¿Por qué una célula podría producir muchos ARNr pero solo una copia de ADN?

Cada célula viva contiene ADN formado por cuatro bloques de construcción llamados nucleótidos. La secuencia de nucleótidos detalla los genes que codifican las proteínas y el ARN que las células necesitan para crecer y reproducirse. Cada hebra de ADN se mantiene como una sola copia por célula, mientras que los genes que se encuentran en un cromosoma a menudo se transcriben en muchas copias de ARN.

Las células necesitan tres tipos principales de ARN para realizar sus funciones biológicas: ARNm, ARNt y ARNr. El tipo que sirve como plantilla para producir proteínas es el ARNm, mientras que el ARNt y el ARNr ayudan con la síntesis de proteínas. Las máquinas celulares que sintetizan proteínas se denominan ribosomas, y estos son grandes complejos compuestos por varias moléculas de ARNr diferentes y más de 50 proteínas. Cuando una molécula de ARNm se combina con un ribosoma, el ARNt hace coincidir la plantilla de ARNm con los aminoácidos que forman una proteína. El trabajo del ARNr es ayudar con la reacción química de hacer enlaces entre los aminoácidos.

Una célula animal típica contiene de 8 a 10 mil millones de moléculas de proteína en promedio. Cada proteína debe sintetizarse en un ribosoma, por lo que claramente se requiere una gran cantidad de ribosomas. Una célula que se divide rápidamente puede tener hasta 10 millones de ribosomas.

Los ribosomas tienen dos partes, llamadas subunidades, que se unen alrededor de una molécula de ARNm para sintetizar una proteína. Las más de 50 proteínas en un ribosoma le dan al ribosoma su forma y estructura. Estas proteínas están organizadas alrededor de cuatro grandes moléculas de ARNr, que también dan estructura al ribosoma y ayudan a catalizar la reacción química de unir dos aminoácidos. Los ribosomas se construyen en el núcleo de la célula, que es donde se encuentra el ADN. Dentro del núcleo, el ARNr se transcribe a partir del ADN y se procesa en fragmentos que se incorporan junto con la proteína para formar ribosomas. Los ribosomas casi completos se exportan desde el núcleo al citoplasma de la célula donde se termina su ensamblaje y luego pueden comenzar a traducir el ARNm en proteína.

Se necesita tanto rRNA para producir los hasta 10 millones de ribosomas requeridos por una célula que los genes de rRNA se repiten en tándem en forma de cabeza a cola en el ADN. Hay un total de aproximadamente 100 copias de los principales genes de ARNr en el ADN de una célula animal típica. Estos genes repetidos en tándem son necesarios para satisfacer la gran demanda de ribosomas. Pero incluso con 100 copias de estos genes, las células deben transcribir muchas copias de ARNr para producir la cantidad de ribosomas necesarios. Es por eso que hay muchas copias de ARNr por cada copia de un gen de ARNr por célula.