Se les puede conceptuar de varias maneras, pero en general se les concibe como macromoléculas naturales, polímeros de nucleótidos de una cadena (ARN) o dos cadenas (ADN), cuya función principal es la de contener y permitir la transcripción y traducción de la información genética (código genético), para la elaboración de proteínas, sustancias importantes para la estructura y funcionamiento de las células. Es importante destacar que los nucleótidos son las unidades estructurales (monómeros) a partir de los cuales se forman las largas cadenas de ácidos nucleicos, por ello, es necesario desarrollar un concepto sobre estas sustancias.
Nucleótidos
Son moléculas formadas por un azúcar, una base nitrogenada y un radical fosfato. El azúcar puede ser ribosa en los ribonucleótidos, o desoxirribosa en los desoxirribonucleotidos; la diferencia entre estos azúcares es que la primera tiene un grupo —OH en la posición 2’ y la segunda sólo hidrógeno. Los carbonos de estos azúcares se numeran como primos debido a que los de las bases nitrogenadas a los que se unen llevan una numeración natural.
Bases nitrogenadasSon compuestos derivados de la purina o de la pirimidina. Las púricas son adenina y guanina; y las pirimídicas son citosina, timina y uracilo.
Algunos nucleótidos como monómeros cumplen funciones específicas como el adenosín trifosfato (ATP), que es la molécula energética de los organismos.
El adenosín monofosfato (AMP) cíclico sirve como mensajero desde la membrana celular al interior de la célula y otros que actúan como parte de coenzimas o en procesos tales como la fotosíntesis.
Sin embargo, su papel más llamativo lo cumplen como elementos de construcción de los ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). Éstos contienen la información genética que se transmite de una generación a otra y permiten su expresión en la síntesis de proteínas.
En los ácidos nucleicos el azúcar de un nucleótido se une al azúcar del siguiente a través de un grupo fosfato formando un eje (o esqueleto) común. Las bases de los nucleótidos unidos de esta manera quedan perpendiculares al eje mencionado.
El emparejamiento de bases da lugar a la formación de una doble hélice, estructura helicoidal constituida por dos hebras que corren en sentidos opuestos. Estos pares de bases aportan dos mecanismos, siendo uno de ellos el responsable de copiar la información genética de una cadena del ADN existente para formar una nueva cadena doble y otro para pasar información a una cadena de ARN.
Diferencias fundamentales entre los ácidos nucleicos:
El ADN tiene las bases adenina, guanina, timina y citosina; mientras que el ARN en lugar de timina tiene uracilo.
El ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos mientras que el ARN es de cadena sencilla.
El carbohidrato (monosacárido –pentosa de 5C- en ADN es la Desoxirribosa y en ARN, la Ribosa).
Una característica extraordinaria de las moléculas de ADN que se dan en la naturaleza es su longitud. Una molécula de ADN debe constar de muchos nucleótidos para portar la información genética necesaria incluso para los organismos más sencillos.
Modelo de Watson y Crick
James Watson y Francis Crick dedujeron un modelo estructural tridimensional para el ADN que explicaba un patrón de difracción de rayos X y fue también la fuente de conocimientos notables de las propiedades funcionales de los ácidos nucleicos.
Las características del modelo de ADN de Watson y Crick son:
1. Hay dos cadenas helicoidales de polinucleótidos enrolladas a lo largo de un eje común. Las cadenas transcurren en direcciones opuestas.
2. Los ejes de azúcar fosfato se sitúan en el exterior y, por tanto, las bases de púricas y pirimídicas están en el interior de la hélice.
3. Las bases son casi perpendiculares al eje de la hélice y las bases adyacentes están separadas 3.4 Aº. La estructura helicoidal se repite cada 3.4 Aº, de modo que hay 10 bases igual a 3.4 Aº por vuelta/3.4 Aº por base por cada vuelta de hélice; asimismo, hay una rotación de 36 grados por base (360° por vuelta completa/10 bases por vuelta).
4. El diámetro de la hélice es de 20 Aº.
El modelo de doble hélice del ADN y la presencia de pares de bases específicos sugirió inmediatamente cómo podría replicarse el material genético; la secuencia de bases de una hebra de la doble hélice determina de manera precisa la secuencia la otra hebra. Una base de guanina de una hebra se empareja siempre con una base de citosina de la otra hebra; una base de adenina siempre con una de timina y así sucesivamente; por tanto, la separación de la doble hélice en sus dos cadenas componentes producirá dos moldes de hebra simple sobre los que se podrán formar nuevas dobles hélices, cada una con la misma secuencia de bases que la doble hélice original; como consecuencia, al replicarse el ADN, una de las cadenas de cada molécula del ADN descendiente se sintetizará de nuevo, mientras que la otra se transmitirá intacta desde la molécula del ADN original; lo que se conoce como replicación semiconservadora.
