ARN: Estructura, Funciones y Diferencias con ADN - Transcripción y Traducción

ARN: Estructura, Funciones y su Rol en la Expresión Génica

Estructura del ARN

El ARN (ácido ribonucleico) está formado por nucleótidos, los cuales se componen de:

• Un azúcar (ribosa)
• Un grupo fosfato (que se une al carbono 5' de una ribosa y al carbono 3' de la ribosa siguiente)
• Una base nitrogenada (Adenina (A) = Uracilo (U), Citosina (C) = Guanina (G)) (se une al carbono 1' de la ribosa)

El ARN es típicamente de cadena simple. A diferencia del ADN, presenta un grupo hidroxilo en la posición 2' del azúcar, lo que lo hace más inestable debido a la hidrólisis. Los nucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster cargados negativamente.

Bases nitrogenadas:

• Purinas: Adenina (A) y Guanina (G)
• Pirimidinas: Uracilo (U) y Citosina (C)

Experimento de Pulso y Caza

El experimento de pulso y caza permitió establecer que el ARN es la molécula intermediaria entre los genes y las proteínas. Este experimento consistió en:

1. Cultivar células.
2. Agregar moléculas precursoras de ARN marcadas con pulsos de uracilo radiactivo.

Las células incorporan estos precursores marcados y los utilizan para producir moléculas de ARN. De esta manera, es posible seguir el rastro del movimiento de las moléculas de ARN en la célula. La radiación se detecta mediante fotografías. Se observó que el ARN se producía en el núcleo y luego se trasladaba al citoplasma.

Características Generales del ARN

• Formado por una cadena de ribonucleótidos.
• Presente en células procariotas y eucariotas.
• Generalmente lineal y de cadena sencilla (excepto en algunos virus, donde puede ser de doble cadena).
• Molécula clave en las etapas intermedias de la síntesis proteica. El ADN no puede actuar solo y utiliza el ARN para transferir información vital durante la producción de proteínas.

Tipos de ARN y sus Funciones

• ARNm (ARN mensajero): Lleva la información sobre la secuencia de aminoácidos de la proteína desde el ADN hasta el ribosoma, donde se sintetizan las proteínas. Actúa como molécula intermediaria entre el ADN y la proteína.
• ARNt (ARN de transferencia): Transporta los aminoácidos a los ribosomas durante la traducción. Se unen a sitios específicos del ribosoma.
• ARNr (ARN ribosómico): Se combina con proteínas para formar los ribosomas. Cataliza la formación de enlaces peptídicos entre los aminoácidos durante la síntesis de proteínas (actúa como ribozima).

El Dogma Central de la Biología Molecular

Francis Crick propuso que la información genética fluye del ADN al ARN y luego a las proteínas, nunca en sentido inverso. La información contenida en el ADN se procesa a través de:

• Replicación: El ADN se duplica, permitiendo la distribución equitativa del material genético a las células hijas durante la división celular.
• Expresión génica: Los genes son "leídos" por un conjunto de enzimas. Generalmente, la síntesis de proteínas es el producto final. Incluye:
  • Transcripción: Síntesis de ARN a partir de ADN.
  • Traducción: Síntesis de proteínas a partir de ARN.

En procariontes, la replicación, transcripción y traducción ocurren en el citoplasma. En eucariontes, la replicación y transcripción ocurren en el núcleo, y la traducción en el citoplasma.

Transcripción

Durante la transcripción, la doble hélice de ADN se abre parcialmente, exponiendo una de las hebras (la hebra molde o antisentido). La enzima responsable de la formación del ARN es la ARN polimerasa, que realiza la complementación de bases (A con U, y C con G).
El proceso se puede resumir en:

1. La transcripción comienza cuando factores de transcripción se unen a una secuencia promotora, que a menudo incluye una "caja TATA" (TATABOX).
2. La enzima helicasa desenrolla el ADN.
3. La ARN polimerasa se une al ADN y comienza la síntesis de ARN.
4. La ARN polimerasa busca la secuencia de inicio TAC en el ADN.
5. La síntesis de ARN continúa en dirección 5' a 3'.
6. La transcripción finaliza al encontrar una secuencia de término (ATT, ACT o ATC en el ADN).

Hebra codificadora (sentido): Es la hebra de ADN complementaria a la hebra molde y tiene la misma secuencia que el ARN transcrito (excepto que T es reemplazada por U).
Hebra molde (antisentido o no codificadora): Es la hebra de ADN que se transcribe.