ADN y ARN: Estructura, Tipos y Funciones Clave en Biología Molecular

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ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)

Concepto de ADN

  • Macromoléculas formadas por la polimerización de desoxirribonucleótidos, con desoxirribosa como pentosa y adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C) como bases nitrogenadas. En el ser humano, pueden alcanzar 50 cm de longitud por 2 nm de anchura.

Estructura del ADN

1. Estructura Primaria

  • Secuencia ordenada de desoxirribonucleótidos.
  • La información contenida en el ADN depende de esta secuencia.

2. Estructura Secundaria (La Doble Hélice)

  • Descubrimientos Clave:
    • R. Franklin y M. H. F. Wilkins (1950-1953): Mediante experimentos de difracción de rayos X, determinaron que el ADN tiene una estructura helicoidal.
    • E. Chargaff (1949-1953): Realizó un análisis cuantitativo de las cuatro bases en muestras de ADN. Llegó a la conclusión de que la proporción de bases púricas y pirimidínicas era siempre la misma (A/T=1, G/C=1).
  • Modelo de J. D. Watson y F. Crick (1953): Elaboraron el modelo de la doble hélice del ADN, caracterizado por:
    • Dos cadenas polinucleotídicas antiparalelas: Una orientada en dirección 5'-3' y la otra 3'-5'.
    • Complementariedad de bases: Cada adenina (A) de una cadena se une mediante dos puentes de hidrógeno a una timina (T) de la otra cadena, y cada guanina (G) se une mediante tres puentes de hidrógeno a una citosina (C) (A=T, G≡C).
    • Arrollamiento helicoidal plectonémico: Las cadenas están enrolladas alrededor de un eje imaginario y no pueden ser separadas sin desenrollarlas previamente. El paso de hélice es de 3.4 nm (aproximadamente 10 pares de bases por vuelta).

3. Estructura Terciaria (Empaquetamiento del ADN)

  • ADN asociado a proteínas básicas, normalmente histonas.
  • Constituye la cromatina que aparece en el núcleo de las células eucarióticas.
  • Nucleosoma: Octámero de histonas (2x H2A, H2B, H3 y H4) + 200 pares de bases (140 alrededor del octámero). Resulta una fibra de ADN de 10 nm de grosor.

Estructura Cristalina (ADN en Espermatozoides)

  • ADN asociado a protaminas que aparece en el núcleo de los espermatozoides de ciertos peces. El grado de empaquetamiento es mayor en esta forma.

ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)

Concepto de ARN

  • Macromoléculas formadas por la polimerización de nucleótidos, con ribosa como pentosa y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C) como bases nitrogenadas. Son más frecuentes que en el ADN otros tipos de bases modificadas.
  • Posee un menor peso molecular que el ADN. Sus funciones están relacionadas con la interpretación del mensaje genético.

Tipos de ARN y sus Funciones

ARN de Transferencia (ARNt)

  • Representa el 10% del total de ARN de la célula. Contiene entre 75 y 95 nucleótidos. Posee hasta un 10% de bases diferentes de las comunes.
  • Su función principal es aportar aminoácidos durante la síntesis de las proteínas.
Estructura Secundaria del ARNt
  • Cada molécula posee zonas de complementariedad (brazos) y otras no apareadas (bucles).
  • Cada bucle tiene una función específica: unión al ribosoma, reconocimiento de las aminoacil-ARNt sintetasas y el anticodón.
Especificidad del ARNt (Anticodón)
  • El anticodón es una secuencia de tres nucleótidos que determina qué aminoácido se une al ARNt.
  • El aminoácido correspondiente se une al único brazo que no tiene bucle, conocido como brazo aceptor del aminoácido.

ARN Mensajero (ARNm)

  • Representa el 2-5% del total del ARN de la célula. Son moléculas lineales que se forman en el núcleo por complementariedad a partir de un gen (transcripción).
  • Llevan una copia del mensaje genético contenido en el ADN al citoplasma, donde se encuentran los ribosomas que lo emplearán como molde en el proceso de síntesis de proteínas (traducción).

ARN Ribosómico (ARNr)

  • Constituye el 80-85% del ARN celular. Tiene zonas plegadas en doble cadena.
  • Se asocia a proteínas para constituir los ribosomas. Existen varios ARNr que se diferencian en su peso molecular y en su coeficiente de sedimentación de Svedberg.

ARN Nucleolar (ARNn)

  • Son moléculas precursoras de los ARN que forman los ribosomas.

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