Los ácidos nucleicos juegan un papel importante en la célula, asegurando su actividad vital y reproducción. Estas propiedades permiten denominarlas las segundas moléculas biológicas más importantes después de las proteínas. Muchos investigadores incluso ponen al ADN y al ARN en primer lugar, lo que implica su principal importancia en el desarrollo de la vida. Sin embargo, están destinados a ocupar el segundo lugar después de las proteínas, porque la base de la vida es precisamente la molécula polipeptídica.
Los ácidos nucleicos son un nivel de vida diferente, mucho más complejo e interesante debido a que cada tipo de molécula realiza un trabajo específico para ella. Esto debería analizarse con más detalle.
El concepto de ácidos nucleicos
Todos los ácidos nucleicos (ADN y ARN) son polímeros biológicos heterogéneos que difieren en el número de cadenas. El ADN es una molécula polimérica de doble cadena que contieneinformación genética de los organismos eucariotas. Las moléculas circulares de ADN pueden contener la información hereditaria de algunos virus. Estos son el VIH y los adenovirus. También hay 2 tipos especiales de ADN: mitocondrial y plástido (que se encuentra en los cloroplastos).
El
ARN, por otro lado, tiene muchos más tipos, debido a las diferentes funciones del ácido nucleico. Está el ARN nuclear, que contiene la información hereditaria de las bacterias y la mayoría de los virus, la matriz (o ARN mensajero), el ribosómico y el transporte. Todos ellos están involucrados en el almacenamiento de información hereditaria o en la expresión génica. Sin embargo, es necesario comprender con más detalle qué funciones realizan los ácidos nucleicos en la célula.
Molécula de ADN de doble cadena
Este tipo de ADN es un sistema de almacenamiento perfecto para la información hereditaria. Una molécula de ADN de doble cadena es una sola molécula compuesta de monómeros heterogéneos. Su tarea es formar enlaces de hidrógeno entre nucleótidos de otra cadena. El monómero de ADN en sí consta de una base nitrogenada, un residuo de ortofosfato y una desoxirribosa de monosacárido de cinco carbonos. Dependiendo de qué tipo de base nitrogenada subyace a un monómero de ADN en particular, tiene su propio nombre. Tipos de monómeros de ADN:
- desoxirribosa con un residuo de ortofosfato y una base nitrogenada de adenilo;
- base nitrogenada de timidina con desoxirribosa y un residuo de ortofosfato;
- base nitrogenada de citosina, desoxirribosa y residuo de ortofosfato;
- ortofosfato con desoxirribosa y residuo nitrogenado de guanina.
Por escrito, para simplificar el esquema de la estructura del ADN, el residuo de adenilo se designa como "A", el residuo de guanina se designa como "G", el residuo de timidina es "T" y el residuo de citosina es "C ". Es importante que la información genética se transfiera de la molécula de ADN de doble cadena al ARN mensajero. Tiene pocas diferencias: aquí, como residuo de carbohidrato, no hay desoxirribosa, sino ribosa, y en lugar de la base nitrogenada timidílica, el uracilo aparece en el ARN.
Estructura y funciones del ADN
El
ADN se basa en el principio de un polímero biológico, en el que se crea una cadena por adelantado de acuerdo con una plantilla dada, según la información genética de la célula madre. Los nucleótidos de ADN están conectados aquí por enlaces covalentes. Luego, de acuerdo con el principio de complementariedad, otros nucleótidos se unen a los nucleótidos de la molécula monocatenaria. Si en una molécula monocatenaria el comienzo está representado por el nucleótido adenina, entonces en la segunda cadena (complementaria) corresponderá a la timina. La guanina es complementaria a la citosina. Por lo tanto, se construye una molécula de ADN de doble cadena. Se encuentra en el núcleo y almacena información hereditaria, que está codificada por codones, tripletes de nucleótidos. Funciones del ADN de doble cadena:
- preservación de la información hereditaria recibida de la célula madre;
- expresión génica;
- prevención de cambios mutacionales.
La importancia de las proteínas y los ácidos nucleicos
Se cree que las funciones de las proteínas y los ácidos nucleicos son comunes, a saber:están involucrados en la expresión génica. El ácido nucleico en sí mismo es su lugar de almacenamiento, y la proteína es el resultado final de leer la información del gen. El gen en sí es una sección de una molécula de ADN integral, empaquetada en un cromosoma, en la que se registra información sobre la estructura de una determinada proteína por medio de nucleótidos. Un gen codifica la secuencia de aminoácidos de una sola proteína. Es la proteína que implementará la información hereditaria.
Clasificación de los tipos de ARN
Las funciones de los ácidos nucleicos en la célula son muy diversas. Y son más numerosos en el caso del ARN. Sin embargo, esta multifuncionalidad es todavía relativa, porque un tipo de ARN es responsable de una de las funciones. En este caso, existen los siguientes tipos de ARN:
- ARN nuclear de virus y bacterias;
- matriz (información) ARN;
- ARN ribosomal;
- plásmido de ARN mensajero (cloroplasto);
- ARN ribosomal de cloroplasto;
- ARN ribosomal mitocondrial;
- ARN mensajero mitocondrial;
- transferir ARN.
Funciones de ARN
Esta clasificación contiene varios tipos de ARN, que se dividen según la ubicación. Sin embargo, en términos funcionales, deben dividirse en solo 4 tipos: nuclear, informativo, ribosómico y de transporte. La función del ARN ribosomal es la síntesis de proteínas basada en la secuencia de nucleótidos del ARN mensajero. Dondelos aminoácidos son "llevados" al ARN ribosomal, "ensartados" en el ARN mensajero, por medio de un ácido ribonucleico de transporte. Así es como procede la síntesis en cualquier organismo que tenga ribosomas. La estructura y las funciones de los ácidos nucleicos proporcionan tanto la preservación del material genético como la creación de procesos de síntesis de proteínas.
Ácidos nucleicos mitocondriales
Si se sabe casi todo sobre las funciones que realizan en la célula los ácidos nucleicos ubicados en el núcleo o el citoplasma, todavía hay poca información sobre el ADN mitocondrial y plástido. También se han encontrado aquí ARN ribosómico y mensajero específicos. Los ácidos nucleicos ADN y ARN están presentes aquí incluso en los organismos más autótrofos.
Quizás el ácido nucleico entró en la célula por simbiogénesis. Este camino es considerado por los científicos como el más probable debido a la f alta de explicaciones alternativas. El proceso se considera de la siguiente manera: una bacteria autótrofa simbiótica entró en la célula en un período determinado. Como resultado, esta célula libre de energía nuclear vive dentro de la célula y le proporciona energía, pero se degrada gradualmente.
En las etapas iniciales del desarrollo evolutivo, probablemente, una bacteria simbiótica no nuclear movía procesos de mutación en el núcleo de la célula huésped. Esto permitió que los genes encargados de almacenar información sobre la estructura de las proteínas mitocondriales se introdujeran en el ácido nucleico de la célula huésped. Sin embargo, por ahora, qué funciones en la célula realizan los ácidos nucleicos de origen mitocondrial,no hay mucha información.
Probablemente, algunas proteínas se sintetizan en las mitocondrias, cuya estructura aún no está codificada por el ADN o ARN nuclear del huésped. También es probable que la célula necesite su propio mecanismo de síntesis de proteínas solo porque muchas proteínas sintetizadas en el citoplasma no pueden atravesar la doble membrana de la mitocondria. A su vez, estos orgánulos producen energía, por lo que si existe un canal o un transportador específico para la proteína, será suficiente para el movimiento de las moléculas y contra el gradiente de concentración.
ADN y ARN plásmidos
Los plástidos (cloroplastos) también tienen su propio ADN, que probablemente sea responsable de la implementación de funciones similares, como es el caso de los ácidos nucleicos mitocondriales. También tiene su propio ARN ribosomal, mensajero y de transferencia. Además, los plástidos, a juzgar por la cantidad de membranas y no por la cantidad de reacciones bioquímicas, son más complicados. Sucede que muchos plástidos tienen 4 capas de membranas, lo que los científicos explican de diferentes maneras.
Una cosa es obvia: las funciones de los ácidos nucleicos en la célula aún no se han estudiado completamente. No se sabe qué importancia tienen el sistema de síntesis de proteínas mitocondriales y el sistema cloroplástico análogo. Tampoco está del todo claro por qué las células necesitan ácidos nucleicos mitocondriales si las proteínas (obviamente no todas) ya están codificadas en el ADN nuclear (o ARN, según el organismo). Aunque algunos hechos nos obligan a estar de acuerdo en que el sistema de síntesis de proteínas de las mitocondrias y los cloroplastos es responsable de las mismas funciones quey ADN del núcleo y ARN del citoplasma. Almacenan información hereditaria, la reproducen y la transmiten a las células hijas.
CV
Es importante entender qué funciones realizan en la célula los ácidos nucleicos de origen nuclear, plástido y mitocondrial. Esto abre muchas perspectivas para la ciencia, porque el mecanismo simbiótico, según el cual aparecieron muchos organismos autótrofos, puede reproducirse hoy. Esto permitirá obtener un nuevo tipo de célula, quizás incluso humana. Aunque es demasiado pronto para hablar sobre las perspectivas de la introducción de orgánulos plástidos de membranas múltiples en las células.
Es mucho más importante entender que los ácidos nucleicos son responsables de casi todos los procesos en una célula. Esto es tanto la biosíntesis de proteínas como la preservación de información sobre la estructura de la célula. Además, es mucho más importante que los ácidos nucleicos realicen la función de transferir material hereditario de las células madre a las células hijas. Esto garantiza un mayor desarrollo de los procesos evolutivos.
