Autor: Rocío Parra

En la década de 1860 Miescher aisló de los núcleos una sustancia ácida a la que denomino nucleína, a la cual hoy en día se le conoce como ácido nucleico”. En este trabajo se exponen las generalidades tanto en características, función y propósitos u objetivos de los ácidos nucleicos como componentes de suma importancia en los seres vivos.

Estructura Generalizada de los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos se encuentran en todas la células vivas y están combinados en casi todos los casos con ciertas proteínas. Químicamente, los ácidos nucleicos (así llamados porque dan una reacción ácida al suspenderse en agua), son enormes compuestos en forma de cintas de gran longitud, con peso molecular de millones; en estas cintas se repite (a intervalos regulares) la misma estructura aunque no idéntica, representando los enlaces o unidades de la cadena.

Cada uno de los cientos de cientos de unidades que componen un ácido nucleico se llama nucleótido y esta constituido de 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 purina y pirimidinas ( bases púricas y primídicas). Un ácido nucleico simple puede llevar varios o muchos nucleótidos y entonces recibe el nombre de polinucleótidos. Esto podría compararse a las unidades de aminoácidos que constituyen al cadena péptida de una proteína.

La hidrólisis de ácidos nucleicos por ácidos o por cierta enzima origina una mezcla de varios nucleótidos; tal como la hidrólisis de las proteínas produce una mezcla de aminoácidos. El azúcar y grupo fosfato pueden considerarse como la columna vertebral de los ácidos nucleicos; mientras las bases pueden ser importantes ramificaciones laterales.

Función biológica de los ácidos nucleicos

La función biológica de los ácidos nucleicos, específicamente el DNA es la de contener la información hereditaria. En 1953 Watson y Crick resolvieron su estructura molecular, dando comienzo a una nueva era en la bioquímica y la biología.

Existen dos clases de ácidos nucleicos en todo organismo viviente:

Ácido ribonucleico o RNA
Ácido desoxirribonucleico o DNA
Por otra parte los virus contienen uno solo ya sea RNA o DNA.

Otras de las funciones biológicas de los ácidos nucleicos son las de almacenamiento, replicación, recombinación, y transmisión de la información genética ( son las moléculas que determinan lo que es y hace cada una de las células vivas)

Clases y origen de los ácidos nucleicos

DNA nuclear Núcleo de los eucariontes
DNA celular Procariotes
DNA plasmidal Procariotes
DNA mitocondrial Mitocondria de los eucariontes
DNA de los cloroplastos Cloroplastos
DNA viral Virus animales, vegetales y bacterianos

RNA mensajero Procariotes y eucariontes
RNA ribosomal Procariotes y eucariontes
RNA de transferencia Procariotes y eucariontes
RNA nuclear pequeño Eucariontes
RNA viral Virus animales, vegetales y bacterianos
RNA subviral Moléculas de RNA libres

Componentes monoméricos (nucleótidos)

El RNA y DNA son polímeros integrados por unidades monoméricas llamadas nucleótidos. De ahí su nombre de poli nucleótidos. Cada nucleótido tiene fosfato, azúcar, y una purina o pirimidina, a las cuales se les conoce como bases nitrogenadas. En los nucleótidos las tres partes están unidas en el orden, P – S – B.

En los poli nucleótidos podemos encontrar enlaces éster, en el cual se unen el fosfato y el azúcar , y a estos a lo largo del esqueleto se les denomina enlaces fosfodiéster. La secuencia de estas bases nitrogenadas azúcar – fosfato a lo largo del esqueleto es el que determina la estructura única de DNA y RNA.

Ribosa y desoxirribosa

Los nucleótidos RNA B – D – ribosa, y el DNA B – D – 2 – desoxirribosa. Los dos son pentosas ( 5 carbonos). Solo se diferencian en el nivel estructural, en el carbono 2. Ya que el RNA tiene OH como radical y el DNA radical H. Entonces la ribosa es la forma reducida de la desoxirribosa.

Purinas y Pirimidinas

Las bases observadas comúnmente son las purinas adenina y guanina y las dirimidas citosina, timina y uracilo. Su presencia es:

DNA: A,G,C,T
RNA: A, G, C, U

Purimidinas y Purinas

Las bases de ácidos nucleicos se llaman así por dar reacción alcalina en solución acuosa; son moléculas orgánicas cíclicas de complejidad diversa, las cuales tienen átomos de nitrógeno formando parte de su estructura anular. Dos clases particulares de estos compuestos, conocidos como pirimidinas y purinas, son componentes esenciales de los ácidos nucleicos. Varios de estos mismos compuestos forman parte de un número de coenzimas.

Las purinas y pirimidinas se presentan en la naturaleza en diferentes formas químicas. Las principales estructuras pirimidínicas en los sistemas biológicos son citosina, uracilo y timina.

Bases modificadas de origen natural

El drihidrouracilo y el 4- tiouracilo son componentes menores del RNA de transferencia. Otro ejemplo podría ser en el DNA de los procariotes las bases metiladas que se encargan de una función especifica, dar protección al DNA celular contra la acción de enzimas restrictivas de la célula. En las bacterias, estas enzimas se encargan de degradar el DNA de algún virus bacteriano.

Absorción de radiación ultravioleta

La purina y pirimidina absorben radiación ultravioleta es por ello que los nucleótidos y ácidos nucleicos la absorben también. Esto tiene varias aplicaciones:

1) En los métodos de laboratorio para detección y cuantificación de ácidos nucleicos y sus componentes
2) Observación de muestras biológicas por microscopia
3) El efecto mutágeno de la radiación ultra violeta
4) La esterilización con rayos UV

Extracción y aislamiento de los ácidos nucleicos

Es posible extraer RNA y DNA de las células, y las fracciones subcelulares de los virus, utilizando algunas de las propiedades mencionadas a continuación. También por las propiedades de solubilidad del RNA y DNA en soluciones salinas.

Propiedades del DNA
Insolubles en soluciones diluidas de NaCl
Soluble en soluciones concentradas de NaCl
Insoluble en alcohol
Puede ser disociado de la proteína por tratamiento con un detergente o un fenol

Propiedades del RNA
Soluble en soluciones diluidas de NaCl
Insoluble en alcohol
Puede ser disociado de las proteínas por tratamiento con un detergente o un fenol

Composición Bases y Secuencias de bases de los ácidos nucleicos

Composición de bases del RNA
El porcentaje de A,G,C y U de un RNA se determina por dos pasos .
1) Degradación hidrolítica completa del RNA para formar una mezcla de sus nucleótidos constituyentes
2) Un análisis cromatográfico de la mezcla (por lo regular con un método de intercambio iónico en columna)

La hidrólisis completa del RNA se puede lograr calentándolo con NaOH o mediante el uso de enzimas llamadas ribonucleasas.

A diferencia de la composición de bases del DNA, la del RNA, excepto ciertos RNA virales, no exhiben patrones comunes, excepto en que las 4 bases nitrogenadas siempre están presentes. Casa RNA tiene diferente composición se bases, tanto en purinas y pirimidinas como en cada base especifica.

Composición de bases de DNA

Existen algunas generalizaciones importantes, en los patrones de composición de bases nitrogenadas en el DNA independientemente de su origen (excepto DNA virales). Estas generalidades son:
1) El número de bases purínicas (A +G) está en equilibrio con el numero de bases pirimidínicas (T + C)
2) El número de residuos de adenina esta equilibrado con el número de residuos de timina
3) El número de residuos de guanina esta en equilibrio con el número de residuos de citosina.

Estructura de doble hélice de DNA

La molécula de DNA tiene una estructura de doble hélice integrada por dos cadenas alineadas con polaridad opuesta y retorcidas con giro hacia la derecha. Las bases purinicas y purimídicas están dentro de esta estructura, en la que las bases opuestas que se encuentran sobre las dos cadenas forman puentes de hidrógeno a todo lo largo de la doble cadena.

Apareamiento de bases

Siempre hay una purina unida por puentes de hidrógeno a una pirimida (purinas /
pirimidas), la adenina siempre esta unida por puentes de hidrógeno a la timina A = T y la guanina por puentes de hidrógeno a la Citosina G = C.

Secuencias Repetitivas

En las descripciones del DNA suele hacerse hincapié en la existencia de una sola copia de cada gen, cada uno con una sola secuencia de bases que codifica la síntesis de una RNA mensajero, un RNA de transferencia o un RNA ribosomal. Una excepción notable de mucho cromosomas es la existencia se copias múltiples de los genes de RNA ribosomal.

Sin embargo, en el DNA nuclear de los eucariontes, según la especie las secuencias genéticas únicas equivalen a solo del 10 a 50% de la información del DNA. Hasta hoy en día no se conoce ni el número de secuencias repetitivas ni su importancia biológica.

Virus (con relación a ácidos nucleicos)

La mayoría de los virus son partículas núcleo proteínicas que consisten en una molécula de ácido nucleico- el cromosoma viral (genoma) empacada en una vaina de proteínas. Los virus no se consideran una verdadera forma de vida puesto que solo se replican desde la infección a la célula.

También podemos encontrar caso de viroides o priones. Los viroides son un RNA viral “desnudo” y los priones son sustancias proteínicas libres o “desnudas” o partícula proteínica infecciosa.

Una característica única de los viroides es que la estructura original parece ser la de un RNA circular de cadena sencilla. Los estudios de la secuencia de bases del tiroides indican que hay una gran homología secuencial y también apoyan la posibilidad de apareamiento intramolecular de bases para generar cierto carácter de doble cadena en la estructura celular. Cuatro de los viroides cuyas secuencias se conocen hasta ahora tienen homología secuencial idéntica en uno de estos segmentos de doble cadena.

Conclusión

Como conclusión podemos decir que con este trabajo tenemos una vista mas amplia de lo que son los ácidos nucleicos, al igual que una información mas profunda de lo que son como por ejemplo en su forma molecular y sus componentes mas pequeños lo cual podemos definirlo como la bioquímica de los ácidos nucleicos, puesto que los estamos estudiando en su nivel molecular, o en su manera mas sencilla de cómo están compuestos o se encuentran organizados.

Bibliografía
Nason Albín, BIOLOGIA. Ed. Limusa, México,1965, pp. 158 – 162
Bohinsky, Bioquímica. Ed. Pearson Educación, quinta edición, México, 2000, pp. 228-274