Los ácidos nucleicos
Un grano de maíz de una milpa en Chalatenango guarda las instrucciones para formar una planta completa. Están escritas con un alfabeto de solo cuatro letras, repetidas miles de millones de veces en cada juego de cromosomas de la planta. ¿Qué piezas químicas forman ese alfabeto y cómo se copia con tanta fidelidad? Eso es lo que vas a ver en este apartado.
El nucleótido: unidad estructural
Si se rompe químicamente un ácido nucleico en el laboratorio, siempre salen tres tipos de piezas en proporción 1:1:1: ácido fosfórico, un azúcar de cinco carbonos y una base con nitrógeno. Esas tres piezas, unidas, forman la unidad básica del ADN y del ARN.
¿Qué tres componentes forman un nucleótido? Indicá en qué se diferencia un nucleótido de ADN de un nucleótido de ARN.
¿Qué tres componentes forman un nucleótido? Indicá en qué se diferencia un nucleótido de ADN de un nucleótido de ARN.
Observá el esquema de un nucleótido e identificá las tres estructuras señaladas con los números 1, 2 y 3, indicando el nombre químico de cada una.
Observá el esquema de un nucleótido e identificá las tres estructuras señaladas con los números 1, 2 y 3, indicando el nombre químico de cada una.
Bases nitrogenadas: cuatro letras, dos alfabetos
Tanto el ADN como el ARN usan cuatro bases distintas. Se agrupan según el tamaño de su anillo.
Nombrá las bases nitrogenadas que aparecen en el ADN y en el ARN, e indicá qué base es exclusiva de cada uno de ellos.
Nombrá las bases nitrogenadas que aparecen en el ADN y en el ARN, e indicá qué base es exclusiva de cada uno de ellos.
La doble hélice y la complementariedad
En 1950, Erwin Chargaff midió las bases del ADN de muchas especies y encontró siempre lo mismo: $\%\text{A}=\%\text{T}$ y $\%\text{G}=\%\text{C}$. En el timo humano, por ejemplo: 30.9 % A, 29.4 % T, 19.9 % G y 19.8 % C. ¿Qué estructura obliga a que bases tan distintas aparezcan en proporciones iguales por pares?
Ahora practicá con una sola cadena: en el esquema siguiente solo se muestra una cadena, y las posiciones marcadas con ? son las bases que tenés que deducir en la cadena complementaria.
Explicá las características esenciales del modelo de doble hélice de Watson y Crick: disposición y sentido de las dos cadenas, posición de las bases nitrogenadas y tipo…
Explicá las características esenciales del modelo de doble hélice de Watson y Crick: disposición y sentido de las dos cadenas, posición de las bases nitrogenadas y tipo de enlaces que mantienen unida la estructura.
En el fragmento de ADN del esquema solo se muestran las bases de una de las hebras. Escribí las bases que deberían ocupar las posiciones marcadas con ? en la hebra…
En el fragmento de ADN del esquema solo se muestran las bases de una de las hebras. Escribí las bases que deberían ocupar las posiciones marcadas con ? en la hebra complementaria y enunciá la regla que aplicaste.
Si una hebra de ADN tiene la secuencia 5'-ATGCCGTA-3', escribí la secuencia completa de la hebra complementaria indicando su polaridad (extremos 5' y 3') y explicá qué…
Si una hebra de ADN tiene la secuencia 5'-ATGCCGTA-3', escribí la secuencia completa de la hebra complementaria indicando su polaridad (extremos 5' y 3') y explicá qué significa que las dos hebras son antiparalelas.
ADN y ARN: dos moléculas, funciones distintas
Las cadenas de nucleótidos pueden ser de ADN o de ARN. Se parecen, pero tienen diferencias claras que sirven para identificar una muestra.
Enlace fosfodiéster, ARN y metabolismo
Dentro de una misma cadena, los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster 3'–5': un fosfato conecta el carbono 3' de una pentosa con el carbono 5' de la siguiente. Son enlaces covalentes y fuertes, y forman el esqueleto de la cadena. No los confundás con los puentes de hidrógeno, que son débiles y unen bases de cadenas distintas.
Los tres ARN principales tienen funciones distintas. El ARNm lleva la secuencia que se traduce a proteína. El ARNt trae un aminoácido y reconoce un codón con su anticodón. El ARNr forma parte del ribosoma y participa en la formación del enlace peptídico.
Un nucleósido es base + pentosa; un nucleótido añade uno o más fosfatos. El ATP es un nucleótido (adenina, ribosa y tres fosfatos): es la moneda de energía de la célula y también una pieza para fabricar ARN.
Hay otros nucleótidos libres con funciones propias. El NAD⁺ y el FAD son transportadores de electrones e hidrógeno: en la respiración celular reciben electrones de los alimentos y quedan como NADH y FADH₂ (reducción), y luego los entregan a la cadena transportadora de electrones, donde se reoxidan (igual que las semirreacciones redox de la unidad de electroquímica). Así, la energía de la glucosa se usa para fabricar ATP.
Catabolismo y anabolismo con ácidos nucleicos
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas de la célula. Las rutas catabólicas degradan moléculas y liberan energía; las anabólicas usan energía para construir moléculas más grandes, es decir, materia viva.
Los ácidos nucleicos muestran las dos caras. Fabricar una cadena de ADN o ARN uniendo nucleótidos con enlaces fosfodiéster es anabolismo: gasta energía, que aporta el ATP. Romper esas cadenas en nucleótidos sueltos (por ejemplo, al digerir carne o frijoles, que contienen ADN) es catabolismo. Y el ATP, que se produce al degradar la glucosa en la respiración celular, es el puente que conecta ambos procesos.
Código genético y transcripción
La información del ADN se usa en dos pasos: primero se copia a ARN (transcripción) y luego se traduce a proteína. La transcripción ocurre en el núcleo: la ARN polimerasa abre la doble hélice y, leyendo una hebra de ADN como molde, une nucleótidos de ARN siguiendo la complementariedad, pero con U en lugar de T. El resultado es un ARNm.
El ARNm se lee de tres en tres bases. Cada grupo de tres es un codón, y casi todos codifican un aminoácido. Este conjunto de reglas es el código genético. Los aminoácidos se escriben con una letra: M (metionina), F (fenilalanina), G (glicina), K (lisina). El codón AUG significa M y además es la señal de inicio; UAA, UAG y UGA son señales de parada.
Si una hebra de ADN tiene la secuencia 5'-ATGCCGTA-3', escribí la secuencia completa de la hebra complementaria indicando su polaridad (extremos 5' y 3') y explicá qué…
Si una hebra de ADN tiene la secuencia 5'-ATGCCGTA-3', escribí la secuencia completa de la hebra complementaria indicando su polaridad (extremos 5' y 3') y explicá qué significa que las dos hebras son antiparalelas.
Volvé al principio: el alfabeto del maíz de la milpa son las cuatro bases A, T, G y C. Su doble hélice se copia con fidelidad porque cada base solo se empareja con su complementaria.
Resumen
Para el reto final (SVB1-CN-SV-BIOMOL-NUCLE-DIFICIL-04): todo alimento de origen vegetal, animal o lácteo viene de células vivas, así que contiene ADN y ARN. Están presentes en las células de esos alimentos, aunque son una fracción muy pequeña de la composición.