1. TEMA 5 LOS ÁCIDOS NUCLEICOS. LOS NUCLEÓTIDOS SON LAS UNIDADES
ELEMENTALES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS. NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS
BIOLÓGICO. EL ADN Y EL ARN. NIVELES ESTRUCTURALES DEL ADN.
FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS.
INTRODUCCIÓN A LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Todos los organismos poseen unas moléculas que dirigen y controlan la síntesis de
proteínas, proporcionando la información que determina su especificidad y características
biológicas. Estas moléculas, que reciben el nombre de ácidos nucleicos, contienen las
instrucciones necesarias para realizar los procesos vitales y son las responsables de todas
las funciones básicas de los seres vivos. Podría decirse que lo que un organismo es, o puede
llegar a ser, en términos biológicos, aparece “programado” en estas moléculas.
1 Composición de los ácidos nucleicos
1.1 Los nucleótidos
Los ácidos nucleicos son polímeros cuyas piezas elementales reciben el nombre de
nucleótidos, los cuales, a su vez, están formados por la unión química de sustancias
heterogeneas entre sí, que se enlazan siempre según una disposición determinada.
Los nucleótidos, además de su función estructural, pueden desempeñar importantes
funciones como coenzimas y como intermediarios en el metabolismo energético.
Los nucleótidos están formados por la unión de tres unidades moleculares diferentes:
a) Una pentosa, que puede ser la D-ribosa en el ARN; o la D- desoxirribosa en el
ADN
b) Una base nitrogenada. Son compuestos orgánicos cíclicos con grupos nitrogenados. Se
distinguen dos grupos:
 Púrica: Derivadas de la purina. En los ácidos nucleicos las bases púricas mas
abundantes son la adenina (A) y la guanina (G)
 Pirimidínica: Derivan de la pirimidina siendo las más frecuentes la timina (T),
citosina (C) y uracilo (U)

2. A la unión de una pentosa con una base nitrogenada se le llama nucleósido. Esta unión se
hace mediante un enlace N-glucosídico.
c) Ácido fosfórico, en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de una unión
fosfoéster. Esta unión se hace entre el C-3´de una pentosa, con el C-5´de la siguiente.
Los nucleótidos son por tanto compuestos resultantes de la unión entre un nucleósido y
moléculas de ácido fosfórico. Esta unión se realiza por esterificación de uno de los grupos
alcohol de la pentosa, formándose un enlace éster (fosfoéster) entre la pentosa y el ácido
fosfórico.
Un nucleótido puede tener, una, dos o tres moléculas de ácido fosfórico enlazadas al
carbono 5´ de la pentosa; por eso, al nombrar los nucleótidos se hace referencia al número
de grupos fosfato que contiene.

3. Nucleótidos de interés biológico
1.1 Los nucleótidos no nucleicos
Algunos nucleótidos cumplen funciones por sí mismos. Así, por ejemplo:
a) Nucleótidos que intervienen en las transferencias de energía: EL ADP, ATP, AMP, Y
GTP
b) Nucleótidos que intervienen en los procesos de óxido-reducción: NAD+/NADH,
NADP+/NADPH FAD/FADH2
FADH2
c) Nucleótidos reguladores de procesos metabólicos: AMPc (adenosina-3',5'-
monofosfato) o AMP cíclico.
AMP cíclico
1.2 Los polinucleótidos

4. La unión de varios nucleótidos da lugar a un polinucleótido. Por tanto es un polímero lineal de
nucleótidos unidos por enlaces fosfodiester.
Si las pentosas que los constituyen son desoxirribosas, tenemos un desoxirribonucleótido.
Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, citosina, guanina y timina. Ej. ADN
Si las pentosas que se unen son ribosas, tenemos un ribonucleótido. Estos tienen como
bases nitrogenadas la adenina, guanina, citosina y uracilo. Ej. ARN
Polinucleótidos de interés biológico
El ADN
Se encuentra en el núcleo de las células eucariotas asociado a proteínas (histonas y otras)
formando la cromatina, sustancia que constituye los cromosomas y a partir de la cual se
transcribe la información genética. También hay ADN en ciertos orgánulos celulares (por
ejemplo: plastos y mitocondrias). Según su forma puede ser lineal (eucariotas y algunos
virus) o circular (mitocondrias, cloroplastos, bacterias y algunos virus), y según el número de
cadenas puede ser bicatenario (algunos virus, bacterias y eucariotas) o monocatenario (resto
de los virus).
 La estructura del ADN
Se pueden distinguir 3 niveles estructurales:
- Estructura primaria: La secuencia de los nucleótidos.
- Estructura secundaria: La doble hélice.
- Estructura terciaria: Collar de perlas, estructura cristalina, ADN superenrollado.
En las células eucariotas, a partir de la estructura 3ª, se dan otros niveles de
empaquetamiento de orden superior.
1. Estructura primaria
Es la secuencia de nucleótidos de una cadena o hebra. Es decir, la estructura primaria del
ADN viene determinada por el orden de los nucleótidos en la hebra o cadena de la molécula.

5. Para indicar la secuencia de una cadena de ADN es suficiente con los nombres de las bases
nitrogenadas o su inicial (A, T, C, G) en su orden correcto y los extremos 5' y 3' de la
cadena nucleotídica. Así, por ejemplo:
5'ACGTTTAACGACAAGTATTAAGACAAGTATTAA3'
La posibilidad de combinar cuatro nucleótidos diferentes y la gran longitud que pueden tener
las cadenas polinucleotídicas, hacen que pueda haber un elevado número de polinucleótidos
posibles, lo que determina que el ADN pueda contener el mensaje biológico o información
genética y explica la diversidad del mensaje genético de todos los seres vivos.
2. Estructura secundaria
WATSON y CRICK postularon en 1953 un modelo tridimensional para la estructura del ADN
que estaba de acuerdo con todos los datos disponibles anteriores: el modelo de doble
hélice. Este modelo, además de explicar cómo era el ADN, sugería los mecanismos que
explicaban su función biológica y la forma como se replicaba.
Según el modelo de la doble hélice de WATSON y CRICK:
1º) El ADN estaría constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos enrolladas
helicoidalmente en sentido dextrógiro sobre un mismo eje formando una doble hélice.
2º) Ambas cadenas serían antiparalelas, una iría en sentido 3'-5' y la otra en sentido
inverso, 5'-3'.
3º) Los grupos fosfato estarían hacia el exterior y de este modo sus cargas negativas
interaccionarían con los cationes presentes en el nucleoplasma dando más estabilidad a la
molécula.
4º) Las bases nitrogenadas estarían hacia el interior de la hélice con sus planos paralelos
entre sí y las bases de cada una de las hélices estarían apareadas con las de la otra
asociándose mediante puentes de hidrógeno.
5º) El apareamiento se realizaría únicamente entre la adenina y la timina, por una parte, y la
guanina y la citosina, por la otra[1]. Por lo tanto, la estructura primaria de una cadena estaría
determinada por la de la otra, ambas cadenas serían complementarias.
La complementariedad de las cadenas sugiere el mecanismo por el cual el ADN se copia -se
replica- para ser trasferido a las células hijas. Ambas cadenas o hebras se pueden separar
parcialmente y servir de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria (síntesis
semiconservativa).

6. 3. Estructura terciaria
Las grandes moléculas de ADN de las células eucariotas están muy empaquetadas ocupando
así menos espacio en el núcleo celular y además como mecanismo para preservar su
transcripción.
Como hemos visto, en las células eucariotas el ADN se encuentra en el núcleo asociado a
ciertas proteínas: nucleoproteínas, formando la cromatina. En la cromatina, la doble hélice de
ADN se enrolla alrededor de unas moléculas proteicas globulares, las histonas, formando los
nucleosomas. Cada nucleosoma contiene 8 histonas y la doble hélice de ADN da dos vueltas a
su alrededor (200 pares de bases). El conjunto, si no está más empaquetado aún, forma una
estructura arrosariada llamada collar de perlas. Ahora bien, los nucleosomas pueden
empaquetarse formando fibras de un grosor de 30 nm (fibra de 30 nm). Según el modelo del
solenoide las fibras se forman al enrollarse seis nucleosomas por vuelta alrededor de un eje
formado por las histonas H1.
4. Niveles superiores de empaquetamiento
• El número 1 corresponde a la doble hélice de
ADN
• En el número 2 , vemos el ADN unido a
proteínas globulares, formando una estructura
denominada "collar de perlas", formado por la
repetición de unas unidades que son los "nucleosomas",
que corresponderían a cada perla del collar.
• En el número 3 se pasa a una estructura de
orden superior formando un "solenoide" (o fibra de
cromatina)
• En el número 4, se consigue aumentar el
empaquetamiento que origina nuevos bucles,
denominados bucles radiales
• En el número 5, llegamos al grado de mayor
espiralización y compactación, formando un denso
paquete de cromatina, que es en realidad, un
cromosoma.
En los espermatozoides el ADN se encuentra aún mucho más empaquetado, se dice que tiene
"estructura cristalina".
Los ADN de las bacterias, virus, mitocondrias y plastos no presentan estructuras tan
complejas y no están asociados a histonas, aunque sí están asociados a otras proteínas.
 Pérdida de las estructura del ADN : La desnaturalización
Si una disolución de ADN se calienta suficientemente ambas cadenas se separan, pues se
rompen los enlaces de hidrógeno que unen las bases, y el ADN se desnaturaliza. La
temperatura de desnaturalización depende de la proporción de bases. A mayor proporción de
C-G, mayor temperatura de desnaturalización, pues la citosina y la guanina establecen tres
puentes de hidrógeno, mientras que la adenina y la timina sólo dos y, por lo tanto, a mayor
proporción de C-G, más puentes de hidrógeno unirán ambas cadenas. La desnaturalización se
produce también variando el pH o a concentraciones salinas elevadas. Si se restablecen las
condiciones, el ADN se renaturaliza y ambas cadenas se unen de nuevo.

7. Los Ribonucleósidos
El ARN
El ARN, ácido ribonucleico, es un polirribonucleótido que, a diferencia del ADN, no contiene
ni desoxirribosa ni timina, pero sí ribosa y uracilo. El ARN no forma dobles cadenas, salvo en
ciertos virus (por ej. los reovirus), lo que no quita que su estructura espacial pueda ser en
ciertos casos muy compleja.
Los nucleótidos se unen formando una cadena con una ordenación en la que el primer
nucleótido tiene libre el carbono 5’ de la pentosa. El último nucleótido tiene libre el carbono
3’. Por ello, se dice que la ordenación de la secuencia de nucleótidos va desde 5’ a 3’.
Tipos de ARN
En la célula aparecen cuatro tipos de ARN, con distintas funciones, que son el ARN
mensajero, el ARN ribosómico y el ARN transferente.
⇒ ARN mensajero (ARNm)
ARN lineal, que contiene la información, copiada del ADN, para sintetizar una proteína. Se
forma en el núcleo celular, a partir de una secuencia de ADN. Sale del núcleo y se asocia a
ribosomas, donde se construye la proteína. A cada tres nucleótidos (codon) corresponde un
aminoácido distinto. Así, la secuencia de aminoácidos de la proteína está configurada a
partir de la secuencia de los nucleótidos del ARNm.
⇒ ARN ribosómico (ARNr)
El ARN ribosómico, o ribosomal, unido a proteínas de carácter básico, forma los ribosomas.
Los ribosomas son las estructuras celulares donde se ensamblan aminoácidos para formar
proteínas, a partir de la información que transmite el ARN mensajero. Hay dos tipos de
ribosomas, el que se encuentra en células procariotas y en el interior de mitocondrias y
cloroplastos, y el que se encuentra en el citoplasma o en el retículo endoplásmico de células
eucariotas.
 RNA heterogéno nuclear (ARNhn)
Es un RNA de alto peso molecular, también conocido como transcrito primario del RNA, ya
que es el RNA recién sintetizado por la RNA polimerasa en el proceso de transcripción.
 ARN transferente (ARNt)
Se encarga de transportar los aminoácidos presentes en el citoplasma celular hasta los
ribosomas, donde se unirán para constituir las proteínas.
Cada molécula de ARNt transporta un aminoácido especifico. Estas diferencias son debidas,
fundamentalmente, a una secuencia de tres bases nitrogenadas, denominada anticodón, que
varía entre los distintos ARNt.
Los ARNt están formados por cadenas cortas (entre 70 y 90 nucleótidos) que contienen un
10% de bases nitrogenadas diferentes a las cuatro mayoritarias.

8. Las moléculas de ARNt poseen una estructura secundaria muy característica, en la que
existen tramos de doble cadena, por emparejamiento intracatenario (algunas bases
nitrogenadas son ligeramente a A, G, C y U). Estos tramos se denominan brazos y hay
cuatro en cada molécula, aunque también puede aparecer un quinto brazo más corto que los
otros. En los extremos de tres de los brazos existen zonas sin emparejar que componen los
denominados bucles.
ARNt
El extremo 3´ de la cadena tiene siempre la secuencia de bases CCA. A éste nucleótido
terminal de adenina se une el aminoácido que va a ser transportado.
En el extremo 5´ siempre existe un nucleótido de guanina con su grupo fosfato.
El bucle 1 o brazo D, cuya secuencia es reconocida de manera específica por uno de los 20
enzimas, llamados aminoacil-ARNt sintetasas, encargados de unir cada aminoácido con su
correspondiente molécula de ARNt.
El bucle 3 o brazo TψC, que actúa como lugar de reconocimiento del ribosoma.
El bucle 2 situado en el extremo del brazo largo que contiene una secuencia de tres bases
llamada anticodón. Cada ARNt “cargado” con su correspondiente aminoácido se une,
mediante la región del anticodón, con tripletes de bases del ARNm (cada tres bases de
ARNm definen un triplete o códón) en el proceso de la traducción del código genético que
conduce a la síntesis de proteínas.
3 Funciones de los ácidos nucleicos
Se consideran las moléculas de la herencia y por lo tanto van a participar en los
mecanismos mediante los cuales la información genética se almacena, replica y transcribe.
Ésta no va a ser su única función, ya que determinados derivados de estas sustancias: los
nucleótidos, van a tener otras funciones biológicas, entre las que pueden destacarse, como
ejemplo, la de servir de intermediarios en las transferencias de energía en las células (ATP,
ADP y otros) o en las transferencias de electrones (NAD+, NADP+, FAD, etc.).