ADN y ARN: Estructura Molecular, Empaquetamiento y Funciones Biológicas Esenciales

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

ADN: Ácido Desoxirribonucleico

Las moléculas de ADN (Ácido Desoxirribonucleico) son biopolímeros lineales formados por la polimerización de desoxirribonucleótidos-5´-monofosfato de adenina, guanina, citosina y timina. Solo manifiestan estructura primaria y secundaria.

Estructura Primaria del ADN

Consiste en la formación de largas cadenas de polinucleótidos por unión de desoxirribonucleótidos-5´-monofosfato. En el ADN, los nucleótidos se encadenan mediante enlaces éster entre el grupo fosfato en la posición 5´ y el grupo OH en la posición 3´ del siguiente nucleótido.

Estructura Secundaria del ADN: La Doble Hélice

Es una doble hélice formada por dos cadenas de polinucleótidos enfrentadas por sus bases y unidas entre sí mediante enlaces de hidrógeno.

Modelo de Doble Hélice del ADN (Watson y Crick)

El modelo de la estructura secundaria del ADN en forma dextrógiro (ADN-B), propuesto por Watson y Crick, presenta las siguientes características:

• Las cadenas de polinucleótidos son antiparalelas (3´-5´).
• Las secuencias de bases son complementarias (A con T, G con C).
• El enrollamiento es dextrógiro y de tipo plectonémico.

Desnaturalización del ADN

La desnaturalización del ADN se produce por el incremento de temperatura o por variaciones en el pH, lo que rompe los puentes de hidrógeno entre las bases y separa las dos cadenas de ADN. Cuando es provocada por temperatura, se llama fusión. El punto de fusión es la temperatura a la que se desnaturaliza la mitad de las moléculas. Es un proceso reversible.

Empaquetamiento del ADN

Empaquetamiento en Procariotas

En procariotas, el cromosoma bacteriano se pliega como una superficie en forma de 8, lo que hace que ocupe un espacio mínimo.

Empaquetamiento en Eucariotas

El empaquetamiento del ADN en eucariotas es más complejo y ocurre en diferentes niveles:

• Empaquetamiento en el Núcleo Interfásico: Nucleosoma y Collar de Perlas

  La doble hélice de ADN se enrolla para formar estructuras que reciben el nombre de nucleosomas y constituyen la subunidad fundamental de la cromatina.

• Fibra de 30 nm

  La fibra de 30 nm es una estructura que representa un nivel de plegamiento aún más complejo, caracterizado por el enrollamiento del collar de perlas sobre sí mismo para adoptar la forma de solenoides.

• Empaquetamiento del ADN en el Huso Mitótico

  La fibra de 30 nm se pliega en forma de grandes lazos radiales que se compactan y se enrollan para finalmente dar lugar a las cromátidas de cada cromosoma.

ARN: Ácido Ribonucleico

Los ARN (Ácidos Ribonucleicos) son biopolímeros formados por el encadenamiento de ribonucleótidos-5´-monofosfato. La estructura primaria está formada por las uniones fosfodiéster 5´-3´ de los ribonucleótidos. Se diferencian del ADN en que poseen ribosa (por lo que el ARN se hidroliza más fácilmente) y, en lugar de timina, tienen uracilo. Suelen tener solo estructura primaria, pero pueden presentar estructura secundaria y terciaria. Están presentes en virus.

Tipos de ARN

ARN Mensajero (ARNm)

Son largas cadenas de polinucleótidos de tamaño variable que solo presentan estructura primaria y tienen aspecto filamentoso. Contienen la información para la síntesis de una proteína.

• En los procariotas, las bacterias tienen en el grupo 5´ un grupo trifosfato.
• En los eucariotas, en el extremo 5´ tienen una especie de caperuza y en el 3´ presentan una cola de poli-A (formada por 150-200 nucleótidos).

El ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) contiene bases para la síntesis de proteínas (exones) intercaladas con otras que no tienen información para la síntesis (intrones).

ARN Nucleolar (ARNn)

Tiene un elevado peso molecular de 45S, se sintetiza en el nucleolo y es el precursor del ARN ribosómico.

ARN Ribosómico (ARNr)

Son moléculas de diferentes tamaños que participan en la formación de las subunidades ribosómicas al unirse a más de setenta proteínas.