El ácido Ribonucleico (ARN o RNA)

¿Que es el ARN?

El ácido ribonucleico (ARN o RNA) es un polímero de ácido nucleico consistente de nucleótidos por monómeros. Toma su nombre del grupo de los azúcares en el esqueleto de la molécula, la ribosa. Los nucleótidos del ARN contienen anillos de ribosa y uracilo, a diferencia del ácido desoxirribonucleico (ADN) que contiene desoxirribosa y Timina. Es transcrito desde el ADN por enzimas llamada ARN polimerasas y procesadas por muchas más proteínas. El ARN sirve como una plantilla para la traducción de genes.

Una célula típica contiene 10 veces más ARN que ADN. El azúcar presente en el ARN es la ribosa. Esto indica que en la posición 2' del anillo del azúcar hay un grupo hidroxilo (OH) libre. Por este motivo, el ARN es químicamente inestable, de forma que en una disolución acuosa se hidroliza fácilmente. En el ARN la base que se aparea con la A es U, a diferencia del ADN, en el cual la A se aparea con T.

Según las modernas teorías sobre el origen de la vida, parece bastante probable que el ARN fuese el primer biopolímero que apareció en la corteza terrestre durante el transcurso de la evolución.

 

ESTRUCTURA DEL ARN

Similar a la del ADN pero con diferencias en su composición. Lleva una sola cadena de poli nucleótido. En varios tipos de ARN se encuentra una estructura secundaria que se parece a una cadena de ADN y es que la cadena lineal del ARN toma forma de horquilla uniéndose las bases mediante puentes de hidrógeno. El ARN se encuentra en la pared de los ribosomas. Hay varios tipos y cada uno de ellos va a desempeñar una función diferente en la síntesis de proteínas y también en la transferencia de información del ADN. Se puede afirmar que el ARN se sintetiza en el núcleo, como un filamento complementario a una de las cadenas del ADN. En el momento que se sintetiza el ARN existe dentro del núcleo un híbrido ADN-ARN de vida corta. Una vez separado el ARN atraviesa la membrana nuclear y se dirige a los ribosomas que se encuentran en el citoplasma, es el ARN mensajero. El ARN ribosómico es el que se encuentra en los ribosomas unido a las proteínas. Una vez que el ARN mensajero se une a los ribosomas sirve como molde para la interconexión entre los diferentes aminoácidos. Son transportados por pequeñas moléculas solubles de ARN que se conoce como ARN transportador.

Como norma general puede decirse que el ARN mantiene una estructura filamentosa o cadena sencilla aunque en algunas ocasiones se presente con dos filamentos. Por este motivo no presenta gran estabilidad para ello se enrosca obteniendo una mayor estabilidad

TIPOS DE ARN

El ARN se puede encontrar en el núcleo de la célula eucariótica, en el citoplasma y en orgánulos como mitocondrias, cloroplastos y ribosomas. De acuerdo con esta distribución, y en relación con su función particular, se pueden considerar diferentes tipos de ARN. Todos tienen en común el hecho de que proceden del ADN por el proceso de transcripción, y el de participar de algún modo en una misma función general: son intermediarios de la biosíntesis de proteínas dirigida por el ADN.

Los tres tipos de mayor importancia son el ARN mensajero, el transferente y el ribosómico.

ARN mensajero (ARNm)

Es el que se encuentra en menor proporción (menos del 5% del ARN celular), pero puede ser el de mayor longitud, aunque esta es muy variable y depende de la cantidad de información que reproduzca del ADN.

Su función consiste en copiar y transmitir el mensaje genético, almacenado en la secuencia de bases de una de las dos cadenas del ADN cromosómico, hasta los ribosomas, el lugar de la célula donde tal información se interpreta o traduce como secuencia de aminoácidos de una proteína. Por tanto, se localiza inicialmente en el núcleo, donde se asocia a proteínas, para luego pasar al citoplasma; finalmente, lo encontramos unido a los ribosomas. Cumplida su función de mensajero, se degrada.

Además, en el núcleo se pueden encontrar multitud de fragmentos de ARN que reciben en conjunto el nombre de ARN heterogéneo nuclear (ARNhn) y que son los precursores de diferentes ARN mensajeros que han de sufrir un proceso posterior de maduración antes de salir al citoplasma.

ARN ribosómico (ARNr)

Es el más abundante (algo más del 75% del total) y el de mayor tamaño y peso molecular. Se localiza en los ribosomas, a los que da nombre, pues es su componente mayoritario (en torno al 60%). Está asociado a proteínas y proporciona la estructura a cada una de las dos subunidades de aspecto globoso de las que constan estos orgánulos. Así crean el ambiente molecular adecuado para que en ellos se instale el ARNm y los aminoácidos que participarán en la síntesis de las proteínas. Existen varios tipos de ARNr que se diferencian por su tamaño, y reciben distintos nombres según la velocidad a la que sedimentan al someterse a ultracentrifugación.

Existe un ARN nucleolar (ARNn), localizado en el nucléolo, dentro del núcleo celular, que. en realidad, forma parte sólo transitoriamente de él, pues se trata de un precursor que se escinde y da lugar a varios tipos de ARN ribosómicos.

ARN transferente (ARNt)

Se encuentra disperso por el citoplasma, constituye en torno al 15% del total de ARN y es el de menor peso molecular, ya que consta de tan solo 70 a 90 nucleótidos, algunos raros.

Su estructura es muy característica, pues la cadena se pliega sobre sí misma por el emparejamiento de bases complementarias y crea así cuatro zonas o brazos helicoidales, tres de los cuales terminan en un bucle con bases sin emparejar. El conjunto se puede considerar como una estructura secundaria y se conoce como estructura «en hoja de trébol»; esta sufre otro plegamiento superior y adquiere una estructura terciaria en forma de L.

El brazo en el que se encuentran los extremos 5′ y 3′, principio y final de la cadena, se llama brazo aceptor y termina siempre en tres nucleótidos, CCA-3′, donde se une un determinado aminoácido.

El brazo opuesto es el brazo anticodón, que posee un bucle en el que hay tres bases variables para cada tipo de ARNt; se llaman anticodón por ser complementarias de alguno de los posibles tripletes de bases del ARNm, llamados codones, a los que puede unirse por complementariedad mientras el ARNm se encuentra situado en los ribosomas.

Por tanto, la función de cada uno de los ARNt es la de transportar a un aminoácido específico de entre los veinte diferentes que pueden formar parte de las proteínas, según cual sea su anticodón, hasta los ribosomas, como si fueran «carretillas que llevan ladrillos». Allí se irán uniendo entre sí los aminoácidos para formar el edificio molecular de una proteína, siguiendo el orden que marcan las instrucciones contenidas en la secuencia de bases del ARNm, copia de uno de los genes que posee el ADN

VIRUS DEL ARN O (RETROVIRUS)

          Los retrovirus poseen dentro de su cápside ARN de una sola hebra y una enzima denominada reversotranscriptasa o transcriptasa reversa. Una vez que el genoma viral ha sido introducido en la célula, la reversotranscriptasa construye ADN a partir del molde original de ARN; este nuevo ADN es incorporado al cromosoma celular. En ese momento se lleva a cabo la transcripción, generando las moléculas de ARN virales, la transcriptasa reversa y las proteínas de la cápside.

VIRUS CUYO MATERIAL HEREDITARIO ES ARN

* El bacteriófago MS2 tienen como material hereditario ARN lineal de una sola hélice. MS2 es uno de los fagos más pequeños ya que posee sólo 3569 ribo nucleótidos. Su ARN lleva información para tres proteínas: la replicas, la proteína A y la proteína de la cubierta. Los ribo nucleótidos que llevan la información para la proteína de la cubierta presentan secuencias de tipo palindrómico que permiten la aparición de horquillas o regiones de ARN doble hélice (auto apareamiento).

* El virus Sendai (Paramyxovirus) tiene la propiedad de que puede fusionar

células animales de distinto origen empleándose en la obtención de células híbridas somáticas ratón-humanas. Dichas células híbridas eliminan cromosomas humanos al azar y es posible establecer a partir de ellas líneas celulares que contienen todos los cromosomas de ratón y algunos cromosomas humanos. Estas líneas celulares híbridas ratón-humanas se utilizan para averiguar en qué cromosoma humano se localiza un determinado gen, o en qué cromosoma se localiza un determinado fragmento de ADN humano.

Otros virus conocidos que infectan especies animales y cuyo material hereditario es ARN lineal de una hélice son los siguientes:

Picornavirus (Polio) | Partícula viral y esquema deTogavirus |

* El virus del mosaico del tabaco (TMV) infecta a las plantas del Tabaco produciendo manchas necróticas en las hojas y pérdidas muy importantes en las cosechas. El TMV tiene una cápside cilíndrica formada por 2.130 capsómeros, siendo todos los capsoméros idénticos y estando constituidos por un polipéptido de 158 aminoácidos de longitud. Dichos capsómeros están dispuestos helicoidalmente dejando en el centro de la cápside un hueco donde se aloja el ARN de 6.400 ribonucleótidos de longitud y de una sola hélice de este virus.

* Reovirus: su genoma está formado

por 10 segmentos de ARN de doble hélice. Tienen una cápside icosaédrica poco usual que está formada por dos láminas. Su ARN no sirve como ARN-mensajero ni tampoco sirve de molde para producir ARN-mensajero, en el interior de la cápside existe una transcriptasa codificada por el genoma del virus. Cada uno de los segmentos de ARN del virus codifica para una proteína viral, al igual que sucede en el virus de la gripe.

* Viroide PSTV (viroide del huso del tubérculo de la patata): son virus muy pequeños con genomas inusuales que carecen de cápside proteíca. Se han descrito en plantas y violan muchos de los principios establecidos para los virus animales. El genoma es ARN circular de hélice sencilla con una longitud que oscila entre 240 y 350 ribonucleótidos. Su pequeño cromosoma forma grandes regiones de doble hélice (auto apareamiento) que le protegen de la digestión con ribonucleasa (enzima que ataca a los ribonucleótidos sin aparear), además debido a su pequeño tamaño son resistentes a la inactivación mediante luz ultravioleta. Su secuencia carece de codones de iniciación (AUG) y los marcos de lectura abiertos poseen frecuentemente codones de terminación, de forma que no codifican para ninguna proteína. Por consiguiente, la replicación de su ARN depende de las enzimas presentes en las células vegetales a las que infecta.