¿QUÉ ES EL ADN Y EL ARN?
¿QUÉ ES
EL ADN Y EL ARN?
(Absolviendo
una inquietud del Inbox)
Los
organismos vivos son sistemas complejos. Cientos de miles de proteínas existen
dentro de cada uno de nosotros para ayudarnos a desarrollar nuestras funciones
cotidianas. Estas proteínas son producidas localmente, armadas pieza por pieza
con especificaciones exactas. Se requiere una enorme cantidad de información
para manejar correctamente este complejo sistema. Esta información, detallando
la estructura específica de las proteínas dentro de nuestros cuerpos, está
guardada en un conjunto de moléculas llamado ácidos nucleicos.
Los
ácidos nucleicos (AN) fueron
descubiertos por Friedrich Miescher en 1869.
En
la naturaleza existen solo dos tipos de ácidos nucleicos: El ADN (ácido
desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) y están presentes en todas
las células.
Su
función biológica no quedó plenamente confirmada hasta que Avery y sus
colaboradores demostraron en 1944 que el ADN era la molécula portadora de la
información genética.
Los
ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características
hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas
específicas.
Tanto
la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma
helicoidal.
Químicamente,
estos ácidos están formados, como dijimos, por unidades llamadas nucleótidos:
cada nucleótido a su vez, está formado por tres tipos de compuestos:
1. Una pentosa o azúcar de cinco
carbonos: se conocen dos tipos de
pentosas que forman parte de los nucleótidos,
la ribosa y la desoxirribosa,
esta última se diferencia de la primera por que le falta un oxígeno y de allí
su nombre. El ADN sólo tiene desoxirribosa y el ARN tiene sólo ribosa, y de la pentosa que llevan
se ha derivado su nombre, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico,
respectivamente.
2. Una base nitrogenada: que son compuestos anillados que contienen nitrógeno.
Se pueden identificar cinco de ellas: adenina, guanina, citosina, uracilo y timina.
3. Un radical fosfato: es derivado del ácido fosfórico (H3PO4-).
Los
AN son polímeros lineales en los que la unidad repetitiva, llamada nucleótido,
está constituida por: (1) una pentosa (la ribosa o la desoxirribosa), (2) ácido
fosfórico y (3) una base nitrogenada (purina o pirimidina).
La
unión de la pentosa con una base constituye un nucleósido. La unión mediante un enlace éster entre el nucleósido y
el ácido fosfórico da lugar al nucleótido.
La
secuencia de los nucleótidos determina el código de cada ácido nucleico
particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un
duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia.
El ADN y el ARN se diferencian porque:
-
el peso molecular del ADN es generalmente mayor que el del ARN
-
el azúcar del ARN es ribosa, y el del ADN es desoxirribosa
-
el ARN contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el ADN presenta
timina
La
configuración espacial del ADN es la de un doble helicoide, mientras que el ARN
es un poli nucleótido lineal, que ocasionalmente puede presentar apareamientos
intracatenarios
Ácido Desoxirribonucleico (ADN)
El
Ácido Desoxirribonucleico o ADN (en inglés DNA) contiene la información
genética de todos los seres vivos.
Cada
especie viviente tiene su propio ADN y en los humanos es esta cadena la que
determina las características individuales, desde el color de los ojos y el
talento musical hasta la propensión a determinadas enfermedades.
Es
como el código de barra de todos los organismos vivos que existen en la tierra,
que está formado por segmentos llamados genes.
La
combinación de genes es específica para cada organismo y permite
individualizarnos. Estos genes provienen de la herencia de nuestros padres y
por ello se utiliza los tests de ADN para determinar el parentesco de alguna
persona.
Además,
se utiliza el ADN para identificar a sospechosos en crímenes (siempre y cuando
se cuente con una muestra que los relacione).
Actualmente
se ha determinado la composición del genoma humano que permite identificar y
hacer terapias para las enfermedades que se trasmiten genéticamente como:
enanismo, albinismo, hemofilia, daltonismo, sordera, fibrosis quística, etc.
Agentes mutagénicos y las diferentes
alteraciones que pueden producir en el
ADN
Las
mutaciones pueden surgir de forma espontánea (mutaciones naturales) o ser
inducidas de manera artificial (mutaciones inducidas) mediante radiaciones y
determinadas sustancias químicas a las que llamamos agentes mutágenos. Estos
agentes aumentan significativamente la frecuencia normal de mutación. Así pues,
distinguimos:
1) Radiaciones, que, según sus efectos, pueden ser:
a)
No ionizantes, como los rayos ultravioleta (UV) que son muy absorbidas por el
ADN y favorecen la formación de enlaces covalentes entre pirimidinas contiguas
(dímeros de timina, por ejemplo) y la aparición de formas tautómeras que
originan mutaciones génicas.
b)
Ionizantes, como los rayos X y los rayos gamma, que son mucho más energéticos
que los UV; pueden originar formas tautoméricas, romper los anillos de las
bases nitrogenadas o los enlaces fosfodiéster con la correspondiente rotura del
ADN y, por consiguiente, de los cromosomas.
2) Sustancias químicas que reaccionan
con el ADN y que pueden provocar las alteraciones siguientes:
a)
Modificación de bases nitrogenadas. Así, el HNO2 las desamina, la hidroxilamina
les adiciona grupos hidroxilo, el gas mostaza añade grupos metilo, etilo,...
b)
Sustitución de una base por otra análoga. Esto provoca emparejamientos entre
bases distintas de las complementarias.
c)
Intercalación de moléculas. Se trata de moléculas parecidas a un par de bases
enlazadas, capaces de alojarse entre los pares de bases del ADN. Cuando se
produce la duplicación pueden surgir inserciones o delecciones de un par de
bases con el correspondiente desplazamiento en la pauta de lectura.
Ácido Ribonucleico (ARN): El “ayudante”
del ADN
Ácido
nucleico formado por nucleótidos en los que el azúcar es ribosa, y las bases
nitrogenadas son adenina, uracilo, citosina y guanina. Actúa como intermediario
y complemento de las instrucciones genéticas codificadas en el ADN.
La
información genética está, de alguna manera, escrita en la molécula del ADN,
por ello se le conoce como “material genético”. Por esto, junto con el ácido
ribonucleico (ARN) son indispensables para los seres vivos.
El
ARN hace de ayudante del ADN en la utilización de esta información. Por eso en
una célula eucariótica (que contiene membrana nuclear) al ADN se lo encuentra
sólo en el núcleo, ya sea formando a los genes, en cambio, al ARN se lo puede
encontrar tanto en el núcleo como en el citoplasma.
Transcripción o síntesis a ARN
Básicamente,
la relación entre el ADN, el ARN y las proteínas se desarrolla como un flujo de
actividad celular. Dicho flujo, que hoy constituye el dogma central de la
biología molecular, podríamos graficarlo así:
ADN
--------> ARN ----------------> PROTEINAS
Replicación
--> transcripción --> traducción
Descriptivamente,
diremos que el ADN dirige su propia
replicación y su transcripción o síntesis a ARN (reacción anabólica), el cual a
su vez dirige su traducción (reacción anabólica) a proteínas.
De
lo anterior se desprende que la transcripción (o trascripción) es el proceso a
través del cual se forma el ARN a partir de la información del ADN con la
finalidad de sintetizar proteínas (traducción).
Para
mayor comprensión, el proceso de síntesis de ARN o transcripción, consiste en
hacer una copia complementaria de un trozo de ADN. El ARN se diferencia
estructuralmente del ADN en el azúcar, que es la ribosa y en una base, el
uracilo, que reemplaza a la timina. Además el ARN es una cadena sencilla.
El
ADN, por tanto, sería la "copia maestra" de la información genética,
que permanece en "reserva" dentro del núcleo.
El
ARN, en cambio, sería la "copia de trabajo" de la información
genética. Este ARN que lleva las instrucciones (traducción) para la síntesis de
proteínas se denomina ARN mensajero (ARNm).
La
replicación y la transcripción difieren en un aspecto muy importante, durante
la replicación se copia el cromosoma de ADN completo, pero la transcripción es
selectiva, se puede regular.
El ARNm
ARN
mensajero: molécula de ARN que representa una copia en negativo de las
secuencias de aminoácidos de un gen. Las secuencias no codificantes (intrones)
han sido ya extraídas. El ARNm es un completo reflejo de las bases del ADN, es
muy heterogéneo con respecto al tamaño, ya que las proteínas varían mucho en
sus pesos moleculares. Es capaz de asociarse con ribosomas para la síntesis de
proteínas y poseen una alta velocidad de recambio.
El
ARN mensajero es una cadena simple, muy similar a la del ADN, pero difiere en
que el azúcar que la constituye es ligeramente diferente (se llama Ribosa,
mientras que la que integra el ADN es Desoxi Ribosa). Una de las bases
nitrogenadas difiere en el ARN y se llama Uracilo, sustituyendo a la Timina.
Tipos de ARN
Los
productos de la transcripción no son sólo ARNm. Existen varios tipos diferentes
de ARN, relacionados con la síntesis de proteínas. Así, existe ARN mensajero
(ARNm), ARN ribosómico (ARNr), ARN traductor (ARNt) y un ARN heterogéneo
nuclear (ARN Hn).
Dentro
del ADN hay genes que codifican para ARNt y ARNr.
ARNHn
ARN
heterogéneo nuclear = ARNm primario: localizado en el núcleo y de tamaño
variable. Precursor del ARN mensajero, se transforma en él tras la eliminación
de los intrones, las secuencias que no codifican genes.
ARNm
Con
pocas excepciones el ARNm posee una secuencia de cerca de 200 adeninas (cola de
poli A), unida a su extremo 3' que no es codificada por el ADN.
Codones y aminoácidos
La
información para la síntesis de aminoácidos está codificada en forma de
tripletes, cada tres bases constituyen un codón que determina un aminoácido.
Las reglas de correspondencia entre codones y aminoácidos constituyen el código
genético.
La
síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas del citoplasma.
Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia, específico para
cada uno de ellos, y son llevados hasta el ARN mensajero, dónde se aparean el
codón de éste y el anti codón del ARN de transferencia, por complementariedad
de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde.
Una
vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y
puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice
una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN
mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente.
Referencia: profesorenlinea.cl.
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