Los ácidos nucleicos
Un grano de arroz de los arrozales de Rocha guarda las instrucciones para formar una planta completa. Están escritas con un alfabeto de solo cuatro letras, repetidas cientos 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
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. Su trabajo fue clave, y también el de Rosalind Franklin, cuyas imágenes de difracción de rayos X mostraron la forma helicoidal de la molécula y permitieron a Watson y Crick proponer su modelo. ¿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.
En una hebra de una molécula de ADN la adenina supone el $28\ \%$ de las bases y la timina el $12\ \%$. Calculá los porcentajes de cada base nitrogenada en la hebra…
En una hebra de una molécula de ADN la adenina supone el $28\ \%$ de las bases y la timina el $12\ \%$. Calculá los porcentajes de cada base nitrogenada en la hebra complementaria y en la molécula de ADN completa, razonando cada paso a partir de las relaciones de Chargaff y explicando por qué no se puede conocer el reparto entre guanina y citosina dentro de cada hebra por separado.
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 confundas 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.
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 porotos, 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.
Volvé al principio: el alfabeto del arroz 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.
Ácidos nucleicos en los alimentos
Todo alimento que viene de células vivas contiene ADN y ARN, porque todas las células los tienen. Una etiqueta nutricional no los muestra, pero podés deducir dónde están.
Reto del tema. Auditoría biomolecular de tu despensa. ¿Te preguntaste alguna vez cómo se traducen los bioelementos que estudiás en lo que ingerís a diario? Vas a auditar…
Reto del tema. Auditoría biomolecular de tu despensa.
¿Te preguntaste alguna vez cómo se traducen los bioelementos que estudiás en lo que ingerís a diario? Vas a auditar un alimento real de tu cocina (legumbre, cereal o derivado lácteo) integrando todos los niveles moleculares.
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Toma de datos: Seleccioná el alimento y consultá su desglose nutricional por cada $100\text{ g}$ en la Base de Datos Española de Composición de Alimentos (BEDCA) o en su etiqueta: agua, bioelementos y sales (como $Na^+$ o $Fe^{2+}$), glúcidos, lípidos y proteínas.
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Deducción de ácidos nucleicos: Como las tablas nutricionales no cuantifican el ADN/ARN, razoná y estimá cualitativamente su presencia considerando el origen celular (tejido animal o vegetal) y el grado de procesado industrial.
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Informe razonado: Elaborá una tabla adaptada a tu ración habitual (ej. $65,5\text{ g}$) y redactá una propuesta de síntesis que justifique la función celular de cada fracción: homeostasis osmótica de agua/iones, balance energético de glúcidos frente a lípidos, función estructural/enzimática de las proteínas y reciclaje de nucleótidos.
Se valorará:
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Rigor en la obtención de datos cuantitativos y corrección de unidades.
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Capacidad deductiva para fundamentar la existencia y función del material genético consumido.
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Precisión conceptual al relacionar la estructura química de cada biomolécula con su papel metabólico.