ADN y ARN: estructura, empaquetamiento y funciones celulares

Desnaturalización y Renaturalización del ADN

La doble hélice del ADN es muy estable, pero si se calienta hasta aproximadamente 100°C, los puentes de hidrógeno se rompen y las hebras se separan. A este proceso se le llama desnaturalización. Se llama temperatura de fusión a aquella a la que el 50% de la doble hélice está desnaturalizada. Si se deja que se vaya enfriando lentamente, puede volver a unirse gracias a la complementariedad entre las bases, a esto se le llama renaturalización. Ambas se han convertido en técnicas de trabajo con múltiples aplicaciones en ingeniería genética, como el grado de implicación de hebras de especies, técnicas de hibridación que indican proximidad entre parientes, investigación policial y pruebas de paternidad.

Niveles Superiores de Empaquetamiento, Estructura Terciaria y Organización del ADN

La molécula de ADN es muy larga, especialmente en relación con su grosor. En el núcleo de una célula humana hay 46 cromosomas, lo que supone, en un volumen muy pequeño, repartir un gran número de moléculas que podrían romperse entre sí. Para evitarlo, el ADN se encuentra empaquetado formando bobinas que constituyen los cromosomas. Para ello, ayudan esqueletos de proteínas. En la célula eucariota, las proteínas sostén se llaman histonas y el conjunto de ADN e histonas se llama cromatina.

Estructura en Collar de Perlas o Fibra de Cromatina de 10 nm

Se forma al enrollarse la doble hélice en torno a unos discos de proteínas (histonas), de modo que le da dos vueltas a cada disco. La molécula adopta una forma característica en forma de collar de cuentas. Se llama nucleosoma a la unidad que se repite, formada por el disco de histonas más el ADN espaciador.

Solenoide. Fibra de Cromatina de 30 nm de Grosor

El collar de perlas se arrolla helicoidalmente, de forma que en cada vuelta se sitúan seis nucleosomas. Los espaciadores son acortados y sujetados por moléculas de histona H1 que se colocan en el eje del solenoide.

Bucles o Dominios Estructurales

La estructura del solenoide se pliega en forma de bucles sobre un esqueleto proteico. Esta estructura es la que tiene una célula en la interfase.

Cromosomas Visibles Durante la División Celular

Los bucles se superenrollan hasta que se acorta la longitud, pero se hacen tan gruesos que son perfectamente visibles incluso con un microscopio óptico. Antes de la división, el collar de cuentas se duplica (ADN, histonas, esqueletos, etc.) y se superenrolla la cromatina formando heterocromatina.

Función y Localización Celular del ADN

El ADN es la molécula encargada de mantener y transmitir toda la información genética de los seres vivos, toda la información necesaria para elaborar las proteínas que forman la célula. La transmisión es posible gracias a la replicación, un proceso por el que una molécula de ADN se copia para dar lugar a otra con una secuencia de nucleótidos complementaria. Como la doble hélice de ADN se basa en la complementariedad de bases, la copia de la cadena complementaria contiene el mensaje genético en la misma secuencia que contiene dicho mensaje. Durante el proceso de replicación es posible que ocurran errores, y estas son las mutaciones. Por otra parte, el ADN celular puede ser copiado en una molécula de ARN, con lo que comienza la expresión del mensaje genético.

En los procariotas, el ADN es una única molécula circular que se encuentra en el citoplasma, en una región que se denomina nucleoide, que no tiene ninguna membrana alrededor. En los eucariotas, el ADN se encuentra formando varias estructuras separadas, los cromosomas, en los que están unidos a varios tipos de proteínas formando la cromatina. Se encuentran en el interior del núcleo, rodeados por una membrana, y también aparece ADN en las mitocondrias y los cloroplastos.

Ácido Ribonucleico o ARN

El ARN es otro tipo de ácido nucleico presente en las células de los seres vivos. Está compuesto por nucleótidos que presentan ribosa. El ARN no presenta timina, sino uracilo. Por lo demás, el resto de componentes es idéntico al del ADN. Por lo tanto, es un polinucleótido unido mediante enlaces fosfodiéster. Su tamaño oscila entre 75 y varios miles de nucleótidos, pero es mucho más pequeño que las moléculas de ADN.

Tipos de ARN

Existen tres tipos principales de ARN en las células, que se diferencian en estructura y función. Todos participan en la síntesis de proteínas:

• ARN mensajero (ARNm): Actúa como intermediario, lleva el mensaje hasta los ribosomas para que sea traducido a proteínas.
• ARN ribosómico (ARNr): Forma parte, junto a las proteínas, de las dos subunidades de los ribosomas.
• ARN de transferencia (ARNt): Participa en el proceso de traducción llevando los aminoácidos al ribosoma y colocándolos en la posición precisa.

Papel Biológico y Localización del ARN

En algunos virus, el ARN contiene la información genética. En las células, interviene en la expresión de la información genética, transformando la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN en la información contenida en la secuencia de aminoácidos de una proteína. El ARNm es el molde a partir del cual se va a sintetizar la proteína, el ARNt actúa como molécula traductora y establece la equivalencia entre el lenguaje de los ácidos nucleicos y el de las proteínas, y el ARNr parece jugar un papel fundamental en el funcionamiento del propio ribosoma.

Respecto a la ubicación de las moléculas de ARN, todos los tipos realizan sus funciones en los ribosomas.

Estructura del ARN Mensajero

El ARNm es un ácido nucleico que contiene de 2000 a 5000 nucleótidos. Solo posee estructura primaria, con lo que tiene aspecto filamentoso. En las procariotas, el extremo 5' presenta un nucleótido con guanina trifosfato. El objetivo es facilitar la correcta lectura en la traducción, diferenciando ambos extremos. En las eucariotas, el extremo 5' presenta un nucleótido con guanina metilada trifosfato llamada cap (caperuza). En el extremo 3' presenta una cola de muchos nucleótidos con adenina (cola poli-A).