Ácidos Nucleicos: DNA y RNA

por Anthony Carpi, Ph.D.

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Los organismos vivos son sistemas complejos. Cientos de miles de proteínas existen dentro de cada uno de nosotros para ayudarnos a desarrollar nuestras funciones cotidianas. Estas proteínas son producidas localmente, armadas pieza por pieza con especificaciones exactas. Se requiere una enorme cantidad de información para manejar correctamente este complejo sistema. Esta información, detallando la estructura específica de las proteínas dentro de nuestros cuerpos, está guardada en un conjunto de moléculas llamado ácidos nucleicos.

Estos ácidos nucleicos son moléculas muy grandes que tienen dos partes principales. La columna vertebral del ácido nucleico está formada de moléculas alternadas de azúcar y de fosfato que están unidas en una larga cadena, tal como está representada abajo:

Sugar molecular diagram phosphate Sugar molecular diagram phosphate
azúcar fosfato azúcar fosfato ...

Cada uno de los grupos de azúcar en la columna vertebral está unido (a través de la unión roja) a un tercer tipo de molécula llamada base nucleótida:

base
nucleótida
base
nucleótida
| |
azúcar fosfato azúcar fosfato ...

Mientras que hay sólo cuatro diferentes bases nucleotídicas que pueden estar en un ácido nucleico, cada ácido nucleico contiene millones de bases unidas a él. El orden en el cual estas bases nucleótidas aparece en el ácido nucleico, codifica la información contenida en la molécula. En otras palabras, las bases nucleótidas sirven como una suerte de alfabeto genético donde está codificada la estructura de cada proteína de nuestros cuerpos.


DNA

En la mayoría de los organismos vivos (excepto en los virus), la información genética está guardada en la molécula llamada ácido desoxirribonucleico, o DNA. El DNA está hecho de residuos en el núcleo de células vivas. El DNA toma su nombre de la molécula de azúcar contenida en su columna vertical (desoxirribosa), sin embargo toma su importancia de su estructura única. Hay cuatro diferentes bases nucleótidas que ocurren en el DNA: adenina (A), citosina (C), guanina (G) y timina (T).

Estos nucleótidos se unen a la columna vertebral de la molécula de azúcar de la siguiente manera:

A T G C
azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar ...

La versatilidad del DNA proviene del hecho que en la realidad la molécula es una doble espiral. Las bases nucleótidas de la molécula del DNA forman pares complementarios: hidrógenos nucleótidos se unen a otras bases nucleótidas en una trenza de DNA opuesta a la original. Esta unión es específica, de tal manera que la adenina siempre se une a la timina (y vice versa) y la guanina siempre se une a la citosina. Esta unión ocurre a través de la molécula dando como resultado un sistema de doble espiral tal como muestra el dibujo siguiente:

azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar ...
T A C G
¦ ¦ ¦ ¦
A T G C
azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar ...

Al comienzo de la decada del 1950, cuatro científicos, James Watson y Francis Crick en Cambridge University y Maurice Wilkins y Rosalind Franklin en King's College, determinaron la verdadera estructura del DNA sobre la base de datos y de los rayos X de la molécula que Franklin había tomado. En 1953, Watson y Crick publicaron un trabajo en la revista científica Nature describiendo esta investigación. Watson, Crick, Wilkins y Franklin habían mostrado que, no solamente la molécula del DNA es una doble espiral, sino que dos trenzas se envuelven entre ellas para formar una hélice. La verdadera estructura de la molécula del DNA es una doble hélice, tal como se muestra a la derecha.

La molécula DNA doblemente trenzada tiene la habilidad única de poder hacer exactas copias de ella misma, o duplicarse a sí misma. Cuando un organismo requiere más DNA (como durante la reproducción o el crecimiento celular), el hidrógeno que se une entre las bases nucleótidas se rompe y las dos hileras del DNA se separan. La célula trae nuevas bases complementarias y apareadas con cada una de las hileras del DNA formando así dos nuevas e idénticas trenzas de la molécula del DNA. Este concepto está ilustrado en la animación siguiente.


RNA

El ácido ribonucleico, o RNA, toma su nombre del grupo de los azúcares en la columna vertebral de la molécula - ribosa. Varias similitudes y diferencias existen entre el RNA y el DNA. Como el DNA, el RNA tiene una columna vertebral de azúcar y fosfato con bases nucleótidas atadas a ella. Como el DNA, el RNA contiene las bases adenina (A), citosina (C) y guanina (G); sin embargo el RNA no contiene timina. En vez de esto, el cuarto nucleótido del RNA es la base uracilo (U). Al contrario de la molécula doblemente trenzada DNA, el RNA es una molécula de una sola hilera. El RNA es el principal material genético usado en los organismos llamados virus, y el RNA también es importante en la producción de proteínas en otros organismos vivos. El RNA puede moverse alrededor de las células de los organismos vivos y por consiguiente sirve como una suerte de mensajero genético, transmitiendo la información guardada en el DNA de la célula, desde el núcleo hacia otras partes de la célula donde se usa para ayudar a producir proteínas.

A U G C
azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar fosfato azúcar ...
RNA


Anthony Carpi, Ph.D. “Ácidos Nucleicos” Visionlearning Vol. BIO-1 (1), 2003.

Me mostraron los rayos X de Rosalind Franklin y ¡'Whooo! ¡Eso era una hélice!'. Y un mes después, teniamos la estructura...
-James Watson 1928-