Conceptos Fundamentales de los Ácidos Nucleicos
Mapa conceptual
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, son esenciales para la herencia genética y la síntesis de proteínas. Conformados por nucleótidos, sus estructuras y emparejamientos de bases permiten la replicación y transcripción del material genético. El ADN se organiza en cromatina en eucariotas, mientras que el ARN desempeña múltiples roles en la célula, incluyendo la regulación de la expresión génica.
Resumen
Esquema
Conceptos Fundamentales de los Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos, ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), son polímeros vitales que constituyen el fundamento de la herencia genética en todos los organismos vivos. El ADN alberga la información genética, replicándose para la transmisión a la descendencia y transcribiéndose en ARN para la síntesis de proteínas, conforme al dogma central de la biología molecular. Aunque este flujo de información es típicamente unidireccional, ciertos virus retrotranscriptores invierten este proceso utilizando enzimas llamadas transcriptasas inversas para sintetizar ADN a partir de ARN viral. El ARN, además de su papel en la síntesis de proteínas, puede ejercer funciones catalíticas y estructurales en la célula, como se observa en los ribozimas y en la formación del ribosoma.Estructura y Composición de los Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos están compuestos por monómeros llamados nucleótidos, que incluyen un azúcar de cinco carbonos (pentosa), una base nitrogenada y uno o más grupos fosfato. En el ADN, la pentosa es la desoxirribosa, mientras que en el ARN es la ribosa. Las bases nitrogenadas se dividen en dos categorías: púricas (Adenina y Guanina) y pirimidínicas (Citosina, Timina en el ADN y Uracilo en el ARN). Los nucleótidos se unen covalentemente a través de enlaces fosfodiéster para formar una cadena con orientación 5’ a 3’. El ARN tiende a ser menos estable que el ADN debido al grupo hidroxilo en la posición 2' de la ribosa, que lo hace más susceptible a la hidrólisis.Interacciones y Estabilidad de las Bases Nitrogenadas
Las bases nitrogenadas, componentes hidrofóbicos de los ácidos nucleicos, se estabilizan en la estructura de doble hélice a través de interacciones hidrofóbicas y puentes de hidrógeno. La Citosina se une específicamente con la Guanina mediante tres puentes de hidrógeno, y la Timina (o Uracilo en ARN) con la Adenina mediante dos. Estos apareamientos específicos son esenciales para la estructura de doble hélice del ADN, manteniendo una distancia constante entre las cadenas de azúcar-fosfato y contribuyendo a la estabilidad y replicación fidedigna del material genético.Descubrimiento y Estructura de la Doble Hélice del ADN
El descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN se basó en las Leyes de Chargaff, que establecen la equivalencia entre las cantidades de Adenina y Timina, y de Guanina y Citosina, y en los estudios de difracción de rayos X realizados por Rosalind Franklin. James Watson y Francis Crick propusieron que el ADN está compuesto por dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas y helicoidales, con las bases nitrogenadas apareadas en el interior. Existen diversas formas conformacionales del ADN, como el B-ADN (la forma más común en condiciones fisiológicas), A-ADN y Z-ADN, cada una con características estructurales distintas.Empaquetamiento del ADN en Eucariotas y Estructura de la Cromatina
En las células eucariotas, el ADN se encuentra altamente organizado en una estructura denominada cromatina, compuesta por ADN, ARN y proteínas histonas. Las histonas son proteínas alcalinas que permiten el empaquetamiento del ADN alrededor de ellas formando nucleosomas. Estos nucleosomas se organizan en estructuras de orden superior como las fibras solenoides y, finalmente, en cromosomas. Este empaquetamiento no solo protege el ADN, sino que también regula su accesibilidad para la transcripción y otros procesos celulares.Definición y Dinámica de los Genes
Un gen es una unidad de herencia compuesta por una secuencia específica de ADN que contiene la información necesaria para sintetizar un producto génico, que puede ser una proteína o una molécula de ARN. Los genes pueden ser monocistrónicos, codificando para un solo producto, o policistrónicos, codificando para múltiples productos. La dinámica del ADN incluye su capacidad para desnaturalizarse y renaturalizarse, procesos críticos durante la replicación y la transcripción. La estabilidad del ADN también depende del contenido de pares de bases Guanina-Citosina, que forman tres puentes de hidrógeno y son más estables que los pares Adenina-Timina.Características y Funciones del ARN
El ARN es generalmente una molécula monocatenaria que puede adoptar diversas estructuras secundarias y terciarias, como horquillas y estructuras cruciformes. Existen múltiples tipos de ARN, incluyendo el ARN de transferencia (tRNA), mensajero (mRNA) y ribosómico (rRNA), cada uno con funciones especializadas en la síntesis de proteínas y otros procesos celulares. Además, los ARN pequeños como los ARN nucleares pequeños (snRNA), microARN (miRNA), ARN de interferencia pequeño (siRNA) y las ribozimas, tienen funciones reguladoras y catalíticas, desempeñando roles fundamentales en la regulación de la expresión génica y el mantenimiento de la integridad de los telómeros.
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Estructura y Composición de los Ácidos Nucleicos
Monómeros de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos están compuestos por monómeros llamados nucleótidos, que incluyen un azúcar de cinco carbonos, una base nitrogenada y uno o más grupos fosfato
Tipos de ácidos nucleicos
ADN
El ADN (ácido desoxirribonucleico) alberga la información genética y se replica para la transmisión a la descendencia
ARN
El ARN (ácido ribonucleico) tiene un papel en la síntesis de proteínas y puede ejercer funciones catalíticas y estructurales en la célula
Composición de los nucleótidos
Los nucleótidos están compuestos por una pentosa, una base nitrogenada y uno o más grupos fosfato
Interacciones y Estabilidad de las Bases Nitrogenadas
Estabilización de las bases nitrogenadas
Las bases nitrogenadas se estabilizan en la estructura de doble hélice a través de interacciones hidrofóbicas y puentes de hidrógeno
Apareamiento específico de las bases nitrogenadas
Las bases nitrogenadas se aparean específicamente en la estructura de doble hélice del ADN, manteniendo una distancia constante entre las cadenas de azúcar-fosfato
Influencia del contenido de pares de bases Guanina-Citosina
El contenido de pares de bases Guanina-Citosina influye en la estabilidad del ADN debido a su capacidad para formar tres puentes de hidrógeno
Descubrimiento y Estructura de la Doble Hélice del ADN
Leyes de Chargaff
Las Leyes de Chargaff establecen la equivalencia entre las cantidades de Adenina y Timina, y de Guanina y Citosina en el ADN
Estudios de difracción de rayos X
Los estudios de difracción de rayos X realizados por Rosalind Franklin fueron fundamentales para el descubrimiento de la estructura de doble hélice del ADN
Propuesta de Watson y Crick
Watson y Crick propusieron que el ADN está compuesto por dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas y helicoidales, con las bases nitrogenadas apareadas en el interior
Empaquetamiento del ADN en Eucariotas y Estructura de la Cromatina
Estructura de la cromatina
La cromatina está compuesta por ADN, ARN y proteínas histonas y permite el empaquetamiento del ADN en las células eucariotas
Organización del ADN en cromosomas
El ADN se organiza en cromosomas a través de su empaquetamiento en estructuras de orden superior como las fibras solenoides
Regulación del acceso al ADN
El empaquetamiento del ADN en la cromatina no solo lo protege, sino que también regula su accesibilidad para la transcripción y otros procesos celulares
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Los ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN, son esenciales para la ______ genética en seres vivos.
herencia
01
El ______ central de la biología molecular establece que la información fluye del ADN al ARN y luego a las proteínas.
dogma
02
Algunos virus tienen la capacidad de revertir el flujo de información genética mediante ______ inversas que crean ADN a partir de ARN.
transcriptasas
