Estructura primaria y componentes del nucleótido
La estructura primaria de los ácidos nucleicos representa el orden estricto de sucesión de los nucleótidos en una larga cadena polinucleotídica. Cada monómero individual (nucleótido) es un complejo químico complejo que incluye tres componentes básicos:
- Base nitrogenada (adenina, citosina, guanina y otras).
- Pentosa (el componente de carbohidrato, es decir, el azúcar).
- Grupo fosfato.
Dentro del propio nucleótido, los átomos se mantienen unidos mediante enlaces específicos. La base nitrogenada se fija al carbono 1' de la pentosa a través de un enlace N-glucosídico. El grupo fosfato se une al carbono 5' mediante un enlace fosfoéster 5'.
Para formar una macromolécula, los nucleótidos se unen entre sí mediante un fuerte enlace fosfodiéster 3',5'. Este se forma entre el carbono 3' de la pentosa de un nucleótido y el grupo fosfato 5' del siguiente en la cadena.
La diferencia más importante entre los tipos de ácidos nucleicos radica en el sustituyente del átomo de carbono 2' de la pentosa. Si en esta posición se encuentra un átomo de hidrógeno (H), la molécula contiene desoxirribosa (ADN). Si, por el contrario, hay un grupo hidroxilo (OH), se trata de ribosa (ARN).
Reglas de notación de las cadenas polinucleotídicas
En bioquímica existen reglas estrictas para escribir la secuencia de los ácidos nucleicos. Para designar los nucleótidos se utiliza tradicionalmente un código de una sola letra muy práctico.
- Dirección de escritura: se realiza siempre estrictamente de izquierda a derecha.
- Inicio de la cadena (izquierda): es el nucleótido que posee un extremo 5'-fosfato libre.
- Final de la cadena (derecha): es el nucleótido con un grupo –OH libre ubicado en la posición 3' de la pentosa.
Cabe prestar especial atención al uso de las primas (3', 5'). Esta marcación se emplea exclusivamente para numerar los átomos de carbono dentro del anillo de carbohidrato (pentosa). Este enfoque permite distinguir de forma inequívoca los átomos del azúcar de los átomos que componen los anillos de las bases nitrogenadas.
Estructura secundaria del ADN: la doble hélice
La estructura espacial de la molécula de ADN es una doble hélice dextrógira. Está formada por dos hebras polinucleotídicas independientes que se mantienen unidas gracias a enlaces de hidrógeno.
La característica clave de la estructura secundaria es la antiparalelidad. Las dos cadenas corren en direcciones opuestas la una respecto a la otra. Al mismo tiempo, las propias bases nitrogenadas se orientan hacia el interior de la molécula. Se encuentran en un mismo plano, y este plano se sitúa de forma prácticamente perpendicular al eje principal de la hélice, formando una especie de «escalones».
Principio de complementariedad y reglas de Chargaff
Las dos cadenas de la molécula de ADN no son copias idénticas; son complementarias. Esto significa que la secuencia de nucleótidos de una hebra dicta de manera estricta e inequívoca la secuencia de la segunda hebra. La adenina (A) de una cadena siempre se enlaza con la timina (T) de la otra. La citosina (C) se une únicamente con la guanina (G). Se forman pares estables: A = T y G = C.
De este principio fundamental se desprenden regularidades cuantitativas conocidas en bioquímica como las reglas de Chargaff:
- La cantidad total de nucleótidos de adenina en la molécula es estrictamente igual a la cantidad de timina (A = T).
- La cantidad total de nucleótidos de guanina es igual a la cantidad de citosina (G = C).
Asimismo, existe un coeficiente de especificidad de especie. Es la relación entre la suma de adenina y timina y la suma de guanina y citosina: (A + T) / (G + C). Dicho valor es absolutamente constante para cada especie concreta de organismos vivos y actúa como su característica química única.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué bases nitrogenadas pertenecen a las púricas y cuáles a las pirimidínicas?
Las bases nitrogenadas incluyen derivados de la purina y la pirimidina que forman parte de los nucleótidos junto con la pentosa y el residuo de ácido fosfórico.
- Bases púricas — adenina y guanina (comunes a las moléculas de ADN y ARN).
- Bases pirimidínicas — citosina (común a ambos ácidos nucleicos), timina (presente solo en el ADN) y uracilo (presente solo en el ARN).
¿Cuántos enlaces de hidrógeno se forman entre los pares A-T y G-C?
Entre las bases nitrogenadas complementarias de las cadenas antiparalelas del ADN se forma un número variable de enlaces de hidrógeno.
- Par A-T (Adenina — Timina) — se mantiene unido por dos enlaces de hidrógeno.
- Par G-C (Guanina — Citosina) — se mantiene unido por tres enlaces de hidrógeno.
Estos enlaces de hidrógeno entre las bases emparejadas garantizan la estabilidad termodinámica de la estructura espacial de la doble hélice de la molécula.
¿Qué tipos principales de ARN existen y cuáles son sus funciones?
En las fuentes citadas se mencionan el ARNm, el ARNt y el ARNr.
- ARNm — contiene codones (tripletes) de acuerdo con los cuales se sintetiza la cadena polipeptídica en los ribosomas.
- ARNt — posee una región aceptora en el extremo 3' con una secuencia CCA, que sirve para la unión del aminoácido; su anticodón interactúa de forma complementaria con el codón del ARNm.
- ARNr — las fuentes indican que el ADN nuclear codifica 4 tipos de ARNr; la función concreta del ARNr no se detalla en las fuentes proporcionadas.
Recuerde la regla de las primas: las cifras con una prima (3', 5') se refieren siempre a los carbonos del azúcar (pentosa). Esto se hace a propósito para no confundirlas con la numeración de los átomos en la propia base nitrogenada.
Preguntas de clases y exámenes
¿En qué se diferencia químicamente el ADN del ARN?
La principal diferencia radica en el sustituyente en el átomo de carbono 2' del azúcar (pentosa). En el ADN hay un hidrógeno (desoxirribosa), y en el ARN hay un grupo hidroxilo (ribosa).
¿Qué significa que «las cadenas de ADN son antiparalelas»?
Esto significa que las dos hebras polinucleotídicas de la doble hélice tienen direcciones opuestas. Frente al extremo 5' de una cadena siempre se sitúa el extremo 3' de la otra.
¿Qué enlaces mantienen unidas las dos cadenas de ADN?
Las dos cadenas se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. Estos surgen entre las bases nitrogenadas orientadas hacia el interior de la hélice, estrictamente según el principio de complementariedad (A=T, G=C).
Qué más repasar sobre el tema
- Estructura química detallada de las bases nitrogenadas
- Mecanismo de formación del enlace fosfodiéster 3',5'
- Formación de nucleosomas y empaquetamiento del ADN
- Significado biológico del coeficiente de especificidad de especie
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