Estructura del ADN: Composición, Modelo de Watson y Crick, y Tipos de ARN

Estructura del ADN

La estructura del ADN es fundamental para la comprensión de la genética y la biología molecular. A continuación, se detalla la estructura primaria, secundaria y terciaria del ADN:

Estructura Primaria

• Se refiere a la secuencia de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster.
• La cadena presenta dos extremos libres: el 5' unido al grupo fosfato y el 3' unido a un hidroxilo.
• Cada cadena se diferencia de otra por:
  • Su tamaño
  • Su composición
  • Su secuencia de bases
• El polinucleótido se abrevia con las bases que lo forman: 5' ATGCCGCTAG 3'

Estructura Secundaria

Se basa en el descubrimiento de Watson y Crick (1953):

• Difracción de rayos X (Wilkins y Franklin): Reveló que el ADN es una molécula larga y delgada, con un diámetro constante de 2 nm, estructura helicoidal, y repeticiones cada 0,34 nm y 3,4 nm.
• Complementariedad de bases: En el ADN, la cantidad de A es igual a la de T, y la de C es igual a la de G.

Modelo de Watson y Crick

• Dos cadenas de polinucleótidos forman una doble hélice dextrógira con un diámetro de 2 nm.
• La hélice tiene 10 pares de bases por vuelta (3,4 nm), con bases nitrogenadas perpendiculares al eje y separadas 0,34 nm entre sí.
• El enrollamiento es dextrógiro y plectonémico (las cadenas no pueden separarse sin desenrollarse).
• Las bases se emparejan: A con T (dos puentes de hidrógeno) y C con G (tres puentes de hidrógeno).
• Las cadenas son antiparalelas, con enlaces 3’-5’ en direcciones opuestas.

Estructura Terciaria

La doble hélice se pliega en niveles más compactos con ayuda de proteínas, formando cromatina y culminando en cromosomas durante la división celular.

Niveles de empaquetamiento:

Fibra de 10 nm (collar de perlas)

• El ADN se enrolla alrededor de octámeros de histonas (proteínas básicas).
• Cada nucleosoma contiene 146 pares de bases envueltas en histonas, separadas por ADN espaciador (54 pb en humanos).
• La histona H1 estabiliza el ADN espaciador.
• Forma una estructura de 10 nm conocida como "collar de perlas".

Fibra de 30 nm (solenoide)

La fibra de 10 nm se enrolla en forma de muelle o solenoide, con 6 nucleosomas por vuelta, estabilizados por la histona H1.

Fibras de 300 nm y 700 nm

La fibra de 30 nm forma bucles (300 nm), que se enrollan en estructuras más compactas (700 nm).

Cromosoma

Es el nivel máximo de empaquetamiento del ADN, alcanzado por la superespiralización de la fibra de 700 nm, únicamente durante la división celular.

Composición del ARN

El ARN, o ácido ribonucleico, es otra macromolécula esencial en la biología celular. A continuación, se describe su composición y los diferentes tipos de ARN.

Definición y Composición

Los ácidos ribonucleicos (ARN) son macromoléculas compuestas por ribonucleótidos de A, G, C y U, unidos mediante enlaces fosfodiéster en dirección 5’ → 3’.

Estructura

Generalmente, el ARN es monocatenario, aunque puede formar zonas de doble hélice debido al apareamiento de bases complementarias dentro de la misma cadena.

Tipos de ARN

ARN mensajero (ARNm)

• Estructura: Cadena corta y lineal con las bases A, G, C y U.
• Función: Copiar instrucciones de una hebra del ADN y servir como molde para la síntesis de proteínas en los ribosomas.
• Localización: Se sintetiza en el núcleo y pasa al citoplasma.
• Vida media: Es de corta duración y se degrada después de usarse.

ARN de transferencia (ARNt)

• Estructura: Molécula pequeña, con forma de trébol, formada por una sola hebra que presenta bucles y regiones de doble hélice.
• Funciones:
  • Captar aminoácidos en el citoplasma y transportarlos al ribosoma.
  • Colocar los aminoácidos en el orden indicado por el ARNm.
• Características especiales:
  • Posee un anticodón específico que reconoce el codón complementario del ARNm.
  • Su extremo 3’ tiene la secuencia -CCA, donde se une el aminoácido.

ARN ribosómico (ARNr)

• Composición: Forma moléculas largas con numerosos plegamientos y regiones con apareamientos U-A y C-G.
• Función: Se asocia con proteínas para formar las subunidades de los ribosomas, actuando como catalizador en la síntesis de proteínas.
• Proporción: Representa el 80% del ARN celular total.

Otros tipos de ARN

• Ribozimas: ARN con función catalítica.
• Ribonucleoproteínas: ARN asociado con proteínas.
• Autocatalíticos: ARN que se fragmenta a sí mismo.