Importancia DE LOS Acidos Nucleicos EN EL Desarrollo DE Nuevos Individuos PDF

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IMPORTANCIA DE LOS ACIDOS NUCLEICOS EN EL DESARROLLO DE NUEVOS INDIVIDUOS DEFINICION Los ácidos nucleicos fueron descubiertos por Friedrich Miescher en 1869. Hay 2 tipos de ácidos nucleicos y están presentes en todas las células. Su función biológica no quedó plenamente demostrada hasta que A very y sus colaboradores demostraron en 1944 que el DNA era la molécula portadora de la información genética. Los ácidos nucleicos son una macromolécula localizada en las células. Al igual que las proteínas y los polisacáridos, las otras macromoléculas, los ácidos nucleicos son moléculas grandes formadas por muchas unidades similares vinculadas. Siempre están compuestos por: Carbono, Hidrogeno, Oxigeno, Nitrógeno y Fosforo (C, H, O, N, P). Además los ácidos nucleicos son polímeros (moléculas que tienen una masa molecular muy avanzada y esta compuesta por un gran número de átomos), constituidos por la unión mediante en laces químicos de unidades menores llamadas nucleótidos. Los nucleótidos son moléculas orgánicas formadas por la unión covalente de un “azúcar simple” de cinco carbonos, una base nitrogenada y un grupo fosfato. Los ácidos nucleicos se encargan de almacenamiento, transmisión, y el uso de la información; mejor dicho transmiten las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigen una síntesis de proteínas específicas.

NUCLEÓTIDOS Son moléculas compuestas por grupos fosfato, un monosacárido de cinco carbonos (pentosa) y una base nitrogenada. Además de constituir los ácidos nucleicos forman parte de coenzimas y de moléculas que contienen energía. Los nucleótidos tienen importantes funciones, entre ellas el transporte de átomos en la cadena respiratoria mitocondrial, intervenir en el proceso de fotosíntesis, transporte de energía principalmente en forma de adenosin trifosfato (ATP) y transmisión de los caracteres hereditarios.

Esquema de un nucleótido

GRUPOS FOSFATO Son los que dan la característica ácida al ADN y ARN. Estos ácidos nucleicos, al tener nucleótidos con un solo radical (monofosfato) son estables. Cuando el nucleótido contiene más grupos fosfato (difosfato, trifosfato) se vuelve inestable, como sucede con el adenosin trifosfato o ATP. En consecuencia, se rompe un enlace fosfato y se libera la energía que lo une al nucleótido. Los grupos fosfato forman parte de la bicapa lipídica de las membranas celulares. PENTOSAS Son monosacáridos con cinco carbonos en su molécula. En los ácidos nucleicos hay dos tipos de pentosas, la desoxirribosa presente en el ADN y la ribosa, que forma parte del ARN. BASES NITROGENADAS También hay dos tipos. Las derivadas de la purina son la adenina y la guanina y las que derivan de la pirimidina son la citosina, la timina y el uracilo. La timina está presente solo en el ADN, mientras que el uracilo está únicamente en el ARN. El resto de las bases nitrogenadas forma parte de ambos ácidos nucleicos. La asociación de los nucleótidos con otras estructuras moleculares permite la transmisión de caracteres hereditarios y el transporte de energía. NUCLEÓSIDOS Es la unión de una pentosa con una base nitrogenada, a través del carbono 1’ del monosacárido con un nitrógeno de la base. Al establecerse la unión química se desprende una molécula de agua. Los nucleótidos se identifican de acuerdo a la base nitrogenada de la cual provienen. Si derivan de bases purínicas llevan el sufijo “osina”. Si lo hacen de bases pirimidínicas se agrega la terminación “idina”. Además, si el nucleósido está unido a la desoxirribosa se le agrega el prefijo “desoxi”.

Nomenclatura de los nucleósidos De acuerdo a lo señalado, un nucleótido está formado por un nucleósido unido a uno o más grupos fosfato. Los nucleótidos se identifican de manera similar que los nucleósidos, omitiendo la última vocal y añadiendo la palabra “fosfato”, por ejemplo, adenosin fosfato, desoxicitidin fosfato, uridin fosfato, etc. Los ácidos nucleicos son larguísimas cadenas formadas por millones de nucleótidos que se unen entre sí por enlaces de fosfatos. La base nitrogenada del nucleótido se une al carbono 1’ de la molécula de pentosa y el grupo fosfato al carbono. La columna vertebral de la cadena o hilera la constituyen el grupo fosfato y la pentosa. TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS Hay dos clases de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN). Cada uno está formado por cuatro nucleótidos diferentes: adenina, citosina, guanina, timina y en el ADN: adenina, citosina, guanina y uracilo en el ARN. Se diferencian: 

por

el glúcido (la pentosa es

diferente

en

cada

uno; ribosa en

el

ARN

y desoxirribosa en el ADN); 

por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;



en la inmensa mayoría de organismos del cuerpo humano , el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr;



en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN) Es una molécula sumamente compleja que contiene toda la información genética del individuo.

El

ADN

regula

el

control

metabólico

de

todas

las

células.

El ADN posee una doble cadena o hilera de poli nucleótidos, ambas con forma helicoidal y ensamblada a manera de escalera. Es un ácido nucleico presente en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos de todas las células eucariotas. Se dispone de manera

lineal, aunque en las procariotas tiene forma circular y está disperso en el citoplasma. Para su estudio se lo divide en cuatro estructuras.  Estructura primaria del ADN Como fue señalado, cada nucleótido está compuesto por una molécula de ácido fosfórico, una desoxirribosa como pentosa y cuatro bases nitrogenadas que son la adenina, citosina, guanina y timina.  Estructura secundaria del ADN El ADN está formado por dos hileras o cadenas de polinucleótidos. El nucleótido de cada hilera sigue a otro nucleótido, y este a su vez al siguiente. De esta forma, cada nucleótido se denomina de acuerdo a la secuencia de cada base nitrogenada. Por ejemplo, una de las secuencias puede ser G-T-A-C-A-T-G-C. Una determinada secuencia de nucleótidos del ADN se denomina gen. Los genes se ubican en un determinado lugar de los cromosomas, y ejercen funciones específicas. Las bases nitrogenadas de una cadena o hilera están orientadas hacia las bases nitrogenadas de la otra hilera complementaria, unidas entre sí por puentes de hidrógeno. Las bases enfrentadas de cada hilera no lo hacen al azar, sino que la adenina se une siempre a la timina (A-T) mediante dos puentes de hidrógeno y la citosina hace lo propio con la guanina (C-G) a través de tres puentes de hidrógeno, tal como puede verse en el siguiente esquema. De esta forma, las dos hileras permanecen conectadas en toda su longitud. La forma en que se disponen las cuatro bases nitrogenadas a lo largo de toda la cadena es la responsable de codificar la información genética de la célula, con instrucciones para controlar el desarrollo y las funciones del individuo. Numerosas proteínas como las histonas y factores de transcripción se adosan a la molécula de ADN con el fin de regular su expresión.  Estructura terciaria del ADN El ADN no está libre dentro del núcleo de la célula, sino que está organizado en un complejo llamado cromatina. Se denomina cromatina a la estructura formada por ADN y proteínas histónicas y no histónicas. La cromatina está inmersa en el jugo nuclear cuando la célula está en interfase, es decir, entre dos mitosis. En esa etapa, la molécula de ADN forma largos y numerosos filamentos que se enrollan a sucesivas moléculas de proteínas

especiales llamadas histonas. Esto produce que el ADN sufra una importante compactación, puesto que en cada enrollamiento el ADN da casi dos vueltas sobre cuatro pares de histonas. Esas histonas, que se reconocen como H2A, H2B, H3 y H4, forman el octámero de histonas al agruparse de a pares. El ADN enrollado junto al octámero se denomina cromatosoma. Entre dos cromatosomas se ubica el ADN espaciador, al que está asociada otra proteína histónica llamada H1, que mantiene en posición al ADN en el octámero. Cada cromatosoma seguido de la histona H1 y del ADN espaciador forma las unidades fundamentales de la cromatina de las células eucariotas, llamadas nucleosomas. Los nucleosomas, con unos 100 ángstrom de diámetro, adoptan la forma de un collar de perlas, forma en que se observa la cromatina mediante microscopía electrónica cuando la célula está en interfase. Disposición en collar de perlas de la fibra de cromatina  Estructura cuaternaria del ADN Los nucleosomas también se compactan enrollándose de manera helicoidal. Forman estructuras de alrededor de 300 ángstrom de diámetro, denominadas solenoides. Cuando la célula entra en mitosis, las fibras de cromatina se pliegan entre sí y se compactan aún más, formando los cromosomas. Las proteínas no histónicas actúan como un andamiaje sobre los solenoides, ensamblándose en forma de espiral. Estas proteínas brindan un armazón a la fibra de cromatina y colaboran en su plegamiento. FUNCIONES DEL ADN -Almacenamiento de la información genética -Replicación de su propia molécula -Síntesis de ARN (transcripción) -Transferencia de la información genética La replicación o duplicación de la molécula de ADN se produce en la interfase de la división celular, más precisamente en la fase S, con el objetivo de conservar la información genética. Los puentes de hidrógeno que unen las dos hileras de polinucleótidos se rompen, con lo cual ambas cadenas se separan, sirviendo cada una de molde para fabricar una nueva hilera complementaria. La enzima ADN polimerasa se encarga de agregar nucleótidos

fabricados por la célula que están esparcidos en el núcleo. Dicha enzima los va añadiendo a cada hilera separada conforme con la secuencia adenosina-timina y citosina-guanina (A-T y C-G). Al terminar la duplicación se obtienen dos moléculas idénticas de ADN de forma helicoidal, cada una con una hilera original y otra hilera neoformada. El núcleo tiene ahora el doble del ADN y de proteínas que al principio. De esta manera, la información genética de la célula madre será transmitida a las células hijas al producirse la mitosis. ACIDO RIBONUCLEICO (ARN) A diferencia del ADN que posee desoxirribosa y timina, el ARN está formado por ribosa como monosacárido y uracilo como una de las bases nitrogenadas. El ARN forma una sola cadena de polinucleótidos dispuesta en manera lineal. Está presente en el citoplasma de las células procariotas y eucariotas. La formación o síntesis de ARN se realiza a partir del ADN mediante la enzima ARN polimerasa, que copia una secuencia de nucleótidos (genes) de una hilera del ADN. El ARN controla las etapas intermedias en la formación (síntesis) de proteínas. Existen cuatro tipos de ARN con distintas funciones. Ellos son el ARN mensajero, el ARN de transferencia, el ARN ribosómico y el ARN heteronuclear.  ARN mensajero (ARNm) Se forma a partir del molde de una hilera de ADN. El ARN mensajero transporta la información para sintetizar una proteína copiada del ADN, desde el núcleo hasta el citoplasma, pasando por los poros de la membrana nuclear o carioteca. Luego se acopla a los ribosomas, organelas celulares donde se produce la síntesis de proteínas. Un codón está formado por tres nucleótidos del ARNm. Cada codón contiene un aminoácido diferente. Por lo tanto, a partir de la sucesión de los nucleótidos del ARNm se arma la secuencia de aminoácidos de la proteína. Debe recordarse que una serie de aminoácidos forman una proteína. El ARNm se degrada rápidamente por acción enzimática.  ARN de transferencia (ARNt) Tiene por función transportar aminoácidos hacia el ribosoma. En un extremo de su estructura, el ARNt posee un lugar específico para que se fije el aminoácido. En el otro extremo tiene un anticodón, formado por tres nucleótidos que se unen al codón del ARNm por puentes de hidrógeno.

 ARN ribosómico (ARNr) Se unen a proteínas para formar los ribosomas, organelas formadas por dos subunidades, una mayor y otra menor. En los ribosomas se produce la síntesis de proteínas. El ARNr se sitúa en el citoplasma, y es el tipo de ácido ribonucleico más abundante de las células. El ARN nucleolar, ubicado en el nucléolo de las eucariotas, es el precursor del ARN ribosómico.  ARN heteronuclear (ARNh) Se aloja en el núcleo celular y su función es actuar como precursor de los distintos tipos de ARN. FUNCIONES DE LOS ACIDOS NUCLEICOS Cumplen la importante función de sintetizar las proteínas específicas de las células y de almacenar, duplicar y transmitir los caracteres hereditarios. La función biológica de los ácidos nucleicos, específicamente el DNA es la de contener la información hereditaria. En 1953 Watson u Crick resolvieron su estructura molecular, dando comienzo a una nueva era en la bioquímica y biología. Existen dos clases de ácidos nucleicos en todo organismo viviente: Acido ribonucleico o RNA Acido 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). IMPORTANCIA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucleicos son muy importantes para nuestra vida y para la biología en general, ya que todos los organismos vivos contienen ácidos nucleicos. Estos ácidos nucleicos son un tipo de biomoléculas orgánicas que se hallan en la célula o células de los seres vivos y

no obstantes, algunos de ellos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos son vitales para el funcionamiento de la célula, y por lo tanto para la vida. Hay dos tipos de ácidos nucleicos, ADN y ARN. Juntos, hacen un seguimiento de la información hereditaria de una célula de modo que pueda mantenerse, crecer, crear descendencia y realizar las funciones especializadas que se supone que debe hacer. Los ácidos nucleicos por lo tanto controlan la información que hace a todas las células y cada organismo, lo que son. IMPORTANCIA EN LA CIENCIA Los ácidos nucleicos son la única forma que una célula tiene para almacenar la información en sus propios procesos y transmitirla a su descendencia. Cuando los ácidos nucleicos fueron descubiertos como portadores de información hereditaria, los científicos fueron capaces de explicar el mecanismo de Darwin, la teoría de Wallace de la evolución y la teoría de Mendel de la genética. IMPORTANCIA EN LA VIDA DIARIA La unidad de repetición (monómero) de los ácidos nucleicos como ya se ha dicho se compone de tres partes: de ácido fosfórico, una base que contiene nitrógeno y una porción de azúcar. Este monómero se llama nucleótido. Estos ácidos tienen primordial importancia porque determinan la síntesis de la proteína y el factor genético, las características hereditarias de todos los organismos vivos. El azúcar es o bien ribosa o desoxirribosa, y la base es una de las cinco bases principales, citosina, adenina, timina, guanina, uracilo. Los ácidos nucleicos son macromoléculas complejas de suma importancia biológica, ya que todos

los

organismos

vivos

contienen ácidos

nucleicos

en forma de ácido

desoxirribonucleíco (ADN) y ribonucleico (ARN). Sin embargo, algunos virus sólo contienen ARN, mientras que otros sólo poseen ADN. IMPORTANCIA EN LAS ENFERMEDADES

Entender cómo los genes son leídos por la célula y utilizarlos para crear las proteínas crea enormes oportunidades para entender la enfermedad. Las enfermedades genéticas se producen cuando se introducen errores en los genes que el ADN lleva; esos errores crean ARN defectuoso, que crea las proteínas defectuosas que no funcionan de la manera que se espera. El cáncer es causado por un daño en el ADN o la interferencia con los mecanismos para su replicación o reparación. Mediante la comprensión de los ácidos nucleicos y sus mecanismos de acción, podemos entender cómo las enfermedades se producen y, finalmente, cómo curarlas. RELACIÓN CON LA BIOLOGÍA Y QUÍMICA DE LA VIDA Los ácidos nucleicos están relacionados con la biología porque todos los ácidos nucleicos son compuestos orgánicos. Estos ácidos son de suma importancia y son necesarios para el desarrollo de organismos vivos. Un ejemplo seria el ADN, que es un ácido nucleico 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 funciones. Los ácidos nucleicos están localizados en el núcleo de las células del cuerpo humano, lo cual influyo en el nombre. Para la representación de ácidos nucleicos se suelen escribir de forma de un compuesto químico unido por enlaces covalentes. Los ácidos nucleicos son compuestos formados por bastantes enlaces químicos covalentes, lo cual los convierte en polímeros formados por la repetición de monómeros. Las moléculas de estos ácidos suelen tener una masa molecular elevada. El tipo de ácido nucleico dependerá de la composición química de este....