Biomoléculas

Acidos nucleicos small logo

Introducción

Existen dos grupos de ácidos nucleicos: los ácidos desoxirribonucleicos ADN y los ácidos ribonucleicos. Los dos grupos tienen funciones muy importantes. Los ácidos nucleicos almacenan la información hereditaria del organismo ya que en las moléculas de ADN se encuentra codificada toda la información necesaria para transmitir las características de una especie de una generación a otra. Los ácidos nucleicos también dirigen la síntesis de las proteínas en la célula.

En las células de los organismos superiores, los ácidos desoxirribonucleicos se localizan principalmente en los núcleos unidos a proteínas en estructuras denominadas cromosomas. Los ácidos ribonucleicos están localizados en el núcleo y citoplasma. La mayoría de los ARN del citoplasma se encuentran en los ribosomas. Los ribosomas son partículas esféricas localizadas en la superficie del retículo endoplasmático.

Durante los últimos 30 años ha habido muchos avances en la bioquímica de los ácidos nucleicos. Hoy en día, parte de la investigación científica más interesante está relacionada con la estructura y el comportamiento de los ácidos nucleicos. El amplio campo de la ingeniería genética está relacionado con la producción artificial de ácidos nucleicos en los genes que dirigen la síntesis de sustancias biológicamente importantes. Los médicos bioquímicos utilizan las técnicas de la ingeniería genética para sintetizar inmunoglobulinas (anticuerpos) que pueden ayudar a la gente a luchar contra enfermedades específicas. En forma similar, los químicos agrícolas sintetizan compuestos que hacen que las plantas sean más resistentes a las plagas y a las enfermedades. Los químicos farmacéuticos sintetizan insulina humana, interferón y otros productos farmacéuticos a un costo razonable.

La hidrólisis enzimática completa de un ácido nucleico da lugar a una mezcla de nucleótidos. La hidrólisis completa de un nucleótido da lugar a una mezcla equimolar de:

  1. Una Base nitrogenada heterocíclica, que puede ser de dos tipos: Purina o Pirimidina

  2. Una Pentosa, que puede ser ribosa o bien 2-desoxirribosa

  3. Ortofosfato

Bases nitrogenadas

Las bases nitrogenadas de los ácido nucleicos son bases heterocíclicas que pertenecen a una de dos familias:

Unas están basadas en el anillo pirimidínico. Son las Pirimidinas. Es un sistema plano de seis átomos, cuatro carbonos y dos nitrógenos. Los átomos del anillo pirimidínico tienen la siguiente numeración: N1, C2, N3, C4, C5, C6.

Las distintas bases pirimidínicas se obtienen por sustitución de este anillo con grupos oxo (=O), grupos amino (-NH2) o grupos metilo (-CH3).

La otra familia de bases nitrogenadas está basada en el anillo purínico. son las Purinas. Puede observarse que se trata de un sistema plano de nueve átomos, cinco carbonos y cuatro nitrógenos. El anillo purínico pùede considerarse como la fusión de un anillo pirimidínico con uno imidazólico. Los átomos del anillo purínico se numeran de la forma siguiente: N1, C2, N3, C4, C5, C6, N7, C8, N9.

Las bases nitrogenadas tienen poco interés bioquímico como sustancias libres, salvo en las vías biosintéticas y degradativas de los ácidos nucleicos. El ácido úrico (2,6,8-trioxopurina) es un derivado púrico que constituye el producto final de la degradación de purinas. Normalmente se elimina por la orina, pero en circunstancias patológicas puede cristalizar originando cálculos renales o la gota.

Carbohidratos

Dos pentosas constituyen la estructura de los nucleótidos, la ß-D-ribofuranosa es uno de los constituyentes del ARN, mientras que la ß-D-2-desoxirribofuranosa forma parte del ácido desoxirribonucleico (ADN). La única diferencia consiste en que en la posición 2 de la pentosa, un grupo OH ha sido sustituído por un H. Esta pequeña alteración supone que la molécula del ADN sea más resistente a la hidrólisis que el ARN.

Nucleósidos

La unión de una base nitrogenada a una pentosa da lugar a los compuestos llamados nucleósidos. Obsérvese el sufijo ósido, característico de todos los glicósidos. La pentosa puede ser D-ribosa (D-ribofuranosa), en cuyo caso hablamos de ribonucleósidos, o bien 2-D-desoxirribosa (D-desoxirribofuranosa), constituyendo los desoxirribonucleósidos. Esto nos introduce ya la distinción básica entre ADN (constituído por desoxirribonucleótidos) y ARN (por ribonucleótidos).

En los nucleósidos de orígen natural, en enlace N-glicosídico siempre es ß-. Podemos ver como ejemplo la estructura de la Adenosina que es el nucleósido correspondiente a la base adenina (esto es, la ß-D-ribofuranosil adenina). Los átomos de la pentosa se numeran como 1', 2', 3', 4' y 5', para diferenciarlos de los átomos de la base. Estos átomos son: C1', C2', C3', C4', C5'.

Veremos en la siguiente tabla las estructuras de los distintos ribonucleósidos. Obsérvese la nomenclatura: se utiliza el sufijo osina sobre el nombre radical de la base en el caso de las purinas, y el sufijo -idina en el de las pirimidinas. El ribonucleósido de timina recibe el nombre de ribotimidina. Por su parte, el ribonucleósido de hipoxantina recibe el nombre de inosina.

Ribonucleósidos

Base Nucleósido
Adenina Adenosina (A)
Guanina Guanosina (G)
Citosina Citidina (C)
Uracilo Uridina (U)

Desoxirribonucleósidos

Base Nucleósido
Adenina desoxiadenosina (dA)
Guanina desoxiguanosina (dG)
Citosina desoxicitidina (dC)
Timidina desoxtimidina (dT)

 

Nucleótidos

Los nucleótidos son ésteres de fosfato de los nucleósidos. Cuando el ácido fosfórico H3PO4, se combina con el grupo -OH del átomo de carbono 5´del azúcar, se produce el nucleótido. Si la adenosina se combina con el ácido fosfórico, se produce el nucleótido monofosfato de adenosina. Para escribir el nombre de un nucleótido, primero se escribe el nombre del nucleósido y se antecede por la palabra monofosfato. Por lo tanto, el nombre del éster fosfato de adenosina es monofosfato de adenosina.

El ortofosfato se encuentra esterificado normalmente a los hidroxilos en posición 3' y 5', aunque excepcionalmente también pueden hacerlo en 2'. Es precisamente este grupo fosfato el que confiere carácter ácido a la molécula. Los nucleótidos se representan con la letra mayúscula correspondiente al nucleósido del que derivan más la letra p minúscula, que repesenta al grupo fosfato. La letra p se antepone a la letra mayúscula de la base si el fosfato está esterificado en posición 5', y se pone detrás si el fosfato está esterificado en posición 3'. Por tanto, el símbolo pA denota la adenosina-5'-fosfato, y el símbolo Ap a la adenosina-3'-fosfato.

Ribonucleótidos

Nombre Abreviatura
ácido adenílico pA - AMP
ácido guanílico pG - GMP
ácido citidílico pC - CMP
ácido uridílico pU - UMP

Desoxirribonucleótidos

Nombre Abreviatura
ácido desoxiadenílico pdA - dAMP
ácido desoxiguanílico pdG - dGMP
ácido desoxicitidílico pdC - dCMP
ácido desoxitimidílico pdT - dTMP

Si un nucleótido se combina con una molécula de ácido fosfórico, se produce un difosfato de nucleósido; este difosfato de nucleósido se puede combinar con otra molécula de ácido fosfórico y producir un trifosfato de nucleósido. En este caso, cada grupo fosfato se representa por una letra p. De esta forma, pAp representa a la 5', 3'-adenosina difosfato, ppA representa a la adenosina-5'-difosfato (ADP) y pppA a la adenosina -5'-trifosfato (ATP). Cuando los nucleótidos contienen más de una molécula de ácido fosfórico, como en el caso de la adenosina-5'-trifosfato (ATP, pppA), las 3 moléculas de ácido fosfóricos se distinguen mediante los prefijos a, ß y gama. Para que un nucleótido se pueda incorporar a una cadena naciente de polinucleótido, éste debe estar en forma trifosfato.

Polinucleótidos

Un polinucleótido es un polímero de unidades de nucleótido. Los nucleótidos reaccionan entre sí para formar un polinucleótido. En los seres vivos el grupo -OH del átomo de carbono 3' del azúcar se combina con el trifosfato de nucleósido y produce un enlace fosfato con el átomo de carbono 5' de otro nucleótido. El pirofosfato, PPi (el subíndice i significa inorgánico), se libera en esta reacción.

Las reacciones en las cuales se forman polinucleótidos son catalizadas por la ARN polimerasa o la ADN polimerasa.

Moléculas adicionales de trifosfato de nucleósido se unen al dinucleótido y alargan la cadena. Cada pentosa en la mitad de una cadena polinucleótida se une por medio de dos ésteres de fosfato a los otros dos nucleótidos. Cada enlace se denomina 3',5'-fosfodiéster, o sea un enlace fosfato entre el átomo de carbono 3' de un azúcar y el átomo de carbono 5' de otra molécula de azúcar.

Por convención, el extremo 5' de la molécula siempre se escribe hacia el lado izquierdo de la página y el extremo 3' de la molécula hacia el lado derecho de la página. El extremo 5' de de un polinucleótido es el extremo que tiene un grupo fosfato libre en el átomo de carbono 5', y el extremo 3' es el que tiene un grupo -OH libre en el átomo de carbono 3'. Muchas veces se utiliza una notación abreviada en lugar de escribir la estructura completa del polinucleótido. Se utiliza una "p" para representar el enlace fosfato y las letras A, C, G, T y U para representar los nucleótidos. Por lo tanto, pCpA representa la citidina unida a la adenosina con la citidina en el extremo 5' y la adenosina en el extremo 3' de la molécula. Una cadena de ADN más larga sería la siguiente:

5'pdTpdApdCpdTpdGpdCpdApdG3'

y una ARN sería:

5'pApCpUpApGpGpUpGpC3'

ADN

En 1953, Watson, Crick, Franklin y Wilkins fueron los primeros científicos en identificar la estructura correcta de la molécula de ADN. Propusieron una estructura que consistía en dos cadenas de polinucleótidos no ramificadas, unidas por enlaces de hidrógeno que formaban una estructura helicoidal enrrollada hacia la derecha; esta estructura se llegó a conocer como hélice doble. Cuando describimos la estructura de las moléculas de proteína consideramos sus estructuras primaria, secundaria y terciaria. Las moléculas de ADN también tienen estructuras primaria, secundaria y terciaria.

Estructura primaria

Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos.

Cada nucleótidos está unido por un enlace 3', 5'-fosfodiester a otros dos nucleótidos de la cadena. Las moléculas pequeñas muy pequeñas de ADN, aquellas que se encuentran en los virus, tienen hasta 1000 unidades de nucleótidos. Algunas bacterias contienen 106 unidades de nucleótidos y las formas superiores de vida tienen aproximadamente 109 unidades de nucleótidos en una molécula de ADN. El análisis de la composición de las aminas heterocíclicas en las moléculas de ADN revela que cada animal o planta diferente tiene su propia composición única. El ADN humano consta de 30% de adenina, 30% de timina, 20% de guanina y 20% de citosina. Debe anotarse que los porcentajes de adenina y timina son iguales y los de guanina y citosina también lo son. En las moléculas de ADN de todos los organismos, existen números iguales de unidades de adenina y timina y números iguales de unidades de guanina y citosina.

Estructura secundaria

La estructura secundaria de una molécula de ADN se refiere a la distribución espcial de las cadenas polinucleótidas. Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fué postulada por Watson y Crick,basandose en estudios de difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins.

Se trata de dos polinucleótidos: enrollados uno en torno a otro, constituyendo una doble hélice dextrógira de tipo plectonémico (lo cual quiere decir que para separar uno de otro es preciso desenrollar previamente la hélice). Puede observarse que las bases están en planos aproximadamente perpendiculares al eje mayor de la doble hélice y dirigidas hacia dentro de la estructura: mientras que el continuo desoxirribosa-fosfato se dirige hacia el exterior.

Watson y Crick y demás investigadores, demostraron que la molécula de ADN tiene una configuración helicoidal enrollada a la derecha en donde las bases de purina de una cadena están unidas por enlaces de hidrógeno (1) (2) a las bases pirimídicas de la otra cadena. Con frecuencia, la estructura secundaria del ADN se compara con una escalera torcida; si una escalera flexible se tuerce, sería semejante a la estructura de la molécula de ADN. Los peldaños de la escalera corresponden a las bases unidas por enlaces de hidrógeno y los soportes verticales de los escalones corresponden a los grupos alternantes de azúcar y fosfato.

Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick.

Tipo de ADN
Giro de hélice
nm por Vuelta
Plano entre bases

distancia en Å entre fosfatos adyacentes

nº de nucleótidos por vuelta
Tamaño del surco mayor en Å (fondo x ancho)
Tamaño del surco menor en Å (fondo x ancho)
dextrógiro
2.8
inclinado
5.9
11
13.5 x 2.7
2.8 x 11
dextrógiro
3.4
perpendicular
7.0
10
8.5 x 11.7
7.5 x 5.7
levógiro
4.5
zig-zag
5.7 - 7.3
12
-
angosto y profundo

ADN-A:

La conformación A [1] [2] del ADN aparece en cristales de baja hidratación y menor grado de polimerización que el ADN-B. Asimismo es la conformación favorecida en el ARN de doble hélice y en los híbridos ADN-ARN.

Se trata de una estructura más ancha y corta que el ADN-B, que consta, al igual que éste, de una doble hélice dextrógira formada por dos polinucleótidos enrollados plectonémicamente.

El ADN-A muestra el mismo patrón de apareamiento de bases que el ADN-B (A-T y G-C): pero a diferencia de éste, los planos de los pares de bases están situados oblicuamente respecto al eje mayor de la doble hélice.

En el ADN-A los surcos tienen aproximadamente la misma anchura.

ADN-B:

La conformación B del ADN es la que aparece con un grado importante de hidratación y es la que presenta el ADN in vivo. Fue propuesta por Watson y Crick en su trabajo original de 1953.

Se trata de dos polinucleótidos: enrollados uno en torno a otro, constituyendo una doble hélice dextrógira de tipo plectonémico (lo cual quiere decir que para separar uno de otro es preciso desenrollar previamente la hélice). Puede observarse que las bases están en planos aproximadamente perpendiculares al eje mayor de la doble hélice y dirigidas hacia dentro de la estructura: mientras que el continuo desoxirribosa-fosfato se dirige hacia el exterior.

La relación espacial que existe entre las hebras da lugar a que entre ellas aparezca una estría principal o surco mayor de 12Å y una estría secundaria o surco menor de 6Å, esto es debido a que los enlaces glucosídicos entre los azúcares y las bases de un par de bases no se encuentran directamente opuestos entre sí (formado ángulos de 180°), lo que provoca que existan dos surcos en la doble hélice.

Los dos polinucleótidos interaccionan entre sí mediante enlaces de hidrógeno establecidos entre las bases nitrogenadas de uno y de otro. Esta interacción sólo puede tener lugar entre adenina y timina (el par A-T): entre las que se establecen dos enlaces de hidrógeno:

O bien, entre guanina y citosina (el par G-C): entre las que se establecen tres enlaces de hidrógeno:

La estructura del ADN se mantiene gracias a los enlaces de hidrógeno establecidos entre las bases, por una parte, y a una interacción de naturaleza hidrofóbica que se da entre pares de bases contiguos, la interacción de apilamiento (stacking), que podemos apreciar en una visión espacial de la molécula: en la que vemos cómo los pares de bases sucesivos se apilan unos sobre otros como una pila de monedas.

Esta visión nos vale asimismo para distinguir el surco estrecho y el surco ancho.

La hidratación es muy importante para la conformación y función de los ácidos nucleicos. El ADN-B requiere aproximadamente 30% en peso, de agua para mantener su conformación original en el estado cristalino.

ADN-Z:

La conformación Z [1] [2]del ADN aparece fundamentalmente en zonas ricas en el par G-C; se trata también de un doble polinucleótido: en enrollamiento plectonémico, con polaridades opuestas, y en el que el patrón de apareamiento de bases es el mismo: No obstante, hay algunas importantes diferencias entre la conformación Z y las otras dos.

En primer lugar, las hélices son levógiras: a diferencia de las conformaciones A y B. El conjunto es una doble hélice más estrecha y alargada que el ADN-B; una diferencia notable es que las purinas están en conformación syn-, es decir, la base y la pentosa están situados del mismo lado que el enlace glicosídico: Otra diferencia estructural es que en el ADN-Z desaparece por completo el surco ancho mientras que el surco estrecho se hace aún más estrecho y profundo; esta característica puede apreciarse fácilmente en la representación spacefill:

Estructura terciaria

La estructura terciaria de las moléculas de ADN es la forma que éstas se doblan y se tuercen. Muy pocas moléculas de ADN son hélices rectas. La mayoría de las moléculas están enrolladas y torcidas.

En procariotas, así como en las mitocondrias y cloroplastos, el ADN se presenta en forma circular, en la que la doble hélice se cierra por sus extremos. Este ADN circular puede presentar diversos grados de superenrrollamiento.

En virus, el ADN puede presentarse como una doble hélice cerrada, como una doble hélice abierta o simplemente como una única hebra lineal.

La macromolécula de ADN puede adoptar una forma lineal o una forma circular cerrada. Gran parte del ADN de las bacterias y de los virus, el ADN mitocondrial y el de los plásmidos, adoptan formas circulares. Aunque en general se acepta que el ADN nuclear de las células eucariotas (células de los seres superiores con núcleos bien definidos) se halla organizado en largas unidades de cadena abierta o lineal, una importante cantidad de datos experimentales tiende a modificar este concepto. En el núcleo en interfase (período entre dos divisiones celulares) gran parte de la fibrilla de cromatina se halla organizada en forma de múltiples bucles o asas. Los dos extremos de cada una de estas asas se unen a estructuras de la membrana nuclear denominadas complejos de poro nuclear y se comportan, por lo tanto, como una unidad circular cerrada. Dado que cada una de las asas contiene ADN, queda probado que el núcleo de la célula eucariota aloja múltiples unidades de ADN circular.

El ADN circular puede encontrarse en forma relajada o en forma superenrollada. En la forma relajada, el círculo se halla desplegado sobre un único plano; en la forma superenrollada el contorno del círculo va girando sobre sí mismo de manera tal que adquiere profundidad.

Las dos formas de ADN circular pueden visualizarse en el microscopio electrónico como círculos relajados o superenrollados. Además, pueden identificarse por electroforesis o por centrifugación (separación de partículas en suspensión coma ayuda de un campo eléctrico o de un campo gravitacional respectivamente). En estos casos, la estructura compactada del ADN superenrollado aumenta su migración electroforética y su velocidad de sedimentación, lo cual permite diferenciarlo del ADN circular relajado o del ADN lineal.

Distintos factores que contribuyen a estabilizar la doble hélice [1]

Puentes de hidrógeno entre las bases complementarias. Los puentes de
hidrógeno son interacciones débiles, de todas formas la doble hélice queda
estabilizada por la presencia de un número extremadamente grande de ellos a lo
largo de la cadena.

Interacciones hidrofóbicas. Las bases son moléculas aromáticas planas y de
naturaleza hidrofóbica. Esta característica permite interacciones hidrofóbicas entre
las bases enfrentadas de cada hebra.

Cargas de los grupos fosfatos. Los grupos fosfatos tiene carga negativa que se
encuentran en el exterior de la molécula, donde pueden interaccionar con el agua,
una molécula polar sin carga. De esta forma contribuyen a la mayor estabilidad de la doble hélice de ADN.

El ADN está asociado a proteínas que permiten su empaquetamiento

Tanto en procariotas como en eucariotas el ADN se condensa, proceso que permite una adecuación a las dimensiones de las células. Por ejemplo, el ADN de la bacteria E. Coli, que forma un sólo cromosoma debe condensarse unas 1000 veces. En eucariotas este proceso es más evidente, debido al mayor contenido de ADN de sus células y consiste en el enrollamiento de la doble hélice sobre sí misma, para dar lugar fibras más cortas y gruesas: súper hélice o ADN superenrrollado. El ADN con grupos fosfatos cargados negativamente se asocia con moléculas cargadas positivamente, para estabilizar su estructura. Estas moléculas pueden ser proteínas denominadas histonas, a otras proteínas básicas o a moléculas de pequeño tamaño como las poliaminas.

Las histonas son proteínas de pequeño tamaño, con una alta proporción de
aminoácidos básicos que a pH neutro tienen carga positiva (lisina o arginina), lo que les permite interaccionar con el ADN, independientemente de la secuencia de
nucleótidos.

La doble hélice se va enrollando a intervalos regulares alrededor de un complejo de histonas, dando lugar a los denominados nucleosomas. Cada nucleosoma, está
formado por un segmento de ADN superenrollado de unos 200 pares de bases sobre un octámero de histonas. Las histonas son de cinco tipos: H1, H2A, H2B, H3 y H4.

Un nucleosoma está formado por dos moléculas de las histonas H2A, H2B, H3 y H4 según se observa en la figura. La histona H1 se asocia con el DNA
internucleosómico y favorece la aproximación de nucleosomas adyacentes.

Los nucleosomas constituyen las unidades básicas de la cromatina.

Sin embargo el DNA se debe condensar mucho más para “adaptarse” al tamaño
celular. En la figura se resumen las sucesivas etapas de condensación del DNA,
desde la doble hélice a los cromosomas.

ARN

Está formado por la unión de muchos ribonucleótidos, los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiester en sentido 5´-3´( igual que en el ADN ).

Están formados por una sola cadena, a excepción del ARN bicatenario de los retrovirus, nombre genérico que reciben los virus de la familia Reoviridae, cuyo genoma está formado por ácido ribonucleico (ARN) bicatenario fragmentado. Se incluyen tres géneros: Reovirus, Rotavirus y Orbivirus. Los virus del género Reovirus son icosaédricos de 70 nm de diámetro, con ARN de doble cadena y cápsida con dos capas. No son causantes de enfermedades significativas humanas, aunque existen en los sistemas respiratorio y digestivo de muchos vertebrados. Ciertos virus patógenos de plantas se relacionan con ellos (microfotografía de un reovirus).

Estructura primaria

Al igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucleótidos.

Estructura secundaria

Alguna vez, en una misma cadena, existen regiones con secuencias complementarias capaces de aparearse.

Estructura terciaria

Es un plegamiento complicado, sobre al estructura secundaria.

Tipos de ARN

Las moléculas de ácido ribonucleico fundamentalmente difieren de las moléculas de ADN en los siguientes aspectos:

  1. Las moléculas de ARN contienen la pentosa ribosa en lugar de la desoxirribosa.

  2. Las cuatro bases principales en el ARN son la adenina, la guanina, la citosina y el uracilo. El uracilo se encuentra en las moléculas de ARN y la timina en las moléculas de ADN.

  3. Las moléculas de ARN son de cadena sencilla y no doble como las de ADN.

  4. El ARN tiene una mayor cantidad de agua de hidratación que el ADN debido al oxígeno extra que tiene laribosa.

Existen cuatro tipos de moléculas de ARN localizadas en las células:

  1. ARN mensajero: se sintetiza en el núcleo. Luego sale de éste y viaja hacia el ribosoma. La mayoría de las moléculas de mARN tienen masas moleculares entre 25,000 y 1,000,000 lo cual representa entre 70 y 3000 unidades de nucleótidos. El mARN comprende únicamente el 2% del total de ARN en una célula. Sus características son la siguientes:

    • Cadenas de largo tamaño con estructura primaria.

    • Se le llama mensajero porque transporta la información necesaria para la síntesis proteica.

    • Cada ARNm tiene información para sintetizar una proteina determinada.

    • Su vida media es corta.

    • En procariontes el extremo 5´posee un grupo trifosfato

    • En eucariontes en el extremo 5´posee un grupo metil-guanosina unido al trifosfato, y el el extremo 3´posee una cola de poli-adenina.

    • En los eucariontes se puede distinguir también:

      • Exones, secuencias de bases que codifican proteinas

      • Intrones, secuencias sin información.

  2. ARN nuclear heterogéneo: el hnARN es el tipo más misterioso de ARN. Se conoce muy poca información fundamental acerca del hnARN. Parece que está exclusivamente localizado en el núcleo. El hnARN es una molécula mucho más grande que el mARN pero tiene una vida media más corta en la célula. Estructuralmente, los extremos de mARN y del hnARN son los mismos. Si los intrones (region dentro de la molécula de ADN que no se codifican para amonoácidos en las proteínas) se eliminan de una molécula de hnARN, entonces la secuencia de nucleótidos es la misma que en la molécula correspondiente de mARN. Muchos bioquímicos creen que las moléculas de mARN se sintetizan directamente a partir de las moléculas de hnARN, y no de las moléculas de ADN.

  3. ARN ribosomal: el rARN es el tipo más abundante de ARN. Más del 80% del ARN de las células corresponde al rARN. Tienen la propiedad de que son metabólicamente estables. Ésta estabilidad, indispensable para el funcionamiento repetido del ribosoma, está incrementada por su estrecha relación con las proteínas ribosómicas. Existen proteínas que se unen directamente a los rARN durante la fase de transcripción. Los ribosomas en las células contienen tres formas diferentes de rARN en combinación con una serie de proteínas.

  • El ARN ribosómico asociado a proteínas forma los ribosomas. Los ribosomas son moléculas de proteínas asociadas a moléculas de ARN. En el cuadro que aparece abajo se indican las diferencias entre ribosomas eucariotas y procariotas así como el tamaño de los rARN que los conforman. El rARN contribuye a dar al ribosoma una estructura capaz de acomodar al mARN y a la proteína durante su proceso de síntesis.

    SUBUNIDAD Ribosomas procariotas 70S Ribosomas eucariotas 80S
    PESADA o MAYOR rARN 23S
    rARN 5S + 34 proteínas
    rARN 28S
    rARN 5,8S y rARN 5S
    + 49 proteínas
    LIVIANA o MENOR rRNA 16S + 21 proteínas rARN 18S + 30 proteínas
  • Los ribosomas de las células eucariotas son muy similares a las procariotas en cuanto a diseño y función. Ambos están formados por una subunidad grande y una pequeña que se acoplan formando un ribosoma.

  • Observe en la figura que aparece a la derecha las estructuras espaciales complejas que adoptan los rARN, donde se ve la alternancia de regiones apareadas y no apareadas en forma de bucles.

  • El ribosoma 70s del T. thermophilus con tres tARNs y un mARN enlazados esta constituido por 2 subunidades:

    • a) subunidad 50s (grande). Los residuos del sitio activo están coloreados de rojo y etiquetados como "PTC" (peptidyl transferase center). Se puede observar los ARNs 23S 5S; y los extremos 5' y 3' del ARN 23S.También las proteínas L1, L9 y L7/L12.

    • b) subunidad 30s (pequeña). Se puede observar el ARN 16S solitario; están etiquetados los extremos 5' y 3' y también las proteínas S6, S11 y S20.

  1. ARN de transferencia: el tARN, tiene la menor masa molecular de todos los tipos de moléculas de ARN. La mayoría de las 100 moléculas de tARN que se conocen tienen masas moleculares entre 23000 y 30000, lo cual representa entre 75 y 90 unidades de nucleótidos. La mayoría de las moléculas de tARN tienen formas similares. El tARN tiene una forma de trébol; en un lado de la molécula están los extremos 3´ y 5´. En el extremo 3´ se encuentra un grupo -OH libre que forma una unión éster con un aminoácido que se conoce con el nombre de aminoacil-t-ARN.

A la fecha, se han hecho avances en la síntesis de estructuras de ácidos ribonucléicos. Por ejemplo, se ha sintetizado un oligoribonucleótico nombrado U(UA)6A en cuya estructura cristalográfica se encontraron 91 moléculas de agua. La molécula es un dímero de 14 pares de bases que presentan una estructura típica de una hélice alfa. Sin embargo, la presencia de dos dobleces causan la desviación de una hélice recta.

Evaluación de esta unidad.


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