Ácidos nucleicos: ADN y ARN

1. Idea central

Los ácidos nucleicos son las moléculas que guardan y transmiten las instrucciones de la vida. Hay dos tipos:

• ADN (ácido desoxirribonucleico): guarda la información hereditaria.
• ARN (ácido ribonucleico): copia y pone en marcha esa información.

Analogía: el ADN es el manual de instrucciones original que se guarda en la caja fuerte (el núcleo); el ARN es una fotocopia que se lleva a la mesa de trabajo para leerla sin arriesgar el original. Las letras son las bases nitrogenadas y la encuadernación es el esqueleto azúcar-fosfato.

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2. El nucleótido: unidad básica (monómero)

Un ácido nucleico es un polímero formado por la unión de nucleótidos. Cada nucleótido tiene tres partes:

Unión entre nucleótidos

• El grupo fosfato de un nucleótido se une al azúcar del siguiente mediante un enlace fosfodiéster (covalente entre el C3′ de una pentosa y el C5′ de la siguiente).
• Se forma así el esqueleto azúcar-fosfato, idéntico en toda la cadena; lo único que cambia son las bases.

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3. Las bases nitrogenadas: las letras del código

Regla clave: una purina siempre se aparea con una pirimidina → la anchura de la doble cadena es constante.

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4. ADN vs. ARN: diferencias esenciales

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5. Complementariedad de bases y regla de Chargaff

Las dos cadenas del ADN no son iguales, pero se corresponden:

• A se aparea con T
• G se aparea con C

Esto se conoce como complementariedad de bases y se resume en la regla de Chargaff:

$$A = T \qquad G = C$$

(además, $A + T + G + C = 100\,\%$)

Puentes de hidrógeno

Son fuerzas débiles pero muy numerosas. Cuantos más pares G–C, más energía (calor) hace falta para separar las cadenas.

Fórmula para el número total de puentes:

$$N = 2\,n_{AT} + 3\,n_{GC}$$

donde $n_{AT}$ = número de pares A–T y $n_{GC}$ = número de pares G–C.

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6. La estructura del ADN: la doble hélice

Propuesta en 1953 por Watson y Crick, con datos de difracción de rayos X de Rosalind Franklin. Puntos clave:

1. Dos cadenas enrolladas alrededor de un eje común (escalera de caracol).
2. Son antiparalelas: una va de 5′ a 3′ y la otra de 3′ a 5′.
3. El esqueleto azúcar-fosfato queda fuera (en contacto con el agua); las bases quedan dentro, apiladas.
4. Cada vuelta mide 3,4 nm y contiene ≈ 10 pares de bases.

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7. Funciones del ADN y el ARN en la célula

El flujo de la información genética es: ADN → ARN → proteína

1. Replicación (ADN → ADN): el ADN se copia antes de la división celular. Es semiconservativa (cada hélice nueva tiene una cadena antigua y una nueva). La cataliza la ADN polimerasa.
2. Transcripción (ADN → ARN): se copia un trozo de ADN en ARN mensajero (ARNm). La cataliza la ARN polimerasa.
3. Traducción (ARN → proteína): los ribosomas leen el ARNm y sintetizan la proteína.

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8. Ejemplo resuelto: cálculo de bases y puentes de hidrógeno

Enunciado: Un fragmento de ADN de doble cadena tiene 200 nucleótidos en total y la A es el 30 % de sus bases. Calcula los porcentajes y números de cada base y el total de puentes de hidrógeno.

Paso 1 — Chargaff (T):

$$T = A = 30\,\%$$

Paso 2 — Obtener G y C:

$$A + T = 60\,\% \quad \Rightarrow \quad G + C = 100 - 60 = 40\,\%$$ $$G = C = \frac{40}{2} = 20\,\%$$

Paso 3 — Número de nucleótidos (200 en total):

$$A = T = 200(0{,}30) = 60 \qquad G = C = 200(0{,}20) = 40$$

Comprobación: $60 + 60 + 40 + 40 = 200$ ✓

Paso 4 — Pares de bases:

$$n_{AT} = 60 \qquad n_{GC} = 40$$

Comprobación: $(60 + 40) \times 2 = 200$ nucleótidos ✓

Paso 5 — Puentes de hidrógeno:

$$N = 2(60) + 3(40) = 120 + 120 = 240$$

Respuesta: A = 30 % (60), T = 30 % (60), G = 20 % (40), C = 20 % (40) y 240 puentes de hidrógeno.

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9. Resumen rápido (puntos clave)

• Ácidos nucleicos = ADN + ARN, polímeros de nucleótidos.
• Nucleótido = pentosa + grupo fosfato + base nitrogenada.
• Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster (C3′–C5′) → esqueleto azúcar-fosfato.
• Purinas (A, G) = doble anillo; pirimidinas (C, T, U) = anillo único; purina + pirimidina.
• ADN: desoxirribosa + timina + doble hélice antiparalela → guarda la información.
• ARN: ribosa + uracilo + cadena sencilla → copia y ejecuta la información.
• Complementariedad: A–T (2 puentes) y G–C (3 puentes) → $A = T$, $G = C$.
• $N = 2n_{AT} + 3n_{GC}$.