Base de nucleótidos
Ácidos nucleicos 1. Introducción El primer aislamiento de lo que hoy conocemos como ADN fue realizado por Johann Friedrich Miescher hacia 1870. Informó del hallazgo de una sustancia débilmente ácida de función desconocida en los núcleos de los glóbulos blancos humanos, y llamó a este material “nucleína”. Unos años más tarde, Miescher separó la nucleína en componentes de proteína y ácido nucleico. En la década de 1920 se descubrió que los ácidos nucleicos eran los principales componentes de los cromosomas, pequeños cuerpos portadores de genes en los núcleos de las células complejas. El análisis elemental de los ácidos nucleicos mostró la presencia de fósforo, además de los habituales C, H, N y O. A diferencia de las proteínas, los ácidos nucleicos no contenían azufre. La hidrólisis completa de los ácidos nucleicos cromosómicos dio como resultado fosfato inorgánico, 2-deoxirribosa (un azúcar desconocido hasta entonces) y cuatro bases heterocíclicas diferentes (mostradas en el siguiente diagrama). Para reflejar el inusual componente de azúcar, los ácidos nucleicos cromosómicos se denominan ácidos desoxirribonucleicos, abreviados como ADN. Los ácidos nucleicos análogos en los que el componente de azúcar es la ribosa se denominan ácidos ribonucleicos, abreviados ARN. El carácter ácido de los ácidos nucleicos se atribuyó a la fracción de ácido fosfórico. Las dos bases monocíclicas mostradas aquí se clasifican como pirimidinas, y las dos bases bicíclicas son purinas. Cada una de ellas tiene al menos un sitio N-H al que se puede unir un sustituyente orgánico. Todas son bases polifuncionales y pueden existir en formas tautoméricas.
Estructura del ADN
ResumenDesde el punto de vista de un químico, el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) son polímeros compuestos por unidades de nucleótidos (Fig. 3.1.1). (Para los libros de texto estándar sobre los aspectos físicos de la química de los ácidos nucleicos, véase [200-202]). Las cadenas laterales de estos polímeros son bases de purina y pirimidina. Las bases comunes del ADN son la guanina (G), la adenina (A), la citosina (C) y la timina (T), mientras que las bases comunes del ARN son la G, la A, la C y el uracilo (U). El ARN también se diferencia del ADN en que lleva un grupo hidroxi en la posición 2′. El anillo de furanosa de cinco miembros (ribosa o desoxirribosa) tiene una configuración bien definida, lo que significa que la disposición espacial relativa de los enlaces en las posiciones l′, 2′, 3′ y 4′ es fija. La combinación azúcar-base se denomina nucleósido y los ésteres de fosfato se llaman nucleótidos. El enlace en las estructuras de ADN y ARN es siempre 3′-5′. Se conocen moléculas con segmentos cortos de enlaces 2′-5′ pero juegan un papel menor en la biología.Palabras claveEstas palabras clave fueron añadidas por la máquina y no por los autores. Este proceso es experimental y las palabras clave pueden actualizarse a medida que el algoritmo de aprendizaje mejore.
Química del ácido nucleico
Estas moléculas también son polímeros de unidades más pequeñas llamadas nucleótidos; cada nucleótido está formado por un azúcar (ribosa o desoxirribosa), un grupo fosfato y una de varias “bases” que son purinas o pirimidinas. Las moléculas de azúcar y los grupos fosfato alternados se unen para formar la columna vertebral del ácido nucleico, y una base de purina o pirimidina se une a cada uno de los azúcares, como se ilustra a continuación.
Las células de los organismos vivos tienen cromosomas que contienen un código heredado para sintetizar todas las proteínas que produce el organismo. En esencia, cada cromosoma es una gigantesca molécula de ADN de doble cadena enrollada firmemente en una doble hélice. Un solo cromosoma contiene miles de genes, segmentos de ADN que codifican para proteínas específicas. En un proceso altamente regulado, las enzimas celulares pueden desenrollar un segmento concreto (gen), y otras enzimas se desplazan a lo largo de un gen utilizando una hebra de ADN como plantilla para sintetizar una hebra complementaria de ARN mensajero. Este ARN mensajero recién sintetizado saldrá entonces del núcleo celular y se desplazará al citoplasma de la célula, donde el ARN se utilizará a su vez como plantilla para sintetizar una proteína específica.
Base nitrogenada
Un par de bases consiste en dos bases nucleotídicas de ADN complementarias que se emparejan para formar un “peldaño de la escalera de ADN”. El ADN está formado por dos hebras enlazadas que se enrollan una alrededor de la otra para parecerse a una escalera retorcida, una forma conocida como doble hélice. Cada hebra tiene una columna vertebral formada por una alternancia de grupos de azúcar (desoxirribosa) y fosfato. A cada azúcar se une una de las cuatro bases: adenina (A), citosina (C), guanina (G) [GWA-NeeN] o timina (T). Las dos hebras se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno entre pares de bases: la adenina se empareja con la timina y la citosina con la guanina.
El tamaño de los cromosomas humanos oscila entre 50 y 300 millones de pares de bases. Dado que las bases existen como pares, y la identidad de una de las bases del par determina la del otro miembro del par, los científicos no tienen que informar de las dos bases del par, por lo que la secuencia del ADN suele representarse como cadenas de letras simples.