Ácidos Nucleicos: ARN

Características y significado

El ADN es una molécula muy valiosa, esencial para la vida de la célula y por eso debe ser protegida y resguardada. Por ese motivo se encuentra confinado en el núcleo y solo sale de éste durante la división celular.

Las proteínas, en cambio, no son fabricadas en el núcleo, sino en el citoplasma, bien en los ribosomas libres, bien en los ribosomas anclados al retículo endoplásmico rugoso.

La célula debe fabricar proteínas continuamente. Para llevar a cabo esta acción sin que el ADN sufra daños ni deba ser extraído del núcleo, la célula fabrica copias de las zonas de ADN que codifican para las proteínas que necesita. Estas copias del ADN se realizan en forma de un ácido nucleico conocido como ARN mensajero (ARNm).

Existen otros dos tipos de ARN, conocidos como ARN ribosomal, que forma parte de los ribosomas, y ARN de transferencia que se colabora en la descodificación del ARN y la conversión del paso de una secuencia de bases xánticas en una secuencia de aminoácidos.

Estructura del ARN

El ARN tiene ciertas similitudes con el ADN, ambos son una secuencia de nucleótidos en forma de cadena lineal no ramificada. Pero existen también importantes diferencias.

Como indicábamos con anterioridad, un cada nucleótido que forma parte de un ácido nucleico está formado por un azúcar unido a una base xántica. La primera diferencia entre el ADN y el ARN se encuentra, precisamente, en el azúcar que constituye cada nucleótido. Recordemos que el azúcar que constituía los nucleótidos del ADN era la Desoxirribosa; en el caso del ARN, el azúcar es la Ribosa.

La segunda diferencia se encuentra en las bases xánticas que forman los nucleótidos. En el ADN las cuatro posibles bases xánticas eran la Adenina, Timina, Guanina y Citosina. En el caso del ARN la base Timina es sustituida por la base Uracilo, siendo las otras tres las mismas bases. Es decir, las bases xánticas que forman parte del ARN son la Adenina, Uracilo, Guanina y Citosina (abreviadas A, U, G, C).

La tercera diferencia es estructural, además de la más evidente. El ADN está constituido por dos cadenas de ácido nucleico enlazadas en forma de doble hélice. El ARN, en cambio, está formado solo por una cadena de nucleótidos, no forma nunca doble cadena.

Tipos de ARN

Como indicábamos con anterioridad, existen tres tipos diferentes de ARN dependiendo de su función dentro de la célula.

• ARN mensajero (ARNm): se trata de una copia de una parte del ADN que codifica para una proteína. Esta copia abandona el núcleo y se dirige a los ribosomas, donde su secuencia es traducida a una secuencia de aminoácidos que constituirá una proteína.
• ARN ribosomal (ARNr): se trata de un ARN especial que forma parte de los ribosomas, es decir, de los orgánulos encargados de fabricar las proteínas.
• ARN transferencias (ARNt): se trata de una familia de ARNs cuya función es la descodificación, es decir, ayudan a transformar una secuencia de bases del ARNm en una secuencia de aminoácidos. Recordemos que cada tres bases, corresponderán a un aminoácido diferente.

Transcripción

Denominamos transcripción al proceso por el cual las células producen una molécula de ARN usando como molde una de las dos hebras de ADN. Esta copia corresponderá a la secuencia de ADN que codifica para una proteína concreta.

Es un proceso esencial que permite fabricar proteína a partir de la información almacenada en el ADN, sin necesidad de que el ADN abandone el núcleo o se vea expuesto a ningún peligro.

Cuando la célula necesita fabricar una proteína concreta, un grupo de proteína analizan la secuencia de ADN hasta encontrar el gen que codifica para la proteína deseada. Entonces el ADN debe desenrollarse ligeramente en esta zona, para que puedan realizarse una o varias copias del gen.

En la zona desenrollada actuarán un grupo de proteínas encargadas de fabricar la molécula de ARNm usando como molde el ADN. La principal proteína es aquella que produce el ARNm y que se denomina ARN polimerasa. Esta proteína avanza por el ADN usándolo como referencia, mientras va fabricando la molécula de ARN. Allí donde el ADN tiene una base C, la ARN polimerasa coloca una G en la molécula de ARN; donde hay una G, coloca una C; donde hay una T, coloca una A; donde encuentra una A, coloca una U, pues recordemos que el ARN no lleva la base Timina, sino el Uracilo. Cuando llega al codón que indica el final de la proteína, la ARN polimerasa deja de trabajar y el ARNm, complementario a la zona de ADN que codificaba para una proteína, se desprende. 

Este ARNm debe ahora salir del núcleo a través de los poros nucleares y dirigirse al citoplasma, donde los ribosomas se encargarán de la descodificación y fabricación de la proteína. A este proceso se le denomina Traducción.

Traducción

Una vez ha salido del núcleo, el ARNm es captado por un Ribosoma que comenzará el  proceso de traducción.

Los ribosomas son orgánulos celulares formados por dos subunidades, una de mayor tamaño y otra más pequeña. Ambas están formadas por un grupo de proteínas unidas a un ARN especial denominado ARNr. La molécula de ARNm procedente del núcleo se coloca entre las dos subunidades del ribosoma y comienza a avanzar por ellas, como una cadena pasando por una por dos ruedas dentadas.

Al mismo tiempo que avanza, el ribosoma se va encargando de fabricar la proteína. Recordemos que el código corresponde a un aminoácido determinado por cada tres bases. Es decir, el ribosoma lee tres bases y en función de la secuencia, coloca un aminoácido concreto. Según avanza la cadena de ARNm entre las dos subunidades del ribosoma, se van leyendo secuencias de bases de tres en tres y colocando un aminoácido detrás de otro.

Esquema de la traducción.

Para llevar a cabo este proceso se necesitan una serie de moléculas descodificadoras, capaces de indicar a ribosoma qué aminoácido concreto corresponde a la secuencia de tres bases que acaban de ser leídas. Esta molécula descodificadora que ayuda a la lectura de ARNm y la formación correcta de las proteínas es el ARNt. Existen varias moléculas diferentes de ARNt, al menos una para cada aminoácido (recordemos que hay veinte aminoácidos diferentes) y uno para la secuencia que marca el final.

Esquema de ARNt

Cuando la lectura del ARNm se completa, la proteína fabricada se desprende y el proceso de traducción se da por terminado. Una sola molécula de ARNm puede ser usada por varios ribosomas o incluso varias veces por el mismo ribosoma si la célula necesita fabricar grandes cantidades de proteína. Se trata, por lo tanto, de un sistema que permite amplificación: un solo ARNm puede servir para fabricar muchas copias de proteína. 

Dogma Central de la Biología

Todo este proceso por el cual el ADN se duplica o se tranascribe en forma de ARN, así como la posterior traducción del ARN a una proteína constituye el dogma central de la biología.

El ADN tiene capacidad de autorreplicación y puede dividirse, dando copias idénticas de sí mismo. Este proceso se lleva a cabo en momentos previos a la división celular. El ADN también puede transcribirse y formar ARN.

El ARNm tiene como molde la zona de ADN que codifica para una proteína en concreto. El ARNm obtenido por transcripción de una zona de ADN viaja al citoplasma, donde es traducido, de forma que puedan ser sintetizadas las proteínas correspondientes.