Ácido desoxirribonucleico

Qué es el ácido desoxirribonucleico

El ácido desoxirribonucleico es la macromolécula biológica responsable del almacenamiento y la transmisión de la información genética en todos los organismos celulares y en la mayoría de los virus ADN. Químicamente, es un polímero lineal formado por la unión de unidades llamadas nucleótidos, cada una de las cuales contiene tres componentes: un azúcar de cinco carbonos (la desoxirribosa), un grupo fosfato y una de las cuatro bases nitrogenadas características —adenina, timina, guanina o citosina—. Las cadenas resultantes se asocian en parejas formando la doble hélice clásica.

La sigla ADN procede directamente del nombre extendido en español y latín neolatino; sus equivalentes son DNA en inglés (deoxyribonucleic acid), francés (acide désoxyribonucléique, también ADN) y otras lenguas romances. En castellano, el uso de la sigla es notablemente más frecuente que el del nombre completo, hasta el punto de que muchos hablantes ignoran cuál es la denominación química detrás de las tres letras.

Análisis del nombre: ácido, desoxi, ribo, nucleico

El nombre extendido es un compuesto de cuatro elementos, cada uno con su propio significado químico e histórico. Reconstruirlos ayuda a entender no solo el nombre, sino la propia molécula.

Ácido. El ADN se comporta como un ácido en disolución acuosa por los grupos fosfato del esqueleto, que ionizan a pH fisiológico cediendo protones al medio. Cada nucleótido aporta una carga negativa: una hebra de ADN de tamaño normal tiene millones de cargas negativas a lo largo de su esqueleto, lo que explica su capacidad de unión a proteínas básicas como las histonas y su comportamiento en electroforesis. La acidez fue, de hecho, una de las primeras propiedades documentadas del compuesto cuando Miescher lo aisló en estado puro.

Desoxi. El prefijo procede de la nomenclatura química sistemática y significa, literalmente, «sin oxígeno». Indica que el azúcar componente carece de un átomo de oxígeno que sí está presente en la ribosa del ácido ribonucleico: concretamente, el grupo hidroxilo (-OH) que la ribosa lleva en el carbono 2' está sustituido aquí por un simple hidrógeno (-H). La diferencia parece menor pero es decisiva. Esa pequeña pérdida de un átomo de oxígeno hace que la cadena resultante sea químicamente más estable, menos reactiva y, en consecuencia, mejor candidata para almacenar información a largo plazo —el ARN, con su 2'-OH, se hidroliza con relativa facilidad—.

Ribo. Hace referencia a la ribosa, el azúcar pentosa del que la desoxirribosa es derivado. El nombre «ribosa» fue acuñado en 1891 por los químicos alemanes Emil Fischer y Oscar Piloty, que la sintetizaron por epimerización a partir de la arabinosa: «ribose» surgió como reordenamiento parcial del nombre del azúcar de partida. Cuando Phoebus Levene caracterizó el azúcar específico del ADN en 1929 y lo identificó como una ribosa a la que faltaba el oxígeno del C2', no inventó un nombre nuevo: aplicó el prefijo «desoxi-» al nombre ya existente.

Nucleico. El adjetivo viene del latín nucleus («núcleo», originalmente «hueso de fruto» o «semilla»), porque Friedrich Miescher aisló por primera vez la sustancia del núcleo celular en 1869. El nombre «nucleína» fue el primero que recibió el compuesto; «ácido nucleico» —forma actual— se debe al médico alemán Richard Altmann, que en 1889 lo introdujo para subrayar la naturaleza ácida ya conocida del material. El adjetivo se mantiene aunque hoy sepamos que el ADN no se limita al núcleo: también está presente en mitocondrias, cloroplastos y, en los procariotas, libre en el citoplasma.

Historia del término: de la nucleína al ácido desoxirribonucleico

El nombre actual es el último paso de una cadena de descubrimientos que duró sesenta años. El primer eslabón data de 1869, cuando el médico suizo Friedrich Miescher, entonces becario en el laboratorio de Felix Hoppe-Seyler en Tübingen, aisló una sustancia desconocida de los núcleos de los leucocitos contenidos en vendajes quirúrgicos usados procedentes de un hospital militar próximo. Miescher la llamó Nuklein, «nucleína», porque procedía del núcleo celular. La consideró una sola sustancia, sin sospechar la complejidad del polímero que tenía entre manos.

El segundo eslabón llegó veinte años después. En 1889, Richard Altmann demostró que la nucleína podía separarse en un componente proteico y un componente ácido, al que llamó Nukleinsäure, «ácido nucleico». Esa nomenclatura sobrevive hasta hoy. Albrecht Kossel, a comienzos del siglo XX, identificó las cuatro bases nitrogenadas que componen el material —trabajo por el que recibió el premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1910—. Pero todavía no se distinguía entre los dos tipos de ácidos nucleicos.

La distinción la fija Phoebus Levene, bioquímico ruso-estadounidense del Instituto Rockefeller de Nueva York. En 1909, junto con Walter Jacobs, identificó como ribosa el azúcar componente del ácido nucleico extraído de la levadura, lo que dio el nombre de ácido ribonucleico. Veinte años después, en 1929, Levene completó el cuadro: caracterizó el azúcar del ácido nucleico del timo y demostró que era una ribosa con un oxígeno menos en posición 2'. La llamó 2-desoxirribosa y, en consecuencia, rebautizó el compuesto del timo como ácido desoxirribonucleico. Era 1929, pero el nombre tardó en imponerse: hasta los años cuarenta seguía siendo frecuente la denominación «ácido nucleico de timo» (thymus nucleic acid) en la literatura.

El nombre se consolidó definitivamente con el trabajo de James Watson y Francis Crick en 1953. Las dos publicaciones de Nature en las que propusieron la estructura en doble hélice utilizaban ya «deoxyribose nucleic acid» —después abreviado a deoxyribonucleic acid— y la sigla DNA en su forma definitiva. La traducción española «ácido desoxirribonucleico» y la sigla ADN se fijaron en paralelo a partir de los años cincuenta y sesenta.

Diferenciación con el ácido ribonucleico

La diferencia química entre el ácido desoxirribonucleico y el ácido ribonucleico se reduce, en términos estrictos, a dos detalles. El primero es el azúcar: desoxirribosa en el ADN, ribosa en el ARN. El segundo es una de las bases: timina en el ADN, uracilo en el ARN —dos bases pirimidínicas que solo se distinguen por un grupo metilo—. Las otras tres bases (adenina, guanina, citosina) son comunes a los dos compuestos. Estas diferencias mínimas tienen consecuencias funcionales mayores: el ADN forma habitualmente cadenas dobles antiparalelas estables, mientras que el ARN aparece sobre todo como cadena única que se pliega sobre sí misma adoptando estructuras tridimensionales muy diversas según la secuencia.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llama «ácido» si está en el núcleo de la célula?

Porque químicamente lo es. El esqueleto del polímero está formado por grupos fosfato que ionizan en agua y ceden protones al medio: una cadena de ADN lleva tantas cargas negativas como nucleótidos contiene. Es, en términos rigurosos, un ácido polimérico. Su localización subcelular —núcleo, mitocondrias, citoplasma según el tipo de organismo— no contradice la naturaleza química. La acidez del compuesto fue, de hecho, una de las primeras propiedades documentadas en el siglo XIX.

¿Qué significa exactamente el prefijo «desoxi»?

Significa, literalmente, «sin oxígeno». En el contexto del ADN se refiere a un átomo de oxígeno concreto: el del grupo hidroxilo que el azúcar ribosa lleva en su carbono 2' y que en la desoxirribosa está sustituido por un simple hidrógeno. La pérdida de ese único oxígeno hace que la cadena resultante sea químicamente más estable que la del ARN y, por tanto, más apta como soporte de información a largo plazo.

¿Quién acuñó el nombre «ácido desoxirribonucleico»?

El nombre se fija con la identificación del azúcar característico por Phoebus Levene en 1929. Levene venía trabajando en los ácidos nucleicos desde principios de siglo y ya había identificado en 1909 la ribosa como azúcar del ARN. La caracterización de la desoxirribosa veinte años después le permitió completar la nomenclatura sistemática y dar al material del timo el nombre que conservamos hoy. La adopción universal del término, sin embargo, fue posterior: durante años convivió con denominaciones como «ácido nucleico de timo».

¿Por qué la sigla ADN coincide con la francesa pero difiere de la inglesa DNA?

Porque el orden de los componentes del nombre es distinto en lenguas romances y en inglés. En español, francés, italiano y portugués el sustantivo precede al adjetivo: «ácido desoxirribonucleico», «acide désoxyribonucléique». En inglés y otras lenguas germánicas el orden se invierte: «deoxyribonucleic acid». Las siglas reflejan el orden de la lengua: ADN en romances, DNA en inglés y alemán. Las dos siglas designan exactamente la misma molécula y son intercambiables en contextos científicos internacionales.

Referencias

1. Dahm R. Friedrich Miescher and the discovery of DNA. Developmental Biology. 2005;278(2):274-288.
2. Britannica, The Editors of Encyclopaedia. Phoebus Levene. Encyclopaedia Britannica.
3. National Human Genome Research Institute. Ácido desoxirribonucleico (ADN). Glosario de términos genómicos en español, NIH.
4. Frixione E, Ruiz-Zamarripa L. The "scientific catastrophe" in nucleic acids research that boosted molecular biology. Journal of Biological Chemistry. 2019;294(7):2249-2255.