En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Cómo almacenan información los ácidos nucleicos?
Cada célula contiene instrucciones para construir sus proteínas, y esas instrucciones se guardan en los ácidos nucleicos. El ADN y el ARN son polímeros construidos con solo cuatro tipos de monómeros cada uno, y aun así el orden de esos monómeros puede almacenar una enorme cantidad de información. En esta lección aprenderás cómo se construyen los nucleótidos, cómo se aparean las dos cadenas del ADN y en qué se diferencia el ADN del ARN. La Unidad 9 vuelve al ADN con más profundidad.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
ADN y ARN
- Los ácidos nucleicos almacenan y transmiten información genética
- El ADN es el almacén a largo plazo de las instrucciones
- El ARN transmite información y ayuda a construir proteínas
- Los dos son polímeros de nucleótidos
| Ácido nucleico | Nombre completo | Función principal |
|---|---|---|
| ADN | Ácido desoxirribonucleico | Almacena las instrucciones para construir proteínas |
| ARN | Ácido ribonucleico | Copia y transmite esas instrucciones |
Los dos tipos de ácidos nucleicos son el ADN y el ARN. El ADN almacena las instrucciones para construir las proteínas de un organismo y pasa de las células madre a las células nuevas. El ARN copia partes de esas instrucciones y las lleva al lugar donde se construyen las proteínas. Los ácidos nucleicos contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Como contienen fósforo, un científico los puede distinguir de las proteínas, que contienen nitrógeno pero normalmente no fósforo.
Nucleótidos
- Nucleótido: el monómero de un ácido nucleico
- Cada uno tiene un grupo fosfato, un azúcar y una base nitrogenada
- Bases del ADN: A, T, G, C
- Bases del ARN: A, U, G, C
El monómero de un ácido nucleico es un nucleótido. Cada nucleótido tiene tres partes: un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base que contiene nitrógeno. El fosfato y el azúcar son iguales en todos los nucleótidos de un mismo tipo de ácido nucleico. Lo que cambia es la base. El ADN tiene cuatro bases: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). El ARN tiene uracilo (U) en lugar de timina.
La doble hélice
- Una molécula de ADN tiene dos cadenas
- Cada cadena tiene un esqueleto de azúcar y fosfato
- Las bases del centro se aparean por puentes de hidrógeno
- A se aparea con T; G se aparea con C
Los nucleótidos se unen en una cadena por síntesis por deshidratación, con el fosfato de un nucleótido enlazado con el azúcar del siguiente. Así se forma un esqueleto de azúcar y fosfato. El ADN está formado por dos de estas cadenas que se enroscan una alrededor de la otra en una doble hélice. Las bases se miran en el centro y se mantienen unidas por puentes de hidrógeno. En el ADN el apareamiento es específico: la adenina se aparea con la timina (A con T) y la guanina se aparea con la citosina (G con C). Cada par A-T tiene dos puentes de hidrógeno y cada par G-C tiene tres.
Las reglas de apareamiento en los datos
- En el ADN de doble cadena, la cantidad de A es igual a la de T
- La cantidad de G es igual a la de C
- A + T + G + C = 100%
- La proporción entre A y G puede ser distinta de una especie a otra
La gráfica muestra la composición de bases de muestra del ADN de dos fuentes. En ambas, el porcentaje de A es igual al de T, y el porcentaje de G es igual al de C. Esto es lo que predice la regla de apareamiento, porque cada A de una cadena está apareada con una T de la otra cadena, y cada G con una C. Sin embargo, las dos fuentes tienen cantidades distintas de A y de G. Esto significa que las proporciones de las bases pueden ser distintas de una especie a otra, pero las reglas de apareamiento no cambian.
Comparación entre el ADN y el ARN
- El ADN tiene desoxirribosa; el ARN tiene ribosa
- El ADN tiene timina; el ARN tiene uracilo
- El ADN suele ser de doble cadena; el ARN suele ser de una sola cadena
- Los dos están hechos de nucleótidos
| Característica | ADN | ARN |
|---|---|---|
| Azúcar | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Cadenas | Dos (doble hélice) | Una |
| Función principal | Almacena instrucciones | Transmite instrucciones, ayuda a construir proteínas |
El ADN y el ARN se parecen porque los dos son polímeros de nucleótidos, pero se diferencian en tres cosas que puedes usar para distinguirlos. Una molécula con uracilo es casi seguro ARN, y una molécula con timina es casi seguro ADN. Una molécula con ribosa es ARN, y una molécula con desoxirribosa es ADN. Una molécula de doble cadena suele ser ADN.
La información en la secuencia
- El orden de las bases es la información
- Tres bases seguidas pueden codificar un aminoácido
- La secuencia del ADN determina la secuencia de una proteína
- La secuencia de una proteína determina su forma y su función
| Nivel | Qué está en orden | Resultado |
|---|---|---|
| ADN | Secuencia de nucleótidos | Instrucciones |
| Proteína | Secuencia de aminoácidos | Forma y función |
Así como las letras del alfabeto llevan significado en el orden en que se escriben, las cuatro bases del ADN llevan información en el orden en que aparecen. El orden de las bases de un gen determina el orden de los aminoácidos de una proteína, y como viste en la lección anterior, el orden de los aminoácidos determina la forma y la función de la proteína. Así es como la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas. La Unidad 9 explica cómo lee la célula el ADN para construir proteínas.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Usar las reglas de apareamiento
En la Fuente 1 de la gráfica, A forma el 31% de las bases. (a) ¿Qué porcentaje es T? (b) ¿Qué porcentaje forman G y C juntas y cuánto es cada una? (c) Una molécula de ADN tiene 1,000 pares de bases, y 20% de sus bases son G. ¿Cuántos nucleótidos tiene y cuántos son C?
Mostrar la solución
- (a) T: A se aparea con T, así que T = 31%.
- (b) G y C: A + T = 62%, así que G + C = 100% − 62% = 38%. G es igual a C, así que cada una es 38% ÷ 2 = 19%. Esto coincide con la gráfica.
- (c) Nucleótidos: 1,000 pares de bases significan 2 × 1,000 = 2,000 nucleótidos. G = 20%, así que C = 20%, y C = 0.20 × 2,000 = 400.
- Respuesta: (a) 31%. (b) 38% juntas, 19% cada una. (c) 2,000 nucleótidos y 400 C.
Ejemplo 2: Escribir la cadena complementaria
Una cadena de ADN tiene la secuencia A T G C C T A G. (a) Escribe la secuencia de la cadena complementaria. (b) ¿Cuántos puentes de hidrógeno mantienen unidas las dos cadenas en este tramo? Un par A-T tiene 2 y un par G-C tiene 3.
Mostrar la solución
- (a) Cadena complementaria: aparea cada base. A con T, T con A, G con C, C con G, C con G, T con A, A con T, G con C. La cadena complementaria es T A C G G A T C.
- (b) Puentes de hidrógeno: hay 4 pares A-T (posiciones 1, 2, 6 y 7), que dan 4 × 2 = 8 puentes. Hay 4 pares G-C (posiciones 3, 4, 5 y 8), que dan 4 × 3 = 12 puentes. El total es 8 + 12 = 20 puentes de hidrógeno.
- Respuesta: (a) T A C G G A T C. (b) 20 puentes de hidrógeno.
Ejemplo 3: ¿ADN o ARN?
Se aislaron dos moléculas de una célula. La molécula 1 tiene dos cadenas, contiene timina y su azúcar es desoxirribosa. La molécula 2 tiene una cadena, contiene uracilo y su azúcar es ribosa. Identifica cada molécula y da la evidencia.
| Característica | ADN | ARN |
|---|---|---|
| Azúcar | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Cadenas | Dos | Una |
Mostrar la solución
- Molécula 1: ADN. Evidencia: las dos cadenas, la timina y la desoxirribosa coinciden con la columna del ADN.
- Molécula 2: ARN. Evidencia: la cadena única, el uracilo y la ribosa coinciden con la columna del ARN.
- Razonamiento: el uracilo es la base habitual del ARN y la timina es la base habitual del ADN, así que la base sola es una buena evidencia, y el azúcar y el número de cadenas la respaldan.
- Respuesta: La molécula 1 es ADN. La molécula 2 es ARN.
Práctica
Escribe cadenas complementarias, usa las reglas de apareamiento para hallar porcentajes, lee una gráfica de la composición de bases y compara el ADN con el ARN. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
- Hoja de práctica: Ácidos nucleicos (PDF) (en inglés)
- Clave de respuestas: Ácidos nucleicos (PDF) (en inglés)
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Los nucleótidos (fosfato, azúcar, base) son los monómeros de los ácidos nucleicos
- El ADN almacena instrucciones; el ARN las transmite
- A se aparea con T (o con U en el ARN); G se aparea con C
- El orden de las bases es la información
- El ADN y el ARN difieren en el azúcar, las bases y el número de cadenas
De vuelta a la pregunta esencial: los ácidos nucleicos almacenan información en el orden de sus bases. Las dos cadenas del ADN se mantienen unidas porque A se aparea con T y G se aparea con C, lo que permite a la célula copiar la información con exactitud, y la secuencia de bases determina la secuencia de aminoácidos de las proteínas. A continuación verás cómo las enzimas, que son proteínas, aceleran las reacciones de la vida.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS1-1: Construir una explicación basada en evidencia de cómo la estructura del ADN determina la estructura de las proteínas, que llevan a cabo las funciones esenciales de la vida mediante sistemas de células especializadas.
Ideas disciplinarias básicas: LS1.A Estructura y función