ÁCIDOS NUCLEICOS

HENRY GUSTAVO CHAVES CÓD. 2009283450

TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURABIOQUIMICA

CODIGO BEINAG01PROFESOR: EDUARDO PASTRANA BONILLA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA AGRICOLANEIVA, ABRIL 28

2010

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Los Ácidos Nucleicos son moléculas muy complejas que se producen en todas las células vivas y en los virus; tienen funciones tan importantes en los seres humanos como es la de transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de ciertas proteínas específicas. El modo en que los Ácidos Nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de algunas de las más extensas investigaciones científicas de la actualidad.

Éstos ácidos son consideradas como las sustancias fundamentales de los seres vivos, y se cree que aparecieron hace aproximadamente uno 3.000 millones de años, cuando surgieron las formas de vida más elementales. Antiguamente se conocían con el nombre de “Nucleína”, pero hoy en día estos ácidos son llamados como “Nucléicos”, aunque recibieron este nombre porque fueron aislados por primera vez del núcleo de células vivas en la década de 1860 por el biólogo Suizo Friedrich Miescher, Sin embargo, la mayoría de los Ácidos Nucleícos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular.

Estructura del ADN

Existen dos clases de Ácidos Nucleicos, el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y el Ácido Ribonucleico (ARN). Tanto la molécula de ARN como la de ADN tienen una estructura de forma helicoidal de gran longitud con un gran peso molecular; cada uno de los cientos de unidades que componen un Ácido Nucleico se llama “Nucleótido” y está constituido por un grupo fosfato y una pentosa (azúcar simple con 5 carbonos) a la cual se fija una estructura orgánica cíclica llamada “Base”, perteneciente a los compuestos conocidos como Purinas y Pirimidinas (bases Púricas y Pirimídicas). En estas cadenas se repiten regularmente la misma estructura (aunque no idéntica), representando los enlaces o unidades de estas mismas. A estas cadenas se les unen también una gran cantidad de moléculas más pequeñas de cuatro tipos diferentes: la Adenina, presente en el ADN y ARN; la Guanina, presente también en el ADN y ARN; la Citosina, presente igualmente en el ADN y ARN; la Timina, exclusiva del ADN, y el Uracilo, exclusiva del ARN, (es decir, Uracilo en lugar de Timina); además siempre hay una Purina unida por puentes de hidrógeno a una Pirimida; la Adenina siempre está unida por puentes de hidrógeno a la Timina (A = T) y la Guanina por puentes de hidrógeno a la Citosina (G = C).

Estructura química de la Adenina.

Estructura química de la Guanina.

Estructura química de la Citosina.

Estructura química de la Timina.

Estructura química del

Uracilo.

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La disposición secuencial de estas cuatro bases a lo largo de la cadena es la que codifica la información genética: por ejemplo, una secuencia de ADN puede ser ATGCTAGATCGC.

Tal vez el Ácido Nucleico mas importante es la molécula del ADN, que es un polímero largo que porta la información necesaria para el desarrollo de las características biológicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las células realicen sus debidas funciones. Dependiendo de la composición del ADN (refiriéndose a composición como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrógenos entre bases pasando a ADN de cadena simple. Una doble cadena de ADN mide de 22 a 26 Angstroms (2,2 a 2,6 Nanómetros) de ancho, y una unidad (un Nucleótido) mide 3,3 Å (0,33 Nm.) de largo. Aunque cada unidad individual que se repite es muy pequeña, los polímeros de ADN pueden ser moléculas enormes que contienen millones de nucleótidos. Por ejemplo, el cromosoma humano más largo, el cromosoma número 1, tiene aproximadamente 220 millones de pares de bases.

El ADN es una molécula Bicatenaria, es decir, está formada por dos cadenas dispuestas de forma antiparalela y con las bases nitrogenadas enfrentadas. En su estructura tridimensional, se distinguen distintos niveles o estructuras.

Principalmente, encontramos la estructura Primaria, que es una secuencia de nucleótidos encadenados. Es en estas cadenas donde se encuentra la información genética, y dado que el esqueleto es el mismo para todos, la diferencia de la información radica en la distinta secuencia de bases nitrogenadas. Esta secuencia presenta un código, que determina una información u otra, según el orden de las bases.

La estructura Secundaria es una estructura en doble hélice, que permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Es una cadena doble, Dextrógira o Levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la Adenina y la Guanina de una cadena se unen, respectivamente, a la Timina y la Citosina de la otra. Ambas cadenas son Antiparalelas.

Por último en la estructura Terciaria, se refiere a cómo se almacena el ADN en un espacio reducido, para formar los cromosomas. Varía según se trate de organismos procariotas o eucariotas; En procariotas el ADN se pliega como una súper-hélice, generalmente en forma circular y asociada a una pequeña cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en organelos celulares como las mitocondrias y en los cloroplastos. En eucariotas, dado que la cantidad de ADN de cada cromosoma es muy grande, el empaquetamiento ha de ser más complejo y

compacto; para ello se necesita la presencia de proteínas, como las Histonas y otras proteínas de naturaleza no Histónica (en los espermatozoides estas proteínas son las Protaminas).

El ADN como todo también puede sufrir daños o variaciones, debido a condiciones externas, o como en muchas ocasiones también puede resultar dañado por diferentes tipos de Mutágenos, que cambian la secuencia del ADN: agentes Alquilantes, además de la radiación electromagnética de alta energía, como la luz ultravioleta y los rayos X, incluyendo también a las condiciones ambientales nocivas, como por ejemplo habitar en zonas agrícolas, las cuales se encuentran constantemente expuestas a pesticidas nocivos para la salud. El tipo de daño producido en el ADN depende del tipo de Mutágeno. Por ejemplo, la luz UV puede dañar al ADN produciendo dímeros de Timina, que se forman por el ligamiento cruzado entre bases Pirimidínicas. Por otro lado, oxidantes tales como radicales libres o el Peróxido de Hidrógeno producen múltiples daños, incluyendo modificaciones de bases, sobre todo en la Guanina, y roturas de doble hebra. En una célula humana cualquiera, alrededor de 500 bases sufren daño oxidativo cada día. De estas lesiones oxidativas, las más peligrosas son las roturas de doble hebra, ya que son difíciles de reparar y pueden producir mutaciones puntuales, inserciones y deleciones de la secuencia de ADN, así como translocaciones cromosómicas.

El daño en el ADN inicia una respuesta que activa diferentes mecanismos de reparación que reconocen lesiones específicas en el ADN, que son reparadas en el momento para recuperar la secuencia original del ADN. Asimismo, el daño en el ADN provoca una parada en el ciclo celular, que conlleva la alteración de numerosos procesos fisiológicos, que a su vez implica síntesis, transporte y degradación de proteínas. Alternativamente, si el daño genómico es demasiado grande para que pueda ser reparado, los mecanismos de control inducirán la activación de una serie de rutas celulares que culminarán en la muerte celular, lo cual provocara Mutaciones en el ser vivo en que se encuentre.

Otro Ácido Nucleico de gran importancia es la molécula del ARN; esta difiere del ADN en que la pentosa de los nucleótidos constituyentes es una Ribosa en lugar de Desoxirribosa, y en que las cadenas del ARN son más cortas que las del ADN. El ARN está constituido casi siempre por una única cadena (es Monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas. Mientras que el ADN contiene la información, el ARN expresa dicha información, pasando de una secuencia lineal de nucleótidos, a una secuencia lineal de aminoácidos en una proteína. Para expresar dicha información, se necesitan varias etapas y, en consecuencia, existen varios tipos de ARN:

El ARN mensajero (ARNm) se sintetiza en el núcleo de la célula, y su secuencia de bases es complementaria de un fragmento de una de las cadenas de ADN. Actúa como intermediario en el traslado de la información genética desde el Núcleo hasta el Citoplasma. Poco después de su síntesis sale del núcleo a través de los poros nucleares asociándose a los ribosomas donde actúa como matriz o molde que ordena los Aminoácidos en la cadena Proteica. Su vida es muy corta: una vez cumplida su misión, se destruye.

El ARN de transferencia (ARNt) existe en forma de moléculas relativamente pequeñas. Su función es la de captar Aminoácidos en el citoplasma uniéndose a ellos y transportándolos hasta los Ribosomas, colocándolos en el lugar adecuado que indica la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero para llegar a la síntesis de una cadena Polipeptídica determinada y por lo tanto, a la síntesis de una proteína.

Y por último, el ARN ribosómico (ARNr) que es el más abundante (80 por ciento del total del ARN), se encuentra en los ribosomas y forma parte de ellos, aunque también existen proteínas ribosómicas. El ARN ribosómico recién sintetizado es empaquetado inmediatamente con proteínas ribosómicas, dando lugar a las subunidades del ribosoma.

Todas las células vivas codifican el material genético en forma de ADN, sin embargo las células bacterianas pueden tener una sola cadena de ADN, que es suficiente para contener toda la información necesaria para que la célula produzca unos descendientes iguales a ella. En las células de los mamíferos las cadenas de ADN están agrupadas formando cromosomas. Algunos virus, llamados retrovirus, sólo contienen ARN en lugar de ADN, aunque los virus no suelen considerarse como verdaderos organismos vivos. Los virus no se consideran una verdadera forma de vida puesto que solo se replican desde la infección a la célula.

Una aplicación muy usada y efectiva en la actualidad es el uso del ADN en la medicina forense, ya que los médicos o investigadores forenses pueden utilizar el ADN presente en la sangre, el semen, la piel, la saliva o el pelo en la escena de un crimen para identificar al responsable. Esta técnica se denomina huella genética, o también "perfil de ADN". Al realizar la huella genética, se compara la longitud de secciones altamente variables de ADN repetitivo, entre personas diferentes. Este método es frecuentemente muy fiable para identificar a un criminal. Sin embargo, la identificación puede complicarse un poco si la escena está contaminada con ADN de personas diferentes.

En esta técnica también es aconsejable requerir a las personas acusadas de ciertos tipos de crímenes que proporcionen una muestra de ADN para introducirlos en una base de datos. Esto ha facilitado la labor de los investigadores en la resolución de casos antiguos, donde sólo se obtuvo una muestra de ADN de la escena del crimen, en algunos casos permitiendo exonerar a un convicto. La huella genética también puede utilizarse para identificar víctimas de accidentes en masa, o para realizar pruebas de consanguinidad.

En general, los Ácidos Nucleicos son de vital importancia para los seres vivos, ya que además de sintetizar algunas de las Proteínas mas importantes para nuestro organismos, son los encargados de proteger y transmitir la información que los progenitores transmiten a sus descendientes. En este proceso la información del (ADN) se transcribe en los Ácidos Ribonucleicos (ARN), y éstos participan en la traducción de proteínas, es decir, que el ADN contiene el “original” de la información hereditaria, y el ARN es una especie de copia de la información que existe en el ADN; sin embrago hay que tener en cuenta los riesgos frecuentes con los que puede sufrir el ADN, ya que estos determinan las características más importantes del nuevo ser que viene en camino.

Fuentes:

Ácidos Nucleicos, Microsoft® Encarta® 2009. 1993-2008 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

Ácidos Nucleicos, Wikipedia, 2010. Disponible en: <www.wikipedi.org>.

ADN, ARN, Monografías, 2010. Disponible en: <www.monografias.com>