Ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN) son los dos ácidos nucleicos que se encuentran en la naturaleza. Los ácidos nucleicos, a su vez, representan una de las cuatro "moléculas de la vida" o biomoléculas. Los otros son proteinas, carbohidratos y lípidos. Los ácidos nucleicos son las únicas biomoléculas que no se pueden metabolizar para generar trifosfato de adenosina (ATP, la "moneda energética" de las células).
Tanto el ADN como el ARN transportan información química en forma de un código genético casi idéntico y lógicamente sencillo. El ADN es el autor del mensaje y los medios por los que se transmite a las generaciones posteriores de células y organismos completos. El ARN es el transportador del mensaje del dador de instrucción a los trabajadores de la línea de montaje.
Si bien el ADN es directamente responsable de ARN mensajero (ARNm) síntesis en el proceso llamado transcripción, el ADN también depende del ARN para funcionar correctamente con el fin de transmitir sus instrucciones a los ribosomas dentro de las células. Por lo tanto, se puede decir que los ácidos nucleicos ADN y ARN han desarrollado una interdependencia, siendo cada uno igualmente vital para la misión de la vida.
Ácidos nucleicos: descripción general
Ácidos nucleicos son polímeros largos formados por elementos individuales llamados nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres elementos individuales propios: uno a tres grupos fosfato, a azúcar ribosa y uno de cuatro posibles bases nitrogenadas.
En los procariotas, que carecen de núcleo celular, tanto el ADN como el ARN se encuentran libres en el citoplasma. En eucariotas, que tienen un núcleo celular y también poseen una serie de especialidades orgánulos, El ADN se encuentra principalmente en el núcleo. Pero también se puede encontrar en las mitocondrias y, en las plantas, dentro de los cloroplastos.
El ARN eucariota, mientras tanto, se encuentra en el núcleo. y en el citoplasma.
¿Qué son los nucleótidos?
A nucleótido es la unidad monomérica de un ácido nucleico, además de tener otras funciones celulares. Un nucleótido consta de un azúcar de cinco carbonos (pentosa) en un formato de anillo interior de cinco átomos, uno a tres grupos fosfato y un base nitrogenada.
En el ADN, hay cuatro bases posibles: adenina (A) y guanina (G), que son purinas, y citosina (C) y timina (T), que son pirimidinas. El ARN también contiene A, G y C, pero sustituye uracilo (U) para timina.
En los ácidos nucleicos, todos los nucleótidos tienen un grupo fosfato unido, que se comparte con el siguiente nucleótido en la cadena de ácido nucleico. Sin embargo, los nucleótidos libres pueden tener más.
Es famoso que el difosfato de adenosina (ADP) y el trifosfato de adenosina (ATP) participan en innumerables reacciones metabólicas en su propio cuerpo cada segundo.
La estructura del ADN vs. ARN
Como se señaló, mientras que el ADN y el ARN contienen cada uno dos bases nitrogenadas de purina y dos bases nitrogenadas de pirimidina, y contienen las mismas bases de purina (A y G) y una de las mismas bases de pirimidina (C), se diferencian en que el ADN tiene T como su segunda base de pirimidina, mientras que el ARN tiene U en todos los lugares donde T aparecería en el ADN.
Las purinas son más grandes que las pirimidinas ya que contienen dos unió anillos que contienen nitrógeno a la uno en pirimidinas. Esto tiene implicaciones para la forma física en la que existe el ADN en la naturaleza: es doble cadena, y, específicamente, es un doble hélice. Las cadenas están unidas por las bases pirimidina y purina en nucleótidos adyacentes; si se unieran dos purinas o dos pirimidinas, el espaciado sería demasiado grande o dos pequeños, respectivamente.
El ARN, por otro lado, es monocatenario.
El azúcar ribosa en el ADN es desoxirribosa mientras que en el ARN es ribosa. La desoxirribosa es idéntica a la ribosa excepto que el grupo hidroxilo (-OH) en la posición de 2 carbonos ha sido reemplazado por un átomo de hidrógeno.
Unión de pares de bases en ácidos nucleicos
Como se señaló, en los ácidos nucleicos, las bases de purina deben unirse a las bases de pirimidina para formar una molécula estable de doble hebra (y finalmente de doble hélice). Pero en realidad es más específico que eso. La purina A se une solo a la pirimidina T (o U), y la purina G se une solo a la pirimidina C.
Esto significa que cuando conoce la secuencia de bases de una hebra de ADN, puede determinar la secuencia de bases exacta de su hebra complementaria (pareja). Piense en los hilos complementarios como inversos o negativos fotográficos entre sí.
Por ejemplo, si tiene una hebra de ADN con la secuencia de bases ATTGCCATATG, puede deducir que la hebra de ADN complementaria correspondiente debe tener la secuencia de bases TAACGGTATAC.
Las hebras de ARN son una sola hebra, pero vienen en varias formas a diferencia del ADN. Además de ARNm, los otros dos tipos principales de ARN son ARN ribosómico (ARNr) y transferir ARN (ARNt).
El papel del ADN vs. ARN en la síntesis de proteínas
Tanto el ADN como el ARN contienen Información genética. De hecho, el ARNm contiene la misma información que el ADN del que se hizo durante la transcripción, pero en una forma química diferente.
Cuando el ADN se utiliza como plantilla para producir ARNm durante la transcripción en el núcleo de un célula eucariota, sintetiza una hebra que es el análogo de ARN de la hebra de ADN complementaria. En otras palabras, contiene ribosa en lugar de desoxirribosa, y donde T estaría presente en el ADN, U está presente en su lugar.
Durante transcripción, se crea un producto de longitud relativamente limitada. Esta cadena de ARNm generalmente contiene la información genética de un único producto proteico único.
Cada tira de tres bases consecutivas en el ARNm puede variar de 64 formas diferentes, el resultado de cuatro bases diferentes en cada punto elevado a la tercera potencia para dar cuenta de los tres puntos. Da la casualidad de que cada uno de los 20 aminoácidos a partir de los cuales las células construyen proteínas está codificado por tal tríada de bases de ARNm, llamada codón triplete.
Traducción en el ribosoma
Después de que el ADN sintetiza el ARNm durante la transcripción, la nueva molécula se mueve desde el núcleo hasta el citoplasma, pasando a través de la membrana nuclear a través de un poro nuclear. Luego une fuerzas con un ribosoma, que acaba de unirse a partir de sus dos subunidades, una grande y otra pequeña.
Los ribosomas son los sitios de traducción, o el uso de la información en el ARNm para fabricar la proteína correspondiente.
Durante la traducción, cuando la cadena de ARNm se "acopla" al ribosoma, el aminoácido correspondiente a las tres bases de nucleótidos expuestas, es decir, el codón triplete, es transportado a la región por el ARNt. Existe un subtipo de ARNt para cada uno de los 20 aminoácidos, lo que hace que este proceso de transporte sea más ordenado.
Una vez que el aminoácido correcto se une al ribosoma, se mueve rápidamente a un sitio ribosómico cercano, donde el polipéptido, o la creciente cadena de aminoácidos que precede a la llegada de cada nueva adición, está en proceso de completarse.
Los propios ribosomas están formados por una mezcla aproximadamente igual de proteínas y ARNr. Las dos subunidades existen como entidades separadas excepto cuando están sintetizando proteínas activamente.
Otras diferencias entre el ADN y el ARN
Las moléculas de ADN son considerablemente más largas que las moléculas de ARN; De hecho, una sola molécula de ADN constituye el material genético de un cromosoma completo, lo que representa miles de genes. Además, el hecho de que estén separados en cromosomas es un testimonio de su masa comparativa.
Aunque el ARN tiene un perfil más humilde, en realidad es la más diversa de las dos moléculas desde un punto de vista funcional. Además de presentarse en formas de ARNt, ARNm y ARNr, el ARN también puede actuar como catalizador (potenciador de reacciones) en algunas situaciones, como durante la traducción de proteínas.