3.6: Ácidos nucleicos

Objetivos de aprendizaje

• Describir la estructura química general de los ácidos nucleicos, identificar monómeros y polímeros y enumerar las funciones del ARN y el ADN
• Describir la estructura y función del ATP en la célula

Los ácidos nucleicos contienen los mismos elementos que las proteínas: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno; más fósforo (C, H, O, N y P). Los ácidos nucleicos son macromoléculas muy grandes compuestas por unidades repetitivas de los mismos bloques de construcción, nucleótidos, similares a un collar de perlas hecho de muchas perlas. También podemos definir ácidos nucleicos como polímeros ensamblados a partir de muchos monómeros unidos covalentemente más pequeños.

Los ácidos nucleicos son las moléculas que funcionan codificando, transmitiendo y expresando información genética en nuestras células.

Todos los nucleótidos están formados por tres subunidades: uno o más grupos fosfato, un azúcar pentosa (azúcar de cinco carbonos, ya sea desoxirribosa o ribosa) y una base que contiene nitrógeno (ya sea adenina, citosina, guanina, timina o uracilo). Consulte la figura\(\PageIndex{1}\) a continuación.

Figura\(\PageIndex{1}\) A la derecha se muestra un fragmento corto de ácido nucleico compuesto por cinco nucleótidos; un nucleótido está encerrado en un rectángulo rojo. Cada nucleótido está compuesto por una de las cinco bases nitrogenadas, un azúcar pentosa (ribosa o desoxirribosa) y un grupo fosfato. El ácido ribonucleico (ARN) tiene ribosa como pentosa, mientras que el ácido desoxirribonucleico (ADN) tiene desoxirribosa. Las cinco bases nitrogenadas se clasifican como pirimidinas (citosina, timina y uracilo), que tienen una estructura de anillo; y purinas (adenina y guanina), que tienen una estructura de doble anillo. Las moléculas de ARN pueden tener hasta pocos mil nucleótidos y son singlestranded, mientras que las moléculas de ADN tienen miles de millones de nucleótidos organizados en dos cadenas de nucleótidos formando una hélice. El ADN, el ARN y las proteínas están relacionados entre sí como se muestra en la tabla\(\PageIndex{1}\) siguiente.

Tabla Relación\(\PageIndex{1}\) ADN, ARN y proteínas

ADN\(\rightarrow\)	se utiliza para sintetizar	ARN\(\rightarrow\)	que se utiliza para sintetizar	Proteínas
Polímeros de nucleótidos		Polímero de nucleótidos		Polímero de aminoácidos
Codifica la secuencia de aminoácidos de las proteínas		Transmite y expresa información en ADN		Realizar la mayoría de las funciones celulares

Figura\(\PageIndex{2}\) El ADN y el ARN comparten tres nucleótidos en su composición (citosina, guanina y adenina), y difieren en uracilo (que se encuentra solo en el ARN) y timina (que se encuentra solo en el ADN). El ARN es monocatenario, mientras que el ADN en

Tabla\(\PageIndex{2}\) Tipos de ácidos nucleicos y sus funciones

Tipo de ácido nucleico	Función
ADN	Codifica y transmite información genética heredada de una generación a la siguiente
ARN	Traduce la información codificada en el ADN para la producción de proteínas y ayuda en su síntesis

Conceptos, términos y verificación de hechos

Preguntas de estudio Escribe tu respuesta en forma de oración (no respondas usando palabras sueltas)

1. ¿Qué es un ácido nucleico?
2. ¿De qué elementos están hechos los ácidos nucleicos?
3. ¿Cuáles son los monómeros que forman los bloques de construcción de los ácidos nucleicos?
4. ¿Cuáles son los tres componentes de un nucleótido?
5. Enumerar los tipos de ácidos nucleicos descritos en el módulo
6. ¿Cuáles son las funciones del ácido nucleico enumeradas en el módulo?

Los nucleótidos son los monómeros que componen los polímeros de ácido nucleico. El trifosfato de adenosina (ATP) es un nucleótido que tiene una función importante por sí mismo. El ATP es una fuente de energía directa y rápida para la mayoría de las actividades celulares. El ATP consiste en una sola adenosina (la base nitrogenada adenina y la ribosa de azúcar), unida a tres iones fosfato.

Figura\(\PageIndex{3}\) Los dos enlaces covalentes a la derecha de la molécula (mostrados en rojo) son enlaces de alta energía. Cuando una reacción enzimática los descompone, se libera una gran cantidad de energía. Esta energía está lista para ser utilizada por una célula. Por otro lado, cuando las moléculas (como las que incorporamos en nuestra dieta) son descompuestas por enzimas liberan energía. Esta energía se puede mantener temporalmente en las moléculas de ATP en los enlaces covalentes formados entre los grupos fosfato libres y el difosfato de adenosina (ADP)

El ATP se conoce regularmente como la moneda de energía primaria para la célula. El ATP sirve como molécula intermedia entre las reacciones químicas que liberan energía y las reacciones químicas que requieren energía. Lo hace “manteniendo” temporalmente la energía liberada por una reacción enzimática en los enlaces covalentes que unen fosfatos a ADP (los rojos en la figura anterior). Entonces, la molécula de ATP puede renunciar a esa energía donde se necesita.

La fórmula química que resume este proceso, es

\[ATP \leftrightarrow ADP + P_{i} \textsf{(inorganic phosphate)}\]

Dado que la reacción puede ir en cualquier dirección (de ADP a ATP, o de ATP a ADP), este es un ejemplo de una reacción reversible, y se representa con una flecha doble apuntando en ambas direcciones.

Figura El trifosfato de\(\PageIndex{4}\) adenosina (ATP) es la molécula de energía en una célula. La energía liberada por las reacciones de descomposición se puede utilizar para hacer un enlace covalente de alta energía en ATP como se muestra en la figura. Entonces, el ATP puede renunciar a esta energía para ser utilizada en reacciones de síntesis.

Conceptos, términos y verificación de hechos

Preguntas de estudio Escribe tu respuesta en forma de oración (no respondas usando palabras sueltas)

1. ¿Qué tipo de molécula orgánica es ATP?
2. ¿Cuál es la función del ATP?