MRNA: definici贸n, funci贸n y estructura

MRNA: definici贸n, funci贸n y estructura

El ARN o 谩cido ribonucleico es uno de los dos 谩cidos nucleicos que se encuentran en la naturaleza. el otro, el 谩cido desoxirribonucleico (ADN), es ciertamente m谩s fijo en la imaginaci贸n. incluso las personas con poco inter茅s en la ciencia tienen el indicio de que el ADN es vital en la transmisi贸n de rasgos de una generaci贸n a otra, y que el ADN de cada ser humano es 煤nico (y por lo tanto es una mala idea dejarlo en la escena del crimen). pero para toda la notoriedad del ADN, el ARN es una mol茅cula m谩s vers谩til, ya que se presenta en tres formas principales: mensajero, ARN (mrna), ribosomal, ARN (rrna) y transferencia de ARN (trna).

el trabajo de mrna se basa en gran medida en los otros dos tipos, y mrna se encuentra directamente en el centro del llamado dogma central de la biolog铆a molecular (el ADN engendra el ARN, que a su vez engendra prote铆nas).

谩cidos nucleicos: una visi贸n general

ADN y ARN son 谩cidos nucleicos, lo que significa que son macromol茅culas polim茅ricas, cuyos constituyentes monom茅ricos se denominan nucle贸tidos. Los nucle贸tidos consisten en tres porciones distintas: un az煤car pentosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada, seleccionados de entre cuatro opciones. Un az煤car pentosa es un az煤car que incluye una estructura de anillo de cinco 谩tomos.

Tres diferencias principales distinguen el ADN del ARN. primero, en rna, la porci贸n de az煤car del nucle贸tido es ribosa, mientras que en dna es desoxirribosa, que es simplemente ribosa con un grupo hidroxilo (-oh) eliminado de uno de los carbonos en el anillo de cinco 谩tomos y reemplazado por un hidr贸geno 谩tomo (-h). por lo tanto, la porci贸n de az煤car del ADN es solo un 谩tomo de ox铆geno menos masivo que el ARN, pero el ARN es una mol茅cula mucho m谩s reactiva qu铆micamente que el ADN debido a su grupo extra -oh. En segundo lugar, el ADN es, bastante famoso, de doble cadena y enrollado en una forma helicoidal en su forma m谩s estable. rna, por otro lado, es de una sola hebra. y tercero, mientras que dna y rna presentan las bases nitrogenadas adenina (a), citosina (c) y guanina (g), la cuarta base de la dna es timina (t), mientras que en rna es uracilo (u).

Debido a que el ADN es de doble cadena, los cient铆ficos han sabido desde mediados de la d茅cada de 1900 que estas bases nitrogenadas se emparejan con y solo con otro tipo de base; a pares con t, y c pares con g. adem谩s, a y g se clasifican qu铆micamente como purinas, mientras que cyt se llaman pirimidinas. debido a que las purinas son sustancialmente m谩s grandes que las pirimidinas, un emparejamiento de ag ser铆a demasiado voluminoso, mientras que un emparejamiento de ct ser铆a inusualmente bajo tama帽o; Ambas situaciones ser铆an perjudiciales para las dos cadenas en un ADN de doble cadena ya que se encuentran a la misma distancia en todos los puntos a lo largo de las dos cadenas.

Debido a este esquema de emparejamiento, las dos cadenas de ADN se llaman "complementarias", y la secuencia de una puede predecirse si la otra es conocida. por ejemplo, si una cadena de diez nucle贸tidos en una cadena de ADN tiene la secuencia de bases aagcgtattg, la cadena de ADN complementaria tendr谩 la secuencia de bases ttcgcataac. Debido a que rna se sintetiza a partir de una plantilla de ADN, esto tambi茅n tiene implicaciones para la transcripci贸n.

estructura rna b谩sica

mrna es la forma m谩s "parecida a un ADN" del 谩cido ribonucleico porque su trabajo es en gran parte el mismo: transmitir la informaci贸n codificada en los genes, en forma de bases nitrogenadas cuidadosamente ordenadas, a la maquinaria celular que ensambla las prote铆nas. pero tambi茅n existen varios tipos vitales de rna.

La estructura tridimensional del ADN se dilucid贸 en 1953, lo que le dio a James Watson y a Francis un premio Nobel. pero durante los a帽os posteriores, la estructura de rna sigui贸 siendo esquiva a pesar de los esfuerzos de algunos de los mismos expertos en dna para describirla. en la d茅cada de 1960, qued贸 claro que aunque rna es monocatenaria, su estructura secundaria, es decir, la relaci贸n de la secuencia de nucle贸tidos entre s铆 a medida que el rna se abre paso a trav茅s del espacio, implica que las longitudes de rna pueden replegarse en s铆 mismas, con bases en la misma hebra que se unen entre s铆 de la misma manera que una cinta adhesiva podr铆a adherirse a s铆 misma si permites que se doble. esta es la base de la estructura en forma de cruz de trna, que incluye tres curvas de 180 grados que crean el equivalente molecular de callejones sin salida en la mol茅cula.

rrna es algo diferente. todo el rrna se deriva de un monstruo de una hebra de rrna de unos 13,000 nucle贸tidos de largo. despu茅s de varias modificaciones qu铆micas, esta hebra se divide en dos subunidades desiguales, una llamada 18s y la otra marcada 28s. ("s" significa "unidad de svedberg", una medida que usan los bi贸logos para estimar indirectamente la masa de macromol茅culas). La porci贸n de los 18 est谩 incorporada a lo que se llama la subunidad ribosomal peque帽a (que cuando est谩 completa en realidad es de 30 s) y la parte de los 28 contribuye. a la subunidad grande (cuyo total tiene un tama帽o de 50 s); todos los ribosomas contienen una de cada subunidad junto con una serie de prote铆nas (no 谩cidos nucleicos, que hacen que las prote铆nas sean posibles) para proporcionar ribosomas con integridad estructural.

las cadenas de ADN y ARN tienen lo que se denomina extremos 3 'y 5' ("tres primos" y "cinco primos") basados 鈥嬧媏n las posiciones de las mol茅culas unidas a la porci贸n de az煤car de la cadena. en cada nucle贸tido, el grupo fosfato est谩 unido al 谩tomo de carbono marcado 5 'en su anillo, mientras que el carbono 3' presenta un grupo hidroxilo (-oh). cuando se agrega un nucle贸tido a una cadena de 谩cido nucleico en crecimiento, esto siempre ocurre en el extremo 3 'de la cadena existente. es decir, el grupo fosfato en el extremo 5 'del nuevo nucle贸tido est谩 unido al carbono 3' que presenta el grupo hidroxilo antes de que se produzca esta uni贸n. el -oh es reemplazado por el nucle贸tido, que pierde un prot贸n (h) de su grupo fosfato; por lo tanto una mol茅cula de h 2 o, o agua, se pierde en el ambiente en este proceso,

transcripci贸n: codificando el mensaje en mrna

la transcripci贸n es el proceso en el cual mrna se sintetiza a partir de una plantilla de ADN. en principio, dado lo que ahora sabes, puedes imaginar f谩cilmente c贸mo sucede esto. el ADN es de doble cadena, por lo que cada hebra puede servir como plantilla para un ARN de una sola cadena; Estas dos nuevas cadenas de ARN, debido a los caprichos de un par de bases espec铆ficas, ser谩n complementarias entre s铆, no porque se unir谩n entre s铆. la transcripci贸n de rna es muy similar a la replicaci贸n de dna en que se aplican las mismas reglas de emparejamiento de bases, y u toma el lugar de t en rna. tenga en cuenta que este reemplazo es un fen贸meno unidireccional: t en dna a煤n codifica un in rna, pero a in dna codifica para u in rna.

Para que se produzca la transcripci贸n, la doble h茅lice del ADN debe desenrollarse, lo que ocurre bajo la direcci贸n de enzimas espec铆ficas. (m谩s tarde, vuelve a asumir su conformaci贸n helicoidal adecuada). Despu茅s de que esto suceda, una secuencia espec铆fica llamada adecuadamente las se帽ales de secuencia promotora donde la transcripci贸n debe comenzar a lo largo de la mol茅cula. esto convoca a la escena molecular una enzima llamada ARN polimerasa, que en este momento es parte de un complejo promotor. todo esto ocurre como una especie de mecanismo bioqu铆mico a prueba de fallas para evitar que la s铆ntesis de ARN comience en el lugar equivocado en el ADN y, por lo tanto, produzca una cadena de ARN que contenga un c贸digo ileg铆timo. la ARN polimerasa "lee" la cadena de ADN que comienza en la secuencia del promotor y se mueve a lo largo de la cadena de ADN, agregando nucle贸tidos al extremo 3 'de la ARN. Tenga en cuenta que las hebras de ARN y ADN, En virtud de ser complementarios, tambi茅n son antiparalelos. esto significa que a medida que el ARN crece en la direcci贸n 3 ', se mueve a lo largo de la hebra de ADN en el extremo 5' del ADN. Este es un punto menor pero a menudo confuso para los estudiantes, por lo que quiz谩s desee consultar un diagrama para asegurarse de que comprende la mec谩nica de la s铆ntesis de ARN.

los enlaces creados entre los grupos fosfato de un nucle贸tido y el grupo az煤car en el siguiente se denominan enlaces fosfodi茅ster (pronunciados "phos-pho-die-es-ter", no "phos-pho-pho-dee-ster", ya que puede ser tentador asumir).

La enzima polimerasa de ARN viene en muchas formas, aunque las bacterias incluyen un solo tipo. Es una enzima grande, que consta de cuatro subunidades de prote铆nas: alfa (伪), beta (尾), beta-prime (尾 ') y sigma (蟽). combinados, estos tienen un peso molecular de alrededor de 420,000 daltons. (para referencia, un solo 谩tomo de carbono tiene un peso molecular de 12; una sola mol茅cula de agua, 18; y una mol茅cula de glucosa completa, 180.) la enzima, llamada holoenzima cuando las cuatro subunidades est谩n presentes, es responsable de reconocer el promotor Secuencias en ADN y separando las dos cadenas de ADN. La polimerasa de ARN se mueve a lo largo del gen a transcribir a medida que agrega nucle贸tidos al segmento de ARN en crecimiento, un proceso llamado elongaci贸n. este proceso, como muchos otros dentro de las c茅lulas, requiere trifosfato de adenosina (atp) como fuente de energ铆a.

la transcripci贸n cesa cuando la polimerasa rna en movimiento encuentra una secuencia de terminaci贸n en el ADN. as铆 como la secuencia del promotor puede verse como el equivalente de una luz verde en un sem谩foro, la secuencia de terminaci贸n es el an谩logo de una luz roja o una se帽al de alto.

traducci贸n: decodificando el mensaje de mrna

cuando una mol茅cula de MRN que transporta la informaci贸n de una prote铆na en particular, es decir, un fragmento de ARNm correspondiente a un gen, est谩 completa, a煤n debe procesarse antes de que est茅 lista para hacer su trabajo de entregar un plano qu铆mico a los ribosomas. Donde tiene lugar la s铆ntesis de prote铆nas. en los organismos eucariotas, tambi茅n migra fuera del n煤cleo (los procariotas no tienen un n煤cleo).

cr铆ticamente, las bases nitrogenadas transportan informaci贸n gen茅tica en grupos de tres, llamados codones tripletes. cada cod贸n lleva instrucciones para agregar un amino谩cido particular a una prote铆na en crecimiento. As铆 como los nucle贸tidos son las unidades monom茅ricas de los 谩cidos nucleicos, los amino谩cidos son los mon贸meros de las prote铆nas. Debido a que rna contiene cuatro nucle贸tidos diferentes (debido a las cuatro bases diferentes disponibles) y un cod贸n consta de tres nucle贸tidos consecutivos, hay 64 codones triples totales disponibles (4 3= 64). es decir, comenzando con aaa, aac, aag, aau y trabajando hasta uuu, hay 64 combinaciones. Los humanos, sin embargo, hacen uso de s贸lo 20 amino谩cidos. como resultado, se dice que el c贸digo del triplete es redundante: en la mayor铆a de los casos, el c贸digo de los tripletes para el mismo amino谩cido. lo inverso no es cierto, es decir, el mismo triplete no puede codificar m谩s de un amino谩cido. probablemente puedas imaginar el caos bioqu铆mico que se producir铆a de otra manera. de hecho, los amino谩cidos leucina, arginina y serina tienen cada uno seis tripletes correspondientes a ellos. tres codones diferentes son codones de parada, similares a las secuencias de terminaci贸n de la transcripci贸n en el ADN.

la traducci贸n en s铆 misma es un proceso altamente cooperativo, que re煤ne a todos los miembros de la familia extendida de rna. Debido a que ocurre en los ribosomas, obviamente implica el uso de rrna. las mol茅culas de trna, descritas anteriormente como cruces min煤sculas, son responsables de transportar los amino谩cidos individuales al sitio de traducci贸n en el ribosoma, y 鈥嬧媍ada amino谩cido es transportado por su propia marca espec铆fica de escort escort. al igual que la transcripci贸n, la traducci贸n tiene fases de iniciaci贸n, elongaci贸n y terminaci贸n, y al final de la s铆ntesis de una mol茅cula de prote铆na, la prote铆na se libera del ribosoma y se empaqueta en cuerpos de golgi para su uso en otros lugares, y el propio ribosoma se disocia en sus subunidades componentes.



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