Los ácidos son sustancias o compuestos químicos que al entrar en un proceso de disolución, incrementa la concentración de iones de hidrógeno; cabe resaltar que cuanto mayor sea la concentración de iones producidos por este, mayor será su acidez y menor su pH de la solución(1).
La palabra acido proviene de las palabras latinas “acidus o acere”, que significa “agrio”, ya que justamente una de las características de los ácidos en el agua es el sabor agrio(2). Es importante mencionar que existen muchos tipos de ácidos, y uno de ellos es el ácido nucleico, el cual sin duda alguna es fundamental; por tal razón es sumamente necesario conocer más a fondo sobre él.
Ácidos nucleicos. Foto por Sponk. Wikimedia Commons.
¿Qué es el ácido nucleico?
Químicamente, los ácidos nucleicos son grandes moléculas que están formadas por la unión de monómeros; unas moléculas más pequeñas llamadas nucleótidos, que se encargan de sintetizar las proteínas y almacenar, duplicar e incluso transmitir los caracteres hereditarios(3).
Pero, ¿Qué son exactamente los nucleótidos?, pues este término hace referencia a un tipo de biomolécula que está formada por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y una molécula de acido fosfórico(4).
Ahora bien, para explicar de una manera mucho más sencilla lo que son los ácidos nucleicos, se puede decir que estos conforman lo que vendría siendo el material genético de todos los organismos, y son muy importantes para que el almacenamiento y la distribución de la información genética se lleven a cabo(3).
Es decir que esta clase de ácido ejerce una función muy importante en los seres vivos, puesto que gracias a ellos, los caracteres que determinan a cada individuo; ya sea su forma, tamaño, aspecto, entre otros, se pueden transmitir de padres a hijos.
Por otra parte, es fundamental resaltar que existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ácido desoxirribonucleico y el ácido ribonucleico; los cuales pueden ser encontrados tanto en las células eucariotas como en las procariotas, e incluso en virus(5).
Historia: descubrimiento del ácido nucleico
Johann Friedrich Miescher, un biólogo y médico suizo fue el que descubrió los ácidos nucleicos en 1869, ya que realizó un experimento con glóbulos blancos y espermatozoides de salmón, obteniendo una sustancia rica en carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y fósforo; dicha sustancia recibió en un principio el nombre de nucleína, debido a que se encontraba en el núcleo(6).
Este descubrimiento no obtuvo gran reconocimiento, hasta que luego de varios años después, el médico Aleman Albrecht Kossel inicio unas investigaciones sobre la estructura química de la nucleína. Al fragmentar esta sustancia, obtuvo un componente proteico y un grupo prostético; a este último, por pertenecer al grupo de los ácidos, lo llamó ácido nucleico(7).
Clasificación: ¿Cuáles son los ácidos nucleicos?
Los ácidos nucleicos se clasifican, de acuerdo a su composición química y a su estructura, en dos grandes grupos: el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN)(5).
Ácido desoxirribonucleico (ADN)
El ácido desoxirribonucleico o ADN es el encargado de almacenar toda la información genética usada en el desarrollo de los organismos vivos, e incluso es el responsable de la transmisión hereditaria(3).
El ADN se encuentra localizado de la siguiente manera:
- Células eucariotas: se encuentra en los cromosomas del núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos(8).
- Células procariotas: ubicado en su único cromosoma y en forma de plásmidos.
Cabe resaltar que la biomolécula del ADN es la única capaz de sacar copias de sí misma, en una replicación semiconservativa, mediante la cual una de las cadenas de la doble hélice sirve de molde para la síntesis de una nueva. Esta particularidad permite la duplicación del material genético y su trasmisión durante la división celular(8).
Características:
Por otra parte, es de gran importancia hacer mención que el ADN cuenta con ciertas características, entre las cuales se encuentran las siguientes:
- La secuencia de las bases es infinita.
- Se auto-duplica.
- Contiene toda la información genética y hereditaria.
- Tiene una estructura de doble hélice.
- Puede sufrir mutaciones.
- Se forman uniones fácilmente rompibles llamadas puentes de hidrogeno.
Ácido ribonucleico (ARN)
El ácido ribonucleico o ARN es una molécula que se encarga de controlar las etapas intermedias en la síntesis proteica, ya que como el ADN no puede actuar por sí solo, lo necesita para poder transferir toda la información hacia los compartimientos celulares (9).
En pocas palabras, el ARN sirve de transmisor de la información genética del ADN en los procesos de síntesis de proteínas. Cabe resaltar que en algunos virus es la única molécula portadora de la información genética (10).
El ácido ribonucleico está formado por una cadena de ribonucleótidos, y se encuentra presente tanto en las células eucariotas como en las procariotas, de la siguiente manera:
- Células eucariotas: se encuentra en el núcleo, citoplasma, matriz mitocondrial y en el estroma de cloroplastos.
- Células procariotas: se localiza unicamente en el citosol.
Características
Por otra parte, el ARN también cuenta con algunas características que lo distinguen, entre las más importantes se encuentran las siguientes:
- Se trata de una sola cadena lineal y simple.
- Presenta las mismas bases nitrogenadas que el ADN, solo que remplaza a la timina por el uracilo (11).
- Es indispensable para la formación de las proteínas.
- Aparecen debido a un proceso llamado transcripción (12).
- Cuentan con 3 clasificaciones: ribosómico, mensajero y transferencia.
Propiedades de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos cuentan con ciertas propiedades físicas y químicas, que le dan las características tan importantes que tienen. Entre las propiedades más importantes se encuentran las siguientes:
- Desnaturalización: es la capacidad que tiene la molécula para separar sus dos cadenas.
- Reabsorción: es el emparejamiento de las cadenas luego de haber quitado el calor al cual son sometidas para la desnaturalización.
- Hibridación: emparejamiento entre las cadenas complementarias de origen distinto.
Por otra parte, desde el punto de vista biológico las más importantes son:
- Propiedades acido-base: debido a los grupos fosfato y a las bases nitrogenadas.
- Solubilidad: son solubles en agua y poco solubles en disolventes orgánicos.
- Viscosidad: mayor en bicatenarios que en monocatenarios.
- Densidad: Mayor en ARN que en ADN.
- Absorción de luz: debido a las bases nitrogenadas.
¿Qué función tiene el ácido nucleico?
Básicamente la función principal del ácido nucleico es hacer que se lleve a cabo la transmisión de los genes hereditarios; pero como hay dos tipos de ácidos nucleicos es importante resaltar la función que tienen cada uno de ellos (13).
Es por ello que a continuación se mencionarán las funciones que tiene tanto el ácido desoxirribonucleico (ADN) como el ácido ribonucleico (ARN):
Funciones del ADN
El ADN se encarga básicamente de la transcripción de información al ARN y de proveer la información heredada a las células hijas. Sin embargo, para simplificarlo un poco o hacerlo más entendible, se puede decir que el ácido desoxirribonucleico cumple con las siguientes funciones:
- Almacenar toda la información genética.
- Duplicar su propia molécula.
- Transcripción.
- Transferir la información genética (14).
Funciones del ARN
El ARN cumple con ciertas funciones de acuerdo a su clasificación, ya que existen varios tipos de ARN, los cuales conoceremos a continuación con sus respectivas obligaciones.
- ARN mensajero (ARNm): actúa como molde y lleva la información desde el ADN hacia los ribosomas (15).
- ARN de transferencia (ARNt): se encarga de transportar los aminoácidos hacia los ribosomas para proceder con la síntesis proteica.
- ARN ribosómico (ARNr): interviene en la síntesis de proteínas en la célula, ya que recibe la información genética y traduce las proteínas.
Composición de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos están constituidos por nucleótidos, unas moléculas orgánicas que a su vez están compuestas por tres componentes principales, los cuales son:
La base nitrogenada
Son moléculas que están formadas por átomos de carbono y nitrógeno, las cuales contienen toda la información genética(10). Se pueden encontrar dos tipos de base nitrogenada: la purina y la pirimidina.
- Purina: es un sistema plano de nueve átomos, cinco carbonos y cuatro nitrógenos(16).
- Pirimidinas: es un sistema plano de seis átomos, cuatro carbonos y dos nitrógenos(16).
Con respecto a la base nitrogenada, el ADN contiene:
- Dos purinas: Adenina (A) y la Guanina (G)(9).
- Dos pirimidinas: Timina (T) y la Citosina (C)(9).
Por su parte, el ARN tiene:
- Dos purinas: Adenina (A) y la Guanina (G)(9).
- Dos pirimidinas: Citosina (C) y Uracilo (U)(9).
La pentosa
Son monosacáridos que en su molécula contienen cinco carbonos. Cabe resaltar que en los ácidos nucleicos existen dos tipos de pentosas; la ribosa que forma parte del ARN y la desoxirribosa que está presente en el ADN(10).
La ribosa presente en el ARN es un azúcar relativamente normal, puesto que tiene un átomo de oxigeno unido a cada átomo de carbono. Por su parte, la desoxirribosa que está en el ADN es un azúcar modificado, ya que no contiene un átomo de oxígeno(17).
Esta diferencia es sumamente importante para que las enzimas puedan reconocer a un ARN de un ADN(18).
El grupo fosfato
El grupo fosfato es uno de los más importantes para la vida; se trata nada más y nada menos que de una molécula formada por un átomo de fosforo unido a cuatro de oxígeno(10).
Este grupo es muy importante para los ácidos nucleicos, ya que es el encargado de causarle las cargas negativas y de brindarle las características ácidas(17).
Referencias
- Chang, R. (2010). Química (10ª ed.). McGraw-Hill.
- Brock, T.D. (1970). Principios de microbiología. Interamericana.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Biología molecular de la célula (4ª ed.). Ediciones Omega.
- Nelson, D.L., & Cox, M.M. (2009). Principios de bioquímica de Lehninger (5ª ed.). Omega.
- Watson, J.D., Baker, T.A., Bell, S.P., Gann, A., Levine, M., & Losick, R. (2011). Molecular Biology of the Gene (7th ed.). Pearson.
- Dahm, R. (2008). Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research. Human Genetics, 122(6), 565–581.
- Levene, P.A., & Tipson, R.S. (2012). Organic Chemistry of Nucleic Acids: Part B. Springer.
- Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Molecular Cell Biology (4th ed.). W.H. Freeman and Company.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Molecular Biology of the Cell. Garland Science.
- Watson, J. D., & Crick, F. H. (1953). Molecular structure of nucleic acids. Nature, 171(4356), 737-738.
- Berg, J.M., Tymoczko, J.L., & Gatto, G.J. (2018). Stryer’s Biochemistry. W.H. Freeman and Company.
- Watson, J. D. (1972). Origin of concatemeric T7 DNA. Nature New Biology, 239(94), 197-201.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … & Matsudaira, P. (2008). Molecular cell biology. Macmillan.
- Griffiths, A. J. (1999). Introduction to genetic analysis. WH Freeman.
- Noller, H. F., & Woese, C. R. (1981). Secondary structure of 16S ribosomal RNA. Science, 212(4493), 403-411.
- Berg, J. M., Tymoczko, J. L., & Gatto, G. J. (2012). Biochemistry. W.H. Freeman and Company.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2017). Lehninger principles of biochemistry. Macmillan.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2002). Molecular biology of the cell. Garland Science.
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Desarrollo inmunológico
El desarrollo del sistema inmunológico empieza desde la gestación, lugar que ocupan los ácido nucleicos para transmitir los genes con el ADN, pero en este proceso de inicio del desarrollo humano, la madre debe consumir alimentos y vitaminas que le proporcionen un desenvolvimiento adecuado del feto. El consumo de ácido fólico es esencial para desarrollar las células del organismo y evitar cambios en el ADN. Puedes comprobar y profundizar en la información: https://www.todoellas.com/hogar/acido-folico/
Cuando se utilizan ácidos fuertes, una mujer en estado de embarazo debe evitar estar cerca de la toxicidad del ácido perclórico, este se puede percibir en diferentes productos de limpieza y explosivos. Al hacer uso del mismo, se deben usar guantes y lentes protectores para no crear cambios ni daños en las células.
Cuando el sistema inmune esta débil suele desarrollar problemas con facilidad. Por eso algunas personas pueden desarrollar alergia al ácido clavulánico, esta es la amoxicilina, la cual quita muchas alergias e infecciones como la neumonía.
Por otra parte, el ácido clorhídrico se utiliza para evitar la putrefacción de ciertos alimentos que consumimos. Esto ayuda a que las proteínas se absorban de la manera correcta sin dañar al sistema digestivo e inmune.
Daños en el organismo
La información de la construcción genética y hereditaria no se puede dañar si tenemos los ácidos nucleicos correctos, pero qué sucede si durante el embarazo se usan pinturas y nos topamos con los riesgos en el uso del ácido nitroso, la respuesta consiste en el cambio de la secuencia del ADN, por lo cual debemos evitar su uso, pues además generará cambios en el organismo. Producirá el síndrome de cockayne, el cual se caracteriza por mostrar una edad avanzada a la que se tiene.
Además, es necesario tomar en cuenta que los beneficios del ácido carbónico pueden ayudar a un mejor proceso digestivo, pero debemos tomar en cuenta que su alto consumo puede dañar el organismo.
Muchas personas que hacen deporte aprovechan los beneficios del ácido láctico, para fortalecer los músculos. Pero este producto debe tomarse con precaución. El consumo excesivo puede desarrollar problemas de fatiga, respiratorios y un ritmo cardíaco elevado.
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Imágenes de ácidos nucleicos
