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

El Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN es un polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Posee diferentes niveles de complejidad en su estructura.

Estructura Primaria del ADN

La estructura primaria del ADN es la secuencia de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster. Estos enlaces se establecen entre el radical fosfato situado en el C5' de un nucleótido y el radical hidroxilo del C3' del siguiente nucleótido (enlaces 5'→3'). Por ello, la cadena de nucleótidos presenta dos extremos libres: el 5' unido a un grupo fosfato y el 3' a un hidroxilo. Cada cadena se diferencia de otra por su tamaño, composición y secuencia de bases. La secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido.

Estructura Secundaria del ADN: La Doble Hélice

La estructura secundaria es la disposición espacial del ADN, establecida por Watson y Crick. El ADN es una molécula larga, rígida y no plegada. Es una doble hélice de 2 nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas, que tienen la misma anchura. Las bases nitrogenadas se encuentran en el interior, mientras que los pares de bases se encuentran unidos a un armazón formado por pentosas y grupos fosfato. El enrollamiento es dextrógiro o plectonémico. Cada par de nucleótidos está situado a 0.34 nm del siguiente, y cada vuelta de la doble hélice contiene 10 pares de nucleótidos.

Las dos cadenas son antiparalelas y complementarias. En cuanto a la complementariedad entre las bases, las bases de ambas cadenas se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno. El número de enlaces depende de la complementariedad de las bases:

• Adenina (A) se une a Timina (T) con dos enlaces de hidrógeno.
• Guanina (G) se une a Citosina (C) con tres enlaces de hidrógeno.

Según la regla de Chargaff, la proporción de adenina es igual a la de timina, y la de guanina igual a la de citosina.

El Ácido Ribonucleico (ARN)

Composición y Estructura General del ARN

El ARN está formado por ribosa, ácido fosfórico y las bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y uracilo, con ligeras excepciones de otras bases modificadas. Estos componentes se unen mediante enlaces fosfodiéster en sentido 5'→3', al igual que en el ADN. El ARN es casi siempre monocatenario, excepto en algunos virus en los que es bicatenario.

Tipos de ARN y sus Funciones

Existen varios tipos de ARN, cada uno con funciones específicas en la célula:

• ARN Mensajero (ARNm): Es el portador de la información de los genes para la síntesis de proteínas, de forma lineal.
• ARN Ribosomal (ARNr): Asociado a proteínas, forma los ribosomas, las "fábricas" de proteínas celulares. Tiene estructura secundaria de doble hélice en algunas zonas.
• ARN de Transferencia (ARNt): Se ocupa de transportar los aminoácidos específicos hasta los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas.
• ARN Nuclear (ARNn): Se encuentra asociado a diferentes proteínas, formando el nucléolo. Se origina en el núcleo a partir de diferentes segmentos del ADN. Una vez formado, se fragmenta y da origen a los diferentes tipos de ARN ribosómico.

En general, el ARN actúa como el intermediario necesario para traducir la información genética contenida en el ADN en la síntesis de proteínas funcionales.

Estructura Detallada del ARN de Transferencia (ARNt)

Algunas zonas de la molécula de ARNt presentan una estructura en forma de doble hélice, y en donde no existe apareamiento de bases, se forman bucles. Su aspecto recuerda al de una hoja de trébol. Una de las características del ARNt es la presencia de nucleótidos con bases nitrogenadas diferentes a las normales (A, U, G, C).

El ARNt posee regiones funcionales clave:

• En el extremo 5': Hay un triplete de bases nitrogenadas en el que siempre existe guanina y un grupo fosfato libre.
• En el extremo 3': Está formado por tres bases nitrogenadas (C-C-A) sin aparear, siendo este el lugar por donde el ARN de transferencia se une al aminoácido que va a transportar hasta el ribosoma.
• El Brazo A: Contiene un triplete de bases nitrogenadas, llamado anticodón, diferente para cada ARNt en función del aminoácido que va a transportar, y es complementario del correspondiente triplete codón del ARNm.
• El Brazo T (por llevar timidina): Es por donde se fija al ribosoma.
• El Brazo D: Es la zona por donde se une la enzima que cataliza su unión con el aminoácido.

El A