ADN y ARN: Fundamentos de Estructura, Tipos y Funciones Biológicas

ADN y ARN: Moléculas Fundamentales de la Vida

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

El ADN es un polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos de adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). El ADN posee diferentes niveles de complejidad estructural. Presenta fundamentalmente estructura primaria y secundaria.

Estructura Primaria del ADN

Es la secuencia de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster. Cada cadena se diferencia de otra por su tamaño, por su composición y por su secuencia de bases, que indica el orden en que A, T, C y G se sitúan en la cadena.

Estructura Secundaria del ADN (Modelo de Watson y Crick)

La estructura espacial del ADN fue establecida en 1953 por Watson y Crick, quienes aportaron una serie de datos importantes a partir de los que ya se conocían:

• El ADN es una molécula larga y rígida.
• En la molécula existen detalles estructurales repetidos.
• La composición en bases varía entre especies, pero dentro de la misma especie, el contenido en bases púricas (A+G) es igual al de las pirimidínicas (C+T) (Leyes de Chargaff).

Watson y Crick propusieron un modelo que era compatible con todos estos datos y que permitía comprender el funcionamiento del ADN en la transmisión de información genética:

• El ADN es una doble hélice de 2 nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas.
• El enrollamiento es dextrógiro (hacia la derecha) y plectonémico, es decir, que para que las dos cadenas se separen, es necesario que se desenrollen previamente.
• Cada pareja de bases está separada de la siguiente por una distancia de 0.34 nm.
• Las dos cadenas de polinucleótidos son antiparalelas (sus extremos 5' y 3' están orientados en direcciones opuestas) y son complementarias.

Complementariedad de Bases en el ADN

Las bases nitrogenadas de las dos cadenas polinucleotídicas se mantienen unidas mediante enlaces de hidrógeno (puentes de hidrógeno). El número de enlaces depende de la complementariedad de las bases:

• Siempre que en una de las cadenas haya una adenina (A), en la otra habrá una timina (T), que es su complementaria (unidas por dos puentes de hidrógeno).
• Siempre que en una cadena haya una citosina (C), en la otra habrá una guanina (G), su complementaria (unidas por tres puentes de hidrógeno).

Ácido Ribonucleico (ARN)

El ARN está formado por la unión de ribonucleótidos de adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U) mediante enlaces fosfodiéster. En la mayor parte de los organismos, el ARN es monocatenario (una sola cadena), salvo en algunos virus donde puede ser bicatenario.

En las moléculas monocatenarias, algunas zonas, denominadas horquillas, pueden presentar estructura de doble hélice como resultado de la formación de enlaces de hidrógeno entre bases complementarias (A con U, G con C) dentro de la misma cadena. Cuando las zonas complementarias están separadas por regiones no complementarias, se forman bucles.

La función del ARN en prácticamente todos los organismos es actuar como intermediario de la información contenida en el ADN, dirigir la síntesis de proteínas y realizar funciones catalíticas. Todos los tipos de ARN se forman a partir de un molde de ADN mediante un proceso llamado transcripción.

Tipos de ARN y sus Funciones

Existen varios tipos de ARN diferentes, con la misma composición química básica, pero distinta estructura y función:

ARN mensajero (ARNm)

Es una cadena de tamaño variable, presenta una estructura lineal, salvo en algunas zonas donde puede formar horquillas. Su función es copiar la información genética (codificada en forma de codones) de un gen del ADN y llevarla hasta los ribosomas, donde sirve de molde para la síntesis de proteínas (traducción).

ARN ribosómico (ARNr)

Las moléculas de ARNr son largas y monocatenarias, aunque con regiones de doble hélice. También se denomina ARN estructural, ya que varias moléculas de este ARN, asociadas a un conjunto de proteínas básicas, forman los ribosomas, orgánulos encargados de la síntesis proteica.

ARN de transferencia (ARNt)

Son moléculas relativamente pequeñas con una estructura tridimensional característica en forma de L (o de hoja de trébol en 2D). Su función es transportar los aminoácidos específicos hasta los ribosomas, reconociendo los codones del ARNm mediante su anticodón, para que los aminoácidos se unan y formen las proteínas.

ARN nucleolar (ARNn)

Se encuentra asociado a diferentes proteínas formando el nucléolo, dentro del núcleo celular. Se origina en el núcleo a partir de diferentes segmentos del ADN denominados organizadores nucleolares; una vez formado, se procesa y da origen a los diferentes tipos de ARN ribosómico (ARNr).