considerar a esta función como enzimática por lo que se les ha denominado
Ribozimas. Esto será ampliado en el capítulo de donde se trata con mayor detalle los
ribosomas como organelos celulares.
Por otra parte algunos organelos ecuarioticos poseen ADN, entre los cuales se
encuentran: la mitocondrias, los cloroplastos y los centriolos.
Tanto las mitocondrias como los cloroplastos poseen ADN circular similar al
encontrado en células procarioticas, hecho que apoya la teoría de la Endosimibiosis.
Además poseen toda la maquinaria para síntesis de proteínas, como ribosomas propios y
ARN codificados por su ADN.
Además algunas investigaciones parecen indicar que los centríolos también poseen
ADN.
Vea más información en:
http://www.preunet.cl/demo/cursos/espbio/cap/celula/celeuca.htm
1.1.5.3. CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS ÁCIDOS
NUCLEICOS
Tanto en la molécula de ADN como en la de ARN el esqueleto de la cadena está
formado por las pentosas y los fosfatos de manera alterna. (Figura 1)
Las bases nitrogenadas se unen a los azúcares y se proyectan hacia fuera de la cadena.
Los nucleótidos se unen covalentemente a través de enlaces fosfodiester entre el azúcar
de un nucleótido y el fosfato del siguiente.
El enlace fosfodiester se refiere a las uniones formadas por la reacción entre el grupo
hidroxilo (-OH) del carbono 5 y 3 de la ribosa con el grupo fosfato, (Figura 1).
Una característica muy importante de las bases nitrogenadas se ve reflejada en la
estructura de doble hélice del ADN, ya que las dos cadenas polinucleotídicas
permanecen juntas por la acción de puntes de hidrógeno que se forman entre bases
nitrogenadas complementarias. (Figura 1)

8. Figura 1. Representación esquemática de la cadena de la doble cadena de ADN.
La complementariedad entre las bases obedece a las siguientes razones:
• Las purinas siempre se enfrentan a las pirimidinas. El emparejameinto entre los
dos anillos fusionados de una purina con el anillo sencillo de una pirimidina
aseguran dimesiones estables en la doble hélice de la molécula de ADN.
• El tamaño molecular de las bases.
• La ubicación de los extremos en donde se establecen los puentes de hidrógeno.
• Las dos cadenas de ADN están en disposición antiparalela, es decir que van en
direcciones opuestas y de esta manera se pueden mantener las hebras juntas.
(Figura 1)
NUCLEÓTIDOS RELACIONADOS
Los nucleódidos además de ser los monomeros constituyentes de las cadenas de los
ácidos nucleicos, pueden desempeñar otras funciones de gran importancia en el
metabolismo celular. Un ejemplo de ello se evidencia en el ATP o adenosintrifosfato, la
cual es la moneda energética más común en las células, que lo usan para capturar,
transferir, y aplicar la energía libre en los diferentes procesos químicos celulares. El
ATP está formado por adenina, ribosa y tres fosfatos. Los grupos fosfato terminales se
encuentran unidos al nucleótido por enlaces que son ricos en energía y de cuya
hidrólisis se obtiene nuevamente la energía necesaria para varios procesos celulares a
través de la transferencia de ella a otras moléculas. En general el ATP captura la energía
libre producida por ciertas reacciones exergónicas, el cual puede liberarla
posteriormente en dicha energía libre para permitir el desarrollo de ciertas reacciones
endergónicas.

9. La mayor parte de la energía química disponible está almacenada en estos enlaces
fosfato, y puede ser liberada en cuanto el grupo fosfato sea transferido a otra molécula.
También se encuentran nucleótidos trifosfatados con otras bases diferentes, un ejemplo
de ello es el GTP o guanosintrifosfato necesario durante la síntesis de proteínas, y
estrechamente relacionado con las vías de señalización de las proteínas G. El UTP o
uridintrifosfato, por su parte es utilizado en la síntesis de glucógeno, mientras el CTP o
citidintrifosfato es requerido para la síntesis de grasas y fosfolípidos.
Cada nucleótido tiene la posibilidad de ser transformado por acción enzimática en un
nuevo compuesto cíclico que puede servir como segundo mensajero en los proceso de
señalización o en la regulación de diversos aspectos del funcionamiento celular. El ATP
por ejemplo puede ser convertido en AMP cíclico (adenosinmonofosfato cíclico) por la
acción de la enzima adenilato ciclasa.
Además de estos compuestos, en la célula también se pueden encontrar dinucleótidos
fundamentales en los procesos metabólicos. El NAD o nicotinamida
adenindinucleótido, es una molécula energética muy importante como aceptor primario
de electrones e hidrógeno en las oxidaciones biológicas que ocurren al interior de la
célula, se considera como el intermediario energético universal puesto que está acoplado
con la producción de ATP. Está constituida por un nucleótido formado por
nicotinamida, ribosa y un fosfato unido a un segundo nucleótido formado por adenina,
ribosa y fosfato.
EL NADP o nicotinamida adenindinucleótido fosfato, tiene la misma función que el
NAD pero en otro tipo de reacciones, e incluso su estructura es muy parecido a la del
NAD pero en este caso con un tercer grupo fosfato unido a la ribosa de la adenina.
Otro dinucleótido importante en el metabolismo es el FAD o flavinadenindinucleótido,
el cual esta consituido por riboflavina (vitamina del complejo B) y actúa al igual que los
dos anteriores como aceptor de electrones e hidrógeno en otras reacciones de
deshidrogenación.
Es por esta razón que se hace necesario el consumo diario de vitamina, ya que estos
dinucleótidos están siendo degradados y resintetizados constantemente.

10. La mayor parte de la energía química disponible está almacenada en estos enlaces
fosfato, y puede ser liberada en cuanto el grupo fosfato sea transferido a otra molécula.
También se encuentran nucleótidos trifosfatados con otras bases diferentes, un ejemplo
de ello es el GTP o guanosintrifosfato necesario durante la síntesis de proteínas, y
estrechamente relacionado con las vías de señalización de las proteínas G. El UTP o
uridintrifosfato, por su parte es utilizado en la síntesis de glucógeno, mientras el CTP o
citidintrifosfato es requerido para la síntesis de grasas y fosfolípidos.
Cada nucleótido tiene la posibilidad de ser transformado por acción enzimática en un
nuevo compuesto cíclico que puede servir como segundo mensajero en los proceso de
señalización o en la regulación de diversos aspectos del funcionamiento celular. El ATP
por ejemplo puede ser convertido en AMP cíclico (adenosinmonofosfato cíclico) por la
acción de la enzima adenilato ciclasa.
Además de estos compuestos, en la célula también se pueden encontrar dinucleótidos
fundamentales en los procesos metabólicos. El NAD o nicotinamida
adenindinucleótido, es una molécula energética muy importante como aceptor primario
de electrones e hidrógeno en las oxidaciones biológicas que ocurren al interior de la
célula, se considera como el intermediario energético universal puesto que está acoplado
con la producción de ATP. Está constituida por un nucleótido formado por
nicotinamida, ribosa y un fosfato unido a un segundo nucleótido formado por adenina,
ribosa y fosfato.
EL NADP o nicotinamida adenindinucleótido fosfato, tiene la misma función que el
NAD pero en otro tipo de reacciones, e incluso su estructura es muy parecido a la del
NAD pero en este caso con un tercer grupo fosfato unido a la ribosa de la adenina.
Otro dinucleótido importante en el metabolismo es el FAD o flavinadenindinucleótido,
el cual esta consituido por riboflavina (vitamina del complejo B) y actúa al igual que los
dos anteriores como aceptor de electrones e hidrógeno en otras reacciones de
deshidrogenación.
Es por esta razón que se hace necesario el consumo diario de vitamina, ya que estos
dinucleótidos están siendo degradados y resintetizados constantemente.