¿Qué función cumplen los ácidos nucleicos?
Ácido desoxirribonucleico
El ácido desoxirribonucleico, conocido también por las siglas ADN, es un ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos y algunos virus (los virus ADN); también es responsable de la transmisión hereditaria. La función principal de la molécula de ADN es el almacenamiento a largo plazo de información para construir otros componentes de las células, como las proteínas y las moléculas de ARN. Los segmentos de ADN que llevan esta información genética son llamados genes, pero las otras secuencias de ADN tienen propósitos estructurales o toman parte en la regulación del uso de esta información genética.
Fosfato
El fosfato forma parte de los nucleótidos, los monómeros en que se basa la composición del ADN y demás ácidos nucleicos. También hay fosfato en la composición de algunos lípidos formadores de membranas, como los fosfoglicéridos, donde su elevada constante de ionización contribuye a la carga eléctrica de la «cabeza hidrófila».
Prueba de ácido nucleico
Una prueba de ácido nucleico es una técnica que se utiliza para detectar una secuencia de ácido nucleico, especialmente para detectar e identificar una especie o subespecie de organismo, como un virus o una bacteria que actúa como patógeno en sangre, tejido, orina, etc. Las pruebas de ácido nucleico se diferencian de otras pruebas en que detectan materiales genéticos (ADN o ADN) en lugar de antígenos o anticuerpos. La detección de material genético permite un diagnóstico temprano de una enfermedad porque la detección de antígenos o anticuerpos requiere tiempo para que comiencen a aparecer en el torrente sanguíneo. Dado que la cantidad de cierto material genético suele ser muy pequeña, muchas pruebas de ácido nucleico incluyen un paso que amplifica el material genético, es decir, hace muchas copias de él. Estas pruebas se denominan "pruebas de amplificación de ácido nucleico". Hay varias formas de amplificación, incluida la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), el ensayo de desplazamiento de cadena (SDA) o el ensayo mediado por transcripción (TMA).
Ácido nucleico treósico
El ácido nucleico treósico o ácido treonucleico, abreviado como ATN o TNA (del inglés "Threose nucleic acid"), es un polímero sintético similar a los ácidos nucleicos naturales (ADN y ARN). En lugar de las pentosas cíclicas desoxirribosa y ribosa que forman parte del ADN y ARN respectivamente, el ATN está compuesto por la repetición de unidades de treosa, un azúcar con cuatro carbonos, enlazadas por fosfodiésteres. Se han sintetizado cadenas híbridas ATN-ADN usando ADN polimerasas. Se une complementariamente al ARN, y se ha especulado que la molécula de treosa podría haber sido su precursor durante los orígenes de la vida. No se conoce la existencia de TNA de forma natural.
Elementos genéticos móviles
La composición de la cubierta proteica determina la adhesión del virus a la membrana de la célula hospedero y la entrada posterior del ácido nucleico viral a la célula. El ácido nucleico viral dirige la producción de nuevos virus usando materias primas de la célula, además puede ser ADN o ARN, de cadena simple, doble, circular o lineal y puede ir desde 5.4 kb hasta 180kb
Ácido nucleico
Efecto hipocrómico.
Ácido nucleico
El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Johan Friedrich Miescher que, en el año 1868, aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó "nucleína", nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico. Posteriormente, en 1953, James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN a partir de la Fotografía 51, realizada por Rosalind Franklin empleando la técnica de difracción de rayos X.
Ribosa
Las células, dentro del núcleo contienen dos tipos de ácidos nucleicos, el ARN y el ADN. Cuando se hidroliza el ARN, además de otros compuestos se obtiene la ribosa. La mayor importancia biológica, en cuanto a la ribosa se refiere, es la formación en la estructura de los ácidos nucleicos, los cuales a su vez participan en la síntesis de proteínas.(Allinger)
Estructura del ácido nucleico
El azúcar es la 2-desoxi-D-ribosa y se une con enlaces covalentes, llamados enlaces N-glucosídicos, a las bases nitrogenadas, formando así un nucleósido. El azúcar también se une al ácido fosfórico por medio de un enlace ester que, con la base nitrogenada forma el nucleótido.
Genética
La secuencia de nucleótidos de un gen es traducida por las células para producir una cadena de aminoácidos, creando proteínas —el orden de los aminoácidos en una proteína corresponde con el orden de los nucleótidos del gen. Esto recibe el nombre de código genético. Los aminoácidos de una proteína determinan cómo se pliega en una forma tridimensional y responsable del funcionamiento de la proteína. Las proteínas ejecutan casi todas las funciones que las células necesitan para vivir.
Nucléolo
Los ovocitos de muchas especies de anfibios, peces, moluscos, insectos y gusanos, necesitan una activa síntesis proteica para acumular sustancias de reserva. Una síntesis proteica activa solamente se logra con un gran número de ribosomas y estos se construyen con ARN ribosómico. Los genes que codifican el ARN ribosómico se encuentran en las regiones organizadoras nucleolares (NOR). EL ADN de las NOR, se replica muchas veces y a este proceso se le llama amplificación génica. Estas dobles hélices replicadas emigran hacia la periferia nuclear donde formarán numerosos nucléolos.
Estructura biomolecular
La estructura primaria de una molécula de ácido nucleico se refiere a la secuencia exacta de nucleótidos que comprende la molécula completa. A menudo, la estructura primaria codifica motivos de secuencia que son de importancia funcional. Algunos ejemplos de tales motivos son: las cajas C/D y H/ACA de snoRNA, sitios de unión a LSm encontrado en ARN espliceosomal como U1, U2, U4, U5, U6, U12 y U3, la secuencia Shine-Dalgarno, la secuencia consenso de Kozak y el terminador de ARN polimerasa III.
Cuerpo humano
Existen dos tipos de ácidos nucleicos : ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico). El ADN contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los seres vivos, incluyendo la especie humana, se encuentra principalmente en el núcleo de la célula. Se llama genoma humano al conjunto de ADN que está presente en cada célula de un individuo, el cual se encuentra distribuido en 23 pares de cromosomas. Cada cromosoma tiene numerosos genes que codifican las proteínas que forman el organismo, recibe el nombre de locus la posición que ocupa cada gen dentro de un cromosoma.
Ácido desoxirribonucleico
El ADN contiene la información genética que permite a la mayoría de los organismos vivientes funcionar, crecer y reproducirse. Sin embargo, no está claro durante cuánto tiempo ha ejercido esta función en los ~3000 millones de años de la historia de la vida, ya que se ha propuesto que las formas de vida más tempranas podrían haber utilizado ARN como material genético. El ARN podría haber funcionado como la parte central de un metabolismo primigenio, ya que puede transmitir información genética y simultáneamente actuar como catalizador formando parte de las ribozimas. Este antiguo " Mundo de ARN" donde los ácidos nucleicos funcionarían como catalizadores y como almacenes de información genética podría haber influido en la evolución del código genético actual, basado en cuatro nucleótidos. Esto se debería a que el número de bases únicas en un organismo es un compromiso entre un número pequeño de bases (lo que aumentaría la precisión de la replicación) y un número grande de bases (que a su vez aumentaría la eficiencia catalítica de las ribozimas).
Análogos de ácidos nucleicos
Los análogos de ácidos nucleicos se utilizan en biología molecular para diversos propósitos:
Cuantificación de ácidos nucleicos
La mayoría de los espectrofotómetros permiten seleccionar el tipo de ácido nucleico y el camino óptico de tal manera que la concentración resultante se normaliza a la longitud del trayecto de 10 mm que se basa en los principios de la ley de Beer.
Cuantificación de ácidos nucleicos
Una de las prácticas más utilizadas para cuantificar el ADN o el ARN es el uso del análisis espectrofotométrico mediante un espectrofotómetro. Un espectrofotómetro es capaz de determinar las concentraciones medias de los ácidos nucleicos ADN o ARN presentes en una mezcla, así como su pureza.
Nucleoide
Las "NAP" tienen la capacidad para unirse al ADN de manera específica, pero también no específica de secuencia. Como resultado, las "NAP" son proteínas de doble función, tanto de la secuencia del ADN, como de la estructura del ADN. Las "NAP" participan en la compactación del cromosoma bacteriano a través de los siguientes mecanismos: induciendo y estabilizando las curvas en el ADN; condensando el ADN mediante un puente que podría ocurrir entre segmentos de ADN cercanos o lejanos; o bien restringiendo los superenrollamientos en el ADN.  El nucleoide luego del superenrollamiento, es un elipsoide helicoidal con regiones de ADN altamente condensado en su eje longitudinal.
Neutrófilo
Los neutrófilos son leucocitos de tipo granulocito también denominados polimorfonucleares (PMN). Miden de 9 a 12 μm y es el tipo de leucocito más abundante de la sangre en el ser humano, representando en torno al 60-70 % de los mismos. Su periodo de vida media es corto, durando horas o algunos días. Su función principal es la fagocitosis de bacterias y hongos Y X.
Base nitrogenada
Las bases nitrogenadas (también llamadas nucleobases, sinónimo cada vez más empleado en las ciencias biológicas) son compuestos orgánicos cíclicos, que incluyen dos o más átomos de nitrógeno. Son parte fundamental de los nucleósidos, nucleótidos, nucleótidos cíclicos (mensajeros intracelulares), dinucleótidos (poder reductor) y ácidos nucleicos.
Edición de genoma
La edición del genoma funciona a partir del uso de enzimas llamadas nucleasas las cuales cortan el genoma de una parte muy específica. Las nucleasas se componen de dos partes: parte de nucleasas que cortan el ADN y otra parte dirigida al ADN, la cual esta diseñada para guiar a las enzimas a una secuencia específica de ADN.
Núcleo celular
La principal función del núcleo celular es controlar la expresión genética y mediar en la replicación del ADN durante el ciclo celular. El núcleo proporciona un emplazamiento para la transcripción en el citoplasma, permitiendo niveles de regulación que no están disponibles en procariotas.  Tiene diferentes funciones:
Núcleo celular
Las proteínas especializadas de exportación sirven para la traslocación de ARNm maduro y ARNt al citoplasma después de que la modificación postranscripcional se completa. Este mecanismo de control de calidad es importante debido al papel central de esas moléculas en la traducción de proteínas. La expresión inadecuada de una proteína debido a una escisión de exones incompleta o la incorporación impropia de aminoácidos podría tener consecuencias negativas para la célula. Por ello, el ARN no modificado por completo que alcanza el citoplasma es degradado en lugar de ser utilizado en la traducción.
Cadena principal
El ácido desoxirribonucléico (ADN) y el ácido ribonucléico (ARN) son de gran importancia debido a que codifican para la producción de todas las proteínas celulares. Están hechas de monómeros llamados nucleótidos, que consisten en una base orgánica: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Tirosina (T) o Uracilo (U), una azúcar pentosa y un grupo fosfato. Tienen cadenas principales en las cuales el tercer carbono de la ribosa está conectado al grupo fosfato por un enlace fosfodiéster. Este enlace es formado a través de la ayuda de un tipo de enzimas llamadas polimerasas. En estas reacciones enzimáticas, todos los nucleótidos involucrados tienen una ribosa trifosforilada, la cual pierde un grupo pirofosfato para formar el enlace fosfodiéster. Esta reacción se lleva a cabo por el gran cambio en la energía libre asociada a la liberación del pirofosfato. La secuencia de bases en la cadena de ácidos nucleicos también se conoce como estructura primaria. Los ácidos nucleicos pueden tener una longitud de millones de nucleótidos dando lugar a la diversidad genética de la vida. Las bases sobresalen de la cadena pentosa-fosfato en el ADN y se unen mediante puentes de hidrógeno en pares con su pareja complementaria (A con T y G con C). Esto crea una doble hélice con cadenas de pentosa-fosfato en cada lado formando una estructura secundaria.
Nucleoide
La formación de un nucleoide debe atender dos problemas esenciales, que son: la condensación de un ADN grande en el espacio celular pequeño de una bacteria y la organización del ADN en una forma de tres dimensiones que se adapte a su función  El ADN del cromosoma no solo se condensa sino que también se organiza funcionalmente de manera compatible con todos los procesos del ADN: la replicación, la recombinación, la segregación y la transcripción. Se ha demostrado que la forma final del nucleoide surge de una organización jerárquica del ADN. Las conexiones ADN-ADN de largo y corto alcance formadas dentro de los macrodominios y entre los macrodominios, contribuyen a la condensación y a la organización funcional.
Análisis moleculares de ADN
El ADN está presente en todas las células y es el responsable de codificar la información genética del organismo, de una forma similar a que en los libros está codificada la información que contienen en forma de letras y palabras. La estructura del ADN es de una molécula lineal que se suele representar con forma de escalera de caracol, siendo los lados de la escalera cadenas lineales de nucleótidos (cada uno de ellos contiene una base nucleotídica), cada nucleótido está unido a un nucleótido del otro lado de la escalera por puentes de hidrógeno, que suelen ser representados por los peldaños de la escalera.
Biología estructural
La biología estructural es una rama de la biología molecular, la bioquímica y la biofísica que estudia la estructura de macromoléculas biológicas tales como las proteínas y los ácidos nucleicos, el origen de esta estructura y su relación con la función biológica de las macromoléculas. La biología estructural es de gran interés para los biólogos, puesto que las proteínas, el ADN y el ARN llevan a cabo tareas vitales para los procesos celulares y su función específicas está íntimamente ligada a su conformación tridimensional; la configuración estructural de las biomoléculas depende a su vez de su composición básica o secuencia de aminoácidos, en el caso de las proteínas, o nucleótidos de los ácidos nucleicos.
Nanotecnología de ADN
y para organizar proteínas como la estreptavidina en patrones específicos en arreglos tipo DX. Los nanotubos de carbono han demostrado ser buenos hospederos para cierto tipo de moléculas actuando como dispositivos electrónicos moleculares. Además, los ácidos nucleicos pueden metalizarse, lo que implica que el ácido nucleico puede ser reemplazado por un metal conservando la forma y la estructura originales. y permitiendo la litografía y solidificación de estas superficies.
Nucleína
En 1953, Francis Crick y James Dewey Watson descubrieron la estructura tridimensional de uno de estos ácidos, concretamente del ácido desoxirribonucleico (ADN).
Ácido ribonucleico
Los ácidos nucleicos fueron descubiertos en 1867 por Friedrich Miescher, que los llamó nucleína, ya que los aisló del núcleo celular. Más tarde, se comprobó que las células procariotas, que carecen de núcleo, también contenían ácidos nucleicos. El papel del ARN en la síntesis de proteínas fue sospechado en 1939. Severo Ochoa ganó el Premio Nobel de Medicina en 1959 tras descubrir cómo se sintetizaba el ARN.
Vesícula extracelular
A partir de 2006, varios laboratorios informaron que las "EV" contienen ácidos nucleicos y tienen la capacidad de transferirlos de una célula a otra. Incluso se descubrió que algunos ARN funcionaban en la célula receptora. Ya sea que transporten ARN, moléculas de superficie u otros factores, la participación de las "EV" en la progresión del cáncer despertó un interés considerable, lo que llevó a la hipótesis de que las "EV" específicos podrían apuntar a células específicas debido a los "códigos" mostrados en su superficie; crear o mejorar un nicho metastásico; delatar la presencia de cánceres específicos; o utilizarse como terapia para atacar las células cancerosas. Mientras tanto, se lograron avances en la comprensión de la biogénesis y los subtipos de vesículas.
Nanotecnología de ADN
Las estructuras de ácidos nucleicos pueden diseñarse para incorporar (hospedar) otras moléculas que no necesariamente sean de ácidos nucleicos que normalmente se llaman heteroelementos los cuales incluyen: proteínas, nanopartículas metálicas, puntos cuánticos y fullerenos. Esto permite la construcción de materiales y dispositivos con una amplia gama de funcionalidades, mucho más grande de la que tienen los ácidos nucleicos por sí mismos. La meta es usar la propiedad de autoensamblaje de los ácidos nucleicos para "calcar" y asociar otras nanopartículas a estas estructuras y que puedan coexistir, controlando de esta manera su posición y orientación.
Ácido graso
Una de las principales funciones de los ácidos grasos es la de proporcionar energía a la célula; a partir de los depósitos de triglicéridos, las lipasas liberan ácidos grasos que, en la matriz mitocondrial, serán escindidos en unidades de dos carbonos en forma de acetil-CoA, proceso conocido como β-oxidación; el acetil-CoA ingresa en el ciclo de Krebs y los NADH y FADH en la cadena respiratoria.
Dedo de cinc
Debido a su química de coordinación básica, el zinc no interactúa directamente con el ácido nucleico. En vez de eso, el ion de cinc debe servir un rol estructural, definiendo el plegado y la estructura tridimensional del andamiaje de la proteína en cuestión. Esta estructura, definida por un metal en su centro, es capaz de reconocer su estructura complementaria en el polímero de ácido nucleico.
Nucleasa microcócica
La Nucleasa microcócica , es una endo-exonucleasa que actúa preferentemente sobre ácidos nucleicos de cadena simple produciendo mononucleótidos y oligonucleótidos 3' fosfato. La tasa de escisión de esta enzima es 30 veces mayor cuando actúa sobre el extremo 5' de una adenina o timina, que cuando lo hace sobre una guanina o citosina. La enzima tiene también actividad frente al ARN y al ADN de doble cadena, por lo que cualquier secuencia finalmente termina siendo degradada.
Núcleo celular
La envoltura nuclear permite al núcleo controlar su contenido y separarlo del resto del citoplasma cuando sea necesario. Esto es importante para controlar procesos en cualquiera de los lados de la membrana nuclear. En algunos casos, cuando se precisa restringir un proceso citoplasmático, un participante clave se retira al núcleo, donde interactúa con factores de transcripción para reprimir la producción de ciertas enzimas de la ruta. Este mecanismo regulador tiene lugar en el caso de la glucólisis, una ruta celular en la que se utiliza la glucosa para producir energía. La hexoquinasa es la enzima responsable del primer paso de la glucólisis, produciendo glucosa-6-fosfato a partir de la glucosa. A altas concentraciones de fructosa-6-fosfato, una molécula que se forma posteriormente a partir de la glucosa-6-fosfato, una proteína reguladora retira la hexoquinasa al núcleo, donde forma un complejo con otras proteínas nucleares que reprime la transcripción de los genes implicados en la glucólisis.
Nucléolo
Además, el nucléolo tiene roles en otras funciones celulares tales como la regulación del ciclo celular, las respuestas de estrés celular, la actividad de la telomerasa y el envejecimiento. Estos hechos muestran la naturaleza multifuncional del nucléolo, que se refleja en la complejidad de su composición de proteína y de ARN, y se refleja también en los cambios dinámicos que su composición molecular presenta en respuesta a las condiciones celulares variables.
Cuantificación de ácidos nucleicos
La "unidad A260" se utiliza como medida de cantidad para los ácidos nucleicos. Una unidad A260 es la cantidad de ácido nucleico contenida en 1 mL y que produce una DO de 1. Se aplican los mismos factores de conversión y, por tanto, en estos contextos:
Nucleósido
Un nucleósido es una molécula monomérica orgánica glusosilamida, que integra las macromoléculas de los ácidos nucleicos y que resulta de la unión covalente entre una base nitrogenada con una pentosa, que puede ser ribosa o desoxirribosa. Ejemplos de nucleósidos son la citidina, uridina, adenosina, guanosina, timidina y la inosina.
Epigenética
El ADN está molecularmente constituido por nucleótidos que, a su vez, están formados por un azúcar, una base nitrogenada y un fosfato. Es, precisamente, la base nitrogenada la que distingue un nucleótido de otro. Existen cuatro tipos de bases nitrogenadas en el ADN: la adenina (A), la guanina (G), la timina (T) y la citosina (C). El orden secuencial de estas moléculas en las regiones del genoma denominadas «codificantes» determina la naturaleza química de las proteínas que son codificadas por estos genes y, por lo tanto, su función. En las regiones del genoma denominadas «reguladoras» el orden de las bases nitrogenadas define con precisión cómo la maquinaria celular va a reconocer y procesar esta información. Necesariamente, para ser funcionales las moléculas de ADN deben someterse al proceso de «transcripción» por el que son copiadas fielmente a otra molécula con una naturaleza química similar, el ARN, o ácido ribonucleico. En este proceso juegan un papel relevante las secuencias reguladoras, es decir, conjuntos de nucleótidos que son reconocidos por la maquinaria celular o «factores de transcripción», de tal forma que se posibilita la formación de un complejo multiproteico que tras unirse físicamente al ADN comienza a copiarlo. La accesibilidad de las secuencias reguladoras determina la posibilidad de que se produzca el proceso de transcripción.
Análogos de ácidos nucleicos
Varios análogos de nucleósidos se utilizan como agentes antivirales o anticancerígenos ya que actúan interfiriendo la síntesis de ácidos nucleicos causando amplias mutaciones que hacen inviable al virus o a las células cancerígenas que los utilizan. Estos compuestos se convierten en activos dentro de las células al convertirse en nucleótidos. Se administran en forma de nucleósidos ya que la carga otorgada por el grupo fosfato de los nucleótidos dificulta que estos puedan cruzar con facilidad las membranas celulares.
Vestigialidad
Conceptos similares se aplican a nivel molecular: algunas secuencias de ácidos nucleicos en genomas eucariotas no tienen una función biológica conocida; algunos de ellos pueden ser "ADN basura", pero es una cuestión difícil demostrar que una secuencia particular en una región particular de un genoma dado es realmente no funcional. El simple hecho de que es ADN no codificante no establece que no tenga funciones. Además, incluso si una secuencia de ADN existente no tiene función, no se deduce que haya descendido de una secuencia ancestral de ADN funcional. Lógicamente, tal ADN no sería vestigial en el sentido de ser el vestigio de una estructura funcional. Por el contrario, los pseudogenes han perdido su capacidad de codificación de proteínas o, de lo contrario, ya no se expresan en la célula. Ya sea que tengan alguna función existente o no, han perdido su función anterior y en ese sentido se ajustan a la definición de vestigiosidad.
Biología estructural
Las proteínas y los ácidos nucleicos son moléculas de tamaño demasiado reducido para poder ser examinadas con microscopios ópticos. Para su estudio, los biólogos utilizan métodos basados en la medida de los efectos de agentes químicos o físicos (por ejemplo, radiación electromagnética) sobre un gran número de moléculas.
Nucleósido
Se pueden concebir como nucleótidos que no cuentan con el grupo fosfato. Es decir, los nucleósidos pueden combinarse con un grupo fosfórico (ácido fosfórico: HPO) mediante determinadas quinasas de la célula, produciendo nucleótidos, que son los componentes moleculares básicos del ADN y el ARN.
Edición de genoma
Las técnicas de edición genómica para aplicaciones clínicas se enfrentan entonces a tres desafíos principales: En las últimas décadas se han investigado y desarrollado distintas metodologías con el objetivo de superar estos desafíos, principalmente el primero: la capacidad de dirigir una nucleasa (las enzimas que cortan ácidos nucleicos) a una secuencia determinada del ADN, a elección del investigador. Esto representa, en otras palabras, la capacidad de diseñar una proteína, u otro tipo de molécula, capaz de encontrar eficientemente una aguja en un pajar. Entre ellas se encuentran las meganucleasas, las nucleasas efectoras tipo activador de transcripción ("Transcription Activator-Like Effector Nucleases" o TALENs) y las nucleasas con dominios de dedos de zinc ("Zinc Finger Nucleases" o ZFNs), actualmente testeadas en ensayos clínicos. Por supuesto, cada uno de estos métodos tiene sus limitaciones, incluyendo algunos efectos. Las técnicas de edición genómica se basan en la generación de un corte en las dos hebras de la doble hélice del ADN (corte doble cadena, o "double strand break", DSB) realizado en la región del cromosoma a editar, para luego ser reparado por la célula a través de la vía de reparación por recombinación no homóloga o unión de extremos no homólogos (NHEJ, "Non-homologous end-joining") o por recombinación homóloga (HDR, "Homology-directed repair"), utilizando como molde la región correspondiente del cromosoma homólogo o una molécula exógena de ADN provista, restricciones en cuanto a las secuencias que pueden ser reconocidas y el costo y la complejidad para desarrollar estas enzimas. Y entonces surgió CRISPR/ Cas9.
Herencia extranuclear
Las mitocondrias son orgánulos que funcionan para transformar la energía como resultado de la respiración celular. Los cloroplastos son orgánulos que funcionan para producir azúcares a través de la fotosíntesis en plantas y algas. Los genes ubicados en las mitocondrias y los cloroplastos son muy importantes para la función celular adecuada. El ADN mitocondrial y otros tipos de ADN extranucleares se replican independientemente del ADN ubicado en el núcleo, que generalmente está dispuesto en cromosomas que solo se replican una vez antes de la división celular. Sin embargo, los genomas extranucleares de las mitocondrias y los cloroplastos se replican independientemente de la división celular. Se replican en respuesta a las crecientes necesidades de energía de una célula que se ajustan durante la vida útil de esa célula. Dado que se replican independientemente, la recombinación genómica de estos genomas rara vez se encuentra en la descendencia, a diferencia de los genomas nucleares en los que la recombinación es común.
NuMA
La NuMA (del inglés Nuclear Mitotic Apparatus) es una proteína intranuclear que en los humanos está codificada por el gen NUMA1, esta proteína está compuesta por 2115 aminoácidos y tiene un peso molecular de 236kilodaltons (kDa). Su función es principalmente estructural como integrante del aparato mitótico pues interviene activamente durante el ciclo celular durante la mitosis de las células construyendo y organizando el huso acromático, ayuda en la formación del nuevo núcleo celular y en la regulación de genes.
Nucleobase
Las nucleobases, también conocidas como "bases nitrogenadas" o a menudo simplemente "bases," son compuestos biológicos que contienen nitrógeno que forman los nucleósidos, que a su vez son componentes de los nucleótidos, con todos estos monómeros que constituyen los bloques de construcción básicos de ácidos nucleicos. La capacidad de las nucleobases para formar pares de bases y para apilarse una sobre otra conduce directamente a estructuras helicoidales de cadena larga como el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN).
Purificación de ácidos nucleicos mediante columnas de centrifugado
Incluso antes de los métodos de ácido nucleico que se emplean hoy en día, se sabía que en presencia de agentes caotrópicos, como el yoduro de sodio o el perclorato de sodio, el ADN se une al sílice, a las partículas de vidrio o a las algas unicelulares llamadas diatomeas, que blindan sus paredes celulares con sílice. Esta propiedad se utilizó para purificar el ácido nucleico utilizando polvo de vidrio o perlas de sílice en condiciones alcalinas. Posteriormente se mejoró utilizando tiocianato de guanidinio o cloruro de guanidinio como agente caotrópico. Para facilitar la manipulación, el uso de perlas de vidrio se cambió posteriormente por columnas de sílice. Y para permitir el uso de instrumentos de extracción automatizados, se desarrollaron perlas paramagnéticas recubiertas de sílice, más comúnmente conocidas como extracción con "perlas magnéticas".
Nucleósido trifosfato
Un trifosfato de nucleósido es una molécula que contiene una base nitrogenada unida a un azúcar de 5 carbonos (ya sea ribosa o desoxirribosa), con tres grupos fosfato unidos al azúcar. Es un ejemplo de nucleótido. Son los precursores moleculares tanto del ADN como del ARN, que son cadenas de nucleótidos elaboradas a través de los procesos de replicación y transcripción del ADN. Los nucleósidos trifosfatos también sirven como fuente de energía para las reacciones celulares y participan en las vías de señalización.
Núcleo celular
Los poros nucleares, que proporcionan canales acuosos abiertos por los que pueden difundir por transporte pasivo moléculas pequeñas (que van de 5000 a 44000 Da) y solubles en agua, también prohíbe el paso hacia el núcleo a proteínas globulares mayores de 60kDa. El tamaño de los canales permite que el compartimiento nuclear y el citosol mantengan diferentes conjuntos de proteínas, están formados por subunidades denominadas "nucleoporinas" (participando alrededor de 30 nucleoporinas distintas en la formación de un solo poro nuclear), que a su vez están agrupadas en sub-complejos multiproteicos ubicados dentro de la envoltura nuclear o asociados a su cara externa o interna respecto al nucleoplasma. Los poros tienen 125 millones de daltons de peso molecular y se componen de aproximadamente 50 (en levaduras) a 100 proteínas (en vertebrados). Los poros tienen un diámetro total de 100 nm; no obstante, el hueco por el que difunden libremente las moléculas es de 9 nm de ancho debido a la presencia de sistemas de regulación en el centro del poro. Este tamaño permite el libre paso de pequeñas moléculas hidrosolubles mientras que evita que moléculas de mayor tamaño entren o salgan de manera inadecuada, como ácidos nucleicos y proteínas grandes. Estas moléculas grandes, en lugar de ello, deben ser transportadas al núcleo de forma activa. El núcleo típico de una célula de mamífero dispone de entre 3000 y 4000 poros a lo largo de su envoltura, cada uno de los cuales contiene una estructura en anillo con simetría octal en la posición en la que las membranas, interna y externa, se fusionan. Anclada al anillo se encuentra la estructura denominada "cesta nuclear" que se extiende hacia el nucleoplasma, y una serie de extensiones filamentosas que se proyectan en el citoplasma. Ambas estructuras median la unión a proteínas de transporte nucleares.
Purina
Dos de las bases de los ácidos nucleicos, adenina (también llamada 6-aminopurina) y guanina (o 2-amino-6-oxo-purina), son derivados de una purina. En el ADN (ácido desoxirribonucleico, almacenador principal y fundamental de la información genética en todos los seres vivos), estas bases se unen con sus pirimidinas complementarias, la timina (2,4-dioxi-5-metilpirimidina) y la citosina (2-oxi-6-aminopirimidina), a través de enlaces de hidrógeno. En el ARN (ácido ribonucleico, encargado principalmente de copiar y transimitir la información genética en todos los seres vivos), la complementaria de la adenina es el uracilo (o 2,4-dioxipirimidina) en vez de la timina: Cuando las purinas son metabolizadas en el interior de las células se produce ácido úrico. Este ácido úrico se puede cristalizar en las articulaciones, por diferentes motivos, produciendo gota o en los riñones o vías urinarias produciendo así litiasis úrica.  Si en cambio se degradan en el intestino delgado por medio de enzimas pancreáticas se hidrolizan en nucleósidos y bases libres.
Nucleósido trifosfato
La ribonucleótido reductasa (RNR) es la enzima responsable de convertir los NTP en dNTP. Dado que los dNTP se utilizan en la replicación del ADN, la actividad de RNR está estrictamente regulada. Es importante tener en cuenta que RNR solo puede procesar NDP, por lo que los NTP se desfosforilan primero a NDP antes de la conversión a dNDP. La dNDP se vuelven a fosforilar normalmente. La RNR tiene 2 subunidades y 3 sitios: el sitio catalítico, el sitio de actividad (A) y el sitio de especificidad (S). El sitio catalítico es donde tiene lugar la reacción de NDP a dNDP, el sitio de actividad determina si la enzima está activa o no, y el sitio de especificidad determina qué reacción tiene lugar en el sitio catalítico.
Ácido nucleico glicólico
El ácido nucleico glicólico es un ácido nucleico artificial donde se sustituye la ribosa por glicerol, conservando la base y el enlace fosfodiéster. No existe en la naturaleza. Puede unirse complementariamente al ADN y al ARN, y sorprendentemente, lo hace de forma más estable. Es la forma químicamente más simple de un ácido nucleico y se especula con que haya sido el precursor ancestral de los actuales ácidos nucleicos.
Ácido desoxirribonucleico
Las polimerasas son enzimas que sintetizan cadenas de nucleótidos a partir de nucleósidos trifosfatos. La secuencia de sus productos son copias de cadenas de polinucleótidos existentes, que se denominan "moldes". Estas enzimas funcionan añadiendo nucleótidos al grupo hidroxilo en 3' del nucleótido previo en una hebra de ADN. En consecuencia, todas las polimerasas funcionan en dirección 5′ → 3′. En los sitios activos de estas enzimas, el nucleósido trifosfato que se incorpora aparea su base con la correspondiente en el molde: esto permite que la polimerasa sintentice de forma precisa la hebra complementaria al molde.
Sentido (biología molecular)
En biología molecular y genética, el sentido de las moléculas de ácido nucleico (a menudo ADN o ARN) es la naturaleza de sus funciones y las funciones de sus unidades de ácido nucleico de las moléculas complementarias en la especificación de aminoácidos. Dependiendo del contexto dentro de la biología molecular, el sentido puede tener significados ligeramente diferentes.
Análogos de nucleótidos
Bioquímicamente, los análogos de nucleótidos juegan dos papeles importantes: en primer lugar, las polimerasas de ADN y ARN representan una de las clases más importantes de enzimas que son el blanco principal de agentes quimioterapéuticos tanto anticancerígenos como antivirales. Más de una docena de análogos de nucleótidos clínicamente útiles se dirigen a las polimerasas del ARN y ADN virales, y al menos 8 agentes anticancerígenos clínicamente útiles ejercen sus efectos antiproliferativos a través de sus interacciones con las polimerasas de ADN. celulares.
ARN no codificante
Los ácidos nucleicos fueron descubiertos por primera vez en 1868 por Friedrich Miescher, para 1939 el ARN había sido implicado en la síntesis de proteínas. Dos décadas más tarde, Francis Crick predijo un componente funcional de ARN que mediaba la traducción, sugirió que el ARN es más adecuado para pares de bases con la transcripción de ARNm de un puro polipéptido.
Nucleósido trifosfato
Los trifosfatos de nucleósidos no se pueden absorber bien, por lo que normalmente se sintetizan dentro de la célula. Las vías de síntesis difieren según el nucleósido trifosfato específico que se esté fabricando, pero dadas las muchas funciones importantes de los nucleósidos trifosfatos, la síntesis está estrictamente regulada en todos los casos. Los análogos de nucleósidos también pueden usarse para tratar infecciones virales. Por ejemplo, la azidotimidina (AZT) es un análogo de nucleósido que se usa para prevenir y tratar el VIH/SIDA.
Sustitución nucleófila acílica
En definitiva, cuanto más importante sea la segunda forma resonante de la representación anterior, menor reactividad frente a la sustitución nucleófila acílica. Los ácidos carboxílicos son a menudo activados frente a esta reacción mediante la conversión a un haluro de acilo, por ejemplo a cloruro de acilo empleando cloruro de tionilo. Esto se hace, si fuera necesario, para evitar los problemas que comporta su acidez, con nucleófilos básicos la reacción sería de ácido-base (además en el grupo carboxilato no son posibles las sustituciones nucleófilas), y porque los haluros (X) son mejores grupos salientes que el grupo OH.
Nanotecnología de ADN
La estructura de una molécula de ácido nucleico consiste en una secuencia de nucleótidos que puede ser distinguida según las bases nitrogenadas que contenga. En el ADN, pueden presentarse cuatro bases que son: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citocina (C). Los ácidos nucleicos tienen la propiedad de que solamente dos moléculas se unirán una a otra, si las cadenas son complementarias para formar de esta manera la doble cadena. Esto significa que una base se aparea con su base complementaria: A solo se aparea con T y C solo se aparea con G. Ya que el correcto apareamiento entre las bases es energéticamente favorable (termodinámicamente favorable), las cadenas de ácidos nucleicos se unen solas unas a otras en la manera en la que se maximiza el número correcto de apareamientos. Esto implica entonces que la secuencia de bases en un sistema de cadenas determina el patrón de cómo estas se unirán y por lo tanto, permite el fácil control de la estructura en general. En la tecnología de ADN, las secuencias de las cadenas son diseñadas lógicamente por los investigadores para que el apareamiento entre bases y sus interacciones cause el plegamiento deseado para obtener la estructura deseada. A pesar de que el ADN es el material de construcción más utilizado, se pueden realizar estructuras a partir de otros materiales como el ARN y el ácido peptidonucleico (por sus siglas en inglés, PNA).
Nucléolo
Además, investigaciones recientes, han descrito al nucléolo como el responsable del tráfico de pequeños segmentos de ARN. El nucléolo además, interviene en la maduración y el transporte del ARN hasta su destino final en la célula.
ADN ligasa
Por otro lado, las bacterias obtienen la energía del NAD+ (nicotinamida adenina dinucleótido) el cual se divide en AMP y NMN (mononucleótido de nicotinamida) con la misma finalidad que lo hace el ATP de eucariotas y arqueas. La ADN ligasa no puede unir dos moléculas de ADN de cadena sencilla (ADN con una sola cadena) ni formar un ADN circular de cadena sencilla sino que su función es sellar las roturas que han tenido lugar en las moléculas de ADN de doble cadena (ADN con dos cadenas enrolladas en forma de doble hélice) en el momento de la separación de la doble hélice.
Nucleobase
En los lados de la estructura del ácido nucleico, las moléculas de fosfato conectan sucesivamente los dos anillos de azúcar de dos monómeros de nucleótidos adyacentes, creando así una biomolécula de cadena larga. Estas uniones de cadena de fosfatos con azúcares (ribosa o desoxirribosa) crean las cadenas de ""espina dorsal"" para una biomolécula de hélice simple o doble. En la doble hélice del ADN, las dos cadenas están orientadas químicamente en direcciones opuestas, lo que permite el emparejamiento de bases al proporcionar complementariedad entre las dos bases, y es esencial para la replicación o la transcripción de la información codificada que se encuentra en el ADN.
Ácido nucleico
Para nombrar estos compuestos existen diferentes maneras, la forma más utilizada y la más sencilla es en donde cada nucleótido se identifica con tres letras mayúsculas. La primera de ellas corresponde a la base nitrogenada que contenga el nucleótido, la segunda letra indica si es un mono-, di- o trifosfato y la tercera es la inicial del grupo fosfato, la cual es una P y por último, en el caso de los desoxirribonucleótidos se antepone una d minúscula antes de las tres letras. Otra forma de nombrarlos consiste en poner la palabra ácido al inicio y en seguida se coloca el nombre de la base nitrogenada con la terminación -ílico, pero este sistema de nomenclatura puede ser un poco ambiguo ya que no se puede saber la cantidad de grupos fosfatos que contiene el nucleótido. También se suelen nombrar como los fosfatos de los correspondientes nucleósidos.
ARN nucleolar
El ARN nucleolar (abreviado ARNn) es una larga molécula de ácido ribonucleico, sintetizado y localizado en el nucléolo de las células eucariotas, a partir de la transcripción del ADN, formado por una secuencia de unos 13000 nucleótidos, y que es precursor e indispensable para la síntesis de la mayor parte del ARN ribosómico.
Nucleón
Se podría decir que los nucleones se encuentran en la línea donde la física de partículas y la física nuclear se entremezclan. La teoría cuántica de campos, en particular la cromodinámica cuántica, provee de las ecuaciones fundamentales que explican las propiedades de los cuarks y de la fuerza nuclear fuerte. Estas ecuaciones explican cuantitativamente cómo los cuarks se unen entre sí para formar protones y neutrones (y todos los demás hadrones). Sin embargo, cuando varios nucleones se unen para formar un núcleo atómico (nucleido), estas ecuaciones fundamentales se vuelven muy difíciles de resolver (ver retículo QCD). En vez de eso, los nucleidos son estudiados por la física nuclear, que analizan los nucleones y sus interacciones mediante modelos y aproximaciones, tales como el modelo de capas nuclear. Estos modelos pueden explicar satisfactoriamente propiedades de los nucleidos, como por ejemplo, cuándo un cierto nucleido sufrirá un decaimiento radiactivo.
Purificación de ácidos nucleicos mediante columnas de centrifugado
La purificación de ácidos nucleicos mediante columnas de centrifugación o purificación con minicolumnas es un método de extracción en fase sólida para purificar rápidamente los ácidos nucleicos. Este método se basa en el hecho de que los ácidos nucleicos se unirán a la fase sólida de sílice en determinadas condiciones.
Análogos de ácidos nucleicos
Para solventar el hecho de que el grupo 2' hidroxi de la ribosa es el responsable de la reacción con el grupo hidroxi 3' unido a fosfato (el ARN es demasiado inestable como para utilizarse o sintetizarse de forma eficiente), se utilizan análogos de la ribosa. Los análogos más comunes del ARN son los ARN 2'-O-metil sustituidos, tales como el "Locked Nucleic Acid" (LNA), nombre que podría traducirse como ácido nucleico "protegido" o "bloqueado", aunque a veces se llaman ácidos nucleicos inaccesibles; el morfolino y el ácido peptidonucleico (PNA). A pesar de que estos oligonucleótidos poseen un esqueleto formado por un azúcar no convencional o, en el caso del PNA, un residuo aminoacídico en lugar de la ribosa fosfato, aún son capaces de unirse al ARN o al ADN de acuerdo al apareamiento clásico descrito por Watson y Crick. Sin embargo, gracias a su esqueleto diferente resultan inmunes a las nucleasas, que normalmente degradan el ARN. Estos análogos no pueden obtenerse por biosíntesis ni por medio de reacciones enzimáticas y sólo pueden sintetizarse utilizando la estrategia de la fosforoamidita o, en el caso del PNA, por métodos de síntesis peptídica.
Sustitución nucleófila acílica
La sustitución nucleófila acílica o sustitución nucleofílica acílica consiste en una reacción de sustitución nucleófila sobre la posición carbonílica de un compuesto acílico por parte de un nucleófilo. Los compuestos acílicos son derivados del ácido carboxílico, lo que incluye ésteres, amidas, anhídridos carboxílicos y haluros de acilo. Los nucleófilos, en esta reacción, incluyen, por ejemplo, reactivos aniónicos como alcóxidos y enolatos o bases como las aminas.
Nicotinamida adenina dinucleótido
La nicotinamida adenina dinucleótido tiene varias funciones esenciales en el metabolismo. Actúa como coenzima en las reacciones redox, como donante de grupos ADP-ribosa en las reacciones de ADP-ribosilación, como precursor del segundo mensajero de la molécula cíclica ADP-ribosa, así como también actúa como sustrato para las ADN ligasas bacterianas y un grupo de enzimas llamadas sirtuinas, que usan para eliminar los grupos acetilo de las proteínas acetiladas.
Chino del tomate virus
El ácido nucleico consiste en dos moléculas similares de ADN: circular, de cadena sencilla y ambisentido.
Cuantificación de ácidos nucleicos
Esta diferencia se debe al coeficiente de atenuación de la masa de los ácidos nucleicos a 260 nm y 280 nm, mucho mayor que el de las proteínas. Por ello, incluso para concentraciones relativamente altas de proteínas, éstas contribuyen relativamente poco a la absorbancia de 260 y 280. Si bien la contaminación por proteínas no puede evaluarse de forma fiable con una relación 260:280, esto también significa que contribuye con poco error a la estimación de la cantidad de ADN.
Ácido úrico
Los ácidos nucleicos ya existentes en el organismo son hidrolizados por endo y exonucleasas que dan mononucleótidos, que a su vez son degradados a nucleósidos por la fosfomonoesterasa. Esta enzima libera guanosina y adenosina, dos nucleósidos que no pueden seguir exactamente la misma vía.
Phoebus Levene
Levene comprobó en 1900 que la nucleína se encontraba en todos los tipos de células animales analizadas. Más adelante, en 1909, mientras verificaba los experimentos de Albrecht Kossel, puso de manifiesto que los ácidos nucleicos estaban compuestos de ácido fosfórico, una pentosa y las bases nitrogenadas. Levene demostró que la pentosa que aparecía en la nucleína de levadura era ribosa, pero tuvo que esperar hasta 1929 para identificar como desoxirribosa la pentosa aislada del timo de los animales. Esta diferencia le hizo proponer que la nucleína de los animales era el nucleato de desoxirribosa —hoy en día llamado «ácido desoxirribonucleico» o DNA—, mientras que los vegetales contenían nucleato de ribosa —ácido ribonucleico o RNA—. Levene tuvo mucho peso en la química de los ácidos nucleicos, a pesar de que pronto se demostrara que era incorrecta su propuesta de que los cromosomas vegetales eran de RNA y los animales de DNA. Fruto de sus trabajos, propuso en 1926 un modelo para la conformación de los ácidos nucleicos: el tetranucleótido plano. El modelo del tetranucleótido de Levene implicaba que los ácidos nucleicos estaban formados por planos apilados, que constaban de cuatro pentosas que exponían hacia el exterior las bases nitrogenadas (que van unidas por un enlace glucosídico a la pentosa); las pentosas se unen entre sí por fosfatos a través de enlaces fosfoéster. Esta estructura respondía a los resultados sobre la composición de los ácidos nucleicos y la naturaleza de los enlaces covalentes que los componen. En cambio, se deducía que los ácidos nucleicos eran moléculas muy monótonas, casi invariables, extremadamente rígidas. Por tanto, se descartaron rápidamente como el tipo de molécula capaz de transmitir la información genética, por lo que todo el mundo se centró en el estudio de las proteínas como moléculas portadoras de la herencia.
ARN de transferencia
El ARN de transferencia o ARN transferente (ARNt) es un tipo de ácido ribonucleico que tiene una función importante en la síntesis proteica. Es aquel que transfiere las moléculas de aminoácidos a los ribosomas, para posteriormente ordenarlos a lo largo de la molécula de ARN mensajero (ARNm); estos aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos para formar proteínas durante el proceso de síntesis de proteínas. Cada tipo de ARNt se combina específicamente con 1 de los 20 aminoácidos que se van a incorporar en las proteínas.Existe más de una molécula de ARNt para cada aminoácido. El anticodón es una secuencia de tres bases no apareadas o triplete que determinará el aminoácido al que se puede unir el ARNt. Varios anticodones pueden unir el mismo aminoácido, por esto se dice que el código está degenerado. Anticodones similares, normalmente es la tercera base la que puede cambiar, se unirán a un codón, un triplete de bases del ARN mensajero.
Ácido ribonucleico
En los organismos celulares desempeña diversas funciones. Es la molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo). Varios tipos de ARN regulan la expresión génica, mientras que otros tienen actividad catalítica. El ARN es, pues, mucho más versátil que el ADN.
Albrecht Kossel
Descubrió los ácidos nucleicos. A este bioquímico alemán le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1910 por sus contribuciones en el desciframiento de la química de ácidos nucleicos y proteínas, descubriendo los ácidos nucleicos, bases en la molécula de ADN, que constituye la sustancia genética de la célula.
Ácido nucleico
Las Bases nitrogenadas son las que contienen la información genética, estas presentan una estructura cíclica que contiene carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. Se dividen en tres tipos:
Abiogénesis
Un punto de vista ligeramente distinto sobre esta misma hipótesis es la de que un tipo diferente de ácido nucleico nombrado pre-ARN, como el ácido nucleico peptídico (ANP), ácido nucleico treósico (ANT) así como el ácido nucleico glicólico (ANG) fueron los primeros en emerger como moléculas autorreplicativas para ser reemplazadas por el ARN solo después. Tras haber surgido el ARN, este precedería al ADN a través de la retrotranscripción, argumento que ha sido demostrado experimentalmente. En las células modernas los precursores del ADN (los cuatro desoxirribonucleótidos, dNTP) se producen por reducción de ribonucleótidos di o trifosfato por ribonucleótido reductasa, por tanto se concluyó que el origen prebiótico del ADN fue a partir de acetaldehído y gliceraldehído-5-fosfato de ARN. También la aparición del ADN requirió la presencia de polimerasas, principalmente la transcriptasa inversa y proteínas de unión a ácidos nucleicos. Tanto la biosíntesis de purina como la de pirimidina se construyen sobre la ribosa 5 monofosfato como un precursor común del ADN. El primer paso en la aparición del ADN fue la formación de ADN-U (ADN que contiene uracilo), algunos virus ADN bicatenario (principalmente bacteriófagos) retienen genomas con ADN-U, reflejando este primer paso de transición entre el ARN y el ADN. Más adelante el uracilo se perdería dando lugar al ADN común denominado ADN-T. Por otro lado, el ARN no precedió a las proteínas ya que estas provendrían de péptidos, por lo que actualmente se considera que el ARN y las proteínas coevolucionaron hasta unirse y formar los ribosomas, polimerasas y demás proteínas de unión a ácidos nucleicos.
Catabolismo
Los ácidos nucleicos se hidrolizan mediante nucleasas para generar nucleótidos. Los nucleótidos se descomponen posteriormente en una pentosas (siguen la vía de los glúcidos), bases nitrogenadas (se excretan o reutilizan) y grupos fosfato (se excretan o reutilizan para nuevas biomoléculas como nucleótidos o ATP).
Ácido ribonucleico
El ADN es la molécula portadora de la información genética en todos los organismos celulares, pero, al igual que el ADN, el ARN puede guardar información genética. Los virus ARN carecen por completo de ADN y su genoma está formado por ARN, el cual codifica las proteínas del virus, como las de la cápside y algunos enzimas. Dichos enzimas realizan la replicación del genoma vírico. Los viroides son otro tipo de patógenos que consisten exclusivamente en una molécula de ARN que no codifica ninguna proteína y que es replicado por la maquinaria de la célula hospedadora.
Nucleobase
El origen del término "base" refleja las propiedades químicas de estos compuestos en las reacciones ácido-base, pero esas propiedades no son especialmente importantes para comprender la mayoría de las funciones biológicas de las nucleobases.
Lamina
Las laminas nucleares, también conocidas como filamentos intermedios de clase V, son proteínas estructurales del núcleo celular eucariótico y participan además en la regulación de la transcripción.
Poro nuclear
Los poros nucleares o complejos de poro nuclear (NPC en inglés) son grandes agrupamientos de proteínas, que atraviesan la envoltura nuclear (EN), la doble membrana que rodea al núcleo celular de los eucariontes.  Cada poro es un conjunto supra-macromolecular, compuesto de múltiples copias de 30 proteínas diferentes, dando un total de ~500 nucleoporinas por poro. Su composición y tamaño pueden variar entre eucariotas, pero su estructura y función general parecen estar conservadas en las diferentes especies.  Hay cerca de 4000 complejos de poro nuclear, en la envoltura nuclear de la célula de un vertebrado, pero su número varía dependiendo del tipo de célula.  El complejo del poro nuclear (CPN) es la puerta del núcleo y todas las moléculas deben atravesarla para transitar del núcleo al citoplasma y viceversa. La EN y los CPN regulan el transporte y también son reguladores relevantes de la organización de la cromatina y de la expresión de los genes.
Polimerasa
La polimerasa es una enzima capaz de transcribir o replicar ácidos nucleicos, que resultan cruciales en la división celular (ADN polimerasa) y en la transcripción del ADN (ARN polimerasa). Las ADN polimerasa y la ARN polimerasa se utilizan para ensamblar moléculas de ADN y ARN, respectivamente, copiando una hebra de plantilla de ADN usando interacciones de emparejamiento de bases o ARN mediante replicación de media escalera.
Nucleoproteína
Una nucleoproteina es una proteína que está estructuralmente asociada con un ácido nucleico (que puede ser ARN o ADN). El desarrollo prototípico sería cualquiera de las histonas, que son identificables en las hebras de cromatina. Otros ejemplos serían la telomerasa, una ribonucleoproteína (complejo de ARN/proteína) y la protamina. Su característica fundamental es que forman complejos estables con los ácidos nucleicos, a diferencia de otras proteínas que sólo se unen a estos de manera transitoria, como las que intervienen en la regulación, síntesis y degradación del ADN.
Análogos de ácidos nucleicos
Se ha propuesto y estudiado tanto teórica como experimentalmente la posibilidad de implementar un sistema ortogonal dentro de las células, independiente del material genético celular con el objeto de crear un sistema de síntesis completamente seguro para el organismo aceptor, con el añadido de posibilitar un aumento en la capacidad de codificación por medio de la diversificación química de los ácidos nucleicos. Varios grupos se han enfocado en diferentes aspectos:
Notación de los ácidos nucleicos
Según el sistema de la IUPAC, las nucleobases se representan con las primeras letras de sus nombres químicos: guanina, citosina, adenina y timina. Esta taquigrafía también incluye once caracteres de "ambigüedad" asociados a cada posible combinación de las cuatro bases del ADN. Los caracteres de ambigüedad se diseñaron para codificar las variaciones posicionales con el fin de informar sobre los errores de secuenciación del ADN, las secuencias de consenso o los polimorfismos de un solo nucleótido. La notación de la IUPAC, incluidos los caracteres de ambigüedad y los mnemónicos sugeridos, se muestra en la Tabla 1.
Ácido ribonucleico
Los ARN pequeños nucleolares (ARNpno), hallados en el nucléolo y en los cuerpos de Cajal, dirigen la modificación de nucleótidos de otros ARN; el proceso consiste en transformar alguna de las cuatro bases nitrogenadas típicas (A, C, U, G) en otras. Los ARNpno se asocian con enzimas y los guían apareándose con secuencias específicas del ARN al que modificarán. Los ARNr y los ARNt contienen muchos nucleótidos modificados.
Gen nuclear
Los genomas eucariotas tienen distintas estructuras de cromatina de orden superior que están estrechamente empaquetadas y finalmente organizadas en una determinada construcción que se relaciona funcionalmente con la expresión génica. Estas estructuras funcionan para empaquetar el genoma en una forma muy comprimida en el núcleo celular, al tiempo que garantizan que se pueda acceder al gen cuando sea necesario, como durante la transcripción, replicación y reparación del ADN. La función del genoma está directamente relacionada con este sistema organizativo, en el que existen una serie de mecanismos complejos y vías bioquímicas que pueden afectar la expresión de genes individuales dentro del genoma.
Ácido desoxirribonucleico
En los organismos vivos, el ADN no suele existir como una molécula individual, sino como una pareja de moléculas estrechamente asociadas. Las dos cadenas de ADN se enroscan sobre sí mismas formando una especie de escalera de caracol, denominada doble hélice. El modelo de estructura en doble hélice fue propuesto en 1953 por James Watson y Francis Crick (el artículo «Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid» fue publicado el 25 de abril de 1953 en "Nature"), después de obtener una imagen de la estructura de doble hélice gracias a la refracción por rayos X hecha por Rosalind Franklin. El éxito de este modelo radicaba en su consistencia con las propiedades físicas y químicas del ADN. El estudio mostraba, además, que la complementariedad de bases podía ser relevante en su replicación, y también la importancia de la secuencia de bases como portadora de información genética. Cada unidad que se repite, el nucleótido, contiene un segmento de la estructura de soporte (azúcar + fosfato), que mantiene la cadena unida, y una base, que interacciona con la otra cadena de ADN en la hélice. En general, una base ligada a un azúcar se denomina nucleósido y una base ligada a un azúcar y a uno o más grupos fosfatos recibe el nombre de nucleótido.
Ácido nucleico
Los nucleótidos son las unidades básicas de los ácidos nucleicos y químicamente son los ésteres fosfóricos de los nucleósidos, es decir que son el resultado de la unión entre una ribosa, una base nitrogenada y un ácido fosfórico. La unión entre el nucleósido y el ácido fosfórico se lleva a cabo mediante un enlace éster que puede producirse en cualquiera de los grupos hidroxilo libres de la pentosa, pero como regla general tiene lugar en el grupo alcohol del carbono 5'. Los nucleótidos pueden contener de uno a tres grupos fosfato, unidos uno tras otro, por ejemplo el monofosfato que solo contienen un grupo fosfato, el difosfato con dos, trifosfato con tres. La presencia del grupo fosfato que a pH 7 se encuentra ionizado, le confiere a la molécula un carácter marcadamente ácido.
Nucleoplasma
Contiene proteínas, sobre todo enzimas relacionados con el metabolismo de los ácidos nucleicos. También existen proteínas ácidas que no están unidas a ADN ni a ARN y que se denominan proteínas residuales.
Aminoácido
Algunos aminoácidos no proteicos tienen función propia, por ejemplo como neurotransmisores o vitaminas. Por ejemplo, la beta-alanina o el ácido gamma-aminobutírico (GABA). Existen muchos aminoácidos no proteicos que juegan papeles distintos en la naturaleza y pueden provenir o no de aminoácidos. Ejemplos de estos aminoácidos no proteínicos son:
Ser vivo
A partir de estos monómeros se forman las proteínas, ácidos nucleicos y membranas que componen las protocélulas. Sin embargo, aquí surge un problema: las proteínas son excelentes catalizadores de reacciones químicas, pero no pueden almacenar información genética, esto es, la información necesaria para la síntesis de otra proteína. Por su parte, los ácidos nucleicos almacenan información genética, pero para su duplicación precisan de enzimas, es decir, de proteínas. Esto plantea el dilema de qué fueron primero, las proteínas (según los modelos del metabolismo primero) o los ácidos nucleicos (modelos de los genes primero). La teoría del mundo de hierro-sulfuro se encuadra en los modelos del primer tipo, los cuales asumen que la emergencia de un metabolismo primitivo pudo preparar un ambiente propicio para la posterior aparición de la replicación de los ácidos nucleicos. La hipótesis del mundo de ARN, que es ampliamente considerada, se encuadra entre los modelos del segundo tipo y se basa en la observación de que algunas secuencias de ARN pueden comportarse como enzimas. Este tipo de compuesto se denomina ribozima, es decir una enzima constituida por ácido ribonucleico. La hipótesis del mundo de ARN asume que el origen de los componentes moleculares y celulares de la vida implicó los siguientes pasos:No se descarta que el mundo de ARN pudiera a su vez estar precedido por otros sistemas genéticos más sencillos, como ANP, ANT o HAP.
Fosfodiesterasa
Se clasifican según el tipo de ácido nucleico y el tipo de enlace que hidrolizan.Actualmente se está haciendo uso de este tipo de nucleasas en terapia molecular con el fin de tratar enfermedades. Las nucleasas con dedos de zinc se diseñan de forma que los dominios "dedos de zinc" reconocen secuencias específicas cercanas a la mutación, de forma que el dominio nucleasa corta la doble cadena de ADN. Una vez, hemos digerido la secuencia que portaba la mutación, podemos introducir a la célula una copia silvestre del gen afectado, de forma que dicha célula puede emplearlo como molde para reconstruir la secuencia, pero sin ninguna mutación. Estas nucleasas presentan una serie de ventajas e inconvenientes:
Métodos de ácidos nucleicos
Métodos de ácidos nucleicos son las técnicas utilizadas para estudiar ácidos nucleicos: ADN y ARN.
Ácido peptidonucleico
El ácido peptidonucleico o ácido nucleico peptídico (APN en español o PNA en inglés) es un polímero sintético similar al ADN o al ARN. que tiene la capacidad de almacenar información (como el ADN) y una estabilidad química semejante al esqueleto de las proteínas. Su descubrimiento se produjo gracias a Peter E. Nielsen (Univ. Copenhague), Michael Egholm (Univ. Copenhague), Rolf H. Berg (Risø National Lab), y Ole Buchardt (Univ. Copenhague) en 1991.
Ácido desoxirribonucleico
La relación entre la secuencia de nucleótidos y la secuencia de aminoácidos de la proteína viene determinada por el código genético, que se utiliza durante el proceso de traducción o síntesis de proteínas. La unidad codificadora del código genético es un grupo de tres nucleótidos (triplete), representado por las tres letras iniciales de las bases nitrogenadas (por ej., ACT, CAG, TTT). Los tripletes del ADN se transcriben en sus bases complementarias en el ARN mensajero, y en este caso los tripletes se denominan codones (para el ejemplo anterior, UGA, GUC, AAA). En el ribosoma cada codón del ARN mensajero interacciona con una molécula de ARN de transferencia (ARNt o "tRNA") que contenga el triplete complementario, denominado anticodón. Cada ARNt porta el aminoácido correspondiente al codón de acuerdo con el código genético, de modo que el ribosoma va uniendo los aminoácidos para formar una nueva proteína de acuerdo con las "instrucciones" de la secuencia del ARNm. Existen 64 codones posibles, por lo cual corresponde más de uno para cada aminoácido (por esta duplicidad de codones se dice que el código genético es un código degenerado: no es unívoco); algunos codones indican la terminación de la síntesis, el fin de la secuencia codificante; estos "codones de terminación" o "codones de parada" son UAA, UGA y UAG (en inglés, "nonsense codons" o "stop codons").
Aminoácidos ramificados
Una de las principales funciones de este tipo de aminoácidos es la síntesis proteica. La oxidación de los BCAA tiene como función proporcionar energía metabólica a los músculos así como a otros órganos solicitantes de ella, así como de ser precursores de la síntesis de los aminoácidos siendo un favorecedor de la síntesis de la alanina y la glutamina en los estados catabólicos. El catabolismo desgasta el músculo esquelético generando un balance de nitrógeno negativo en los tejidos. Los BCAA detienen la proteólisis tanto en sujetos vivos como en muestras de laboratorio. Este tipo de aminoácidos es captado con 'avidez' por el músculo provocando ciertos efectos ergogénicos, principalmente deteniendo el efecto catabólico y favoreciendo la síntesis proteica. El contenido de aminoácidos de cadena ramificada crece durante las primeras fases del ejercicio y posteriormente van disminuyendo. La razón o velocidad de disminución depende directamente de la intensidad del ejercicio Suelen incrementar los niveles de serotonina cuando el cerebro recibe niveles elevados de triptófano (un aminoácido precursor de la serotonina).