La época en la que vivimos está marcada por cambios asombrosos, un gran progreso, cuando las personas obtienen respuestas a más y más preguntas nuevas. La vida avanza a pasos agigantados, y lo que hasta hace poco parecía imposible empieza a hacerse realidad. Es muy posible que lo que hoy parece ser una trama del género de ciencia ficción pronto adquiera también rasgos de realidad.
Uno de los descubrimientos más importantes de la segunda mitad del siglo XX fue el de los ácidos nucleicos ARN y ADN, gracias a los cuales el hombre estuvo más cerca de desentrañar los misterios de la naturaleza.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son compuestos orgánicos con propiedades macromoleculares. Se componen de hidrógeno, carbono, nitrógeno y fósforo.
Fueron descubiertos en 1869 por F. Miescher, quien examinó el pus. Sin embargo, en ese momento no se le dio mucha importancia a su descubrimiento. Solo más tarde, cuando estos ácidos se encontraron en todas las células animales y vegetales, se comprendió su enorme papel.
Hay dos tipos de ácidos nucleicos: ARN y ADN (ribonucleico y desoxirribonucleico)ácidos). Este artículo trata sobre el ácido ribonucleico, pero para una comprensión general, consideremos también qué es el ADN.
¿Qué es el ácido desoxirribonucleico?
El ADN es un ácido nucleico que consta de dos hebras que están conectadas según la ley de complementariedad por enlaces de hidrógeno de bases nitrogenadas. Las cadenas largas se retuercen en espiral, una vuelta contiene casi diez nucleótidos. El diámetro de la doble hélice es de dos milímetros, la distancia entre los nucleótidos es de aproximadamente medio nanómetro. La longitud de una molécula a veces alcanza varios centímetros. La longitud del ADN del núcleo de una célula humana es de casi dos metros.
La estructura del ADN contiene toda la información genética. El ADN tiene replicación, lo que significa el proceso durante el cual se forman dos moléculas hijas absolutamente idénticas a partir de una molécula.
Como ya se ha señalado, la cadena está formada por nucleótidos, que a su vez están formados por bases nitrogenadas (adenina, guanina, timina y citosina) y un residuo de ácido fosforoso. Todos los nucleótidos difieren en bases nitrogenadas. Los puentes de hidrógeno no ocurren entre todas las bases; la adenina, por ejemplo, solo puede combinarse con timina o guanina. Por lo tanto, hay tantos nucleótidos de adenilo en el cuerpo como nucleótidos de timidilo, y el número de nucleótidos de guanilo es igual al de nucleótidos de citidilo (regla de Chargaff). Resulta que la secuencia de una cadena predetermina la secuencia de otra y las cadenas parecen reflejarse entre sí. Este patrón, en el que los nucleótidos de dos cadenas se organizan de manera ordenada y también se conectan de forma selectiva, se denominael principio de complementariedad. Además de los compuestos de hidrógeno, la doble hélice también interactúa hidrofóbicamente.
Dos cadenas están en direcciones opuestas, es decir, están ubicadas en direcciones opuestas. Por lo tanto, opuesto al extremo tres' de uno está el extremo cinco' de la otra cadena.
Exteriormente, la molécula de ADN se asemeja a una escalera de caracol, cuya barandilla es una columna vertebral de azúcar-fosfato, y los escalones son bases nitrogenadas complementarias.
¿Qué es el ácido ribonucleico?
El ARN es un ácido nucleico con monómeros llamados ribonucleótidos.
En propiedades químicas, es muy similar al ADN, ya que ambos son polímeros de nucleótidos, que son un N-glucósido fosforilado, que se construye sobre un residuo de pentosa (azúcar de cinco carbonos), con un grupo fosfato en el quinto átomo de carbono y una base de nitrógeno en el primer átomo de carbono.
Es una sola cadena de polinucleótidos (a excepción de los virus), que es mucho más corta que la del ADN.
Un monómero de ARN son los residuos de las siguientes sustancias:
- bases nitrogenadas;
- monosacárido de cinco carbonos;
- ácidos de fósforo.
Los
ARN tienen bases de pirimidina (uracilo y citosina) y purina (adenina, guanina). La ribosa es el monosacárido del nucleótido de ARN.
Diferencias entre ARN y ADN
Los ácidos nucleicos difieren entre sí de las siguientes maneras:
- su cantidad en una célula depende del estado fisiológico, edad y afiliación orgánica;
- ADN contiene carbohidratosdesoxirribosa y ARN - ribosa;
- La base nitrogenada del ADN es la timina y la del ARN es el uracilo;
- las clases realizan diferentes funciones, pero se sintetizan en la matriz de ADN;
- El ADN es de doble hélice, el ARN es monocatenario;
- no es típico de sus reglas de ADN Chargaff;
- El ARN tiene más bases menores;
- las cadenas varían significativamente en longitud.
Historial de estudio
La célula de ARN fue descubierta por primera vez por el bioquímico alemán R. Altman mientras estudiaba las células de levadura. A mediados del siglo XX se comprobó el papel del ADN en la genética. Solo entonces se describieron los tipos de ARN, las funciones, etc. Hasta el 80-90 % de la masa de la célula recae en el ARNr, que junto con las proteínas forman el ribosoma y participan en la biosíntesis de proteínas.
En los años sesenta del siglo pasado, se sugirió por primera vez que debía haber una determinada especie que portase la información genética para la síntesis de proteínas. Después de eso, se estableció científicamente que existen tales ácidos ribonucleicos informativos que representan copias complementarias de genes. También se denominan ARN mensajeros.
Los llamados ácidos de transporte intervienen en la decodificación de la información grabada en ellos.
Más tarde, comenzaron a desarrollarse métodos para identificar la secuencia de nucleótidos y establecer la estructura del ARN en el espacio ácido. Entonces se descubrió que algunos de ellos, que se llamaron ribozimas, pueden romper cadenas de polirribonucleótidos. Como resultado, se comenzó a suponer que en el momento en que la vida estaba emergiendo en el planeta,El ARN funcionaba sin ADN ni proteínas. Además, todas las transformaciones se realizaron con su participación.
La estructura de la molécula de ácido ribonucleico
Casi todos los ARN son cadenas simples de polinucleótidos que, a su vez, consisten en monorribonucleótidos: bases de purina y pirimidina.
Los nucleótidos se denotan con las letras iniciales de las bases:
- adenina (A), A;
- guanina (G), G;
- citosina (C), C;
- uracilo (U), U.
Están unidos por enlaces de tres y cinco fosfodiéster.
La estructura del ARN incluye el más variado número de nucleótidos (desde varias decenas hasta decenas de miles). Pueden formar una estructura secundaria que consiste principalmente en hebras cortas de doble cadena formadas por bases complementarias.
Estructura de una molécula de ácido ribnucleico
Como ya se mencionó, la molécula tiene una estructura monocatenaria. El ARN recibe su estructura y forma secundarias como resultado de la interacción de los nucleótidos entre sí. Es un polímero cuyo monómero es un nucleótido formado por un azúcar, un residuo de ácido fosforoso y una base nitrogenada. Exteriormente, la molécula es similar a una de las cadenas de ADN. Los nucleótidos adenina y guanina, que forman parte del ARN, son purinas. La citosina y el uracilo son bases de pirimidina.
Proceso de síntesis
Para sintetizar una molécula de ARN, la plantilla es una molécula de ADN. Es cierto que también ocurre el proceso inverso, cuando se forman nuevas moléculas de ácido desoxirribonucleico en la matriz de ácido ribonucleico. Talocurre durante la replicación de ciertos tipos de virus.
La base para la biosíntesis también puede servir como otras moléculas de ácido ribonucleico. Su transcripción, que ocurre en el núcleo celular, involucra muchas enzimas, pero la más importante de ellas es la ARN polimerasa.
Vistas
Dependiendo del tipo de ARN, sus funciones también difieren. Hay varios tipos:
- ARNi informativo;
- ARNr ribosomal;
- transportar t-ARN;
- menor;
- ribozimas;
- viral.
Ácido ribonucleico informativo
Estas moléculas también se denominan matriz. Constituyen aproximadamente el dos por ciento del total en la celda. En las células eucariotas, se sintetizan en los núcleos sobre moldes de ADN, luego pasan al citoplasma y se unen a los ribosomas. Además, se convierten en plantillas para la síntesis de proteínas: se unen mediante ARN de transferencia que transportan aminoácidos. Así es como ocurre el proceso de transformación de la información, que se concreta en la estructura única de la proteína. En algunos ARN virales, también es un cromosoma.
Jacob y Mano son los descubridores de esta especie. Al no tener una estructura rígida, su cadena forma bucles curvos. Si no funciona, el i-RNA se junta en pliegues y se pliega en una bola, y se despliega en condiciones de funcionamiento.
i-RNA transporta información sobre la secuencia de aminoácidos en la proteína que se está sintetizando. Cada aminoácido está codificado en una ubicación específica utilizando códigos genéticos que son:
- triplete - a partir de cuatro mononucleótidos es posible construir sesenta y cuatro codones (código genético);
- non-crossing - la información se mueve en una dirección;
- continuidad: el principio de funcionamiento es que un ARNm es una proteína;
- universalidad: uno u otro tipo de aminoácido se codifica en todos los organismos vivos de la misma manera;
- degeneración: se conocen veinte aminoácidos y sesenta y un codones, es decir, están codificados por varios códigos genéticos.
Ácido ribonucleico ribosomal
Estas moléculas constituyen la gran mayoría del ARN celular, es decir, entre el ochenta y el noventa por ciento del total. Se combinan con proteínas y forman ribosomas, que son orgánulos que realizan la síntesis de proteínas.
Los ribosomas son sesenta y cinco por ciento de ARNr y treinta y cinco por ciento de proteína. Esta cadena de polinucleótidos se pliega fácilmente junto con la proteína.
El ribosoma consta de regiones de aminoácidos y péptidos. Se encuentran en las superficies de contacto.
Los ribosomas se mueven libremente en la célula, sintetizando proteínas en los lugares correctos. No son muy específicos y no solo pueden leer información del ARNm, sino también formar una matriz con ellos.
Transporte de ácido ribonucleico
El
t-RNA es el más estudiado. Constituyen el diez por ciento del ácido ribonucleico celular. Estos tipos de ARN se unen a los aminoácidos gracias a una enzima especial y se envían a los ribosomas. Al mismo tiempo, los aminoácidos son transportados por transporte.moléculas. Sin embargo, sucede que diferentes codones codifican para un aminoácido. Luego, varios ARN de transporte los llevarán.
Se enrosca en una bola cuando está inactivo, pero funciona como una hoja de trébol.
En él se distinguen los siguientes apartados:
- tallo aceptor que tiene la secuencia de nucleótidos de ACC;
- sitio de unión al ribosoma;
- un anticodón que codifica el aminoácido unido a este ARNt.
Especies menores de ácido ribonucleico
Recientemente, las especies de ARN se han repuesto con una nueva clase, el llamado ARN pequeño. Lo más probable es que sean reguladores universales que activan o desactivan los genes en el desarrollo embrionario, así como procesos de control dentro de las células.
Las ribozimas también se identificaron recientemente, participan activamente cuando se fermenta el ácido del ARN, actuando como catalizador.
Tipos virales de ácidos
El virus puede contener ácido ribonucleico o ácido desoxirribonucleico. Por lo tanto, con las moléculas correspondientes, se les llama que contienen ARN. Cuando un virus de este tipo ingresa a una célula, se produce una transcripción inversa: aparece nuevo ADN sobre la base del ácido ribonucleico, que se integra en las células, lo que garantiza la existencia y reproducción del virus. En otro caso, la formación de ARN complementario se produce en el ARN entrante. Los virus son proteínas, la actividad vital y la reproducción se realizan sin ADN, pero solo sobre la base de la información contenida en el ARN del virus.
Replicación
Para mejorar el entendimiento común, es necesarioConsidere el proceso de replicación que produce dos moléculas de ácido nucleico idénticas. Así comienza la división celular.
Se trata de ADN polimerasas, dependientes de ADN, ARN polimerasas y ADN ligasas.
El proceso de replicación consta de los siguientes pasos:
- desspiralización - hay un desenrollado secuencial del ADN materno, capturando la molécula entera;
- rotura de enlaces de hidrógeno, en la que las cadenas divergen y aparece una horquilla de replicación;
- ajuste de dNTPs a las bases liberadas de las cadenas madre;
- escisión de pirofosfatos de moléculas de dNTP y formación de enlaces fosforodiéster debido a la energía liberada;
- respiralización.
Después de la formación de la molécula hija, el núcleo, el citoplasma y el resto se dividen. Así, se forman dos células hijas que han recibido completamente toda la información genética.
Además, se codifica la estructura primaria de las proteínas que se sintetizan en la célula. El ADN participa en este proceso de forma indirecta, y no directa, que consiste en que es sobre el ADN donde tiene lugar la síntesis de las proteínas, ARN implicado en la formación. Este proceso se llama transcripción.
Transcripción
La síntesis de todas las moléculas ocurre durante la transcripción, es decir, la reescritura de la información genética a partir de un operón de ADN específico. El proceso es similar a la replicación en algunos aspectos y muy diferente en otros.
Las similitudes son las siguientes partes:
- comienza con la desespiralización del ADN;
- se produce ruptura de hidrógenoconexiones entre las bases de las cadenas;
- NTF complementarios a ellos;
- se forman puentes de hidrógeno.
Diferencias de la replicación:
- durante la transcripción, solo se desenrosca la porción de ADN correspondiente al transcrito, mientras que durante la replicación, se desenrosca toda la molécula;
- cuando se transcriben, los NTF sintonizables contienen ribosa y uracilo en lugar de timina;
- la información se cancela solo de un área determinada;
- después de la formación de la molécula, los enlaces de hidrógeno y la cadena sintetizada se rompen y la cadena se separa del ADN.
Para un funcionamiento normal, la estructura primaria del ARN debe consistir únicamente en secciones de ADN copiadas de los exones.
El proceso de maduración comienza en el ARN recién formado. Las regiones silenciosas se extirpan y las regiones informativas se fusionan para formar una cadena de polinucleótidos. Además, cada especie tiene sus propias transformaciones.
En i-RNA, se produce la unión al extremo inicial. El poliadenilato se adjunta al sitio final.
Las bases de TRNA se modifican para formar especies menores.
En el ARNr, las bases individuales también están metiladas.
Protege las proteínas de la destrucción y mejora el transporte al citoplasma. El ARN maduro se une a ellos.
La importancia de los ácidos desoxirribonucleico y ribonucleico
Los ácidos nucleicos son de gran importancia en la vida de los organismos. Se almacena en ellos, se transfiere al citoplasma y lo heredan las células hijas.información sobre las proteínas sintetizadas en cada célula. Están presentes en todos los organismos vivos, la estabilidad de estos ácidos juega un papel importante para el funcionamiento normal tanto de las células como de todo el organismo. Cualquier cambio en su estructura conducirá a cambios celulares.
