Los ácidos nucleicos ADN y ARN son polímeros formados por nucleótidos que almacenan y transmiten la información genética en las células. El ADN se encuentra normalmente en forma de doble hélice y contiene las instrucciones para el desarrollo y funcionamiento de los organismos, mientras que el ARN participa en la síntesis de proteínas y tiene diversas funciones regulatorias.

1. Ácidos Nucleicos Hay dos tipos de ácidos nucleicos (AN): el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN), y están presentes en todas las células. Su función biológica no quedó plenamente demostrada hasta que Avery y sus colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la información genética . Los ácidos nucleicos son polímeros lineales de un monómero llamado nucleótido (Figura de la derecha), cada nucleótido está formado, mediante un enlace éster, por un ác. fosfórico y un nucleósido (zona sombreada de la figura), este último se constituye por la unión de una pentosa (la D-ribosa o la 2-desoxi-D-ribosa), y una base nitrogenada (purina o pirimidina).

2. Bases Nitrogenadas Las bases nitrogenadas pueden ser purinas: ADENINA y GUANINA , las bases pirimidínicas son: CITOCINA , TIMINA y URACILO . La timina solo puede formar ADN y el uracilo solo está presente en el ARN. Versión en colores de las bases solas, obtenida de la Universidad de Virginia.

4. Estructura del ADN Algunos autores definen estructuras que denominan primarias, secundarias, etc. en orden de complejidad creciente, similar a las de las proteínas . Las cuatro bases nitrogenadas del ADN se encuentran distribuidas a lo largo de la "columna vertebral" que conforman los azúcares con el ácido fosfórico en un orden particular, (la secuencia del ADN ). La adenina (A) se empareja con la timina (T) mientras que la citosina (C) lo hace con la guanina. La estructura primaria del ADN está determinada por esta secuencia de bases ordenadas sobre la "columna" formada por los nucleósidos: azucar + fosfato . Este orden es en realidad lo que se transmite de generación en generación ( herencia ).

5. Estructura Secundaria Es el modelo postulado por Watson y Crick : la doble hélice , las dos hebras de ADN se matienen unidas por los puentes hidrógenos entre las bases. Los pares de bases están formados siempre por una purina y una pirimidina, de forma que ambas cadenas están siempre equidistantes, a unos 11 Å una de la otra. Los pares de bases adoptan una disposición helicoidal en el núcleo central de la molécula, ya que presentan una rotación de 36º con respecto al par adyacente, de forma que hay 10 pares de bases por cada vuelta de la hélice. La A se empareja siempre con la T mediante dos puentes de hidrógeno , mientras que la C se empareja siempre con la G por medio de 3 puentes de hidrógeno .

7. Imagen tomada de: http :// www.ehu.es / biomoleculas /AN/an4-1. htm En cada extremo de una doble hélice lineal de ADN, el extremo 3'-OH de una de las hebras es adyacente al extremo 5'-P (fosfato) de la otra. En otras palabras, las dos hebras son antiparalelas (Figura superior), es decir, tienen una orientación diferente. Por convención, la secuencia de bases de una hebra sencilla se escribe con el extremo 5'-P a la izquierda.

8. Estructura Terciaria: Es la forma en que se organiza esta doble hélice. En Procariotas ( así como en las mitocondrias y cloroplastos eucariotas ) el ADN se presenta como una doble cadena ( de cerca de 1 mm de longitud ), circular y cerrada, que toma el nombre de cromosoma bacteriano. Esta "gigantesca" molécula circular tiene un peso de 3 X 10 9d (daltons). No posee las histonas del cromosoma eucariota, pero se ha comprobado la existencia de proteínas y poliaminas de bajo peso molecular y de iones magnesio que cumplirían su función. El cromosoma bacteriano se encuentra altamente condensado y ordenado (" supercoiled " o superenrrollado).

9. En virus , el ADN puede presentarse como una doble hélice cerrada, como una doble hélice abierta o simplemente como una única hebra lineal. En los Eucariotas el ADN se encuentra localizado principalmente en el núcleo, apareciendo el superenrrollamiento (trenzamiento de la trenza) y la asociación con proteínas histónicas y no histónicas. El ADN se enrolla (dos vueltas) alrededor de un octeto de proteínas histónicas formando un nucleosoma , estos quedan separados por una secuencia de ADN de hasta 80 pares de bases, formando un "collar de perlas" o más correctamente denominado fibra de cromatina , siendo la estructura propia del núcleo interfásico, que no ha entrado en división. Este collar de nucleosomas vuelve a enrollarse y cada 6 nucleosomas constituyen un "paso de rosca" por medio de histoma H1 formando estructuras del tipo solenoide. En el ciclo mitótico de las células eucariotas la cromatina se enrrolla formando cromosomas, que son complejas asociaciones de ADN y proteínas .

10. Doble hélice y fibra de cromatina

11. ARN Una célula típica contiene 10 veces más ARN que ADN. El azúcar presente en el ARN es la ribosa . Esto indica que en la posición 2' del anillo del azúcar hay un grupo hidroxilo (OH) libre. Por este motivo, el ARN es químicamente inestable, de forma que en una disolución acuosa se hidroliza fácilmente. En el ARN la base que se aparea con la A es U , a diferencia del ADN, en el cual la A se aparea con T.

12. Según las modernas teorías sobre el origen de la vida, parece bastante probable que el A RN fuese el primer biopolímero que apareció en la corteza terrestre durante el transcurso de la evolución. Se distinguen varios tipos de RNA en función, sobre todo, de sus pesos moleculares: RNA MENSAJERO (RNAm) Se sintetiza sobre un molde de ADN por el proceso de transcripción por el cual se copia el ARN a partir del molde del ADN, pasa al citoplasma y sirve de pauta para la síntesis de proteínas ( traducción ). RNA RIBOSÓMICO (RNAr) El RNA ribosómico (RNAr) está presente en los ribosomas, orgánulos intracelulares implicados en la síntesis de proteínas. Su función es leer los RNAm y formar la proteína correspondiente.

13. RNA de transferencia: Son cadenas cortas de una estructura básica, que pueden unirse específicamente a determinados aminoácidos. ARN corto de interferencia ( siARN: del inglés: short interfering RNA ): son componentes de una gran respuesta antiviral denominada interferencia del ARN. Ribo -llaves (ribo-switches) son formas de ARN que actúan como llaves "encendido-apagado" de gran precisión. ARNnc : ARN funcional que no codifica para síntesis proteica. ***

14. Glosario Cloroplasto (del griego khloros = verde claro, verde amarillento; plastos = formado): Organela de la célula de algas y plantas rodeada por una doble membrana que posee el pigmento clorofila y es el sitio de la fotosíntesis. Cromosomas (del griego chroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes ) y proteínas (principalmente histonas). Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica de aminoácidos. Tema ampliado Herencia (del latín haerentia = pertenencias, cosas vinculadas) Transmisión de características de padres a hijos. Mitocondria (del griego mitos = hilo, hebra; chondros = grano, terrón, cartílago): La usina celular. Organelas autorreplicantes, que se encuentran en el citoplasma de la célula eucariota rodeadas por membrana, completan el proceso de consumo de la glucosa generando la mayor parte del ATP que necesita la célula para sus funciones. Monómero (del griego monos = solo, meros = parte) molécula pequeña que se encuentra repetitivamente en otra más grande (polímero)

15. GLOSARIO Polímero (del griego polys = muchos, meros = parte): Molécula compuesta por muchas subunidades idénticas o similares. Procariota (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años. Proteínas : (del griego proteios = primario, del griego Proteo, dios mitológico que adoptaba numerosas formas). Polímeros constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por uniones peptídicas. Ribosomas : Pequeñas organelas, compuestas de ARNr (r por ribosómico) y proteínas. Están presentes en el citoplasma de procariotas (70 S ) y eucariotas (80 S). Son el sitio de la síntesis proteica. Esta compuesto de dos subunidades. Los ribosomas de las organelas eucariotas ( mitocondrias y cloroplastos ) tienen 70 S, es decir son similares a los de los procariotas S (por S vedberg, que la definió): Unidad de velocidad de sedimentación.

16. Bibliografia Curtis, H. 2000. Biología. http :// esg - www.mit.edu :8001/ esgbio / chapters.html http :// www.ehu.es / biomoleculas /AN/ AN.htm http :// www.ehu.es / biomoleculas /AN/an4-1. htm http://www.gdb.org/Dan/DOE/intro.html