Estructura general de la molécula
El ARN es un heteropolímero lineal monocatenario. Su unidad estructural es el ribonucleótido, que consta de tres componentes obligatorios:
- Glúcido: una pentosa (ribosa).
- Bases nitrogenadas: púricas (adenina y guanina) o pirimidínicas (citosina y uracilo).
- Resto de ácido fosfórico.
Los nucleótidos se unen entre sí formando una cadena exactamente igual que en la molécula de ADN: a través del átomo de carbono del azúcar y el grupo fosfato. Además de la traducción de proteínas, la molécula es capaz de realizar funciones endonucleasas especializadas y regular etapas de la expresión génica.
Tipos principales de ARN (procariotas y eucariotas)
En las células de cualquier organismo vivo se encuentran de forma estable tres clases principales de ARN:
- ARN ribosómico (ARNr). Representa la gran mayoría (alrededor del 85%) de todo el ARN celular. Son las moléculas más grandes, con una masa de 1,0–1,5 millones de daltons y una longitud de hasta 5 000 nucleótidos. Se sintetiza en el nucléolo sobre genes especializados (en humanos se localizan en los pares cromosómicos 13, 14, 15, 21 y 22). Su función principal es formar el centro activo del ribosoma y asegurar su interacción con el ARNt. Además, los ribosomas citoplasmáticos eucariotas (80S) son más grandes que las estructuras de procariotas, mitocondrias y plastos (70S).
- ARN de transferencia (ARNt). Constituye aproximadamente el 10%. Son las cadenas más cortas (70–90 nucleótidos, masa de 25–30 mil daltons). Su tarea principal es transportar aminoácidos en el citoplasma hasta el lugar de ensamblaje del polipéptido.
- ARN mensajero o informativo (ARNm). Constituye alrededor del 5%, pero su cantidad depende en gran medida de la fase del ciclo celular y de la intensidad de la síntesis de proteínas. Su tamaño varía considerablemente (300–3000 nucleótidos) dependiendo del volumen de información copiada. Se sintetiza en el núcleo durante el proceso de transcripción y transporta el código de la estructura proteica hacia los ribosomas.
Tipos específicos de ARN eucariota
En las células eucariotas se distinguen adicionalmente moléculas que participan en la maduración de las cadenas mensajeras:
- ARN nuclear heterogéneo (ARNhn). Se encuentra en el núcleo y representa una mezcla de transcritos de muchos genes nucleares. Incluye copias primarias (que corresponden a la longitud del gen) y cadenas parcialmente procesadas que, durante el corte y empalme (splicing), pierden intrones para convertirse en ARNm maduro.
- ARN pequeño nuclear (ARNsn). Moléculas cortas pero extremadamente estables que forman parte de las partículas ribonucleoproteicas del núcleo. En los mamíferos forman espliceosomas, estructuras encargadas de escindir las regiones no informativas. Debido a su alto contenido de uracilo se denominan ARN-U. Se distinguen por una conservatividad increíble: en todos los vertebrados sus secuencias coinciden en un 95%.
Estructura y función del ARNt
La molécula de ARN de transferencia posee una estructura secundaria específica que recuerda a la forma de una «hoja de trébol». En su configuración se distinguen varios centros clave:
- Tallo aceptor. Se encuentra en los extremos de la cadena (extremos 3' y 5'); es aquí donde se une el aminoácido correspondiente.
- Bucle T y bucle D.
- Bucle del anticodón. Contiene un triplete de nucleótidos (anticodón) estrictamente complementario al codón del ARNm.
El proceso de unión del aminoácido ocurre fuera del ribosoma con la participación de enzimas: las aminoacil-ARNt sintetasas (codasas). El complejo resultante se denomina aminoacil-ARNt. Gracias a la complementariedad entre el anticodón y el codón del ARNm, el aminoácido transportado ocupa un lugar estrictamente determinado en la proteína en construcción.
Características comparativas del ADN y el ARN
A pesar de su parentesco químico, las moléculas presentan diferencias estructurales y funcionales fundamentales.
| Característica | ADN | ARN |
|---|---|---|
| Número de cadenas | Dos | Una |
| Glúcido (pentosa) | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases nitrogenadas | Adenina (A), Timina (T), Guanina (G), Citosina (C) | Adenina (A), Uracilo (U), Guanina (G), Citosina (C) |
| Localización (procariotas) | Citoplasma | Citoplasma, ribosomas |
| Localización (eucariotas) | Núcleo, orgánulos (plastos, mitocondrias) | Núcleo, nucléolo, citoplasma, ribosomas, orgánulos |
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué etapas, además del splicing, incluye el procesamiento del pre-ARNm?
El procesamiento del transcrito primario (pre-ARNm) en el núcleo, además de la escisión de intrones y la unión de exones, incluye dos etapas de modificación en los extremos de la molécula:
- Adición de la caperuza (capping): unión de una 5'-caperuza al extremo 5' de la molécula.
- Poliadenilación: unión de una cola poli-(A) en el extremo 3'.
Estas reacciones bioquímicas transforman el transcrito primario inactivo en un ARN mensajero maduro y funcionalmente activo, listo para ser exportado a través de los poros nucleares para su posterior traducción.
¿Qué tipos de ARN polimerasas son responsables de la síntesis de ARNr, ARNm y ARNt en eucariotas?
En las eucariotas, tres tipos diferentes de ARN polimerasas nucleares, con una estructura cuaternaria compleja, se encargan de la síntesis de los principales tipos de ARN:
- ARN polimerasa I: transcribe los genes de los ARN ribosómicos (ARNr).
- ARN polimerasa II: transcribe los genes codificantes de proteínas (sintetiza ARNm) y también los genes de los ARN pequeños nucleares.
- ARN polimerasa III: es responsable de la transcripción de los genes de los ARN de transferencia (ARNt), el ARNr 5S y ciertos tipos de ARNsn.
Para recordar la diferencia entre las bases, utiliza la regla: en el ARN no hay timina, en su lugar hay uracilo. Y la estructura del ARNt se puede imaginar fácilmente como una flor de trébol, donde el tallo «sujeta» el aminoácido y la hoja opuesta (anticodón) «lee» la matriz.
Preguntas de clases y exámenes
¿Dónde se produce la síntesis de ARN ribosómico en la célula?
La síntesis del ARNr transcurre en el núcleo, en la región del nucléolo, sobre regiones especiales del genoma (organizadores nucleolares).
¿Cuál es la característica del ARN viral?
En muchos virus que contienen ARN (retrovirus), esta molécula actúa como el principal portador de la información genética, y su estructura puede ser tanto monocatenaria como bicatenaria.
¿Qué es el corte y empalme (splicing) y qué ARN participa en él?
El splicing es el proceso de maduración del ARNm mediante el cual se eliminan de este las regiones no informativas (intrones). En este proceso participan activamente los ARN pequeños nucleares (ARNsn), que forman los espliceosomas.
Qué más repasar sobre el tema
- Organización del organizador nucleolar en los cromosomas humanos
- Mecanismo de acción de las enzimas aminoacil-ARNt sintetasas (codasas)
- Diferencias en la estructura de las subunidades de los ribosomas 70S y 80S
- Funciones reguladora y endonucleasa de los ácidos ribonucleicos
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