Estructura del ARN y de las proteínas: tipos y niveles estructurales

Resumen

El documento describe la estructura del ARN, sus tipos (mensajero, de transferencia, ribosómico y nucleolar) y sus funciones en la síntesis de proteínas. Después explica los cuatro niveles de organización de las proteínas: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria, con ejemplos como la hélice alfa, la lámina beta, la mioglobina, el colágeno y la hemoglobina.

Puntos clave

El ARN está formado por nucleótidos con ribosa y las bases adenina, guanina, citosina y uracilo, unidos en sentido 5´→3´.
El ARN es generalmente monocatenario, pero puede plegarse formando horquillas con estructura de doble hélice.
El ARNm copia la información del ADN y la lleva a los ribosomas para la síntesis de proteínas.
El ARNt transporta aminoácidos a los ribosomas; en su extremo 3´ tiene la secuencia CCA, donde se une el aminoácido.
La estructura primaria de una proteína es la secuencia de aminoácidos, de la que dependen las demás estructuras.
La hélice alfa y la lámina beta son las estructuras secundarias más frecuentes, mantenidas por puentes de hidrógeno.
Las proteínas globulares son solubles y dinámicas (como la mioglobina); las fibrosas son insolubles y estructurales (como el colágeno).
La estructura cuaternaria aparece en proteínas formadas por varias subunidades, como la hemoglobina.

Ponte a prueba

El ARN es un polímero formado por nucleótidos cuya pentosa es la ribosa y cuyas bases nitrogenadas son adenina, guanina, citosina y uracilo, unidos mediante enlace fosfodiéster en sentido 5´→3´.

Estructura del ARN

Los ARN son monocatenarios con estructura primaria, aunque los virus pueden presentar ARN bicatenario. Aunque los ARN tienen una sola cadena, en algunas zonas de la molécula, denominadas horquillas, esta se pliega sobre sí misma formando una especie de espiral y dando lugar a una estructura secundaria de doble hélice. Cuando las zonas complementarias están separadas por regiones no complementarias, se forman bucles.

Tipos de ARN

ARN mensajero (ARNm)

La estructura de este ARN es lineal, aunque en algunas zonas se forman horquillas. Su función principal es copiar la información genética del ADN y llevarla a los ribosomas, donde se realiza la traducción o síntesis de proteínas.

ARN de transferencia (ARNt)

Está formado por moléculas relativamente pequeñas cuya función es actuar como portador de aminoácidos hasta los ribosomas. Contienen un gran número de nucleótidos con bases nitrogenadas diferentes y presentan las siguientes características comunes:

En el extremo 5´ hay un triplete de bases nitrogenadas en el que se encuentra la guanina, y un ácido fosfórico libre.
En el extremo 3´ todos contienen la secuencia trinucleotídica CCA, que actúa como aceptor del aminoácido específico que transporta hasta el ribosoma.

ARN ribosómico (ARNr)

Es el más abundante. Tiene las cuatro bases nitrogenadas y presenta zonas con estructura de doble hélice. El ARNr unido a proteínas básicas forma los ribosomas.

ARN nucleolar

Se encuentra unido a diferentes proteínas formando el nucléolo. Se origina a partir de diferentes segmentos del ADN denominados región organizadora nucleolar.

Estructura de las proteínas

Las proteínas adoptan una determinada configuración espacial, que se organiza en cuatro niveles estructurales.

Estructura primaria

Es la secuencia de aminoácidos que forman la proteína. Indica los aminoácidos que la componen y el orden en que se disponen; de ella dependen las demás estructuras. La cadena peptídica tiene un eje formado por el carbono alfa, el grupo carboxilo y el nitrógeno amino, que se repiten un número variable de veces. Este eje se dispone en zigzag.

Estructura secundaria

Las más frecuentes son:

Hélice alfa (α-hélice): se produce al enrollarse helicoidalmente la cadena peptídica sobre sí misma en sentido dextrógiro. Los giros tienen lugar a nivel del carbono alfa, las cadenas laterales de los aminoácidos se sitúan hacia el exterior de la hélice y se mantiene gracias a puentes de hidrógeno intracatenarios. Se presenta en proteínas globulares y fibrosas.
Lámina beta (β-lámina): se produce cuando varios fragmentos polipeptídicos, procedentes de esta o de distintas cadenas, se disponen paralelos o antiparalelos unos a otros en zigzag. Se mantiene gracias a puentes de hidrógeno; aparece en la fibroína de la seda.

Estructura terciaria

Es la disposición que adopta la estructura secundaria en el espacio, indicando la configuración tridimensional de toda la molécula. Esta configuración se denomina conformación y existen dos tipos:

Conformación globular: la estructura secundaria se pliega y adopta una forma tridimensional compacta o más o menos esférica. Las proteínas globulares son solubles y desempeñan funciones dinámicas, como la mioglobina.
Conformación fibrosa: la estructura secundaria no se pliega y la proteína tiene forma alargada. Son insolubles y realizan funciones estructurales, como la fibroína de la seda o el colágeno.

Estructura cuaternaria

Solo se presenta en aquellas proteínas formadas por varias cadenas polipeptídicas denominadas subunidades o protómeros. Indica cómo se ensamblan entre sí las diferentes subunidades y se mantiene mediante distintos enlaces, como en la hemoglobina.

Preguntas frecuentes

¿Qué función tiene el ARN de transferencia?

El ARN de transferencia actúa como portador de aminoácidos hasta los ribosomas. En su extremo 3´ contiene la secuencia CCA, que sirve de aceptor del aminoácido específico que transporta.

¿Qué diferencia hay entre proteínas globulares y fibrosas?

Las proteínas globulares presentan una conformación compacta y esférica, son solubles y desempeñan funciones dinámicas, como la mioglobina. Las fibrosas tienen forma alargada, son insolubles y cumplen funciones estructurales, como el colágeno.

¿Qué es la estructura cuaternaria de una proteína?

Es la forma en que se ensamblan entre sí las distintas subunidades o protómeros de una proteína formada por varias cadenas polipeptídicas. Ejemplo citado en el texto: la hemoglobina.