Fundamentos de la Biología Molecular: Estructura, Función y Tipos de ADN y ARN

Estructura y Tipos de Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

Estructura Primaria del ADN

La estructura primaria del ADN es la secuencia lineal de nucleótidos, unidos por enlaces covalentes de tipo fosfodiéster. Estos enlaces se establecen entre el radical fosfato situado en el carbono 5' (C5') de un nucleótido y el radical hidroxilo (-OH) del carbono 3' (C3') del nucleótido siguiente (enlaces 5' → 3').

Una cadena de ADN presenta dos extremos libres: el 5', unido al grupo fosfato, y el 3', unido a un hidroxilo. El orden en el que se encuentran unidos los nucleótidos en la molécula de ADN es determinante a la hora de sintetizar una proteína.

Estructura Secundaria del ADN: El Modelo de Watson y Crick

En 1953, James Watson y Francis Crick establecieron el modelo de la doble hélice:

• El ADN es una doble hélice de 2 nm de diámetro, formada por dos cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario.
• Las bases nitrogenadas se encuentran situadas en el interior, con los planos de sus anillos paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice. El azúcar (desoxirribosa) y el ácido fosfórico forman la estructura externa (esqueleto).
• El enrollamiento es dextrógiro y plectonémico, es decir, para que las dos cadenas se separen es necesario desenrollarlas.
• Cada pareja de nucleótidos está separada de la siguiente por 0,34 nm, y cada vuelta completa de la doble hélice está formada por 10,5 pares de nucleótidos, lo que supone una longitud de 3,40 nm por vuelta.
• Las dos cadenas son antiparalelas, es decir, los enlaces 5' → 3' están orientados en sentidos opuestos.
• Además, son complementarias: la Adenina (A) se aparea con la Timina (T) mediante dos enlaces de hidrógeno, y la Citosina (C) se aparea con la Guanina (G) mediante tres enlaces de hidrógeno.

Ácido Ribonucleico (ARN)

Concepto y Estructura General del ARN

El ARN es una molécula formada por ribonucleótidos de adenina, guanina, citosina y uracilo, unidos mediante enlace fosfodiéster en sentido 5' → 3'.

La mayoría de las moléculas de ARN son monocatenarias. Sin embargo, pueden presentar zonas de estructura de doble hélice, conocidas como horquillas. Cuando estas áreas complementarias están separadas por regiones no complementarias, se generan estructuras secundarias complejas llamadas bucles.

• Todas las moléculas de ARN proceden de secuencias de ADN y se forman mediante un proceso denominado transcripción.

Tipos de ARN

ARN Mensajero (ARNm)

Actúa como intermediario, llevando la información genética codificada en el ADN para la síntesis de una secuencia específica de aminoácidos (proteína).

• ARNm monocistrónico: Contiene información para formar un solo polipéptido (típico de eucariotas).
• ARNm policistrónico: Contiene información para varios polipéptidos (típico de procariotas).

El ARNm es destruido inmediatamente después de ser traducido por enzimas llamadas ribonucleasas.

ARN Ribosómico (ARNr)

Este tipo de ARN se asocia a un conjunto de proteínas básicas para formar el ribosoma, la maquinaria celular encargada de la síntesis proteica.

ARN de Transferencia (ARNt)

Transporta los aminoácidos específicos hasta el ribosoma para que se unan entre sí y formen la proteína. Existen aproximadamente 50 tipos diferentes de ARNt, pero comparten características estructurales comunes:

• El extremo 3' está formado por el triplete de bases nitrogenadas CCA sin aparear. Este es el lugar específico por donde se une al aminoácido que va a transportar.
• En el brazo o bucle del anticodón hay un triplete de bases, llamado anticodón. Este es diferente para cada ARNt en función del aminoácido que transporta, y es complementario de un triplete de bases del ARNm conocido como codón.