Biomoléculas orgánicas: ácidos nucleicos
CN.B.5.1.5. Usar modelos y describir la estructura, diversidad y función de las biomoléculas que constituyen la materia viva, y experimentar con procedimientos sencillos.
Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que las proteínas eran las portadoras de la herencia biológica, ya que su diversidad y complejidad parecían capaces de almacenar toda la información necesaria para formar un organismo. Sin embargo, los experimentos del siglo XX revelaron un hallazgo revolucionario: la verdadera molécula portadora del mensaje de la vida era el ácido desoxirribonucleico, o ADN. Pensemos en algo cotidiano: te pareces a tus padres no por casualidad, sino porque en cada célula de tu cuerpo hay una copia precisa de las instrucciones que ellos te transmitieron. Esas instrucciones están escritas en un código químico universal, formado por solo cuatro letras, pero capaz de generar toda la diversidad de seres vivos del planeta. Hoy exploraremos qué son los ácidos nucleicos, cómo se organiza su estructura y por qué son el lenguaje con el que la naturaleza escribe la historia de la vida.
Los ácidos nucleicos son inmensas moléculas orgánicas formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Son macromoléculas compuestas por monómeros, llamados nucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster. Estos polímeros son los más grandes y están integrados por millones de secuencias de nucleótidos.
Los enlaces fosfodiéster se enlazan covalentemente el grupo OH del carbono 3 ’ de la pentosa del primer nucleótido y el grupo fosfato del carbono 5 ’ de la pentosa del siguiente nucleótido. En esta reacción se libera una molécula de agua y se forma un dinucleótido. La secuencia de nucleótidos constituye el ADN o ARN.
Los tipos de ácidos nucléicos son: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) y suelen ocupar el núcleo de las células. Ambas moléculas contienen el material genético y la información necesaria para el desarrollo celular, desde la reproducción de la célula u organismo hasta la síntesis de proteínas.
Estructura de los ácidos nucleicos
La base de los ácidos nucleicos son los nucleótidos, que tienen tres componentes:
Por último están las bases nitrogenadas, que se clasifican en dos grupos:
Funciones de los ácidos nucleicos
La función principal de los ácidos nucleicos es almacenar y transmitir la información genética del individuo a sus descendientes (flujo de información). También intervienen en la síntesis de proteínas y controlan la actividad celular.
El ARN es intermediario en la síntesis de proteínas, con sus tres tipos: ribosomal (ARNr), mensajero (ARNm) y de transferencia o transporte (ARNt).
El ADN, a nivel molecular, tiene doble función:
Duplicación o replicación
Sacar copias de sí mismo, duplicarse, autoperpetuarse, asegurando la transmisión de los genes en un proceso denominado replicación.
Expresión del mensaje genético
El ADN transmite la información al ARN mensajero; esto se llama transcripción. Con esta información, y gracias al ARN y a los ribosomas (ARN ), se hace posible la traducción del ARN a aminoácidos, los cuales van enlazándose para formar proteínas. Por tanto, la expresión del ADN se da en proteínas.
Las células decodifican el ARNm leyendo sus nucleótidos en grupos de tres, llamados codones. Cada codón indica un aminoácido en particular o, en algunos casos, proporciona una señal de inicio o de alto que inicia o finaliza la traducción. Además, el codón AUG tiene un papel especial: sirve como codón de inicio en el que comienza la traducción. El conjunto completo de correspondencias entre codones y aminoácidos (o señales de pare) se conoce como código genético, que es más o menos universal para todos los seres vivos.
Interdisciplinariedad. Biología y Medicina. Hoy en día, el ADN en el campo de la Medicina se utiliza para curar enfermedades mediante el reemplazo de un gen defectuoso por uno bueno. Sin embargo, la modificación del ADN –que se practica en plantas y animales– tiene problemas éticos importantes cuando se intenta aplicar en seres humanos.
Características, localización y funciones de los ácidos nucleicos
Número de cadenas
Dos: hélices y antiparalelas en ADN. Una en ARN.
Bases nitrogenadas
Adenina, timina, citosina, guanina en ADN. Adenina, uracilo, citosina y guanina en ARN.
Localización
Cromosomas, mitocondrias, cloroplastos y algunos virus para el ADN. Ribosomas, nucléolo, citoplasma y algunos virus para el ARN.
Función
ADN: Control de las actividades de la célula, transmisión de información genética, duplicación de ADN nuclear y mitocondrial, transcripción de ARN.
ARN: Traducción de proteínas, transmisión de información genética.
Tipos
ADN: Nuclear y mitocondrial. ARN: mensajero, ribosomal y de transporte.
Competencia matemática. La última estimación del número de genes del genoma humano, arrojó un conteo de 20433 genes codificantes y 17835 genes de ARN no codificante.
Competencia socioemocional. La exposición a radiaciones y a derivados de hidrocarburos daña los ácidos nucleicos. ¡Manténte lejos de cualquier situación de riesgo!
Hemos descubierto que en el interior de cada célula se guarda un mensaje antiguo y exacto: el código genético. Los ácidos nucleicos —ADN y ARN— no solo determinan nuestras características, sino que también dirigen el funcionamiento de todos los procesos biológicos. Son la memoria química de la evolución, la conexión invisible entre el pasado y el futuro de la vida. Comprenderlos nos permite entender por qué nos parecemos a nuestros padres, cómo se heredan las enfermedades y de qué modo la ciencia puede hoy leer y modificar ese código. Que esta lección despierte en ti el deseo de seguir explorando cómo la biología molecular nos revela la lógica profunda con la que la naturaleza escribe su propia existencia.
