¬ŅQu√© es el √°cido ribonucleico?

¬ŅQu√© es el √°cido ribonucleico?

El √°cido ribonucleico, o ARN, es uno de los dos tipos de √°cidos nucleicos que se encuentran en la vida en la tierra. el otro, el √°cido desoxirribonucleico (ADN), ha asumido durante mucho tiempo un perfil m√°s alto que el ARN en la cultura popular, en la mente de los observadores casuales y en otros lugares. rna, sin embargo, es el √°cido nucleico m√°s vers√°til; toma las instrucciones que recibe del ADN y las transforma en una variedad de actividades coordinadas involucradas en la s√≠ntesis de prote√≠nas. visto de esta manera, el ADN puede ser visto como el presidente o canciller cuya contribuci√≥n determina en √ļltima instancia lo que sucede en el nivel de los acontecimientos cotidianos, mientras que rna es el ej√©rcito de leales soldados de a pie y obreros gru√Īones que realizan los trabajos reales y muestran una amplia Rango de habilidades impresionantes en el proceso.

estructura b√°sica de rna

rna, al igual que dna, es una macromol√©cula (en otras palabras, una mol√©cula con un n√ļmero relativamente grande de √°tomos individuales, a diferencia, por ejemplo, de co 2 o h 2 o) que consiste en un pol√≠mero o cadena de elementos qu√≠micos repetitivos. Los "enlaces" en esta cadena, o m√°s formalmente los mon√≥meros que forman el pol√≠mero, se denominan nucle√≥tidos. un solo nucle√≥tido consiste a su vez en tres regiones qu√≠micas diferentes, o grupos: un az√ļcar pentosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas pueden ser una de cuatro bases diferentes: adenina (a), citosina (c), guanina (g) y uracilo (u).

La adenina y la guanina se clasifican qu√≠micamente como purinas , mientras que la citosina y el uracilo pertenecen a la categor√≠a de sustancias llamadas pirimidinas . las purinas consisten principalmente en un anillo de cinco miembros unido a un anillo de seis miembros, mientras que las pirimidinas son considerablemente m√°s peque√Īas y tienen solo un anillo de seis carbonos. La adenina y la guanina son muy similares en su estructura, al igual que la citosina y el uracilo.

El az√ļcar pentosa en rna es ribosa , que incluye un anillo con cinco √°tomos de carbono y un √°tomo de ox√≠geno. el grupo fosfato est√° unido a un √°tomo de carbono en el anillo en un lado del √°tomo de ox√≠geno, y la base nitrogenada est√° unida al √°tomo de carbono en el otro lado del ox√≠geno. el grupo fosfato tambi√©n se une a la ribosa en el nucle√≥tido adyacente, por lo que la porci√≥n de ribosa y fosfato de un nucle√≥tido forman la "columna vertebral" de rna.

Las bases nitrogenadas pueden considerarse como la parte m√°s cr√≠tica de rna, porque son √©stas, en grupos de tres en nucle√≥tidos adyacentes, las que tienen la mayor importancia funcional. los grupos de tres bases adyacentes forman unidades llamadas c√≥digos de tripletes o codones, que llevan se√Īales especiales a la maquinaria que une las prote√≠nas utilizando la informaci√≥n conectada al primer ADN y luego al ARN. Si no se interpreta este c√≥digo tal como es, el orden de los nucle√≥tidos ser√≠a irrelevante, como se describir√° en breve.

diferencias entre el ADN y el ARN

cuando las personas con un poco de formación en biología escuchan el término "ADN", es probable que una de las primeras cosas que se nos ocurra sea la "doble hélice". la estructura distintiva de la molécula de ADN fue aclarada por watson, crick, franklin y otros en 1953, y entre los hallazgos del equipo fue que el ADN es de doble cadena y helicoidal, en su forma habitual. rna, en contraste, es casi siempre de una sola cadena.

Adem√°s, como lo indican los nombres de estas macromol√©culas respectivas, el ADN contiene un az√ļcar ribosa diferente. en lugar de ribosa, contiene desoxirribosa, un compuesto id√©ntico a la ribosa, salvo por tener un √°tomo de hidr√≥geno en lugar de uno de sus grupos hidroxilo (-oh).

finalmente, mientras que las pirimidinas en el ADN son citosina y uracilo, en el ADN son citosina y timina. en los "pelda√Īos" de la escalera de ADN de doble cadena, "adenina se une con y solo con timina, mientras que la citosina se une con y solo con guanina. (¬Ņpuede pensar en una raz√≥n arquitect√≥nica por la que las bases de purina solo se unen a las bases de pirimidina a trav√©s del centro de dna? sugerencia: los "lados" de la escalera deben permanecer separados a una distancia fija) cuando el ADN se transcribe y una hebra complementaria de ARN es creado, el nucle√≥tido generado a trav√©s de la adenina en el ADN es uracilo, no timina. esta distinci√≥n ayuda a la naturaleza a evitar la confusi√≥n del ADN y el ARN en entornos celulares en los que pueden surgir cosas indeseables debido al comportamiento no deseado de las enzimas que operan en las mol√©culas respectivas.

mientras que solo el ADN es de doble cadena, el ARN es mucho más experto en la formación de estructuras tridimensionales elaboradas. Esto ha permitido que se desarrollen tres formas esenciales de ARN en las células.

los tres tipos de rna

rna viene en tres tipos básicos, aunque también existen variedades adicionales muy oscuras.

messenger rna (mrna): las moléculas de mrna contienen la secuencia de codificación de las proteínas. las moléculas de mrna varían mucho en longitud, y los eucariotas (esencialmente, la mayoría de los seres vivos que no son bacterias) incluyen el rna más grande descubierto hasta ahora. muchas transcripciones superan las 100,000 bases (100 kilobases, o kb) de longitud.

transferencia rna (trna): trna es una mol√©cula corta (aproximadamente 75 bases) que transporta amino√°cidos y los mueve a la prote√≠na en crecimiento durante la traducci√≥n. Se cree que los trnas tienen una disposici√≥n tridimensional com√ļn que parece una hoja de tr√©bol en el an√°lisis de rayos X. esto se produce mediante la uni√≥n de bases complementarias cuando una hebra de trna se pliega sobre s√≠ misma, como la cinta que se pega a s√≠ misma cuando accidentalmente se juntan los lados de una tira.

ARN ribosomal (rrna): las mol√©culas de rrna comprenden de 65 a 70 por ciento de la masa del org√°nulo llamado ribosoma , la estructura que aloja directamente la traducci√≥n o la s√≠ntesis de prote√≠nas. Los ribosomas son muy grandes para los est√°ndares celulares. Los ribosomas bacterianos tienen pesos moleculares de aproximadamente 2.5 millones, mientras que los ribosomas eucariotas tienen pesos moleculares aproximadamente una vez y media. (Para referencia, el peso molecular del carbono es 12; ning√ļn elemento individual supera los 300.)

un ribosoma eucariota, llamado 40, contiene un rrna, as√≠ como unas 35 prote√≠nas diferentes. El ribosoma de los a√Īos 60 contiene tres prote√≠nas y unas 50 prote√≠nas. Los ribosomas son, por lo tanto, una mezcla de √°cidos nucleicos (rrna) y los productos de prote√≠nas que otros √°cidos nucleicos (mrna) llevan el c√≥digo para crear.

Hasta hace poco, los bi√≥logos moleculares asum√≠an que el ARN desempe√Īaba un papel mayoritariamente estructural. Sin embargo, informaci√≥n m√°s reciente indica que el ARN en los ribosomas act√ļa como una enzima, mientras que las prote√≠nas que lo rodean act√ļan como andamios.

transcripción: como se forma el rna

la transcripción es el proceso de sintetizar el ARN a partir de una plantilla de ADN. Ya que el ADN es de doble cadena y el ARN es de una sola cadena, las cadenas de ADN deben separarse antes de que pueda ocurrir la transcripción.

algo de terminolog√≠a es √ļtil en este punto. un gen, del cual todos han o√≠do hablar pero pocos expertos en biolog√≠a pueden definir formalmente, es solo un tramo de ADN que contiene tanto una plantilla para la s√≠ntesis de ARN como secuencias de nucle√≥tidos que permiten que la producci√≥n de ARN se regule y controle desde la regi√≥n de la plantilla. cuando los mecanismos para la s√≠ntesis de prote√≠nas se describieron por primera vez con precisi√≥n, los cient√≠ficos plantearon la hip√≥tesis de que cada gen correspond√≠a a un solo producto proteico. tan conveniente como ser√≠a (y con tanto sentido como lo hace en la superficie), la idea se ha demostrado incorrecta. algunos genes no codifican prote√≠nas en absoluto, y en algunos animales, el "empalme alternativo" en el que el mismo gen puede activarse para producir prote√≠nas diferentes en diferentes condiciones, parece ser com√ļn.

La transcripción de rna produce un producto que es complementario a la plantilla de dna. esto significa que es una imagen de tipo espejo, y que naturalmente se emparejaría con cualquier secuencia idéntica a la plantilla gracias a las reglas de emparejamiento de base-base específicas anotadas anteriormente. por ejemplo, la secuencia de ADN tactggt es complementaria de la secuencia rna augacca, ya que cada base en la primera secuencia puede emparejarse con la base correspondiente en la segunda secuencia (tenga en cuenta que u aparece en rna donde t aparecerá en dna).

El inicio de la transcripción es un proceso complejo pero ordenado. los pasos incluyen:

  1. Las prote√≠nas del factor de transcripci√≥n se unen a un promotor "corriente arriba" de la secuencia a transcribir. 
  2. La polimerasa de ARN (la enzima que ensambla el ARN nuevo) se une al complejo promotor-prote√≠na del ADN, que es como el interruptor de encendido en un autom√≥vil. 
  3. el nuevo complejo ARN polimerasa / promotor-prote√≠na separa las dos cadenas de ADN complementarias. 
  4. La polimerasa de ARN comienza a sintetizar ARN, un nucleótido a la vez.

a diferencia de la polimerasa de ADN, la polimerasa de ARN no necesita ser "preparada" por una segunda enzima. la transcripción solo requiere la unión de la polimerasa rna al área del promotor.

traducción: rna en pantalla completa

Los genes en ADN codifican mol√©culas proteicas. estos son los "soldados de a pie" de la celda, que llevan a cabo los deberes necesarios para sostener la vida. Puedes pensar en carne o m√ļsculo o en un batido saludable cuando piensas en una prote√≠na, pero la mayor√≠a de las prote√≠nas vuelan bajo el radar de tu vida diaria. las enzimas son prote√≠nas: mol√©culas que ayudan a descomponer los nutrientes, crear nuevos componentes celulares, ensamblar √°cidos nucleicos (p. ej., ADN polimerasa) y hacer copias de ADN durante la divisi√≥n celular.

"expresi√≥n g√©nica" significa fabricar la prote√≠na correspondiente del gen, si existe, y este proceso complicado tiene dos pasos principales. La primera es la transcripci√≥n, detallada anteriormente. en la traducci√≥n, las mol√©culas de mrna reci√©n hechas salen del n√ļcleo y migran al citoplasma, donde se encuentran los ribosomas. (En los organismos procari√≥ticos, los ribosomas pueden adherirse al mrna mientras la transcripci√≥n a√ļn est√° en curso).

Los ribosomas se componen de dos porciones distintas: la subunidad grande y la subunidad peque√Īa. Cada subunidad suele estar separada en el citoplasma, pero se unen en una mol√©cula de ARN. Las subunidades contienen un poco de casi todo lo que ya se ha mencionado: prote√≠nas, rrna y trna. las mol√©culas de trna son mol√©culas adaptadoras: un extremo puede leer el c√≥digo de los tripletes en la mrna (por ejemplo, uag o cgc) a trav√©s del emparejamiento de bases complementario, y el otro extremo se une a un amino√°cido espec√≠fico. cada c√≥digo de triplete es responsable de uno de los aproximadamente 20 amino√°cidos que forman todas las prote√≠nas; algunos amino√°cidos est√°n codificados por m√ļltiples tripletes (lo que no es sorprendente, ya que son posibles 64 tripletes, cuatro bases elevadas a la tercera potencia porque cada triplete tiene tres bases, y solo se necesitan 20 amino√°cidos). en el ribosoma, Los complejos de mrna y aminoacil-trna (piezas de trna que transportan un amino√°cido) se mantienen muy juntos, lo que facilita el emparejamiento de bases. rrna cataliza la uni√≥n de cada amino√°cido adicional a la cadena en crecimiento, que se convierte en un polip√©ptido y finalmente en una prote√≠na.

el mundo rna

Como resultado de su capacidad para organizarse en formas complejas, el ARN puede actuar d√©bilmente como una enzima. Debido a que el ARN puede tanto almacenar informaci√≥n gen√©tica como catalizar reacciones, algunos cient√≠ficos han sugerido un papel importante para el ARN en el origen de la vida, llamado "el mundo del ARN". esta hip√≥tesis sostiene que, muy atr√°s en la historia de la Tierra, las mol√©culas de ARN desempe√Īaron todos los mismos roles que las prote√≠nas y las mol√©culas de √°cido nucleico que juegan hoy, lo cual ser√≠a imposible ahora pero podr√≠a haber sido posible en un mundo prebi√≥tico. Si rna actu√≥ como una estructura de almacenamiento de informaci√≥n y como la fuente de la actividad catal√≠tica necesaria para las reacciones metab√≥licas b√°sicas, puede haber precedido al ADN en sus formas m√°s tempranas (aunque ahora est√° hecho por el ADN) y ha servido como plataforma para la Lanzamiento de "organismos" que son verdaderamente auto-replicantes.



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