Empaquetamiento del ADN: Cromatina, Cromosomas y Ácidos Nucleicos

Empaquetamiento del ADN en Eucariotas

El ADN humano mide aproximadamente 1 metro y necesita un alto grado de empaquetamiento para caber dentro del núcleo celular. Este empaquetamiento se logra mediante la asociación del ADN con proteínas llamadas histonas, formando la cromatina. La cromatina es un conjunto de fibras que, aunque parezca una mezcla apelotonada, posee una estructura compleja y ordenada.

Niveles de organización de la cromatina:

• Nucleosoma y collar de perlas
• Dominios estructurales en forma de bucles radiales
• Fibra de 30 nm
• Cromosoma

A) Empaquetamiento del ADN en el núcleo interfásico:

1. Nucleosoma y collar de perlas:

El ADN se enrolla alrededor de discos proteicos de histonas, formando los nucleosomas. Cada nucleosoma está compuesto por un núcleo de ocho histonas (dos de cada tipo: H2A, H2B, H3 y H4) alrededor del cual se enrolla el ADN bicatenario. Esta estructura se asemeja a un "collar de perlas".

2. Fibra de 30 nm:

El collar de perlas se enrolla aún más, formando una estructura llamada solenoide, con aproximadamente seis nucleosomas por vuelta. Los segmentos de ADN internucleosómicos interactúan con las histonas H1 en el núcleo del solenoide, dando lugar a la fibra solenoidal de 30 nm.

B) Empaquetamiento del ADN en el núcleo mitótico (estructura del cromosoma):

Al iniciar la mitosis, la cromatina se empaqueta todavía más. La fibra de cromatina de 30 nm se pliega formando bucles radiales (regiones relacionadas con la transcripción), que a su vez se enrollan en rosetones. Las espirales de rosetones finalmente forman las cromátidas del cromosoma.

Clases de ADN

• Lineal monocatenario: En virus como el MS2.
• Lineal bicatenario: Bacteriófagos, núcleo de algunas eucariotas y cromosomas de algunas bacterias.
• Circular monocatenario: Algunos virus.
• Circular bicatenario: Bacterias, virus (SV40), mitocondrias y cloroplastos.

ARN

El ARN (ácido ribonucleico) son biopolímeros de ribonucleótidos 5'-monofosfato. Su estructura primaria es similar a la del ADN, con uniones fosfodiéster 5'-3' entre ribonucleótidos. La secuencia de bases nitrogenadas define la estructura primaria.

Diferencias con el ADN:

• Pentosa: Ribosa en lugar de desoxirribosa. El grupo -OH del carbono 2' de la ribosa le da menor estabilidad al ARN en comparación con el ADN, haciéndolo más susceptible a la hidrólisis.
• Bases nitrogenadas: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Uracilo (U) en lugar de Timina (T).
• Estructura: Generalmente monocatenario, aunque puede presentar regiones con estructura secundaria y terciaria.
• Función: Algunos ARN tienen actividad catalítica (ribozimas).

Clases de ARN:

• ARN vírico: Forman parte del genoma de algunos virus, como los retrovirus.
• ARN precursores: ARN primarios que se procesan para dar lugar a otros tipos de ARN, como el ARN heterogéneo nuclear (pre-ARNm) y el ARN nucleolar (pre-ARNr).
• ARN reguladores: Regulan la expresión génica, como los microARN.
• ARN con actividad catalítica (ribozimas): Intervienen en reacciones como la formación del enlace peptídico en los ribosomas.
• ARN implicados en la síntesis de proteínas: ARNm, ARNr y ARNt.

ARN mensajero (ARNm):

Cadenas largas y lineales con estructura primaria. Llevan la información para la síntesis de una proteína específica. En eucariotas, el extremo 5' tiene una "caperuza" de 7-metilguanosina y el extremo 3' una "cola" de poli(A).

ARN ribosómico (ARNr):

Forman parte de los ribosomas. Presentan estructura secundaria y terciaria. Algunos ARNr tienen actividad de ribozimas.

ARN de transferencia (ARNt):

Estructura secundaria en forma de "trébol" y estructura terciaria en forma de "L". Transportan los aminoácidos al ribosoma durante la síntesis de proteínas.

Funciones biológicas de los ácidos nucleicos

La replicación del ADN permite la creación de copias idénticas, asegurando que cada célula hija reciba la misma información genética. El ADN contiene la información para todas las proteínas de un organismo. Esta información se descodifica en dos fases:

• Transcripción: Copia de la información del ADN a una molécula de ARNm.
• Traducción: Conversión de la secuencia de bases del ARNm en una secuencia de aminoácidos de una proteína, con la ayuda del ribosoma.